RU2004507C1 - Способ изготовлени декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранул та и установка дл их непрерывного получени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к непрерывному производству декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранул та типа стеклокремнезит, используемого дл  внутренней и наружной отделки зданий, а также к установкам дл  его термообработки.

Известен способ непрерывного получени  декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранул та, включающий послойную укладку исходных компонентов в форму и последующую термообработку с оплавлением, спеканием и отжигом.

Известна установка дл  непрерывного получени  декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранул та, включающа  устройство шагового перемещени  форм, нагреватель , устройство дл  вертикального перемещени  форм и механизмы горизонтальной загрузки и выгрузки форм. 0 известной установке устройство дл  перемещени  форм в виде роликовога транспортера установлено в термокамере в виде туннельной печи с зонами нагрева, обжига, отжига и охлаждени .

Недостатками известного способа производства  вл ютс  низкое качество получаемого материала и соответственно заниженный процент выхода годной продукции .

Известный способ не обеспечивает получени  плитки без дефектов в виде, например , искривлений плитки, трещин на поверхности и чрезмерного проплавлени  по толщине издели , мен ющего структуру материала.

Указанные недостатки известного способа обусловлены неравномерностью теплового режима дл  издели , нг.и.чием значительного перепада температур по толщине издели  при верхнем охлаждении издели  в процессе отжига и окончательного охлаждени .

Недостатками известной установки дл  непрерывного получени  декоративно-облицовочных плит  вл ютс  неэффективность использовани  производственных площадей, сложность конструкции, значительна  энергоемкость и низкое качество издели .

Дл  производства декоративно-облицовочных плит в известном устройстве по известному способу требуютс  значительные производственные площади под туннельную печь, что приводит к росту капитальных затрат на производство. Кроме того, использование туннельной печи ведет к неэффективному расходу энергии на ненужный нагрев массивных конструкций печи, пере- мещаюи их механизмов и т.п.

0

Целью изобретени   вл етс  повышение качества изделий, увеличение выхода годной продукции, повышение эффективности использовани  производственной площади и снижение энергоемкости.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе непрерывного изготовлени  декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранул та , включающем послойную укладку исходных компонентов заготовки в форму и последующую термообработку с оплавлением,спеканием и отжигом,термообработку ведут путем введени  заготовки с комнатной температурой непосредствен- 5 но в зону максимальных температур с образованием замкнутого первичного объема, подводом тепла через лицевую поверхность заготовки до оплавлени  ее поверхностного сло , последующего образовани  вторично- 0 го замкнутого объема, в который ввод т заготовку и осуществл ют скачкообразное охлаждение и выравнивание температур лицевой поверхности заготовки, с последующим охлаждением и тыльной поверхности заготовки,

Кроме того, под вод тепла через лицевую поверхность заготовки осуществл ют с использованием верхнего радиационного нагрева с размерной плотностью теплового потока.

Крометого, подвод тепла через лицевую поверхность заготовки осуществл ют при теплоизолировании остальных ее поверхностей .

Кроме того, скачкообразное охлаждение и выравнивание температур лицевой поверхности заготовки во вторичном замкнутом объеме осуществл ют радиационным охлаждением поверхности теплопроводным гелом.

Кроме того, теплопроводное тело подбирают с теплоемкостью, обеспечивающей скачкообразное охлаждение лицевой поверхности заготовки, которое осуществл - 5 ют до температуры, не превышающей температуру тыльной поверхности на 3%.

Кроме того, после скачкообразного охлаждени  лицевой поверхности заготовки ее тыльную поверхность охлаждают с той же 0 скоростью, что и лицевую.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в установке дл  непрерывного получени  декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранул та, включающей устройство шагового перемещени  форм, нагреватель, устройство дл  вертикального перемещени  форм и механизмы горизонтальной загрузки и выгрузки форм, нагреватель снабжен колпаком, а формы - теплоизол цией , причем устройство шагового переме5

0

5

0

5

щени  форм совмещено с устройством дл  вертикального перемещени , а его несущий элемент установлен на вертикальных направл ющих с возможностью поджима форм к колпаку нагревател  и друг к другу и их поочередного шагового опускани , при этом форма выполнена с возможностью образовани  с вышесто щей формой или колпаком замкнутой камеры.

