RU108004U1

RU108004U1 - LINE FOR PRODUCING TUBULAR PRODUCTS FROM CERAMICS

Info

Publication number: RU108004U1
Application number: RU2010142790/03U
Authority: RU
Inventors: Ульфат Шайхизаманович Шаяхметов; Константин Александрович Васин; Лилия Валерьевна Якупова; Идрис Акрамович Фахретдинов; Ильдар Ранисович Набиуллин; Аделина Ильшатовна Ахметьянова; Игорь Вадимович Недосеко; Наиль Явдатович Багаутдинов
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2011-09-10

Abstract

1. Линия для изготовления трубчатых изделий из керамики, содержащая участки с оборудованием для подготовки шихты, формовки полуфабрикатов изделий и их термической обработки, отличающаяся тем, что первый участок подготовки шихты включает автоматизированное оборудование для грубого и тонкого помола, преимущественно, кварц-пирофиллитового сырья, дозирования и смешивания указанных ингредиентов и фосфатного связующего, причем оборудование второго участка для формовки полуфабрикатов изделий включает, по крайней мере, один поршневой пресс, экструдер, снабженный сменной оснасткой для изменения номенклатуры изделий, средства для сушки и размерной обработки полуфабрикатов изделий, а оборудование третьего участка для их термической обработки включает камерную электропечь, выполненную с возможностью обработки изделий при температуре 650-750°С. ! 2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что первый участок подготовки шихты может включать автоматизированное оборудование для грубого помола до фракции 0,5-10 мм и тонкого помола до фракции 1-5 мкм, оборудование для тонкого помола снабжено каналами для подачи оксида алюминия или огнеупорной глины, а оборудование для смешивания указанных ингредиентов и фосфатного связующего выполнено с возможностью дозированной подачи из накопительных емкостей предварительно подготовленного металлфосфатного связующего и модифицирующей добавки в виде тугоплавкого соединения металла. ! 3. Линия по п.1, отличающаяся тем, что в состав сменной оснастки экструдера могут входить насадки для формования полуфабрикатов трубчатых изделий различного проходного сечения, по крайней мере, в одной из насад� 1. A line for the manufacture of tubular ceramic products, containing sections with equipment for preparing the mixture, forming semi-finished products and their heat treatment, characterized in that the first section for preparing the mixture includes automated equipment for coarse and fine grinding, mainly quartz-pyrophyllite raw materials, dosing and mixing these ingredients and a phosphate binder, the equipment of the second section for forming semi-finished products includes at least one piston press, an extruder equipped with interchangeable equipment for changing the product range, means for drying and dimensional processing of semi-finished products, and the equipment of the third section for their heat treatment includes an electric chamber furnace capable of processing products at a temperature of 650-750 ° C. ! 2. The line according to claim 1, characterized in that the first section of the preparation of the charge may include automated equipment for coarse grinding to a fraction of 0.5-10 mm and fine grinding to a fraction of 1-5 microns, the equipment for fine grinding is equipped with channels for feeding oxide aluminum or refractory clay, and equipment for mixing these ingredients and a phosphate binder is made with the possibility of dosed supply from storage tanks of a pre-prepared metal phosphate binder and a modifying additive in the form of a refractory th metal compound. ! 3. The line according to claim 1, characterized in that the extruder tooling may include nozzles for forming semi-finished tubular products of various flow cross sections in at least one of the nozzles

Description

Полезная модель относится к области производства огнеупорных изделий и материалов, более конкретно, к линии для изготовления трубчатых изделий из керамики и может найти применение при производстве широкой гаммы сравнительно дешевых огнеупорных керамических трубок различного назначения с использованием керамического сырья, в частности, кварц-пирофиллитового сырья и неорганического связующего.The utility model relates to the field of production of refractory products and materials, more specifically, to a line for the manufacture of tubular ceramics and can be used in the production of a wide range of relatively cheap refractory ceramic tubes for various purposes using ceramic raw materials, in particular quartz-pyrophyllite raw materials and inorganic binder.

Известна гибкая система производства огнеупорных изделий из стеклокристаллической пенокерамики, включающая отделение подготовки шихты на основе глинистого сырья, линию формовки полуфабриката, обжиговую печь и средства для регулировки режимов ее работы (см. патент РФ №55769, опубл. в бюл. №24, 2006).A flexible system for the production of refractory products from glass-ceramic foam ceramics is known, including a charge preparation department based on clay raw materials, a semi-finished product molding line, a calcination furnace, and means for adjusting its operating modes (see RF patent No. 55769, published in bulletin No. 24, 2006) .

Известная система предназначена, преимущественно, для изготовления огнеупорных изделий строительного назначения. Особенностью такой системы является то, что отделение подготовки шихты содержит оборудование для подготовки компонентов шихты на основе легкоплавких глин с дополнительными ингредиентами, преимущественно, в виде стеклокристаллических наполнителей и газообразующих добавок, а обжиговая печь выполнена в виде туннельной конвейерной печи щелевого типа.The known system is intended primarily for the manufacture of refractory products for construction purposes. A feature of such a system is that the charge preparation department contains equipment for preparing charge components based on low-melting clay with additional ingredients, mainly in the form of glass-crystalline fillers and gas-forming additives, and the kiln is made in the form of a slot-type tunnel conveyor furnace.

К недостаткам известной системы в случае изготовления трубчатых изделий следует отнести сравнительно высокие капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с использованием для обжига полуфабриката дорогостоящей туннельной конвейерной печи щелевого типа, обеспечивающей температуру в рабочем объеме 1350°С и выше. Кроме того, известная система характеризуется сравнительно низкой скоростью транспортировки полуфабрикатов изделий и значительным разбросом их размеров при увеличении объема неорганического вспенивателя, что ограничивает номенклатуру и производительность производства целевого продукта.The disadvantages of the known system in the case of the manufacture of tubular products include the relatively high capital and operating costs associated with the use of an expensive slot-type tunnel conveyor furnace for firing a semi-finished product, providing a temperature in the working volume of 1350 ° C and above. In addition, the known system is characterized by a relatively low speed of transportation of semi-finished products and a significant dispersion of their size with an increase in the volume of inorganic blowing agent, which limits the range and productivity of the target product.

