- -. TÉGLA- ÉS CSERÉPIPARI TERMÉKEK GYÁRTÁSA.. Tégla- és cserépipari alapanyagok A kerámiaipar* egyik legfontosabb alapanyaga az agyag, melynek a felhasználás szempontjából a legjellemzőbb sajátossága, hogy vízzel összegyúrva képlékennyé válik, jól formázható, és a kiformázott termék az alakját szárítás és égetés után is megtartja. Égetés következtében kemény, kőszerű anyaggá válik. A durvakerámiai termékek méret és alak tekintetében igen sokfélék lehetnek, néhány jellegzetes kialakításuk a.. ábrán látható. a. b. c. d. e. f. g. h... ábra. Durvakerámia ipari termékek a./ égetett tömör, ill. pillér tégla, b./ kevés lyukú égetett agyagtégla, c./ kézi falazóblokk, d./ vázkerámia blokk, e./ válaszfaltégla, f./ födém-béléstest, g./ hódfarkú tetőcserép, h./ ikerfüles hornyolt tetőcserép A téglaagyagok olyan színesre égő, 0-00 o C-on olvadó, többnyire üledékes kőzetek, amelyek felépítésében az agyagásványok mellett a kvarc, földpát, kalcit, dolomit, és kis mennyiségben egyéb ásványok is részt vesznek. Az agyagásványok rétegrács szerkezetű, alumínium-hidroxid-szilikátok, melyek µm-nél kisebb méretű lemez, pálcika, vagy tű alakú agyagásvány kristályokból épülnek fel. A tégla- és cserépagyagokat felépítő agyagásványok a kaolinit, az illit, a montmorillonit, és a klorit. Az agyagban a szemcsék mérete szerint négy jellegzetes szemcsecsoport különböztethető meg []: A homok frakciót a 0, -,0 mm méretű finomhomok alkotja, mely főleg kvarcból és földpátból áll. A tégla és cserép alapanyagában nem lehet mm-nél nagyobb szemcséjű durvahomok, mivel az, az égetés során térfogat növekedéssel járó átalakulást szenved, és ezért a termék megrepedezik. A kőzetliszt a 0-00 µm közötti szemcseméretű, nagyrészt kvarcból és földpátból álló frakció. Kis mennyiségben agyagásványokat is tartalmaz. Az iszap frakciót a - 0 µm közötti szemcsék alkotják. Az agyag frakció a µm-nél kisebb méretű, többnyire már csak agyagásványokat tartalmazó szemcsék halmaza. Az agyagok képlékenysége annál nagyobb, minél több * A kerámiaipar termékeit a gyártási technológia, és a felhasználási terület alapján két csoportba szokás sorolni: durvakerámiának nevezik a tégla- és cserépipari termékeket, míg finomkerámiának az építési kerámiát (csempe, szaniterárúk, stb.), a háztartási kerámiát (porcelán edények, díszműárúk, stb.) és a műszaki kerámiát (szigetelő porcelán, őrlőtestek, köszörűkorong, stb.).
- - agyagásványt (és ezeken belül minét több montmorillonitot) tartalmaz, valamint azok minél nagyobb mennyisége található a legkisebb szemcseméretű tartományban. Az agyagásványok minőségüktől és mennyiségüktől függően növelik a téglamassza képlékenységét, a kiégetett termék testsűrűségét, szilárdságát, fagyállóságát, ugyanakkor csökkentik vízfelvevő képességét. A kvarc soványító-anyagként hat, és mint ilyen, csökkenti a massza képlékenységét, és a tégla, vagy a cserép szilárdságát, de ugyanakkor javítja a termék száradási tulajdonságait. Kiegészítő anyagok: Téglagyártásnál a hő- és párafizikai tulajdonságok javítása érdekében az alapanyaghoz olyan segédanyagokat is adagolnak, amely az égetés során pórusokat hátrahagyva kiégnek a termékből. E célra korábban polisztirol gyöngyöt használtak, de az utóbbi években a gyárak többsége átállt a környezetet kevésbé károsító fűrészporra (vagy a különböző magok, pl. napraforgó-, rizs-héjra). Cserépgyártásnál csak a tervezett színtől függően, fémsókat tartalmazó színezőanyagokra lehet szükség. A tégla és cserép színét elsősorban az alapanyagok vegyi összetétele határozza meg, de függ az égetés hőmérsékletétől is. A vas-oxid tartalmú összetevők 00 o C-on rózsaszínűre, ill. pirosasra égnek, majd a hőmérséklet növekedésével egyre sötétebb színűvé válnak. A márgás összetételű agyagok a magasabb hőmérsékleteken sárgás színűre égnek. A különböző falazóelemek és tetőcserepek jellemzőit szabványok rögzítik. Ezekben előírják az egyes termékfajták méreteit, azok tűrését, valamint az osztályba sorolásuktól függően a nyomószilárdság (ill. tetőcserepeknél és válaszfal elemeknél a törőerő) átlagos, ill. megengedett legkisebb értékét, a hővezetési tényezőt, üreges elemeknél a fajlagos üregtérfogatot, stb. A téglaipari termékek szilárdsága elsősorban a nyersanyag agyagásvány-tartalmától, és szemszerkezeti összetételétől függ, de a gyártás körülményei és ezen belül az égetési hőmérséklet is befolyásolhatja azt. A legnagyobb szilárdságú termékek olyan mészszegény agyagból készülnek, melyek agyagásvány tartalma legalább 0-0 %, és az illit mellett nagyobb mennyiségű montmorillonitot is tartalmaz... Tégla- és cserépgyártás technológiái A gyakorlatban alkalmazott technológiákat általában a formázási eljárások szerint szokás csoportosítani, így megkülönböztetünk száraz, és nedves eljárást. A két legjellemzőbb gyártási technológiájában alkalmazott legfontosabb gépi berendezések megnevezései, és azok kapcsolatai a.. ábrán láthatók. A gyártási módszerek közül a legtöbb esetben a nedves (ill. a félnedves) eljárást alkalmazzák, elsősorban az alapanyagok időjárástól függő, viszonylagosan magas természetes nedvességtartalma miatt. Az alapanyagok előkészítésében meghatározó tényező, hogy tégla- és cserépgyárakat az üzemek túlnyomó többségében a nyersanyag lelőhely közvetlen közelébe telepítik. A bányák üzemeltetését, a nyersanyag kitermelését sok esetben ugyanaz a cég végzi, ezért rendkívül szoros a kapcsolat az alapanyag előfordulásának helye és ásványi összetétele, a bánya kialakítása, a gyártott termék minősége valamint a gyártás gazdaságossága között. A téglagyárak telepítésekor a hosszú távú nyersanyagvagyon biztosítása érdekében az adott területen hálózatos kiosztásban részletes feltáró fúrásokat végeznek. Ezek során a különböző rétegekből kapott minták minősítésekor a nyersanyag ásványi összetételének vizsgálata mellett, az anyagból formázott próbatest kerámia-technológiai jellemzőinek meghatározására is sor kerül.
