Способ термообработки керамических изделий

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2388726:

Титаев Евгений Николаевич (RU)
Школдыченко Виктор Захарович (RU)
Елисеев Борис Владимирович (RU)

Изобретение относится к производству керамических изделий и может быть использовано на предприятиях, выпускающих кирпич, дренажные трубы и т.д. Техническим результатом изобретения является улучшение физико-механических показателей изделий. Способ термообработки керамических изделий включает поэтапную сушку физическим полем и теплоносителем, последующий обжиг и охлаждение. При этом сушку производят в два этапа: на первом этапе часть влаги удаляют теплоносителем, на втором этапе удаление оставшейся влаги производят инфразвуковыми волнами, создавая условия протекания процесса разложения молекул воды с образованием водорода и кислорода и насыщения изделия кислородом перед обжигом. 1 ил.

Изобретение относится к производству керамических изделий и может быть использовано на предприятиях, выпускающих кирпич, дренажные трубы и т.д.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении улучшения физико-механических показателей изделий.

Известен способ сушки керамических изделий конвективным методом, при этом в качестве теплоносителя и одновременно влагопоглотителя используют нагретый воздух или дымовые газы ([1]. Строительные материалы. Справочник под ред. А.С.Болдырева, П.П.Золотова. М.: Стройиздат, 1989 г., с.200).

Недостатком описанного аналога является то, что процесс сушки занимает продолжительное время. Попытка уменьшить время сушки путем интенсификации теплообмена приводит к тому, что в результате быстрого испарения влаги с поверхности изделия разница в количестве ее на поверхности и внутри превышает допустимый предел, и изделие растрескивается.

Известен также способ термообработки керамических изделий, включающий сушку электрическим током и теплоносителем, последующий обжиг и охлаждение, причем сушку изделий от формовочной влажности до влажности окончания усадки проводят электрическим током, от влажности окончания усадки до максимальной гигроскопической влажности при одновременном воздействии электрического тока и теплоносителя, от максимальной гигроскопической влажности до равновесной влажности при воздействии одного теплоносителя ([2]. Авторское свидетельство СССР №1110769, С 04 В 33/30, 1977).

Недостатком этого аналога можно считать высокие энергозатраты и низкие физико-механические показатели изделий.

Указанные недостатки обусловлены тем, что в качестве физического поля используют электрическое поле, которое в керамических изделиях распределяется неравномерно, и, следовательно, возникают механические напряжения, которые неизбежно приводят к механическим деформациям изделий. Кроме того, проведение сушки с помощью электрического тока увеличивает энергозатраты на проведение технологического цикла изготовления керамических изделий.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ термообработки керамических изделий, включающий сушку физическим полем и теплоносителем, последующий обжиг и охлаждение, причем в качестве физического поля используют инфразвуковые волны ([3]. Заявка RU 2006145922 А, кл. С04В 33/30, опубл. 27.06.2008).

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: термообработка керамических изделий включает сушку инфразвуковыми волнами и теплоносителем, последующий обжиг и охлаждение.

Недостатками прототипа являются низкие физико-механические показатели изделий. Указанные недостатки обусловлены тем, что воздействие на керамическое изделие теплоносителем и инфразвуковыми волнами, хотя и позволяет снизить время термообработки и снизить энергозатраты по сравнению с известными аналогами, тем не менее должно производится в определенной последовательности, несоблюдение которой не позволяет произвести насыщение изделия кислородом перед обжигом, и, следовательно, не позволяет улучшить физико-механические показатели керамических изделий, так как обжиг изделий будет производиться не в окислительной среде.