Известна линия для изготовления керамических изделий, преимущественно, в виде плиток, содержащая средства для подготовки шихты на основе пирофиллитового сырья и каолина, оборудование для формовки полуфабрикатов плиток и их термической обработки. Такая линия содержит первую обжиговую печь для технологического обжига концентрата кварц-пирофиллитового сырья при температуре 1100-1200°С, вторую обжиговую печь туннельного типа для обжига полуфабрикатов изделий при температуре 1200-1300°С и автоматизированный участок подготовки шихты и формовки, содержащий оборудование для грубого помола ингредиентов до фракции 5-0,5 мм, их тонкого помола до фракции 50-5 мкм и оборудование для смешивания указанных ингредиентов при соотношении, % масс: кварц-пирофиллит 35-50, каолин - остальное, причем агрегаты полусухого формования снабжены сменной оснасткой для получения огнеупорных изделий различной номенклатуры (см. патент РФ №82213, опубл. в бюл. №11, 2009).A known line for the manufacture of ceramic products, mainly in the form of tiles, containing means for preparing the mixture based on pyrophyllite raw materials and kaolin, equipment for forming semi-finished tiles and their heat treatment. Such a line contains the first kiln for technological roasting of quartz-pyrophyllite raw material concentrate at a temperature of 1100-1200 ° С, the second tunnel-type kiln for roasting semi-finished products at a temperature of 1200-1300 ° С and an automated batch preparation and molding section containing equipment for coarse grinding the ingredients to a fraction of 5-0.5 mm, fine grinding them to a fraction of 50-5 microns and equipment for mixing these ingredients at a ratio,% by weight: quartz-pyrophyllite 35-50, kaolin - the rest, and floor aggregates dry-forming a removable snap fitted for refractory products of different nomenclature (see. Russian patent №82213, publ. in Bull. №11, 2009).

Использование известной линии при изготовления трубчатых изделий также сопряжено с повышенными эксплуатационными затратами, связанными с использованием двух высокотемпературных обжиговых печей туннельного типа, а также с серьезными технологическими ограничениями при производстве длинномерных керамических изделий сложного, в том числе, трубчатого сечения.The use of the well-known line in the manufacture of tubular products also entails increased operating costs associated with the use of two high-temperature tunnel-type kilns, as well as serious technological limitations in the production of long ceramic products of complex, including tubular, section.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является система производства огнеупорных изделий из алюмосиликатного сырья, содержащая участки с оборудованием для подготовки шихты, формовки полуфабрикатов изделий и их термической обработки (см. патент №79886, опубл. в бюл. №2, 2009 - прототип).The closest technical solution to the proposed one is a system for the production of refractory products from aluminosilicate raw materials, containing sections with equipment for preparing the charge, molding semi-finished products and their heat treatment (see patent No. 79886, published in bulletin No. 2, 2009 - prototype).

Известная система предназначена для изготовления широкой гаммы огнеупорных изделий строительного назначения, в том числе, и керамических изделий в виде труб. Особенностью известной системы является наличие отделения подготовки компонентов шихты, подготовки неорганического связующего, смешивания компонентов шихты и связующего в виде однородной суспензии, формовки полуфабрикатов изделий и их термической обработки.The known system is intended for the manufacture of a wide range of refractory products for construction purposes, including ceramic products in the form of pipes. A feature of the known system is the presence of a department for preparing charge components, preparing an inorganic binder, mixing the charge and binder components in the form of a uniform suspension, forming semi-finished products and their heat treatment.

При этом первое отделение подготовки компонентов шихты содержит последовательно расположенные первый участок для обжига концентрата кварц-пирофиллитового сырья, второй участок для сухого и мокрого помола компонентов шихты по фракциям и третий участок для сушки и повторного дробления коржей тонкомолотых фракций указанных компонентов, второе отделение подготовки неорганического связующего содержит оборудование для получения связующего соответствующей консистенции, выходы первого и второго отделений связаны через указанные третье отделение смешивания и четвертое отделение формовки с входом в пятое отделение термической обработки полуфабрикатов изделий, снабженное оборудованием для их нагрева до температуры 120-1200°С со скоростью 20-100°С/час.In this case, the first compartment for preparing the components of the charge contains sequentially located the first section for calcining the concentrate of quartz-pyrophyllite raw materials, the second section for dry and wet grinding of the components of the mixture into fractions and the third section for drying and re-crushing cakes of finely ground fractions of these components, the second compartment for the preparation of inorganic binder contains equipment for obtaining a binder of the corresponding consistency, the outputs of the first and second branches are connected through the specified third the mixing section and the fourth section of the molding with the entrance to the fifth section of the heat treatment of semi-finished products, equipped with equipment for heating them to a temperature of 120-1200 ° C at a speed of 20-100 ° C / hour.

Первый участок первого отделения известной системы может содержать также оборудование для обжига концентрата кварц-пирофиллитового сырья при температуре 1100-1200°С, а второй участок указанного отделения - оборудование для сухого грубого помола компонентов шихты до фракции 10-1 мм и последующего мокрого тонкого помола указанных компонентов до фракции 50-5 мкм, причем третье отделение содержит оборудование для предварительного смешивания различных фракций кварц-пирофиллитового сырья, алюмосиликатного сырья в виде шамота и огнеупорной глины при следующем соотношении компонентов, % масс.: кварц - пирофиллит 40-50, шамот 10-45, огнеупорная глина - остальное.The first section of the first compartment of the known system may also contain equipment for firing a concentrate of quartz-pyrophyllite raw materials at a temperature of 1100-1200 ° C, and the second section of the indicated compartment may contain equipment for dry coarse grinding of charge components to a fraction of 10-1 mm and subsequent wet fine grinding of these components to a fraction of 50-5 microns, and the third compartment contains equipment for pre-mixing various fractions of quartz-pyrophyllite raw materials, aluminosilicate raw materials in the form of fireclay and refractory clay in the following ratio of components,% mass .: quartz - pyrophyllite 40-50, chamotte 10-45, refractory clay - the rest.