- - NYERSANYAG KITERMELÉS SZÁRAZ ELJÁRÁS NEDVES (FÉLNEDVES) ELJÁRÁS kalapácsos törőgép nyersanyag előkészítése dobszárító fogazott henger dezintegrátor osztályozógép sima henger fogazott henger osztályozógép görgőjárat bolygólapátos keverőgép vízszintes tengelyű keverőgép formázás sajtók mechanikus hidraulikus forgóasztalos sajtók csiga szán revolver szárítás kamrás szárító csatorna szárító alagút szárító alagútkemence égetés körkemence alagútkemence minősítés.. ábra. Tégla- és cserépgyártás technológiai berendezései A nyersanyag vizsgálatok közül a minősítés szempontjából a legfontosabbak: az ásványi és a szemszerkezeti összetétel; földalkáli-karbonát tartalom; szennyezőanyag mennyiség; és a képlékenység meghatározása. A termék vizsgálatokhoz előírt finomságú őrleményt készítenek, majd abból kézi, vagy gépi formázással próbadarabokat készítenek. Ezeket szárítás és kiégetés után megvizsgálják, a megmunkálási és formázási víztartalom; lineáris zsugorodás; hajlítószilárdság; testsűrűség; vízfelvevő képesség; száradási érzékenység szempontjából. A téglaipari agyagok bányászatánál két művelési mód terjedt el: frontfejtés, amelynél egy vagy több szinten a széles esetleg több száz méteres homlokfalat vízszintes irányban termelik ki, kazettás, vagy táblás fejtésnél a bányát szektorokra osztják, és az egyes táblákat vékony rétegenként függőleges irányban mélyítik ki. A kitermelés gépeit a bánya földtani adottságaihoz és a művelési módhoz kell megválasztani. Az agyagbányákban leggyakrabban a vedersoros-, vagy az egykanalas kotrógépeket használják. A kitermelt nyersanyagot általában szállítószalaggal, vagy nagyobb távolságok esetén keskeny vágányú vasúttal, vagy billenőplatós gépkocsival szállítják.
- - A téglagyárak gyártási folyamatában a legjellegzetesebb eltérések a formázás mellett a szárítási és égetési rendszerben, ill. ezek kapcsolatában vannak. Eszerint csoportosítva szakaszos, vagy folyamatos üzemű gyártásról beszélhetünk. A folyamatos üzemű gyártás a szárítás és az égetés anyagmozgató rendszere alapján egy-, vagy kétkörös lehet, attól függően, hogy a két folyamat kiszolgálását azonos, vagy két különálló szállító rendszer látja-e el. a. b. c. 0 0.. ábra. Téglagyártás technológiai rendszerei a./ gyorsszárítós üzem, b./ csatornaszárítós üzem, c./ alagútszárítós üzem.. formázógép,. gyorsszárító,. szállítópálya,. átrakógép,. kemencekocsi,. alagútkemence*,. leszedőgép,. szárítókocsi,. csatornaszárító, 0. univerzális szállítókocsi,. alagútszárító. A gyorsszárítós üzem (../a. ábra) kétféle, rendszerében is eltérő szállítópályával rendelkezik. A megformázott, nyers termékek először egy az adott elem méretéhez igazodó himbatálcás szállítópályára () kerülnek, amelyről automatikus leszedőgép () veszi le az egyes termékeket, és rakja át a kiszárított téglákat az alagútkemencét () kiszolgáló kemencekocsikra (), amely már rakatban viszi tovább. A gyorsszárítós üzem előnye, hogy a gyártás teljesen automatizálható, és más rendszerekhez képest a szárítás időigénye, és helyszükséglete is kisebb. Hátránya, hogy a himbatálcás szállítópályát a termék típustól függően kell kialakítani, ezért az ilyen technológiával dolgozó téglagyárakban a termékváltás nehézségeket okoz. A csatornaszárítós üzemek (./b. ábra) is kétkörös rendszerűek. Az elkészített nyers terméket kocsikra rakva () kerülnek szárítócsatornába (lásd még:... fejezet), majd átrakás után az alagútkemencét kiszolgáló kemencekocsira (). Mivel mindkét szállítási körben kocsikra (, ) rakva mozgatják a termékeket, az ilyen szárító rendszerrel kialakított gyárakban egyszerűbben megoldható a termékváltás, mint a gyorsszárítós üzemeknél. Az előző két módszerrel szemben az alagútszárítós technológia (./c. ábra) egykörös anyagmozgató rendszerrel dolgozik. Emiatt nincs szükség a nyers termék átrakási műveletére, és mivel a szárítóból kikerülő meleg termék közvetlenül a kemencébe kerül, ezért az üzem fajlagos hőfogyasztása is kedvezőbb a kétkörös rendszerekéhez képest. * A gyorsszárítós és a csatornaszárítós technológiához ugyanolyan rendszerű alagútkemence tartozhat, ezért az nincs mindkét típusnál külön kirajzolva.
- -... Nyersanyag előkészítés A nyersanyag előkészítés célja a megfelelő finomságú, egyenletes minőségű és a formázáshoz kedvező plasztikusságú keverék előállítása. Az agyag előkészítési folyamatához a következő technológiai műveleteket tartoznak: tárolás; aprítás; szennyezőanyagok kiválasztása; nedvességtartalom csökkentése; keverés és homogenizálás. Az agyag tárolásának célja egyrészt a folyamatos gyártáshoz szükséges készletek létrehozása, másrészt a változó minőségű nyersanyagok minőségi ingadozásainak csökkentése. Ezt általában azzal érik el, hogy a tárolóból az anyagot a betárolt rétegekre merőlegesen hordják ki, és ezzel az anyag előhomogenizálását is elvégzik. a. b. c. 0.. ábra. Agyagtároló típusok a./ keresztkotrású tároló, b./ hosszkotrású tároló, c./ hengeres tároló. keresztkotrású felszedőgép,. vedersoros kotró,,,. behordó szállítószalagok,. hosszkotrású felszedőgép,. vezetőoszlop,. elosztó szalag,. forgómozgású vedersor, 0. kihordó szalag. A különböző rendszerint fedett agyagtárolók kialakítását (.. ábra) többnyire a be- és kitárolást végző anyagmozgató gépek határozzák meg. Az alapanyag tárolók az üzem és az agyagbánya kapacitásától, és a szállítási körülményektől függően 000-0 000 m alapanyag befogadására alkalmasak. Az agyag aprítására használható berendezések az alapanyag szilárdsági jellemzői mellett, annak nedvességtartalmától is függ. A tömött szerkezetű agyagok és agyagpalák aprítására pofás törőgépeket, kalapácsos malmokat és röpítő törőket alkalmaznak. A kevésbé kemény, laza szerkezetű agyagokat mivel azok víztartalma rendszerint nagy görgőjáratokban, vagy hengeres malmokban nedves őrléssel aprítják a kívánt méretre. (A téglagyártásnál a porozitás növelésére szolgáló kiegészítő anyagokat rendszerint együtt őrlik az ásványi anyagokkal.) Durvakerámiai nyersanyagoknak őrlési finomsága.. táblázat. Termék Őrlési finomság, [mm] tömör és vastag falú üreges tégla max. cserép max. vékony falú, üreges termék 0,, mészkővel szennyezett alapanyag 0, 0,
