CS215851B1 - Method of heat treating ceramic semifinished products - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu tepelného ošetření keramických polotovarů, zejména destiček, majících poměr nejméně jedné strany k tlouštce větší než 30 a vyformovaných z keramických materiálů plynulým tvářecím procesem.

Způsobu podle vynálezu je možno využít pro výrobu rovinných pravoúhelníkových nebo také oválných výrobků z keramické hmoty, přičemž je nutno jej stejně dobře využít i pro výrobu předmérů z jiných hmot, které jsou po vyformování postupně sušeny a vypalovány. '

Dosud známé způsoby výroby plošných výrobků nebyly řešeny pro výrobu takových plošných výrobků, jejichž nejméně jedna boční strana má délku větší, než je třiceiinssobek tlouštky desky, protože při návrhu dosud známých technologických postupů nebylo přihlíženo ke zvláštnoseem chování takových polotovarů v průběhu tepelného ošetření.

Je znám způsob tepelného ošetření deskovitých výrobků v průběhu sušení, při kterém se teolo do materiálu přivádí zevnitř i zvenčí. Tento postup je dosud aplikovatelný jen pro výrobu plošných výrobků, které se v průběhu tepelného ošetření neposouunsí.. U tonoto způsobu také nebylo dosud dosaženo rovnoměrného sušení v celém objemu hmoty výrobku a rozdíly vlh^oti mohou dosahovat až 5 nebo 6 %.

Keramické výrobky se nejčastěji vyrábějí kontinuálně a po jejich vyformování se provádí sušení·z formovací vlhkosti 5 až 8 7 na konečnou vlhkost, která má být nižší než 0,5 7; sušení probíhá pouze za přívodu tepla zvenčí. Potom se provádí při podstatně vyšších teplotách výpal·

Základním nedostatkem tohoto obecného postupu je jeho nevhodnoot pro výrobu plošných předmětů s takovými rozměry stran, které překračují třicetiáSsQbet tloušťky, protože tento postup nebere ohled na vlhkostní rozdíly, vzníkaa^í ve výrobcích při sušení a na rozdíly teplot nznikající ve výrobku při výpalu po ukončení slinování. Velké rozdíly vlhk^^ti materiálu v jedno tlivých Částech výrobku m^síí potom za následek lámání · výrobků.

.Některé výrobky se vyrábějí z tvárlivých hmot při formovací vlhkooti vyšší než 18 7. U těchto postupů není možno vyrábět předměty větších rozměrů, prsvnsí-li se tepelné ošetření vylisovaných polotovarů přívodem tepla z vnější strany, který nezajišťuje rovnoměrné sušení a nezamezuje nadměrné smršťování, takže při sušení se vylisované předměty deformují a dokonce prtskasí.

Při jiném způsobu tepelného ošetření keramických polotovarů se provádí sušení přívodem tepla zvenčí i zevnitř· U tohoto postupu se výrobek ·upne mezi dvě elektrody a mať^e^iálem výrobku prochází elektrický proud, načež se kolem výrobku vede teplsnssis Látka.

Při tomto způsobu není možno ohřívané výrobky posouvat během sušení, takže výkon zůstává nízký. Datší nevýhodou je nerovnoměrnost sušení, protože v místech dotyku elektrod dochází k přesušení, a použitelnost pouze pro ploché výrobky.

Úkolem vynálezu je vyřešit způsob tepelného ošetření keramických polotovarů, vyformovaých z tvárlivé hmoty kontinuálním výrobním postupem, při kterém by se našly optimální xrtnice přívodu tepla zvenčí a zevnitř a přestupu tepla v průběhu sušení, a st^tno^i.t také optimální režim výpalu těchto výrobků.