При создании на базе известной системы линии для изготовления трубчатых изделий из керамики возникают трудности, связанные с достижением высокого качества формовки и обжига трубчатых изделий для их использования, в том числе, в качестве ответственных электроизоляционных элементов узлов и агрегатов, эксплуатируемых в условиях высоких температур. При этом следует обеспечить оптимальный подбор сравнительно недорогих ингредиентов, связующего, наполнителей и модифицирующих добавок. По упомянутым причинам для известной системы достаточно сложно добиться воспроизведения теплофизических параметров и высокой производительности выпуска огнеупорных изделий указанного состава, в том числе, в виде трубок различных типоразмеров и назначения. Как показали экспериментальные исследования авторов, указанные в прототипе условия подготовки шихты для изготовления полуфабрикатов изделий и полученный в результате обжига структурный состав огнеупорных изделий, не обеспечивают эффективности производства недорогих трубчатых изделий с высокими эксплуатационными характеристиками и низкими показателями брака.When creating a line for the production of tubular ceramic products on the basis of the well-known system, difficulties arise associated with achieving high quality molding and firing of tubular products for their use, including as critical electrical insulating elements of assemblies and assemblies operated at high temperatures. At the same time, an optimal selection of relatively inexpensive ingredients, a binder, fillers and modifying additives should be ensured. For the above reasons, it is quite difficult for a known system to achieve reproduction of thermophysical parameters and high production output of refractory products of the specified composition, including in the form of tubes of various sizes and purposes. As the experimental studies of the authors showed, the conditions for preparing the mixture for the manufacture of semi-finished products indicated in the prototype and the structural composition of refractory products obtained as a result of firing do not ensure the production efficiency of inexpensive tubular products with high performance and low rejection rates.

Решаемой задачей предложенной полезной модели является повышение эффективности линии для изготовления трубчатых керамических изделий различной номенклатуры из дешевого кварц-пирофиллитового сырья на фосфатном связующем, обладающих гарантированными структурными, геометрическими, механическими и теплофизическими характеристиками. дополнительной к названной задаче является разработка и создание сравнительно недорогого и легко налаживаемого технологического оборудования для изготовления трубчатых изделий различного сечения при использовании сменных формообразующих компонентов. The solved problem of the proposed utility model is to increase the efficiency of the line for the manufacture of tubular ceramic products of various nomenclatures from cheap quartz-pyrophyllite raw materials with a phosphate binder, which have guaranteed structural, geometric, mechanical and thermophysical characteristics. an additional to the mentioned task is the development and creation of a relatively inexpensive and easily adjusted technological equipment for the manufacture of tubular products of various sections using replaceable forming components.

Технический результат, объективно проявляющийся при осуществлении Предложенной полезной модели, заключается в достижении нескольких конкретных технических результатов: повышения предела прочности трубчатых изделий при сжатии до 50 МПа, термостойкости не менее 50 циклов (по воде), температуры применения до 1 300°С и снижении линейной усадки (не более 0,5 %).Эти результаты являются показателем высокого качества изготавливаемых в предложенной линии изделий из керамики. Оптимальный подбор сравнительно недорогих ингредиентов, связующего, наполнителей и модифицирующих добавок, а также использование ряда сменных формообразующих элементов экструдера, кроме того, обеспечивает, при низких показателях брака. получение длинномерных трубчатых керамических изделий сложного, в том числе, трубчатого сечения с каналами и пазами, которые обладают, по сравнению с известными изделиями, более высокими потребительскими и эксплуатационными характеристиками The technical result, objectively manifested in the implementation of the proposed utility model, is to achieve several specific technical results: increase the tensile strength of tubular products under compression to 50 MPa, heat resistance of at least 50 cycles (water), application temperature to 1,300 ° C and reduce linear shrinkage (not more than 0.5%). These results are an indicator of the high quality of ceramic products manufactured in the proposed line. The optimal selection of relatively inexpensive ingredients, a binder, fillers and modifying additives, as well as the use of a number of interchangeable forming elements of the extruder, in addition, provides, at low rates of marriage. obtaining long tubular ceramic products of complex, including tubular section with channels and grooves, which, in comparison with known products, have higher consumer and operational characteristics

Указанная задача решается тем, что в линии для изготовления трубчатых изделий из керамики, содержащей участки с оборудованием для подготовки шихты, формовки полуфабрикатов изделий и их термической обработки, согласно полезной модели, первый участок подготовки шихты включает автоматизированное оборудование для грубого и тонкого помола, преимущественно, кварц-пирофиллитового сырья, дозирования и смешивания указанных ингредиентов и фосфатного связующего, причем оборудование второго участка для формовки полуфабрикатов изделий включает, по крайней мере, один поршневой пресс, экструдер, снабженный сменной оснасткой для изменения номенклатуры изделий, средства для сушки и размерной обработки полуфабрикатов изделий, а оборудование третьего участка для их термической обработки включает камерную электропечь, выполненную с возможностью обработки изделий при температуре 650 - 750⁰С.This problem is solved by the fact that in the line for the manufacture of tubular products from ceramics containing sections with equipment for the preparation of the mixture, molding of semi-finished products and their heat treatment, according to the utility model, the first section for the preparation of the mixture includes automated equipment for coarse and fine grinding, mainly quartz-pyrophyllite raw materials, dosing and mixing these ingredients and a phosphate binder, the equipment of the second section for forming semi-finished products including At least one piston press, an extruder equipped with removable rigging for changing the product range, means for drying and sizing manufacturing intermediates, and the equipment of the third portion to thermal treatment includes bag-shaped electric furnace capable of processing products at a temperature of 650 - 750 ⁰ C.