- - A tégla és a cserép gyártásakor felhasznált nyersanyagok őrlési finomságát az utolsó aprítási fokozatban használt berendezés résnyílásával jellemzik. A megkívánt őrlési finomság (lásd... táblázat) elsősorban a készítendő termék típusától függ (minél vékonyabb falú a termék, annál finomabb őrlést kell alkalmazni), ugyanakkor az elérhető értékét az alapanyag szennyezettségének mértéke is befolyásolja. A durvakerámia gyártásához felhasznált nyersanyagokban leggyakrabban előforduló szenynyezőanyagok a különböző kőzetek (mészkő, márga, pirit, homokkő, dolomit és kvarckavics, stb.), a növényi maradványok és a bányaművelés során az bekerülő fémes anyagok. A szennyezők leválasztását az aprítás előtt csak korlátozott mértékben lehet elvégezni, ezért az aprításkor a szennyezőanyagok egy része (elsősorban a kőzetdarabok) is őrlésre kerülnek. Ezek hatástalanítása vagy finomőrléssel, vagy szűrő-keverőkkel, ill. agyagtisztító présekkel végezhető el. Az agyagtisztító prés egy olyan csigaprés (lásd. a... fejezetben), amelynek perforált, és szűrőlemezzel burkolt préshengerén keresztül sugárirányban távozik el az agyag, míg a résnyílásnál nagyobb méretű szennyezők tengely irányban előrehaladva a szájnyílásnál kialakított ürítőfejben gyűlnek össze, ahonnan időszakosan eltávolítják azt. A kitermelt agyag nedvességtartalma sok esetben magasabb, mint az adott formázási módhoz megengedett érték. A szükséges nedvességtartalom beállítására alapvetően kétféle megoldást alkalmazhatnak: Száraz anyag hozzákeverése, elkülönítve tárolt alapanyag (agyag, homok) silókból. Az alapanyag mesterséges szárítása, melyre vagy egyedi szárítóberendezéseket (forgódobos, vagy szalagos szárítók) alkalmaznak, vagy más technológiai műveletek (pl. őrlés, keverés) során szárítják is az anyagot. Az alapanyag minél egyenletesebb minőségének biztosítására a homogenizálást több lépésben végzik, kezdve az agyagtárolókban végzett elő-homogenizálástól a csigaprésekben elvégzett keverési folyamatig. Keverőgépként rendszerint vízszintes tengelyű berendezéseket használnak, de jelentős homogenizáló hatásuk az őrlő-berendezéseknek, az agyagtisztítóknak és a csigaprésnek is. Adagolóként is többnyire olyan berendezéseket alkalmaznak, melyek az adagolási funkció mellett az egyenletesebb minőséget is elősegítik. Ilyen például a.. ábrán bemutatott szekrényes adagoló, mellyel egyidejűleg többféle alapanyag is feladható az állítható tolólemezek () által meghatározott arányban. Az ürítőnyílás elé, ill. a tárolótér belsejébe elhelyezett kaparókarokkal felszerelt forgóadagolók (, ) egyrészt az anyagáramlást segítik, másrészt az összeálló agyagrögöket is fellazítják.. szállítószalag. adagolószekrény. tolólemezek. kaparókaros forgóadagoló (más néven: motolla). ürítőnyílás.. ábra. Szekrényes adagoló... Termék formázása A nedves és félnedves formázás eszközei közül a téglagyártásra rendszerint csigasajtókat (vákuumpréseket) használnak, míg a cserép gépi formázásához a csigaprések mellett szán- és revolversajtók is alkalmazhatók. A nedves és félnedves formázásnál használt csiga-
- - prések között működési elv, vagy szerkezet szempontjából lényeges eltérés nincs, de a félnedves gyártáshoz csak megerősített kivitelű, és nagyobb teljesítményű berendezések használhatók. A massza nedvességtartalmának csökkentése hatására ugyanis a csigasajtóban megnő a nyomás, ezért növekszik a szerkezet igénybevétele és teljesítmény-igénye is. A félnedves formázáshoz használt agyag kisebb víztartalma miatt a szárítási folyamat hőenergia igénye lényegesen kisebb, mint a nedves eljárásnál. Előnye az is, hogy a sajtóból kikerülő nyerstermék szilárdsága nagyobb, ezért azokból minden közbenső átrakás nélkül rakat képezhető. Mindez leegyszerűsíti a szárítás és az égetés anyagmozgató rendszerét, mivel a nyerstégla közvetlenül felrakható az alagútkemencét kiszolgáló szállítókocsikra. Hátránya viszont, hogy erre a gyártási technológiára nem minden agyagféleség alkalmas, az alapanyag bányanedvesség tartalma nem haladhatja meg a %-ot, emellett az agyag sem túlzottan képlékeny ( zsíros ), sem túl sovány" sem lehet. A száraz formázást viszonylag ritkán alkalmazzák, mivel az alapanyagok bányanedvessége rendszerint meghaladja az ehhez az eljáráshoz szükséges - %-ot. Emiatt az alapanyagokat szárítani is kell, ami lényegesen megnöveli a gyártási költségeket. A száraz formázásra hidraulikus sajtókat, forgattyús mechanizmussal hajtott, vagy forgóasztalos sajtókat használnak (lásd:... fejezet). A csigasajtóval végzett formázásnál a gépbe beadagolt, már előkészített és homogenizált agyag haladó-forgó mozgást végezve előrehalad, miközben a sajtoló nyomás hatására tömörödik. Az idomok alakját és méretét a sajtóra szerelt szájnyílás, és a szájnyílás elé helyezett, automatikusan működő vágóasztal adja meg. Ezzel a módszerrel különböző formájú tömör és üreges téglák csak nedves formázással gyárthatók, mivel a gép legalább 0-0 % nedvességtartalmú nyersanyagot igényel. A vákuumsajtó egy légtelenítő kamrával ellátott csigasajtó, amelyben - % nedvességtartalmú nyersanyag is formázható, ezért félnedves formázással készülő, nagy üregtérfogatú (0-0 %), vékony falú vázkerámia elemek sajtolására is használható. Vákuumozással az agyag levegőtartalmának - %-a eltávolítható, és a légtelenítéskor a levegővel együtt a víz - %-a is eltávozik. A vákuumsajtóval készült termék külső és vágófelülete is simább, és mind a nyers-, mind a végleges szilárdsága a nagyobb testsűrűség következtében kb. - 0 %-kal nagyobb, mint a vákuumozás nélkül gyártott terméké. 0.. ábra. Vákuumprés szerkezeti kialakítása. ékszíjhajtás,. súrlódótárcsás tengelykapcsoló,. fogaskerekes hajtómű,. feladó garat,. vízszintes tengelyű keverő,. keverőlapát,. csigaprés,. szabályozóbetét,. kúpos hüvely, 0. aprítókés,. vákuumkamra,. fogasgyűrűs tengelykapcsoló,. tengely,. csigatengely,. préscsiga (fejcsiga),. préshenger,. préshenger betét,. présfej,. szájnyílás felfogó lapja. A vákuumsajtók szerkezetére jellemző, hogy rendszerint kombinált kialakításúak, vagyis a sajtó az agyagkeverővel egy egységet képez. A.. ábrán bemutatott berendezésnél a két
- - gépegység ugyanarról a motorról, ékszíjjal hajtják. A fordulatszám megváltoztatása az ékszíjtárcsák () cseréjével oldható meg, és mivel a hajtás közös, a két tengely ( és ), fordulatszámának aránya állandó. A keverőtengely lapátozása () az anyagot nemcsak homogenizálja, hanem továbbítja is az előtömörítését végző, kétbekezdésű, kúpos csigához (). A vákuumkamra () keverőgép oldali zárását a kúpos csigával kipréselt anyag biztosítja, ezért a kiáramló keresztmetszetet csavarokkal kívülről állítható szabályozóbetéttel () és a tengelyen lévő kúpos hüvellyel () lehet beszabályozni. A keverőtengelyre felszerelt forgó aprítókés (0) az elősajtolt masszát feldarabolja a préscsiga terének jobb kitöltése érdekében. A vákuumozott térbe lehulló agyag a belső kúpos bordázattal () ellátott préshengerbe () kerül, ahol a préscsiga () továbbítja a présfej () szájnyílása felé. A visszaáramlás megakadályozására a préscsiga előrehajló lapátozással készül. A présfej () keresztmetszete fokozatosan csökken és eközben alakja is változik, körből közel téglalap alakúra. A présfej homloklapjára () felszerelt a cserélhető szájnyílás, határozza meg a csigából kilépő agyagszalag (és ezzel együtt a termék) keresztmetszetét. A