Цель изобретения - улучшение физико-механических показателей керамических изделий. Для достижения поставленной цели заявляемое изобретение "Способ термообработки керамических изделий" включает следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной связанной с целью изобретения задачи: термообработка керамических изделий включает сушку инфразвуковыми волнами и теплоносителем, последующий обжиг и охлаждение, причем сушку производят в два этапа, при этом на первом этапе часть влаги удаляют теплоносителем, на втором этапе удаление оставшейся влаги производят инфразвуковыми волнами, создавая условия протекания процесса разложения молекул воды с образованием водорода и кислорода и насыщения изделия кислородом перед обжигом, а обжиг производят в окислительной среде.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки: сушку производят в два этапа, при этом на первом этапе часть влаги удаляют теплоносителем, на втором этапе удаление оставшейся влаги производят инфразвуковыми волнами, создавая условия протекания процесса разложения молекул воды с образованием водорода и кислорода и насыщения изделия кислородом перед обжигом, а обжиг производят в окислительной среде.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь: указанная последовательность воздействия на керамическое изделие теплоносителем и инфразвуковыми волнами обеспечивает улучшение физико-механических показателей изделий, так как при сушке происходит насыщение керамического изделия кислородом, получающегося в процессе разложения молекул воды под воздействием именно инфразвуковых волн ([4]. Патент РФ №2235057, С01В 3/02, 2002), и последующий обжиг изделия производится в окислительной среде ([1], с.209-211).

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в производстве керамических изделий с получением технического результата, заключающегося в термообработке керамических изделий, включающую сушку инфразвуковыми волнами и теплоносителем, последующий обжиг и охлаждение, причем сушку производят в два этапа, при этом на первом этапе часть влаги удаляют теплоносителем, на втором этапе удаление оставшейся влаги производят инфразвуковыми волнами, создавая условия протекания процесса разложения молекул воды с образованием водорода и кислорода и насыщения изделия кислородом перед обжигом, а обжиг производят в окислительной среде, обуславливающего обеспечение достижения поставленной цели - улучшение физико-механических показателей изделий, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема примера реализации заявляемого способа - на базе технологической линии производства кирпича фирмы "Keramika" (Германия).

Технологическая линия согласно заявляемой формуле изобретения "Способ термообработки керамических изделий" содержит узел подготовки керамической массы 1, агрегат формирования кирпича (пресс) 2, блок сушки теплоносителем 3, блок обработки инфразвуковыми волнами 4, блок обжига 5, блок охлаждения 6.

Производство кирпича происходит следующим образом. В узле подготовки керамической массы 1 происходит смешивание компонентов для получения массы определенного состава, которая затем подается на пресс 2, на выходе которого появляется кирпич-сырец, имеющий определенную формовочную влажность. Затем кирпич-сырец подается в блок сушки теплоносителем 3, где производится удаление определенной части влаги, и далее в блок обработки инфразвуковыми волнами 4, в котором в результате селективного воздействия инфразвуковых волн на молекулы воды происходит разложение молекул воды с образованием газообразного кислорода, которым насыщается кирпич-сырец, обеспечивая проведение последующего обжига кирпича в блоке обжига 5 в окислительной среде. После обжига в блоке обжига 5 изготовленный кирпич подается в блок охлаждения 6, где производится его охлаждение до нормативных значений температур.

Согласно данным проведенных исследований заявляемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом обеспечивает увеличение пределов прочности изделия на сжатие/растяжение и изгиб - в 1,2 раза.

Заявляемый "Способ термообработки керамических изделий" представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит улучшить физико-механические показатели изделий.

Способ термообработки керамических изделий, включающий сушку инфразвуковыми волнами и теплоносителем, последующий обжиг и охлаждение, отличающийся тем, что сушку производят в два этапа, при этом на первом этапе часть влаги удаляют теплоносителем, на втором этапе удаление оставшейся влаги производят инфразвуковыми волнами, создавая условия протекания процесса разложения молекул воды с образованием водорода и кислорода и насыщения изделия кислородом перед обжигом.

Изобретение относится к способам сушки влажных капиллярно-пористых материалов и может найти применение при производстве керамического кирпича. .

Способ изготовления керамических изделий // 2152369

Способ изготовления керамических изделий полусухого прессования и устройство для их термической обработки // 2126371

Керамический кирпич, камень и способ изготовления керамического кирпича, камня // 2120923

Изобретение относится к производству керамических кирпичей и камней. .