Кроме того, первый участок подготовки шихты может включать автоматизированное оборудование для грубого помола до фракции 0,5-10 мм и тонкого помола до фракции 1-5 мкм, при этом оборудование для тонкого помола снабжено каналами для подачи оксида алюминия или огнеупорной глины, а оборудование для смешивания указанных ингредиентов и фосфатного связующего выполнено с возможностью дозированной подачи из накопительных емкостей предварительно подготовленного металлфосфатного связующего и модифицирующей добавки в виде тугоплавкого соединения металла.In addition, the first portion of the preparation of the charge may include automated equipment for coarse grinding to a fraction of 0.5-10 mm and fine grinding to a fraction of 1-5 microns, while the equipment for fine grinding is equipped with channels for feeding aluminum oxide or refractory clay, and the equipment for mixing these ingredients and a phosphate binder, it is made possible to dispense from the storage tanks a previously prepared metal phosphate binder and a modifying additive in the form of a refractory compound metal.

Кроме того, в состав сменной оснастки экструдера могут входить насадки для формования полуфабрикатов трубчатых изделий различного проходного сечения, по крайней мере, в одной из насадок могут быть установлены дополнительные мундштуки для формования в стенках изделий полых каналов и/или открытых пазов, а средства для сушки полуфабрикатов изделий могут быть выполнены с возможностью их нагрева и выдержки при температуре 180-220 °С. In addition, the extruder tooling may include nozzles for forming semi-finished tubular products of various bore sections, at least one of the nozzles may have additional mouthpieces for forming hollow channels and / or open grooves in the walls of the product, and means for drying semi-finished products can be made with the possibility of heating and aging at a temperature of 180-220 ° C.

Такое выполнение линии для изготовления трубчатых изделий из керамики позволяет решить поставленную задачу упрощения и повышения ее эффективности за счет использования сравнительно дешевого кварц-пирофиллитового сырья и термообработки полуфабрикатов изделий из минимально возможного количества ингредиентов шихты при использовании современного легко налаживаемого оборудования. Предложенная полезная модель позволяет получать огнеупорные и электроизоляционные трубки различных длины и диаметров с гарантированными структурными, геометрическими, механическими и тепло- и электрофизическими свойствами.This embodiment of the line for the manufacture of ceramic tubular products allows us to solve the task of simplifying and increasing its efficiency through the use of relatively cheap quartz-pyrophyllite raw materials and heat treatment of semi-finished products from the smallest possible amount of charge ingredients using modern, easily adjusted equipment. The proposed utility model allows to obtain refractory and electrical insulating tubes of various lengths and diameters with guaranteed structural, geometric, mechanical and heat and electrophysical properties.

При этом первый участок подготовки шихты и второй участок формовки и сушки полуфабрикатов изделий обеспечивают автоматизированное проведение грубого и тонкого помола кварц-пирофиллитового сырья, дозирование и смешивание указанных ингредиентов и неорнганического связующего в заданном соотношении для изготовления качественных полуфабрикатов изделий.In this case, the first section of the preparation of the charge and the second section of the molding and drying of semi-finished products provide automated coarse and fine grinding of quartz-pyrophyllite raw materials, dosing and mixing of these ingredients and a non-organic binder in a predetermined ratio for the manufacture of high-quality semi-finished products.

Термическая обработка полуфабрикатов трубчатых изделий на оборудовании третьего участка, включающем камерную электропечь, обеспечивает их нагрев до сравнительно низкой температуры в диапазоне 650-750°С. Дополнительное снижение температуры их нагрева менее 650°С, при содержании ингредиентов в указанном диапазоне, не позволяет получить высокопрочные и термостойкие трубчатые изделия различных типоразмеров, а превышение температуры нагрева полуфабрикатов изделий более 750°С связано, в том числе, с дополнительным усложнением конструкции камерной электропечи.The heat treatment of semi-finished tubular products on the equipment of the third section, including a chamber electric furnace, ensures their heating to a relatively low temperature in the range of 650-750 ° C. An additional decrease in their heating temperature below 650 ° C, with the contents of the ingredients in the specified range, does not allow to obtain high-strength and heat-resistant tubular products of various sizes, and exceeding the heating temperature of semi-finished products more than 750 ° C is associated, among other things, with an additional complication of the design of the chamber electric furnace .

На экспериментальной базе в БГПУ им.М.Акмуллы было также выяснено, что для дополнительного повышения качества шихты, полуфабрикатов и целевых изделий в состав фракции тонкого помола кварц-пирофиллитового сырья следует включать оксид алюминия или огнеупорную глину в количестве 0,1-0,5 от массы исходного сырья данной фракции. Указанное количество является необходимым и достаточным для дополнительного повышения качества материала огнеупоров в составе трубчатых изделий. При этом в связующее, выполненное, например, на основе силикофосфатного связующего, можно включать модифицирующую добавку в виде тугоплавкого соединения металла из группы: алюминий, цирконий или хром, в количестве 0,1-0,3 от массы связующего. Опытные исследования показали, что указанное количество оксида алюминия или огнеупорной глины, а также модифицирующей добавки указанного состава в указанном связующем является оптимальным для дополнительного повышения прочностных и теплофизических свойств трубчатых изделий из керамики. Кроме того, использование в линии на оборудовании для экструзии сменных насадок и дополнительных мундштуков в значительной степени расширяют спектр выпускаемой продукции.It was also found out at the experimental base at the Bashkir State Pedagogical University named after M. Akmulla that to further improve the quality of the mixture, semi-finished products and target products, the composition of the fine grinding fraction of quartz-pyrophyllite raw materials should include aluminum oxide or refractory clay in an amount of 0.1-0.5 by weight of the feedstock of this fraction. The specified amount is necessary and sufficient to further improve the quality of the material of the refractories in the composition of the tubular products. Moreover, in a binder made, for example, on the basis of silicophosphate binder, you can include a modifying additive in the form of a refractory metal compound from the group: aluminum, zirconium or chromium, in an amount of 0.1-0.3 by weight of the binder. Experimental studies have shown that the specified amount of aluminum oxide or refractory clay, as well as a modifying additive of the specified composition in the specified binder is optimal for further improving the strength and thermophysical properties of tubular ceramic products. In addition, the use of interchangeable nozzles and additional mouthpieces on the line for extrusion equipment significantly expand the range of products.