szájnyílás alakját úgy alakítják ki, hogy a kiáramló agyagszalag minden keresztmetszete azonos sebességgel lépjen ki abból, mert ilyen esetben nem alakulhat ki a terméken belül olyan feszültségkülönbség, ami a megrepedezését okozhatja. Üreges termékek gyártásához használt szájnyílásoknál (.. ábra) az üregképző magok () tartószárait () soronként egy-egy (a présfejbe benyúló) összekötő hídba () fogják be. Mivel ezek a hidak átmenetileg átvágják a kiáramló anyagszalagot, a termék megfelelő minőségét biztosító állandó kilépési sebesség függ a híd keresztmetszetétől, alakjától és elhelyezésétől is... ábra. Cserélhető szájnyílás kialakítása. felfogó talp,. üregképző mag,. magszár,. híd,. csigatengely. A tégla, valamint a cserép gyártásra használatos csigaprések elsősorban csak a szájnyílásuk alakjában térnek el egymástól. A csigapréssel közvetlenül elkészíthető, egyszerűbb alakú tetőcserepeket a gyártási mód alapján szalagcserépnek is szokás nevezni, szemben a bonyolultabb keresztmetszetű ú.n. sajtolt cserepekkel, melyeket a csigaprésből kilépő állandó keresztmetszetű anyagszalag méretre darabolása után, egyedi sajtolással készítenek. A szalagcserepeken lévő, a tetőlécekre való felfüggesztést szolgáló füleket a következő módon formázzák ki. A présgép szájnyílását úgy képezik ki, hogy a berendezésből kilépő agyagszalag teljes hosszában egy borda is kialakuljon. Ebből még a darabolás előtt egy automata levágó berendezés hasítja ki a felesleges anyagot. A vákuumpréssel megformázott agyagszalagból a termék hosszának méretre vágását mechanikus, elektromos, vagy pneumatikus vezérlésű levágó-automatákkal végzik. Ezek a gép kialakításától függően egy időben vagy egy (pl. kaszás automata), vagy egyszerre több darabot (pl. sokhúros vágóautomata) képesek méretre vágni. Darabolásra vágóelemként rendszerint 0, -, mm átmérőjű, rugóacélból készített húrt használnak. A pontos méretre vágás feltétele, hogy a húr az agyaghasáb haladási síkjára mindig merőlegesen mozduljon el, ezért vágás közben a vágóelem az agyagszalaggal azonos sebességgel halad előre. A levágógép vezérlését úgy alakítják ki, hogy a vágás üteme mindenkor feleljen meg a csigaprésből kiáramló anyag sebességének, valamint az adott termékhez szükséges darabolási hossznak. Az egyedi vágásra alkalmas kaszás automata a vágóhúr íves pályán való elmozdulásáról kapta az elnevezését. A mechanikus rendszerű berendezéseknél az agyagszalag sebes-
- 0 - ségét az azon végiggördülő filccel borított mérőhenger méri, és vezérli mind a haladó, mind a vágó mozgást. A mérőhenger egy-egy fordulata alatt az áttételeknek megfelelően az automata több vágást végez. A vágási hossz a mérőhenger átmérőjével változtatható. A sokhúros automaták alkalmazásához a csigaprésből kilépő agyagszalagot előzetesen több elem méretének megfelelő hosszúságú részekre darabolják. Ezeket keresztirányba fordítva ráhelyezik egy vágóasztalra, ahol vagy az agyaghasábot, vagy a húrsort mozgatva végzik el a méretre vágást. A sajtolt cserépgyártás jellegzetes berendezései a forgódobos revolverprések, melyeknél a rögzített alsó formára helyezett, méretre vágott nyerslemezt a sajtolási síkra merőlegesen mozgó felső forma alakítja ki. A sajtolás szakaszos művelete azzal válik folyamatossá, hogy az alsó formákat egy ütemesen elforduló hat-, vagy nyolcszögletű dob lapjaira rögzítik. A.. ábrán bemutatott mechanikus hajtású, egyszerű revolverprést villamos motorról ékszíjhajtással () fogaskerék áttételen () keresztül hajtják. A gép öntöttvas vázszerkezetében () csapágyazott nyolcszögletű forgódob () tengelyének () szakaszos mozgatását a sajtolófej tengelyét () forgató fogaskerék oldallapján elhelyezett görgő () végzi. A dob tengelyére rögzített forgató tárcsából () kinyúló darab mozgatókar () minden sajtolási művelet után az osztásnak megfelelően továbbforgatja a dobot. a. b. c. 0 0.. ábra. Forgódobos revolverprés működési vázlata a./ szerkezeti kialakítás, b./ nyitott helyzet (vázszerkezet nélkül), c./ sajtolás.. ékszíjtárcsa,. fogaskerék áttétel,. vázszerkezet,. forgató tárcsa,. mozgatókar,. görgő,. dobtengely,. forgódob,. alsó forma, 0. felső forma,. sajtolófej tengely,. sajtoló excenter,. visszahúzó excenter,. görgő,. visszahúzó görgő,. vezető-keret,. fogaskerék (leszedő berendezés vezérléséhez),. formázatlan nyerslemez,. elkészült termék. Az excenterekkel mozgatott sajtolófej függőleges irányú mozgását öntöttvas vezetőkeret () biztosítja. A sajtolófej tengelyre () egymás mellé vannak felékelve a sajtoló mozgást vezérlő (), és a visszahúzást végző excenterek (). A préselő erőt görgő () adja át a préselőfejnek, amelyen helyezik el a cserép felső profilját kialakító formát (0). Az ábrán látható revolversajtó ú.n. túlfolyásos módszerrel működik, ami azt jelenti, hogy az előadagolt formázatlan nyerslemez () kiinduló mérete nagyobb, mint ami a forma teljes ki-
- - töltéséhez szükséges. Emiatt a sajtolás utolsó fázisában az anyagfelesleg a forma határolóélein kívülre kerül, majd azt a termék méretnek megfelelően kialakított vágóélek levágják. Az elkészült nyers terméket () a présfej visszahúzása közben, a dob elfordulása után leszedő berendezés távolítja el a formából. A leszedő berendezés vezérlését a sajtolófej tengelyére rögzített fogaskerék () segítségével végzik. A sajtolt cserép minősége a formázandó nyerslemez nedvességtartalmától, a sajtolási nyomástól és annak sebességétől, valamint a forma kialakításától függ. A formákat gipszből, vagy gumibélésű műanyagból készítik. A gipszforma előnye, hogy az alapanyag nedvességtartalmának egy részét felveszi, és ezért kisebb sajtolónyomással is elérhető a nyerstermék kiszedéséhez szükséges szilárdsági határérték. Hátránya, hogy szilárdságuk és tartósságuk viszonylag kicsi, ezért csak kisebb teljesítményű berendezéseknél alkalmazhatók. A szánprést (.. ábra) többnyire bonyolultabb alakú cserepek (pl. gerinccserép) gyártására használják. Ezeknél az alsó forma feleket () egy függőleges vezetőoszlop () körül elforgatható asztalon (), míg a felsőt a gép vázszerkezetén kialakított présfejen () helyezik el. a. b... ábra. Szánprés működési vázlata. vázszerkezet,. felső forma,. vezetőoszlop,. forgóasztal,. alsó forma,. formázatlan nyerslemez,. présasztal,. elkészült termék,. vezetőcsap. Sajtoláskor a forgóasztal alatt elhelyezett présasztal () függőleges mozgása során először kiemeli az alsó formafelet, majd azt a présfejhez szorítva kialakítja a cserép profilját. Eközben a korábban legyártott terméket () az alsó formafél kibillentésével (./a. ábra) kiemelik a formából, és elhelyezik benne a következő formázatlan nyerslemezt (). A formázás után az asztal visszatér eredeti helyzetébe, majd a forgóasztalt 0 o -kal elforgatva a nyerslemez a présfej alá kerül, és elkezdődhet a következő munkaciklus.... Szárítás és szárító berendezések A nedves, ill. félnedves formázással gyártott agyag alapanyagú tégla- és cserépipari termékeket az égetés előtt ki kell szárítani. A kiformázott nyers termékben a víz többféleképpen van jelen []: A szerkezeti víz (kémiailag kötött víz), melynek eltávozásával az agyagásvány felbomlik. A rétegközi víz alatt az agyagásványok rétegei közé behatolt vizet értjük. Az adszorpciós víz az agyagszemcséket körülvevő egy, vagy néhány molekula vastagságú vízréteg. Mennyisége legfeljebb tömeg%. Pórusvíz az egymással érintkező szemek közti teret tölti ki, mennyisége - 0 tömeg%. A megmunkálási víz az adott formázási eljáráshoz szükséges víz-igény. A megmunkálási víz növeli a termék pórustartalmát, mennyisége 0-0 tömeg%. A szárítással a megmunkálási, a pórus- és az adszorpciós vizet távolítják el. Először a megmunkálási víz távozik el, mely folyamat nagymértékű vízleadással és a termék jelentős