Кроме того, в установке нижн   поверхность формы выполнена в виде теплопроводного экрана с расчетной теплоемкостью.

Кроме того, в установке форма выполнена с верхней и нижней полост ми и боковыми поверхност ми, снабженными теплоизол цией, разделенными между собой вентил ционными открытыми по торцам каналами.

Кроме того, в установке нагреватели выполнены секционно-регулируемыми. Предлагаемый способ непрерывного получени  декоративно-облицовочных плит позвол ет повысить качество материала на основе стеклогранул та типа стеклокремне- зита, устранить брак из-за неравномерного теплового режима при обжиге и отжиге изделий , уменьшить врем  термообработки изделий из-за отсутстви  предварительного нагрева заготовки и интенсификации режимов обжига и отжига вследствие применени  теплового потока с равномерной плотностью при нагреве сверху при обжиге и охлаждении снизу при отжиге.

Предлагаема  установка дл  производства декоративно-облицовочных плит позвол ет повысить производительность на единицу производственной площади, упростить конструкцию, снизить энергоемкость.

Повышение производительности установки обеспечиваетс  сокращением времени термообработки, обусловленным применением индивидуальных замкнутых камер дл  каждой формы, образованных плотным прилеганием форм, установленных по русно друг к другу и к колпаку с нагревателем,

Кроме того, производительность установки повышаетс  из-за выполнени  формы с нижним слоем в виде заданной теплоемкой массы, введение которой в замкнутый объем, образованный нижесто щей формой с оплавленной заготовкой и вышесто щей формой, обеспечивает быстрый отвод тепла от оплавленной поверхности и выравнивание температур по лицевой поверхности и толщине издели , что позвол ет значительно сократить врем  термообработки. Врем  термообработки снижаетс  также при охлаждении низа изделий через вентил ционный канал.

Применение  русного расположени  форм сокращает производственную площадь дл  установки, экономит энергию из- за устранени  длинного обгонного пути 5 туннельной печи, нагрева конструкционных элементов печи и транспортирующих устройств . Кроме того, энерги  экономитс  в значительной степени при нагревании в форме -теплоизолированной замкнутой ка- 0 мере, так как тепло нагревателей расходуетс  только на разогрев издели : наружные стенки формы остаютс  почти холодными.

Способ изготовлени  декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранул та

5 осуществл ют следующим образом.

Декоративно-облицовочный материал получают методом спекани  из стеклогранул та . Исходными компонентами декоративно-облицовочного материала  вл етс 

0 стеклогранул т размером до 3,5 мм и кварцевый песок размером до 1 мм в соответствии 60-80 мае, % стеклогранул та, а остальное кварцевый песок в основном конструкционном слое материала и цветной

5 стеклогранул т размером до 3,5 мм в декоративном слое материала. Стеклогранул т основного и декоративного слоев должны иметь одинаковые или близкие коэффициенты термического расширени  (КТР), чему

0 наиболее соответствует применение одного состава стекла дл  обоих слоев,

Подготовленный стеклогранул т смешивают с кварцевым песком и загружают в предварительно подготовленную форму с

5 теплоизолированными стенками и дном. Форма снабжена металлическими ограничител ми в виде рамки, которую обмазывают каолиновой суспензией дл  предотвращени  прилипани  частиц стек0 логранул та и подсыпают на дно формы кварцевый песок с толщиной сло  до 3 мм. На слой песка укладывают слой увлажненной смеси стеклогранул та с кварцевым песком толщиной 10-15 мм. Количество во5 ды в смеси составл ет около 2%,

Верхнюю часть формы заполн ют слоем цветного стеклогранул та или бесцветного с добавками красител . Толщина сло  3-5 мм. Подготовленна  таким образом

0 форма падает на термообработку в замкнутый первичный объем, образованный, например , формой и колпаком нагревател .

Перед введением формы с заготовкой под колпак производитс  предварительный

5 прогрев камеры, образованной, например, порожней формой и колпаком, до максимальной температуры термообработки, обеспечивающей оплавление верхнего лицевого сло . Форма с заготовкой подводитс  под колпак с электронагревател ми,

разогретыми до 940-980°С (температура газового пространства под нагревател ми), образу  замкнутый теплоизолированный обьем.