Указанный диапазон фракций грубого и тонкого помола и процентный состав ингредиентов кварц-пирофиллитового сырья по основному пункту притязаний выбран с использованием экспериментальных исследований, проведенных, в том числе, в БГПУ им.М.Акмуллы при создании высококачественных огнеупорных трубчатых изделий указанного состава. Оборудование первого участка для сухого грубого помола компонентов наполнителя должно обеспечить помол до фракции не более 10 мм по причине сложности последующего формообразования и снижения качества полуфабрикатов и обожженных образцов для некоторых видов трубчатых изделий малого диаметра или малой толщины стенок. Грубый помол кварц-пирофиллитового сырья до фракции менее 0,5 мм нецелесообразен из-за превышения затрат на данную операцию и помол всего сырья. Условия последующего мокрого тонкого помола кварц-пирофиллитового сырья до фракции более 5 мкм, в частности, затрудняет получение полуфабрикатов изделий высокого качества при указанном способе пластического формования, а снижение тонкости помола менее 1 мкм связано с резким увеличением основных и дополнительных затрат на данную технологическую операцию.The specified range of coarse and fine fractions and the percentage composition of the ingredients of quartz-pyrophyllite raw materials for the main point of claims was selected using experimental studies conducted, including, in the Akmulla BSPU when creating high-quality refractory tubular products of this composition. The equipment of the first section for dry coarse grinding of filler components should ensure grinding to a fraction of not more than 10 mm due to the complexity of subsequent shaping and lowering the quality of semi-finished products and calcined samples for some types of tubular products of small diameter or small wall thickness. Coarse grinding of quartz-pyrophyllite raw materials to a fraction of less than 0.5 mm is impractical due to the excess of costs for this operation and grinding of all raw materials. The conditions for subsequent wet fine grinding of quartz-pyrophyllite raw materials to a fraction of more than 5 μm, in particular, make it difficult to obtain semi-finished products of high quality with the specified method of plastic molding, and a decrease in grinding fineness of less than 1 μm is associated with a sharp increase in the main and additional costs for this technological operation.

При получении огнеупорных трубчатых изделий различной номенклатуры в качестве компонентов шихты выбраны кварц-пирофиллитовое сырье грубого и тонкого помола с неорганическим связующим при указанном соотношении ингредиентов, которое было найдено в результате серии экспериментальных работ с участием авторов на базе различных организаций. Указанное содержание кварц-пирофиллитового сырья фракции 0,5-10 мм в количестве менее 60% и тонкой фракции 1-5 мкм в количестве более 30% обеспечивает, для предложенных видов подготовки компонентов наполнителя и вяжущего, благоприятные условия для производства высококачественных огнеупорных изделий с увеличенными диаметром и толщиной стенок. Дополнительное количество тонкой фракции кварц-пирофиллитового сырья вплоть до 55% при содержании грубой фракции 35% и выше при наличии указанного связующего в остатке позволяет расширить диапазон тепловых и физико-механических характеристик огнеупорных трубчатых изделий меньшего диаметра и большей длины.Upon receipt of refractory tubular products of various nomenclatures, coarse and fine quartz and inorganic raw materials with an inorganic binder were selected as the components of the mixture at the indicated ratio of ingredients, which was found as a result of a series of experimental studies with the participation of authors based on various organizations. The indicated content of quartz-pyrophyllite raw materials of a fraction of 0.5-10 mm in an amount of less than 60% and a fine fraction of 1-5 μm in an amount of more than 30% provides, for the proposed types of preparation of the filler and binder components, favorable conditions for the production of high-quality refractory products with increased diameter and wall thickness. An additional amount of a fine fraction of quartz-pyrophyllite raw materials up to 55% with a coarse fraction of 35% and higher with the specified binder in the residue allows us to expand the range of thermal and physico-mechanical characteristics of refractory tubular products of smaller diameter and larger length.

Ввод связующего в виде водного раствора металлофосфатных соединений, например, на основе фосфатов алюминия, циркония или хрома и включение модифицирующей добавки в виде тугоплавкого соединения соответствующего металла в количестве 0,1-0,3 от массы связующего являются испытанными компонентами шихты для самых разнообразных твердофазных наполнителей, в том числе, и для кварц-пирофиллитового сырья (см. Шаяхметов У.Ш. Фосфатные композиционные материалы и опыт их применения. - Уфа: РИЦ «Старая Уфа», 2001).The introduction of a binder in the form of an aqueous solution of metallophosphate compounds, for example, based on aluminum, zirconium or chromium phosphates and the inclusion of a modifying additive in the form of a refractory compound of the corresponding metal in an amount of 0.1-0.3 by weight of the binder are tested components of the mixture for a wide variety of solid-phase fillers , including for quartz-pyrophyllite raw materials (see Shayakhmetov U.S. Phosphate composite materials and the experience of their application. - Ufa: RIC "Staraya Ufa", 2001).

Таким образом, предложенное выполнение линии для изготовления тубчатых изделий из керамики на основе кварц-пирофиллитового сырья и неорганического связующего позволяет решить поставленную задачу создания высококачественных огнеупорных трубчатых изделий различной номенклатуры, в том числе, конструкционные и профильные электроизоляционные и конструкционные трубчатые элементы для высокотемпературных агрегатов различного назначения.Thus, the proposed implementation of the line for the manufacture of ceramic tubular products based on quartz-pyrophyllite raw materials and an inorganic binder allows us to solve the problem of creating high-quality refractory tubular products of various types, including structural and profile electrical insulating and structural tubular elements for high-temperature units for various purposes .