- - zsugorodásával jár. A pórusvíz távozásakor a vízleadáshoz képest csökken a zsugorodás, míg az adszorpciós víz leadásakor tovább már nem zsugorodik az anyag. Túlságosan gyors ütemű szárításnál a nyers kerámia külső felületén, és a belsejében eltérő lesz a nedvességtartalom, ezért egyenlőtlen mértékben zsugorodik az anyag. Ennek következtében kialakuló felületi húzófeszültség felszíni repedéseket okozhat. Ezért a terméket csak olyan ütemben szabad szárítani, hogy kéregrepedések ne keletkezhessenek. A klasszikus téglagyártásnál a nyers terméket hézagosan máglyákba rakva szabadtéri szárítószínekben szárítják. Hátránya, hogy ezzel a módszerrel folyamatos gyártás nem alakítható ki, nagy a szárítás helyigénye, ugyanakkor költségigénye viszonylag kicsi. A mesterséges szárítók sokféle változata ismert. Üzemmódjuk szerint szakaszos, vagy folyamatos üzemeltetésűek lehetnek. A mesterséges szárítók kezdetben egyszeres légbevezetésűek voltak, de ezek rossz hőhasznosítása miatt napjainkban többnyire a többszörös légbevezetést alkalmazzák. Ez azt jelenti, hogy a szárító levegőt ismételt felmelegítés és nedvességtartalmának visszaállítása után visszavezetik a szárítótérbe (recirkulációs szárítás). A légbevezetést rendszerint ritmikusan, vagy periodikusan végzik, ugyanis a száradó tégla rövid idejű intenzív párolgást is képes károsodás nélkül elviselni, ha azt elegendően hosszú szünet követ, mely alatt a test belsejéből a kapilláris vízáramlás pótolni tudja a felületről elpárolgott nedvességet. Ilyen célra forgó-keverő ventillátorokat (rotomixair), vagy újabban ütemesen változtatható befúvású berendezéseket használnak. A szakaszos üzemű szárítók (kamrás szárítók) két, vagy több egymáshoz épített szárítókamrából állnak, melyek hosszanti folyosóiban polcos tárolóállványokon helyezik el a szárítandó terméket. A be- ás kirakodást emelőkaros szállítókocsival, vagy mozgatható állványrendszerrel végzik. A szárítókamrák általában vegyes fűtésűek, és a kamrákban lévő radiátorok mellett külső meleglevegő bevezetéssel is ellátottak. A légbevezetés és a levegő áramoltatása szempontjából többféle megoldást alkalmaznak, melyek közül három, hazánkban is üzemelő típust mutat a.0. ábra. a. b. 0 c..0. ábra. Szakaszos üzemű (kamrás) szárító berendezések a./ recirkulációs szárítókamra, b./ ikerventillátoros szárítókamra, c./ szellőzőkocsis szárítókamra.. tárolóállvány,. álmennyezet,. billenőcső, ventillátorral,. meleglevegő-csatorna,. nedveslevegő elvezető csatorna,. recirkulációs csatorna,. ventillátor,. lamellás terelőzsaluk,. kürtő, 0. lamellás szabályozózsalu,. kamraajtó,. szellőzőkocsi. A recirkulációs szárítókamrákra (.0/a. ábra) jellemző, hogy a szárítást először külső légbevezetés nélkül, a belső radiátorok lassú felmelegítésével kezdik. Ekkor még mindhárom levegőcsatorna (,, ) le van zárva. Ezután a termékből elpárolgó vízgőzzel telített levegőt a nedves-levegő csatorna () fokozatos nyitásával kivezetik, miközben arányosan kinyitják a meleglevegő csatornát () is. A kivezetett telített levegő a recirkulációs csatornába kerül, ahonnan friss meleg levegővel összekeverve vezetik vissza a kamrába.
- - Az egyes csatornák programozott nyitásával, ill. zárásával elérhető, hogy a szárítást a nyerstermék mindenkori állapotának megfelelő hőmérsékletű és páratartalmú levegő befúvásával végezzék (részletesebben:... fejezetben). A légbevezető csatornák alatt elhelyezett háromállású, axiális ventillátor () helyzetének szakaszos billentésével a levegő áramlási iránya a minél egyenletesebb szárítás érdekében ciklikusan változtatható. A.0/b. ábrán bemutatott ikerventillátoros szárítókamránál a beépített ventillátorok () forgásirányának szakaszos megváltoztatásával, valamint az állítható terelő- () és szabályozózsaluk (0) nyitásával és zárásával érik el a szárítási folyamatnak megfelelő belső légáramlást. A nedves levegő egy része a kamrák alján elhelyezett nyílásokon () és a kürtőn () keresztül távozik, a másik része felfelé áramlik, és az a befúvott friss levegővel keveredve a ventillátor terébe kerül, ahonnan ismét visszajut a rakományok közé. Ennél a szárító berendezésnél tehát belső cirkulációs rendszert valósítanak meg. A szellőzőkocsis szárítókamrában (.0/c. ábra) a két rakománysor között ventillátorokkal ( - db) ellátott szellőzőkocsi () sínpályán előre-hátra mozog, és ezzel biztosítja a szárítási folyamat igényeinek megfelelő légáramlást. A ki- és bevezető nyílások számát és méretét ennél a rendszernél is általában úgy választják meg, hogy a nedves levegő csak részben távozzon el a kürtőn, így itt is belső cirkuláció alakul ki. A szakaszos üzemű szárítási mód legnagyobb előnye, hogy a szárítási folyamat a kamrák megtöltése után függetlenné válik a nyerstermék gyártási folyamatától, így az utóbbiban jelentkező esetleges üzemzavarok a már legyártott termékek minőségét nem befolyásolhatják. A folyamatos üzemű szárítókban a kocsikon elhelyezett nyers kerámia előrehaladása közben mindig a szárítottsági fokának legmegfelelőbb klímájú (hőfok, páratartalom) szárítótérbe kerül. A kamra hossza és a kocsik haladási sebessége a termék alakjától, méreteitől és a pórusszerkezetétől függ. A levegő bevezetését általában a termék mozgásával ellentétes irányban, tehát ellenáramban végzik. a. b. 0.. ábra. Csatornaszárítós rendszer a./ elrendezési vázlat, b./ betároló tolópad működési vázlata.. szárítókocsi,. beszállító pálya,. köteles vonszoló,,. keresztpálya,. betároló tolópad,. szárítócsatornák,. kitároló tolópad,. hidraulikus munkahenger, 0. sínpálya,. visszagurulás gátló,. rugó. A.. ábrán bemutatott elrendezésű csatornaszárítónál először a beszállító pálya () alatti köteles vonszoló berendezés () egy betároló tolópadra () továbbítja a megrakott szárítókocsikat (). Ezután a kerekeken mozgó tolópad a keresztirányú pályán () a soron következő szárítócsatorna () elejére viszi a kocsit. A betároló tolópadról (./b. ábra) a rakományt hidraulikus munkahenger () továbbítja a szárítócsatornába. A henger dugattyúrúdjára erősí-