Способ сушки и/или обжига сырых кирпичей и установка для его осуществления // 2108990

Способ изготовления строительных изделий // 2106323

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий по безобжиговому методу. .

Способ изготовления керамики, преимущественно кирпича, методом полусухого прессования и технологическая линия для ее производства // 2080023

Способ сушки и обжига кирпича в печи и его варианты // 2068821

Изобретение относится к промышленности стройматериалов с применением устройств и средств малой механизации промышленных кирпичеобжигательных печей непрерывного и периодического действия.

Линия формовки и сушки фарфоро-фаянсовых изделий // 2040400

Изобретение относится к производству фарфорофаянсовых изделий. .

Способ изготовления керамических пустотелых изделий из глиняной массы // 1813082

Способ сушки отформованного кирпича-сырца // 2433102

Изобретение относится к способам сушки влажных капиллярно-пористых материалов и может найти применение при производстве керамического кирпича

Способ сушки глины // 2473512

Изобретение относится к технологии сушки глин и может быть использовано в строительстве, в частности, дорожном, гидротехническом и т.д., а также при изготовлении сухих строительных смесей

Способ фиксации суспензии на керамике // 2484071

Изобретение относится к производству и декорированию керамических и фарфоровых изделий за счет нанесенных на основу керамических красок

Способ нагрева изделий // 2495852

Изобретение относится к термообработке изделий и может быть использовано в различных отраслях промышленности для нагрева и обжига различных материалов, в том числе изделий из металла и керамики. Техническим результатом является повышение равномерности нагрева и качества изделий, снижение удельного расхода топлива при продольном расположении садки изделий. Способ нагрева, в котором изделия собирают в пакеты с формированием в них каналов, устанавливают пакеты на поду печи с промежутками в виде садки, подают теплоноситель к садке путем вращения печных газов с образованием циклона, осуществляют выравнивание температуры по объему садки изделий посредством совокупного взаимодействия циклона и дополнительных высокоскоростных струй энергоносителя, направленных в каналы пакетов, обеспечивая принудительное распределение печных газов внутри и снаружи садки изделий в заданных количествах и направлениях. При этом в пакетах формируют центральные вертикальные или горизонтальные каналы и подают в них дополнительные, регулируемые по скорости истечения и температуре высокоскоростные струи, создаваемые дополнительными высокоскоростными горелками, расположенными на своде или стенах печи, напротив центральных каналов пакетов. В промежутках между пакетами создают встречно направленными высокоскоростными горелками, расположенными на разной высоте, поперечные циклоны, которые встречно направлены в каждом промежутке при помощи шахматного расположения высокоскоростных горелок на продольных стенах печи.

Способ конвективной сушки керамических изделий с регенерацией сушильного агента в трубе газодинамической температурной стратификации // 2501767

Изобретение относится к технологическим процессам сушки керамических изделий. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение энергетической эффективности процесса сушки. Способ сушки включает регенерацию сушильного агента, заключающуюся в том, что сушильный агент подают в сушильную камеру навстречу объекту сушки; затем осушают и вновь подают в сушильную камеру, при этом осушение сушильного агента осуществляют в трубе газодинамической температурной стратификации. 2 ил.

Способ производства керамических изделий и комплекс для осуществления этого способа // 2521261

Изобретение относится к производству строительных керамических материалов, преимущественно кирпичей. Техническим результатом изобретения является уменьшение трещинообразования на изделиях в процессе термообработки. Способ производства керамических изделий включает формование изделий методом полусухого прессования, их выдержку при цеховой температуре, сушку горячим теплоносителем и обжиг. При этом сформированные изделия размещают в кассетах решетчатой конструкции с зазорами друг относительно друга, а выдержку и сушку изделий в кассетах производят последовательно в одной сушильной камере шахтного типа. После сушки изделия в кассетах перегружают в открытую шахту для их нормализации перед обжигом в условиях цеховой температуры и влажности. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ сушки отформованного кирпича-сырца // 2560733