При этом предложенная линия может быть внедрена на предприятии, оснащенном стандартным и сравнительно недорогим оборудованием керамического производства, снабженного необходимым количеством сменных формообразующих элементов, что в значительной степени снижает затраты на производство огнеупорных трубчатых изделий различного назначения по сравнению с их производством на аналогичных предприятиях, ориентированных на выпуск однотипной продукции.At the same time, the proposed line can be implemented at an enterprise equipped with standard and relatively inexpensive equipment for ceramic production, equipped with the necessary number of replaceable forming elements, which significantly reduces the cost of manufacturing refractory tubular products for various purposes compared to their production at similar enterprises oriented to production of the same type of product.

На фиг.1 показана принципиальная блок-схема линии для изготовления трубчатых изделий из керамики.Figure 1 shows a schematic block diagram of a line for the manufacture of tubular ceramic products.

Линия содержит участки 1, 2, 3 с оборудованием для подготовки шихты, формовки полуфабрикатов изделий и их термической обработки. Участок 1 подготовки шихты из кварц-пирофиллитового сырья включает автоматизированное оборудование для грубого 4 и тонкого 5, 6 помола данного вида сырья. Дистанционно управляемые щековые дробилки и виброситовые устройства, обозначенные поз.4, обеспечивают сухой грубый помол сырья вплоть до фракции 10-1 мм. Для сухого и мокрого тонкого помола этих ингредиентов до фракции 5-1 мкм используются автоматически управляемые шаровые мельницы 5, 6 сухого и мокрого помола. В дополнение к основному кварц-пирофилиитовому сырью к шаровым мельницам 5, 6 тонкого помола от накопительных емкостей 7, 8 подведены каналы для дозированной подачи оксида алюминия или огнеупорной глины, улучшающих характеристики изделий. Дозаторы 9 обеспечивают требуемое по технологии соотношение ингредиентов на входе в устройство 10 для автоматического смешивания шихты заданного состава в виде однородной смеси. Другие входы устройства 10 соединены с накопительными емкостями 11, 12 для дозированной подачи предварительно подготовленного неорганического связующего и модифицирующей добавки в виде тугоплавкого соединения алюминия, циркония или хрома в указанном количестве.The line contains sections 1, 2, 3 with equipment for preparing the charge, forming semi-finished products and their heat treatment. Section 1 of the preparation of the mixture from quartz-pyrophyllite raw materials includes automated equipment for coarse 4 and fine 5, 6 grinding of this type of raw material. Remote-controlled jaw crushers and vibrating screens, indicated by pos. 4, provide dry coarse grinding of raw materials up to a fraction of 10-1 mm. For dry and wet fine grinding of these ingredients to a fraction of 5-1 microns, automatically controlled ball mills 5, 6 of dry and wet grinding are used. In addition to the main quartz-pyrophyliite raw materials, finely ground ball mills 5, 6 from storage tanks 7, 8 are supplied with channels for the dosed supply of aluminum oxide or refractory clay, which improve product characteristics. Dispensers 9 provide the required technology for the ratio of ingredients at the entrance to the device 10 for automatic mixing of the mixture of a given composition in the form of a homogeneous mixture. Other inputs of the device 10 are connected to storage tanks 11, 12 for dosed supply of pre-prepared inorganic binder and modifying additives in the form of a refractory compound of aluminum, zirconium or chromium in the specified amount.

На участке 2 размещено автоматически управляемое оборудование, включающее, по крайней мере, один поршневой пресс 13 и экструдер 14, снабженный сменной оснасткой 15 для изменения номенклатуры трубчатых изделий. Оборудование участка 2 для формовки полуфабрикатов изделий включает также средства для сушки 16 и размерной обработки 17 полуфабрикатов изделий. Автоматизированное оборудование участка 3 для термической обработки включает камерную электропечь 18, выполненную с возможностью термообработки полуфабрикатов изделий 19 при температуре 650-750°С посредством нагревателей 20. Все коммуникации участков 1, 2, 3 могут быть оснащены автоматизированными транспортерами (не показаны) для обеспечения функционирования линии по изготовлению трубчатых изделий заданных размеров и фасонов.Section 2 contains automatically controlled equipment, including at least one piston press 13 and an extruder 14, equipped with interchangeable equipment 15 for changing the range of tubular products. The equipment of section 2 for forming semi-finished products also includes means for drying 16 and sizing 17 of semi-finished products. The automated equipment of section 3 for heat treatment includes a chamber electric furnace 18, made with the possibility of heat treatment of semi-finished products 19 at a temperature of 650-750 ° C by means of heaters 20. All communications of sections 1, 2, 3 can be equipped with automated conveyors (not shown) to ensure functioning line for the manufacture of tubular products of specified sizes and styles.

Камерная электропечь 18 для производства керамических трубок имеет особенности в конструкции узлов транспортировки, расположении нагревательных элементов 20 и в системе автоматического управления, в том числе, для корректировки времени обжига изделий в реальном масштабе времени.Chamber electric furnace 18 for the production of ceramic tubes has features in the design of transportation units, the location of the heating elements 20 and in the automatic control system, including for adjusting the firing time of products in real time.