- - tett billentőbütyök két ütemben tolja le a kocsit. A két mozgási ütem közti holtidőben a szárítócsatorna elején elhelyezett rugós visszagurulás gátló () rögzíti a kocsikat. A kocsiknak a csatornában való továbbítását is a betároló tolópad végzi, ugyanis a csatornában a kocsik egymásra támaszkodva haladnak előre. Ehhez a szárítócsatornákba való beés kiszállítást úgy kell ütemezni, hogy egy-egy újabb kocsi betolásakor a kitároló tolópad () üresen, az adott szárítócsatorna végén tartózkodjon. A kitároló tolópad keresztirányú pályán () mozogva juttatja el a kiszárított terméket a szárítóalagút kijáratához, ahonnan a kocsik egy újabb vonszoló berendezésre, majd arról átrakógéppel a kemencekocsikra kerülnek. A kitároló tolópadnál a kocsik leadását vagy a szállítókocsik aljára szorított dörzskerekes hajtással, vagy a betároló tolópadéhoz hasonlóan hidraulikus hengerekkel oldják meg.... Égetés és égetőkemencék A kerámiák végleges tulajdonságai az égetés során alakulnak ki. Az égetés közben létrejövő vegyi átalakulások, és a hozzájuk tartozó hőmérséklet határok alapján az égetési folyamat több szakaszra bontható: Az utószárítási szakaszban (0 o C-ig) kémiai változás még nem történik, csak a szárítási folyamat fejeződik be. Az előmelegítési szakasz elején (0-00 o C) az anyag elveszti képlékenységét, többé már nem formázható. 00-00 o C-on kezdenek el átalakulni a víztartalmú vasvegyületek vörös színű vas-oxiddá. Ezt követően a hőmérséklet növekedésével a vasoxid reakcióba lép a többi összetevővel, és vas-szilikátok, valamint vas-mész-szilikátok keletkeznek. 00 o C körül térfogat növekedéssel járó kvarc átalakulás következik be. Az égetési szakasz kezdetén (00-0 o C) az alapanyagban lévő mészkő egyrészt égetett mésszé alakul, másrészt vegyületeket képez az agyag többi alkotóival. Az égetést azon a hőmérsékleten fejezik be, amelynél a termék fizikai tulajdonságai már nem változnak, sőt e hőfok nagyobb túllépésekor a fizikai jellemzők romlani kezdenek. Az égetési hőmérséklet függ a nyersanyag összetételétől, így pl. a mészszegény téglamassza már 0-000 o C-on a kívánt tömörségűre égethető, míg meszes alapanyagok égetéséhez 00 o C fölötti hőmérséklet szükséges. Az égetés előrehaladtával a nyerstermék fizikai tulajdonságai folyamatosan változnak. A szilárdsági jellemzők (.. ábra) megközelítőleg 00 o C-tól intenzív növekedést mutatnak, és hasonló jelleggel változik a termék zsugorodása is. A termék porozitása a zsugorodás növekedésével természetszerűen csökken. Szilárdság, MPa 0 0 0 0 0 0 0 0 Porozitás, % JELÖLÉS: Szilárdság Porozitás debreceni agyag kőszegi agyag debreceni agyag kőszegi agyag 00 00 00 00 000 Hőmérséklet, o C 00.. ábra. Az égetés hőmérsékletének hatása az agyag minőségétől függően A durvakerámiai termékek égetőkemencéinek hűtési szakasza a hűtés sebessége alapján két részre osztható. A folyamat elején (kb. 00 o C-ig) a termékek viszonylag gyorsan lehűthetők, majd a 00-00 o C tartományban a termékben maradó szabad kvarc nagymértékű zsugorodása miatt kisebb hűtési sebesség szükséges. A hűtőzónában a terméket 00 o C alatti hőmérsékletre hűtik le.
- - A durvakerámiai termékek égetésére leggyakrabban folyamatos üzemű alagútkemencéket alkalmaznak, de néhány, kis kapacitású téglagyárban még a szakaszos üzemű körkemencék is megtalálhatók. A folyamatos üzemű berendezések előnye a kisebb fajlagos energiaigény, a nagyobb termelékenység, valamint az egész égetési folyamat magasabb szintű automatizálhatósága. A kisebb fajlagos energiaigény azzal érhető el, hogy a hűtőzónában felmelegedett levegőt részben az égetőfejekhez, másrészt az előmelegítési zónába vezetik. A szakaszos üzemű körkemence kör-, vagy ellipszis alakú égetőtere belül kamrákra van felosztva, és minden kamrához tartozik egy-egy ki-, ill. behordó nyílás. A nyílásokat a behordás után befalazzák, majd a felülről, zárható tüzelőnyílásokon bejuttatott tüzelőanyag égetése folyamatosan halad körbe az egyes szakaszokon. Pl. egy kamrás kemencében a különböző égetési fázisok a következők szerint oszlanak meg: az ürítés és a nyers tégla kirakása kamrában, a szárítás kamrában, az előmelegítés kamrában, az égetés kamrában és a hűtés pedig egyidejűleg kamrában folyik. Egy-egy kamra megtöltése, és a kész termék kihordása közti időtartam 0-0 óra. A folyamatos üzemű alagútkemencében a tűztér állandó, és az égetendő anyag halad végig a kemencén tűzálló anyaggal bélelt kocsikon. A kemence hossza (0-0 m) a gyártandó mennyiség mellett a termék méretétől, és anyagának minőségétől is függ. A kemencehosszt a termék anyagának minőségi jellemzői közül elsősorban a lehűtési érzékenység befolyásolja. A hűtőzóna általában a kemencehossz 0-0 %-át teszi ki. Az alagútkemence (.. ábra) elején a hideg levegő beáramlását kettős zsilipkamra () akadályozza meg. Egyes típusoknál a kemence végén, a hűtőzónát is zsilipkamra választja el a külső tértől. A tűzálló anyagból készült falazatot kívülről hőszigetelő burkolattal látják el. A kemence hosszirányú hőmozgása miatt a falazatot dilatációs hézagok szakítják meg. A keresztirányú mozgást az alagút falazata mentén végigfutó acéltartók, és az azokat összekötő, állítható hosszúságú vonórudak veszik fel. Az előmelegítési és a hűtési zónában az egyenletes hőeloszlást füstgáz- ill. hűtőlevegő elszívó (, ) és keringtető (, ) ventillátorokkal biztosítják. A kemencekocsik állandó haladási sebességét az egyes zónák hosszától, valamint az adott termékre megengedhető hőmérséklet változás mértékétől függően határozzák meg. A B C 0.. ábra. Alagútkemence elrendezési vázlata A. előmelegítő zóna, B. égetőzóna, C. hűtőzóna. szállítókocsi,. zsilipkamra,. kemence falazat,. füstgáz elszívó ventillátor,. füstgáz keringtető ventillátor,. elszívó csővezeték,. égetőnyílások,. hűtőlevegő elszívó ventillátor,. hűtőlevegő keringtető ventillátor, 0. hűtőlevegő befúvó ventillátor. A kemencekocsik (.. ábra) pályája alatt a kemence teljes hosszában végigfutó járóalagutat () alakítanak ki, amely ellenőrzésre, és az üzemzavarok elhárítására szolgál. Az alagút és a kemence terének szétválasztását az oldalfalak mentén kiképzett homokzárral (), és az abban mozgó a szállítókocsik oldaláról lelógó szoknyalemezekkel () oldják meg. Az égetéshez szükséges tüzelőanyagot a boltozaton (), vagy az oldalfalakon kialakított tüzelőnyílásokon keresztül juttatják el az égőfejekhez. A felső-, vagy oldaltüzelés kiválasztását a tüzelőanyag típusa valamint a kemencecsatorna alakja figyelembe vételével, a legkedvezőbb hőeloszlásra törekedve határozzák meg.