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий строительной керамики (кирпич, дренажные трубы и т.п.). В процессе сушки к одному из торцов произвольно выбранного кирпича из партии кирпичей, размещенных в сушилке, подводят импульсный источник ультразвука, а к противоположному торцу того же кирпича подключают приемник ультразвука, возбуждают в источнике ультразвука импульсные ультразвуковые колебания и непрерывно определяют интервалы времени τ прохождения каждым импульсом ультразвука расстояния от одного торца упомянутого кирпича до другого торца того же кирпича. Определяют скорость изменения упомянутых интервалов d τ d t в процессе времени сушки путем дифференцирования длительности интервалов τ по времени t. До наступления первого минимума скорости изменения интервалов по времени d τ d t = min 1 температуру теплоносителя линейно повышают со скоростью 30-35 град/ч. После наступления первого минимума скорости изменения интервалов по времени d τ d t = min 1 до наступления максимального значения интервала τ=max вновь изменяют скорость нарастания температуры теплоносителя и устанавливают ее в диапазоне 5-6 град/ч. После наступления второго минимума скорости изменения интервалов по времени d τ d t = min 2 вновь линейно изменяют температуру теплоносителя и устанавливают ее в диапазоне 8-10 град/ч. По истечении 2,5-3 ч подъема температуры стабилизируют температуру теплоносителя на достигнутом уровне, при этом в процессе сушки кирпичей производят непрерывное измерение влагосодержания в кирпиче и выдерживают упомянутое стабилизированное значение температуры до достижения заданного конечного влагосодержания, после чего сушку прекращают. Технический результат изобретения - снижение времени сушки, отсутствие трещин и увеличение средней плотности и прочности при сжатии у кирпича, прошедшего сушку по заявляемому способу. 4 ил., 1 табл.

Способ сушки керамических изделий // 2615201

Изобретение относится к способам сушки керамических изделий и может быть использовано в производстве изделий из глины, преимущественно кирпича, черепицы, посуды, сувениров. Сушку осуществляют в сушильной камере, оснащенной автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУТП) сушки, с постоянным контролем изменяющегося во времени состояния изделия-сырца с помощью погруженных в изделие-сырец локальных кондуктометрических датчиков и автоматическим регулированием с использованием АСУТП процесса сушки путем подачи в сушильную камеру ускоряющего либо замедляющего сушку компонента сушильного агента. Кондуктометрические датчики погружают в приповерхностный, промежуточный и срединный слои изделия-сырца, включают подачу сушильного агента, регистрируют убывающие по мере сушки электрические токи между электродами датчиков, нормируют текущие значения токов на их начальное значение, протоколируют процесс сушки построением зависимостей нормированных значений токов от времени сушки, сопоставляют наблюдаемые разности показаний датчиков с возникновением дефектов в изделии и экспериментально определяют допустимые для бездефектной сушки максимальные разности показаний датчиков, с использованием обеспечивающих бездефектную сушку разностей показаний датчиков составляют программу автоматического регулирования процесса сушки. Осуществляют управляемую сушку изделия-сырца в сушильной камере с использованием АСУТП, работающей по составленной на экспериментальной основе программе регулирования процесса сушки. Техническим результатом является повышение скорости и качества сушки керамических изделий, снижение брака, энергетических и временных затрат, повышение производительности труда при производстве керамических изделий. 4 ил., 2 пр.

Способ сушки керамических изделий // 2625579

Изобретение относится к технологии сушки и может быть использовано при сушке отформованных крупногабаритных сложнопрофильных керамических изделий типа обтекателей летательных аппаратов. Технический результат изобретения - снижение уровня технологического брака, возникающего при обжиге изделий, прошедших операцию сушки. Предложен способ сушки керамических изделий, включающий накрытие изделия чехлом, подачу теплоносителя внутрь изделия, сушку при температуре 60-80°С в течение 4-10 часов, снятие чехла и сушку без чехла в течение 2-4 часов. Перед подачей теплоносителя внутрь изделия накрытое чехлом изделие выдерживают при комнатной температуре в течение 3-7 часов. 1 табл.