Как было указано в основном пункте притязаний полезной модели, для решения поставленной задачи, дозирование и смешивание указанных ингредиентов и неорганического связующего должно находиться в упомянутых пределах. Дополнительное включение в состав фракции тонкого помола оксида алюминия или огнеупорной глины, а в химическое связующее модифицирующей добавки в виде тугоплавкого соединения соответствующего металла обеспечивает добавочное повышение качества выпускаемых трубчатых изделий. Для расширения возможностей предложенной линии в состав сменной оснастки экструдера 14 входят сменные насадки 15, причем, по крайней мере, в одной из них могут быть установлены дополнительные мундштуки (не показаны) для формования в стенках изделий 19 полых каналов и/или открытых пазов (не показаны), при этом средства 16 для сушки полуфабрикатов изделий выполнены виде сушильных шкафов с возможностью нагрева изделий и выдержки при температуре 180-220°С.As indicated in the main paragraph of the claims of the utility model, to solve the problem, the dosage and mixing of these ingredients and an inorganic binder should be within the mentioned limits. The additional inclusion of alumina or refractory clay in the fine grinding fraction, and in the chemical binder of the modifying additive in the form of a refractory compound of the corresponding metal, provides an additional improvement in the quality of the manufactured tubular products. To expand the capabilities of the proposed line, the interchangeable accessories of the extruder 14 include interchangeable nozzles 15, moreover, at least one of them can have additional mouthpieces (not shown) for molding 19 hollow channels and / or open grooves in the walls of the products (not shown), while the means 16 for drying the semi-finished products are made in the form of ovens with the possibility of heating the products and holding at a temperature of 180-220 ° C.

Участок подготовки неорганического связующего (не показан) должен содержать оборудование, включающее емкости для размещения и перемешивания раствора неорганического связующего с модифицирующими добавками. Устройство 10 для автоматического смешивания шихты заданного состава содержит оборудование, например, в виде бегуна для получения шихты в виде однородной суспензии. Оборудование 16 для сушки полуфабрикатов изделий 19 включает сушильные шкафы с рабочей температурой температуры в диапазоне 180-220°С, обеспечивающих скорость нагрева порядка 5°С/мин и выдержку в течение около двух часов.The inorganic binder preparation section (not shown) should contain equipment including containers for placing and mixing the inorganic binder solution with modifying additives. A device 10 for automatically mixing a mixture of a given composition contains equipment, for example, in the form of a runner to obtain a mixture in the form of a uniform suspension. Equipment 16 for drying semi-finished products 19 includes drying cabinets with an operating temperature in the range of 180-220 ° C, providing a heating rate of about 5 ° C / min and holding for about two hours.

Линия для изготовления трубчатых изделий из керамики функционирует следующим образом.The line for the manufacture of tubular ceramics operates as follows.

Из складских помещений (не показаны) концентрат кварц-пирофиллитового сырья в необходимых количествах с произвольным фракционным составом транспортируют на вход участка 1. На площадке участка 1 с помощью оборудования 4 осуществляют независимый грубый сухой помол компонентов шихты сначала в щековой дробилке до фракции 50-10 мм и затем в виброситовом устройстве (не показаны) до фракции 10-0.5 мм. После этого на шаровых мельницах 5, 6 участка 1 выполняют тонкий сухой и затем мокрый помол упомянутой части кварц-пирофиллитового сырья до фракции 5-1 мкм. В отдельных случаях из накопительных емкостей 7, 8 в мельницы 5, 6 через дозаторы подают предварительно измельченный оксид алюминия или огнеупорную глину, улучшающих характеристики шихты и в, конечном итоге, целевых изделий. Подготовленные компоненты шихты требуемого процентного и фракционного состава через соответствующие дозаторы 9 направляют на вход устройства 10 для смешивания ингредиентов с необходимым количеством связующего с модифицирующей добавкой из емкостей 11, 12 с последующим получением шихты в виде однородной суспензии. На выходе устройства 10 возможно получение одного или нескольких видов шихты в виде однородной смеси различного состава.From the storage facilities (not shown), the quartz-pyrophyllite raw material concentrate in the required quantities with arbitrary fractional composition is transported to the inlet of section 1. On the site of section 1, using equipment 4, an independent coarse dry grinding of the charge components is carried out, first in a jaw crusher to a fraction of 50-10 mm and then in a vibrating screen device (not shown) to a fraction of 10-0.5 mm. After that, on ball mills 5, 6 of section 1, thin dry and then wet grinding of the mentioned part of quartz-pyrophyllite raw material is carried out to a fraction of 5-1 microns. In some cases, from the storage tanks 7, 8 to the mills 5, 6 through the dispensers serves pre-crushed alumina or refractory clay, improving the characteristics of the charge and, ultimately, the target products. Prepared components of the charge of the desired percentage and fractional composition through the appropriate dispensers 9 are sent to the input of the device 10 for mixing the ingredients with the required amount of binder with a modifying additive from containers 11, 12, followed by receiving the mixture in the form of a uniform suspension. At the output of the device 10, it is possible to obtain one or more types of charge in the form of a homogeneous mixture of various compositions.

Формование трубок осуществляется на поршневом горизонтальном прессе 13 через мундштуовую оснастку из комплекта насадок 15 на выходе экструдера 14, формующего полуфабрикаты трубчатых изделий с заданными характеристиками. Несколько экструдеров 14 могут быть снабжены своей сменной оснасткой из комплекта насадок 15 для получения трубчатых изделий требуемого сечения (круг, квадрат, прямоугольник и др.), различной номенклатуры и фасона в диапазоне размеров по сечению 5-10 см и более, а по длине до многих десятков см. Дополнительные мундштуки в оснастке 15 экструдера 14 позволяют производить трубчатые изделия с полыми каналами в стенках трубчатых изделий или с продольными ребрами на их наружной или внутренней поверхности.The tubes are molded on a horizontal piston press 13 through a mouthpiece tooling from a set of nozzles 15 at the exit of the extruder 14, forming semi-finished tubular products with desired characteristics. Several extruders 14 can be equipped with their interchangeable accessories from a set of nozzles 15 to obtain tubular products of the required section (circle, square, rectangle, etc.), various nomenclature and styles in the size range of 5-10 cm or more in cross-section, and up to many tens of cm. Additional mouthpieces in the snap 15 of the extruder 14 allow the production of tubular products with hollow channels in the walls of the tubular products or with longitudinal ribs on their outer or inner surface.