- - A felhasznált tüzelőanyag szerint az alagútkemencék szén-, olaj- és gáztüzelésűek lehetnek. Az utóbbi időben a széntüzelésű kemencéket egyre inkább felváltották a földgázüzemű berendezések. A hőátadási mód alapján a tégla- és cserépipari kemencék szinte kivétel nélkül közvetlen fűtésűek. Az olajtüzelésű kemencéknél rendszerint impulzuségőket használnak, melyekből szakaszosan (adagokban) távozik a finom cseppekre porlasztott tüzelőanyag. A láng hossza a porlasztáskor keletkezett olajcseppek áramlási sebességétől és méretétől függ. A nagyobb olajcseppek hosszabb, a kisebbek rövidebb lángot eredményeznek. A cseppek mértékét az olajnyomással, azt viszont az olaj hőmérsékletével, az olajadagoló szállításával, vagy a fúvókák nyílásával lehet szabályozni... ábra. Alagútkemence metszete. falazat,. járóalagút,. kemencekocsi,. termék,. szoknyalemez,. homokzár,. tüzelőnyílások Az impulzuségők dugattyús, vagy szelepes kivitelűek lehetnek. A dugattyús olajégőknél az adagolást mechanikus (./a. ábra), elektromágneses, vagy (leggyakrabban) hidraulikus működtetéssel oldják meg. Az impulzusonként beadagolt olajmennyiség a lökethosszal szabályozható, és az egyes égők a befecskendezést az impulzusszabályozó rendszerétől függően vagy egyidejűleg, vagy időeltolással végzik. a. b. c. d. 0 0.. ábra. Égetőfejek jellemző típusai a./ dugattyús, mechanikus működtetésű olajégő, b./ pneumatikus, szelepes olajégő, c./ előkeveréses (injektoros) gázégő, d./ utókeveréses gázégő. olaj bevezetés,. forgattyús hajtás,. dugattyú,. fúvóka,. membrán,. pneumatikus működtetés légvezetéke,. adagolószelep,. gáz bevezetés,. gázvezeték nyitó-záró szelepe, 0. levegő bevezetés,. gázfúvóka,. primer levegő nyitó-záró szelepe. A szelepes olajégők pneumatikus (./b. ábra), hidraulikus vagy elektromágneses rendszerűek lehetnek. Ezeknél a beadagolt olajmennyiség a nyitási idővel, ill. az impulzusszámmal változtatható. Az olajgázégőknél az olajat, és az égéshez szükséges levegő egy részét már az égőfejben összekeverik, ezért a kemencébe befecskendezett gázszerű olaj+levegő keverék kedvezőbb hatásfokkal ég el, mint az egyszerű gázégőknél. Az olajgázégőkre jellemző, hogy a kemencébe bejutó olajgáz-sugár sebessége igen nagy (0-0 m/s), aminek következtében hosszú és egyenletes hőeloszlású láng keletkezik. A láng hossza az égőhöz vezetett levegő mennyiségével szabályozható. A gáztüzelésű kemencék többségénél a láng nem érintkezik közvetlenül a rakománnyal, hanem a gáz a téglamáglyák között szabadon hagyott térben, vagy oldalégőknél az e célra kialakított égetőkamrában ég el, így a terméket csak a forró égéstermékek hevítik. A gázégők a levegő hozzávezetéstől függően elő-, utókeveréses vagy színgázégők lehetnek.
- - Az előkeveréses égőknél (./c. ábra) a gáz () és a levegő (0) egy része vagy teljes mennyisége még a kiömlőnyílás előtt egy külön keverőtérben elegyednek. Az un. injektoros égőknél a levegő beszívását a gázfúvókából () kiáramló nagysebességű gázsugár szívóhatása idézi elő. Az utókeveréses égőknél (./d. ábra) a gáz és a kényszeráramlású levegő csak az égetőtérben keveredik. A primer levegőt az égetőfejen keresztül vezetik be (), míg a szekunder levegőt a kemencetér biztosítja. A színgázégőknél a fűtőgáz külön levegő bevezetés nélkül közvetlenül a tűztérbe ömlik, ahol a kemencetér levegőjével összekeveredve ég el.... Tégla- és cserépipari mérő- és szabályozó berendezések A folyamatos üzemű tégla- és cserépgyárakban a teljes gyártási folyamat automatizált, és a korszerű üzemek számítógépes irányító- és szabályozó berendezésekkel is fel vannak szerelve. A szabályozó berendezések szempontjából a tégla- és cserépgyártás sajátos feladatai: a massza képlékenységének mérése és szabályozása szárítási folyamat paramétereinek mérése és szabályozása égetőkemencék munkafolyamatának szabályozása A formázás legfontosabb paramétere a képlékenység, amelyet az alapanyaghoz hozzáadott víz mennyiségével állítanák be a kívánt értékre. A megmunkáláshoz szükséges vizet két lépésben adagolják az alapanyagokhoz. Az első lépésben az anyag-előkészítő gépsor elején az ú.n. alapvizet adják a keverékhez, rendszerint szabályozatlanul, ± tömeg%-nál nagyobb pontossággal. A kívánt képlékenységet a korrekciós vízzel állítják be, amit vagy a présgép előtt, vagy magában a présgépben adják az anyaghoz, víz vagy gőz formában. A megfelelő formázhatóság érdekében a korrekciós vizet legalább ± tömeg% pontossággal kell adagolni, mely követelményt csak a képlékenység automatikus szabályozásával lehet kielégíteni. Erre többféle érzékelési megoldás alkalmazható: a présgépből kikerülő agyagszalag képlékenységének folyamatos, vagy mintavételes érzékelése; az agyag keverését végző berendezés áram-, vagy teljesítmény-felvételének ill. a képlékenységgel összefüggő egyéb jellemzőjének folyamatos érzékelése; az agyag nedvességtartalmával összefüggő elektromos vezető képesség, hővezető képesség, permittivitás, vagy a sugárzást elnyelő képesség változásának érzékelése. A gyakorlatban használatos érzékelők nagyobb része még az első két csoportba sorolható. A harmadikként említett módszerek közül néhány eljárást (elektromos vezető képesség, ill. a hővezető képesség változás mérése) a korszerű berendezések már alkalmaznak, míg mások bevezetése kísérleti fázisban van. Az alapagyag képlékenységének folyamatos mérésére szolgáló érzékelő működési elvét mutatja a./a. ábra. Ennél a megoldásnál a mérőelem egy rugóerő terhelésű görgő (), amely az alatta elhaladó agyagszalag képlékenységétől függően belemélyed a masszába. A görgő vezetőrudazatának végére egy differenciál-transzformátor () vasmagja () van felerősítve, amely együtt mozdul el a görgővel. A differenciál-transzformátor U állandó tápfeszültsége esetén, a kimenő feszültség (U ) a görgő x bemélyedésével, azaz a képlékenységgel arányos. A korrekciós víz mennyiségének szabályozását az érzékelőtől kapott elektromos jel, és a kívánt víztartalomhoz tartozó alapjel összehasonlításával végzik. A./b. ábrán látható rendszernél a mérőtű () a motoros hajtású emelő mechanizmus (, ) segítségével ütemesen mélyed be a présgépből () kikerülő masszába. A mérőtű rúdjá-