Tento úkol je vyřešen způsobem tepelného osetření keramických polotovarů, zejména

215 851 plochých desek, podle vynálezu, vyformovaných z keramických materiálů při nepřetržitém formovacím procesu a majících poměr nejméně jedné strany к .tloušťce stěny polotovaru větší než 30. Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se tepelné ošetření ve fázi sušení provádí od formovací vlhkosti do rovnovážné vlhkosti přívodem tepla zvenčí a zevnitř způsobem elektrického proudu s vysokou nebo průmyslovou frekvencí a s intenzitou zajišťující pokles vlkosti materiálu polotovarů rychlostí nejvýše 0,5 %/min, potom se působí doplňkovým vnějším přívodem tepla konvekcí nebo radiací do maximální hydroskopické vlkosti a pouze vnějším přívodem tepla do rovnovážné vlkosti při udržování rychlosti snižování vlkosti v mezích od 0,15 do 0,50 % za minutu. Tepelné ošetření ve fázi výpalu po skončeném slinutí materiálu se provádí v oblasti teplot od 600 do 400°C při dodržování maximálního teplotního rozdílu u jednoho výrobku do 60°C na metr jeho délky.

Přívodem tepla elektrickým proudem zevnitř se zajišťuje rovnoměrný ohřev celé hmoty výrobku, přičemž vnější vrstvy mají v důsledku odpařování vody nižší teplotu než vnitřní vrstvy. Přitom mají teplotní i vlkostní gradienty stejný směr, takže dochází к rychlejšímu přestupu vlkosti. Po vysušení výrobku na vlkost_f při které je ukončeno další smršťování, se snižuje intenzita ohřevu zevnitř a ponechává se přívod tepla konvekcí nebo radiací z vnější strany, aby se proces sušení urychlil.

Po dosažení maximální hydroskopiské vlkosti již není zahřívání celého průřezu materiálu elektrickým proudem účinné a ponechává se přívod tepla pouze z vnější strany.

Po dosažení rovnovážné vlkosti již není další sušení účelné. Zvyšováním intenzity přívodu tepla se urychluje sušení, avšak snižování vlkosti nesmí překročit rychlost odpovídající okamžité vlkosti výrobku, jinak by došlo к poškození nebo zničení výrobku. Rychlost snižování se může v průběhu sušicího procesu -měnit, nesmí být v žádné jeho části vyšší než 0,5 % za minutu, aby se

Způsob podle vynálezu zajistila célistvost a homogenita materiálu je podrobněji objasněn pomocí příkladů jeho provedení.

Příklad 1

Z keramické hmoty jsou vyformovány rovinné desky o rozměrech 800 x 550 x 10 mm.

Vyformované polotovary jsou potom sušeny při současném plynulém pohybu sušicím pássem do maximální hydroskopické vlkosti přívodem tepla zevnitř soustavou otvorů, vytvořených v deskách. Po dosažení vlkosti, při které již nedochází ke smršťování materiálu, se výrobky sušily horkým vzduchem, který byl kolem jejich vnějšího obvodu veden. Po dosažení rovnovážné vlkosti se vysušené výrobky přesunuly do pece, kde se vypalovaly kontinuálním posuvem. Hodnoty formovací vlkosti, maximální hydroskopické vlkosti, rovnovážné vlkosti, vlkfcsti po skončeném smršťování, teplotní rozdíly na jednotku délky vyráběných desek a teplotní rozsahy v průběhu chlazení jsou uvedeny v souhrnné tabulce·

Příklad 2

Vyformované desky o rozměrech 950 x 500 x 10 mm byly sušeny za současného plynulého posuvu sušicím pásmem do maximální hydroskopické vlkosti přívodem tepla zevnitř pomocí vysokofrekvenčního elektrického proudu. Při dosažení vlkosti, při které již nedochází к dalšímu smršťování materiálu výrobku, následoval přívod tepla zvenčí, který se

215 851 uskutečňoval pomocí kouřových plynů. Při dosažení rovnovážné vlkosti bylo sušení ukončeno a výrobky byly plynule vedeny vypalovací pecí a vypáleny.