Полученные полуфабрикаты изделий отправляют на сушку в сушильные шкафы 16 для нагрева до температуры около 200°С со скоростью 5°С в мин. с выдержкой при данной температуре в течение 2 час. Охлажденные трубки нарезаются по необходимым размерам на отрезных станках 17 с алмазным кругом. Дальнейшую термообработку проводят в камерной электропечи 18 при температуре около 700°С. Готовые изделия имеют следующие технические характеристики: предел прочности при сжатии - не менее 50 МПа, дополнительная линейная усадка при 1200°С - не более 0,5%, термостойкость (800°С-вода) не менее 50 циклов, температура применения - 1300°С. Электроизоляционные трубки, изготовленные по данной технологии в виде изоляторов и токовводов, в частности, установлены на теплоагрегаты Димитровградского автоагрегатного завода.The obtained semi-finished products are sent for drying in drying ovens 16 for heating to a temperature of about 200 ° C at a speed of 5 ° C per minute. with exposure at this temperature for 2 hours. Cooled tubes are cut to the required size on cutting machines 17 with a diamond wheel. Further heat treatment is carried out in a chamber electric furnace 18 at a temperature of about 700 ° C. Finished products have the following technical characteristics: compressive strength - at least 50 MPa, additional linear shrinkage at 1200 ° C - not more than 0.5%, heat resistance (800 ° C-water) for at least 50 cycles, application temperature - 1300 ° FROM. Electrical insulating tubes made by this technology in the form of insulators and current leads, in particular, are installed on the heat generating units of the Dimitrovgrad auto-aggregate plant.

Следует отметить, что основные технические характеристики огнеупорных трубок, изготовленных с использованием предложенной линии, при прочих равных условиях, соответствуют лучшим образцам огнеупорных трубчатых изделий, выпускаемых современными керамическими предприятиями. В каждом конкретном случае реализации линии ингредиенты шихты могут выбираться в различных количественных соотношениях, определяемых указанными условиями и техническим заданием. На оборудовании предложенной линии можно вырабатывать современные огнеупорные керамические трубчатые изделия, отличающиеся широкой номенклатурой и высокими потребительскими характеристиками при реализации возможности полной автоматизации и механизации производства.It should be noted that the main technical characteristics of refractory tubes made using the proposed line, ceteris paribus, correspond to the best examples of refractory tubular products produced by modern ceramic enterprises. In each particular case of the line, the ingredients of the mixture can be selected in various quantitative proportions determined by the specified conditions and terms of reference. Using the equipment of the proposed line, it is possible to produce modern refractory ceramic tubular products characterized by a wide range and high consumer characteristics while realizing the possibility of full automation and mechanization of production.

Предложенная линия производства трубчатых изделий из керамики является перспективной по многим технологическим и экономическим показателям, в том числе, по комплексу характеристик и номенклатуре возможной продукции, которая может оказаться вне конкуренции на современном рынке изделий такого рода. Предложенная линия может быть внедрена на предприятии, оснащенном стандартным оборудованием керамического производства и необходимым количеством сменных формообразующих элементов.The proposed line for the production of tubular ceramics is promising for many technological and economic indicators, including the set of characteristics and the range of possible products, which may be out of competition in the modern market for products of this kind. The proposed line can be implemented at an enterprise equipped with standard equipment for ceramic production and the necessary number of interchangeable forming elements.

Основные технологические принципы создания линии для производства трубчатых изделий из кварц-пирофиллитового сырья основаны на результатах экспериментальных и проектно-конструкторских разработок, выполненных в разное время в Уфимском ГУЛ «БашНИИстрой» с участием ИПМ НАН Украины, ИПСМ РАН РБ, ИВТ РАН и других организаций. Технологические схемы производства указанной продукции также были опробованы на ряде промышленных предприятий, в том числе, на ОАО «Бельзан», ОАО «ДАЗ», на предприятиях ООО «ПФГК Страк-такт» и др.The main technological principles of creating a line for the production of tubular products from quartz-pyrophyllite raw materials are based on the results of experimental and design studies carried out at different times in the Ufa GUL "BashNIIstroy" with the participation of the IPM NAS of Ukraine, IPM RAS RB, ICT RAS and other organizations. Technological schemes for the production of these products have also been tested at a number of industrial enterprises, including Belzan OJSC, DAZ OJSC, PFGK Strakt-tact LLC enterprises and others.

Claims

1. A line for the manufacture of tubular ceramic products, containing sections with equipment for preparing the mixture, forming semi-finished products and their heat treatment, characterized in that the first section for preparing the mixture includes automated equipment for coarse and fine grinding, mainly quartz-pyrophyllite raw materials, dosing and mixing these ingredients and a phosphate binder, the equipment of the second section for forming semi-finished products includes at least one piston press, an extruder equipped with interchangeable equipment for changing the product range, means for drying and dimensional processing of semi-finished products, and the equipment of the third section for their heat treatment includes an electric chamber furnace capable of processing products at a temperature of 650-750 ° C.

2. The line according to claim 1, characterized in that the first section of the preparation of the charge may include automated equipment for coarse grinding to a fraction of 0.5-10 mm and fine grinding to a fraction of 1-5 microns, the equipment for fine grinding is equipped with channels for feeding oxide aluminum or refractory clay, and equipment for mixing these ingredients and a phosphate binder is made with the possibility of dosed supply from storage tanks of a pre-prepared metal phosphate binder and a modifying additive in the form of a refractory th metal compound.

3. The line according to claim 1, characterized in that the replaceable equipment of the extruder may include nozzles for forming semi-finished tubular products of various bore sections, at least one of the nozzles has additional mouthpieces for molding in the walls of the products of hollow channels and / or open grooves, and means for drying semi-finished products can be made with the possibility of heating and aging at a temperature of 180-220 ° C.