- - nak elmozdulását foto-elektromos átalakító (0) érzékeli. Ennek digitális jele adattároló regiszterbe () kerül, ahonnan kijelző műszerre () viszik, ill. ezt a jelet használják a korrekciós víz adagolásának szabályozására. Az érzékelő által szolgáltatott U ( t ) kimenő jel ugyanis, a mintavételezési időnek, ill. a fotoelektromos átalakító felbontóképességének megfelelően követi a mérőtű bemélyedésének, azaz az agyagszalag képlékenységének változását. a. U = f ( x ) U x 0 b. U ( t ) x. görgő. rugó. transzformátor. vasmag. présgép. agyagszalag. mérőtű. emelő görgő. motor 0. fotoelektromos átalakító. kapcsoló. adattároló. kijelző.. ábra. Képlékenység érzékelők működési elve a./ folyamatos működésű, b./ mintavételezéses (digitális érzékelő) A.. ábrán látható képlékenység szabályozó rendszer működése azon alapul, hogy egy adott keverékmennyiség esetén, a keverőgép áramfelvétele fordítottan arányos a keverék képlékenységével. A szabályozáshoz szükséges mérőjelet a főkapcsoló () után, a hajtómotor () tápvezetékébe beépített áramváltó () szolgáltatja. A mérőkörben elhelyezett késleltető egység () a motor indításakor fellépő áramcsúcs zavaró hatását küszöböli ki, azáltal, hogy az indítás idejére rövidre zárja az áramváltó szekunder kapcsait. A szekunder áram hőcsatoló () fűtőellenállásán folyik keresztül, így annak hőmérséklete a képlékenység változásának megfelelően növekszik, vagy csökken. A hőmérsékletet egy hőelem () érzékeli, és a mért jelet mérő-átalakító () szabályozására alkalmas áramjellé alakítja át. Ez a jel a háromállású szabályozó egység () bemenetére hat. A kimeneten kapott jellel vezérlik a vízadagoló elektromágnes szelepét (0), amely növeli ill. csökkenti az agyaghoz hozzáadott víz mennyiségét. 0 R U I.. ábra. Képlékenység szabályozása a keverőgép motor áramfelvétele alapján. keverőgép,. villamos motor,. áramváltó,. motor főkapcsoló,. késleltető egység,. hőcsatoló egység,. mérő-átalakító,. szabályozó egység,. vízcső, 0. elektromágnes szelep. A.. ábrán bemutatott szabályozókörrel motoros szelepek is működtethetők, de akkor a háromállású szabályozó helyett folytonos szabályzót kell a rendszerbe beépíteni. Motoros szelepek esetén a mágnesszelepekhez képest kedvezőbb vízadagolási pontosság érhető el. A szárítás közben végbemenő fizikai és kémiai folyamatok elsősorban a száradó termék vízleadásának sebességétől függenek. Az ipari szárító-berendezésekben a vízleadási sebes-
- - séget a következő tényezők határozzák meg: a szárítólevegő hőmérséklete; a szárítólevegő relatív páratartalma; a szárítandó testtel időegység alatt érintkező levegő mennyisége; a szárítandó termék anyagának minősége, alakja és hőmérséklete. A szárítási folyamat irányításában érzékelőként hőmérséklet-, légnedvesség-, levegőmennyiség- és zsugorodás-érzékelőket alkalmaznak. A szárítótér, ill. a termék hőmérsékletének érzékelésére rendszerint ellenállás-hőmérőket használnak. - U +. légáramlás iránya. mérőszonda. nedves hőmérő. száraz hőmérő,. mérőhíd. erősítő. szervomotor M ~.. ábra. Pszichrométer működési elve A légnedvesség mérésének jellegzetes műszere az ú.n. pszichrométer (.. ábra), melyet a légáramban úgy helyeznek el, hogy a légáram a mérőszondán () áramoljon keresztül. A mérőszondába két ellenállás-hőmérő (, ) vagy termisztor van beépítve, melyek közül az egyiket vízzel átitatott gyapotburkolattal állandóan nedvesen tartanak (nedves hőmérő), míg a másik (száraz hőmérő) közvetlenül méri az áramló levegő hőmérsékletét. A nedves hőmérő az áramló levegő tényleges hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletet érzékel, mivel a mérendő levegő páratartalma mindig kisebb, mint a nedvesen tartott hőmérő környezetében, ezért onnan vizet von el, ami hőmérséklet csökkenéssel jár. A száraz és nedves hőmérőket mérőhídba kapcsolják, melynek kiegyenlítését a híd átlójában elhelyezett ellenállás () csúszkájának mozgatásával szervomotor () végzi. Ez adja a mérőjelet a szárító levegő páratartalmának szabályozására szolgáló rendszernek. M M M PI M M M PI M 0.. ábra. Kamrás szárító szabályozó rendszere. szárítókamra,. rakat,. forró levegő csatorna,. recirkulációs csatorna,. hideg levegő kivezető csatorna,. ventillátor,. csatorna nyitó-záró motorok,. mágneskapcsoló,. hőérzékelő, 0. páratartalom érzékelő,. gőz bevezető cső,. szelep mozgató motor,. páratartalom szabályozó,. páratartalom programadó,. programkapcsoló,. hőfok programadó,. hőfok szabályozó.
- 0 - A tégla- és cserépgyártás szárítási folyamatának irányításában alkalmazott végrehajtó szervek többfélék (elektromotoros, pneumatikus vagy hidraulikus) lehetnek, de leggyakrabban elektromotorokat alkalmaznak. A recirkulációs rendszerű, kamrás szárító irányítási folyamatának egyik lehetséges megoldását a.. ábra mutatja. Ez a rendszer kétféle paraméter (hőmérséklet és páratartalom) alapján szabályozza a szárítási folyamatot, az egyes légellátó csatornák (,, ) nyitásával, ill. lezárásával. A szárítási folyamat különböző fázisainak eltérő hőmérséklet és páratartalom igényét az adott kerámiára előzetesen meghatározzák. Ezek szolgáltatják az alapjeleket ( és ) a pillanatnyilag mért ( és 0) légállapot jellemzők összehasonlítására, és annak alapján a szárítási folyamat paramétereinek ( és ) beállítására. A folyamatos üzemű alagútkemencék munkafolyamatának szabályozásában a különböző zónák (előmelegítő, égető és hűtő) megfelelő hőmérsékletének, valamint a kemence nyomás- és huzatviszonyainak biztosítása a feladat. A hőmérsékletet az égőfejekhez juttatott tüzelőanyag mennyiségével, a légáramlást (nyomáskülönbség érzékelők jelének segítségével) a füstáramba helyezett csappantyúk nyitásával, ill. zárásával állítják be az előzetesen felvett alapjeleknek megfelelően (lásd még:... fejezet).
- -. FINOMKERÁMIA TERMÉKEK ELŐÁLLÍTÁSA A finomkerámia-ipar termékei igen sokféle lehetnek, a felhasználási területüknek megfelelően, az alábbiak szerint rendszerezhetők: építési kerámiák: falburkoló csempék padlóburkoló lapok egészségügyi (szaniter) kerámiák külső burkolólapok háztartási kerámiák: porcelán díszmű porcelán edény fajansz edény majolika műszaki kerámiák: nagy- és kisfeszültségű porcelán szigetelők őrlőtestek ellenállástestek csiszoló, köszörülő és vágószerszámok elektronikai kerámiák égetési kerámiák A felsoroltak közül csak az építési kerámiák tartoznak az építőanyagipari termékek közé, ezért a továbbiakban csak ezek alapanyagaival, gyártási technológiájával, és jellegzetes gépi berendezéseivel foglalkozunk... Finomkerámiák nyersanyagai A finomkerámiák alapanyagait általában aszerint csoportosítják, hogy azok vízzel összekeverve képlékeny állapotba hozhatók-e. Ebből a szempontból a finomkerámiák kétféle típusú nyersanyagból készülnek, a vízzel jól formázható képlékeny (vagy plasztikus) anyagokból és a nem formázható (soványnak, vagy keménynek is nevezett) nyersanyagokból. A képlékeny nyersanyagok fő alkotói az agyagásványok, amelyek földpátos vagy vulkáni anyagokból mállási folyamatok eredményeként képződnek. Ebbe a csoportba tartoznak a kaolinok és az agyagok*. Ezek az agyagásványok (kaolinit, illit, montmorillonit) mellett, a lelőhelytől függően különböző mennyiségű, a kerámia gyártás szempontjából hasznos, közömbös, vagy káros összetevőket is tartalmaznak. Hasznos alkotó lehet a kvarc és a földpát, míg káros összetevőnek számít a pirit, mert vastartalma az égetés során elszíneződést okoz. A finomkerámia-ipari termékek legfontosabb sovány nyersanyagai a földpát, és a kvarchomok, de ezek mellett egyéb anyagokat (márga, homokkő, korund, talk, stb.) is használnak. A földpátok szerepe elsősorban a kerámiamasszák és mázak égetésekor keletkező kristályfázisok kialakulásában van. Emiatt a földpátok mennyisége és minősége befolyásolja az * A kaolin és az agyag oxidos- és ásványi összetétele lényegében azonos, de lényeges különbség van a kétféle anyagban lévő agyagásványok kristályainak rendezettségében, ill. az egyes rétegek halmozódásának szabályosságában. (Kaolin rendezett; agyag rendezetlen)