Příklad 3

Vyformované desky o rozměrech 1100 x 850 x ' 10 mm Ьу^-У za plynulého posuvu vysoušeny přívodem tepla zevnitř, které bylo prováděno vedením teplonosné látky soustavou otvorů

v deskách. Po dosažení ťLk^í^1^:L,	při které skončilo smršťování maaeriálu, byly desky za-
hřívány zvenčí, kdy byla tepelná	energie přiváděna	radiací. Desky vysušené na rovnováž-
nou vlkost byly potom za kontinuálního pohybu pecí	vypáleny. Vlkooti	a teplotní hodnoty
rychlosti odvádění vlkosti a tepelné rozdíly na jednotku délky desky	jsou uvedeny také ’
následnicí tabulce·
	hmota 1	hmota 2	lamte 3
Rozměry desek v mm	800x550x10	950x550x10	1100+x85tal0
Formovací vlkost v % Vlhkost při skončení	27,1	21,0	27,3
smršťování v % i	19,6 ‘	16,7	19,8
Fycdost odvádění vlhkosti
v % za minutu	0,25	0,15	0,20
Maaímáání hydroskopická
vlkost v %	14,2	12,7	15,3
f уЫюt odváděni vlkosti
v % za minutu	0,36	0,25	0,30
Rovnovážná vílko st v %	0,25	0,20	0,25
Rychlost odváděni vlh^oti
v % za minutu	0,30	0,50	0,40
Rozsah teplot při
ochlazení výrobků	650 - 400	600 - 400	600 - 350
Teplotní rozdíl ve výrobku
ve 0 C na meer délky	40	52	60

Uvedené hodnoty svědčí o tom, že keramické výrobky v'jednotlivých příkladech byly vyráběny z různých druhů keramických hmot, které měly různé formovací vlhkosti, různou maximáání hydroskopickou vlkost, různé rovnovážné víkooti, jakož i vlko^lti při ukončení smršťování a také různými teplotními rozdíly na jednotku délky. Vlkost byla snižována rychlostí maximálně 0,5 % za minutu a teplota rozdíl ^byl maximálně 60 °C ^na metr délky; tyto hodnoty dovooují vyrábět způsobem podle vynálezu keramické plošné výrobky, jejichž poměr nejméně jedné strany k tloušťce je roven nebo větší než 30.

Keramické výrobky, vyráběné způsobem podle vynálezu mají nasákavost 1%, mrazuvzdornost nejméně 50 cyklů, mez pevnooti v tlaku 130 ' №a, pevnost v ohybu 40 MPa husto? 2 ta desek je 2,5 až 0,05 g/cm a hmotnost desky o ploše 1 je asi 20 kg.

Způsob podle vynálezu je použitelný i pro tepelné ošetření výrobků, jejichž tloušťka je větší než·třicetina délky stran, přičemž je třeba příslušně ' upravíA délku jednooii4

215 851 vých fází působení tepla.

Claims (1)

1. PfiEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob tepelného ošetření keramických polotovarů, zejména deskového nebo válcového tvaru, majících poměr nejméně jedné strany к tloušťce stěny větší než 30 a vyformovaných z tvárlivých keramických materiálů plynulým formovacím procesem, vyznačující se tím, že v průběhu sušení se do vyformovaných polotovarů přivádí teplo zevnitř‘a popřípadě zvenčí intenzitou, při které rychlost poklesu vlkosti materiálu polotovaru nepřekračuje 0,5 % za minutu, přičemž při sušení od formovací vlkosti do vlkosti, při které přestává docházet ke smršťování materiálu, se přivádí teplo jen zevnitř, zejména elektrickým proudem s průmyslovou nebo vysokou frekvencí, při sušení od konce smršťování do maximální hydroskopické vlkosti přistupuje к přívodu tepla zevnitř také přívod tepla zvenčí radiací nebo konvekcí a rychlost vysoušení se reguluje, aby úbytek vlkosti byl udržován v mezích od 0,15 do 0,50 % za minutu, přičemž sušení od maximální hydroskopické vlkosti do rovnovážné rychlosti se provádí pouez při přívodu tepla zvenčí při udržování úbytku vlhkosti v mezích od 0,15 do 0,50 % za minutu a po dokončeném výpalu a slinutí hmoty v rozsahu teplot od 600 do 400 °C snižuje teplota výrobků rychlostí, při které teplotní rozdíl vé výrobku nepřesahuje 60°C na metr délky výrobku.