Таким образом, при введении заготовки , имеющей исходную комнатную температуру , без предварительного ее нагрева, в зону максимальных температур термообработки , достигаетс  эффект сходный с тепловым ударом, обеспечиваемый перепадом температур между нагревателем и заготовкой с комнатной температурой.

На фиг. 1 показан полученный в результате эксперимента график изменени  температуры лицевой поверхности (крива  I) и тыльной поверхности (крива  II) заготовки в процессе термообработки.

Как показали эксперименты, в первые минуты нагрева происходит интенсивное оплавление поверхностного сло , чему способствует равномерна  плотность теплового потока, обеспечиваема  расположением и регулировкой нагревателей, и замкнутый теплоизолированный обьем камеры. В св зи с тем, что заготовка издели  со всех сторон , кроме лицевой верхней, теплоизолирована, происходит нагрев заготовки только через лицевую поверхность с перепадом температур по ее толщине от температуры плавлени  (в зависимости от вида стеклогранул та - 920-960°С) до температуры спекани  (800-840°С) без потерь тепла на нагрев формы.

Врем  выдержки заготовки в первичном замкнутом объеме определ етс  временем спекани  нижних слоев, обусловленного частичным оплавлением стеклогранул внутри заготовки , и оплавлени  поверхностного сло  до жидкого состо ни . Врем  выдержки в первичном замкнутом объеме устанавливаетс  экспериментальным путем,

При нагреве формуемый материал расплавл етс  на лицевой поверхности за счет интенсивного радиационного теплового потока от верхнего нагревател . При этом равномерна  плотность теплового потока приводит к равномерному оплавлению по всей площади лицевой поверхности, повыша  качество издели .

Врем  оплавлени  лицевой поверхности зависит от состава стеклогранул та, мощности теплового потока, характеристик теплоизол ции и толщины сло  заготовки и составл ет 10-20 мин.

После достижени  на поверхности издели  температуры плавлени  величина теплового потока уменьшаетс  автоматически , обеспечива  заданный температурный режим и выдержива  его на врем  термообработки в первичном замкнутом объеме.

Дл  протекани  издели , исключающего его полное проплавление на всю толщину , необходим градиент температур по толщине издели  от 920-960°С на лицевой

поверхности (температура расплавлени  стеклогранул) до 700-860°С на нижней поверхности (температура разм гчени  стеклогранул ), При этом режиме изделие выдерживаетс  в первичном объеме в зэвисимости от исходных компонентов до 30-40 мин.

После выдержки заготовки в первичном замкнутом объеме, производитс  принудительное охлаждение верхнего оплавленного

сло  до верхней температуры отжига путем помещени  издели  во вторичный замкнутый объем и введени  в этот объем теплопроводного тела заданной теплоемкости, отбирающего тепло оплавленного сло  посредством поглощени  его. Теплоемкость теплопроводного тела, вводимого дл  охлаждени  верхнего сло  и остающегос  затем во вторичном замкнутом объеме до полного отжига и охлаждени  издели , определена эмпирическим путем дл  выполнени  им двух функций: отвода тепла от верхнего сло  и выравнивани  температур по лицевой поверхности и толщине издели  с аккумул цией тепла, используемого затем

дл  плавного равномерного отжига издели  во вторичном замкнутом объеме за счет обратного излучени  тепла на поверхностный слой издели .

Изделие выдерживаетс  во вторичном

замкнутом объеме заданное врем , необходимое дл  отжига и охлаждени  до комнатной температуры, которое определ етс  эмпирически с учетом производимого принудительного охлаждени  путем равномерного отвода теплового потока с тыльной нижней поверхности издели . Такой режим обеспечивает равномерное охлаждение без усадочных деформаций, возникающих вследствие неравномерности охлаждени 

слоев и зон издели .

П р и м е р. В форму с внутренним размером дл  двух плит, кажда  размером 0,4x0,4 м, имеющей теплоизол цию дна и боковых стенок из теплоизол ционного

волокнистого материала МКРВ-300 толщиной 30 мм с удельной теплопроводностью Я 0,11 Вт/м град укладываетс  слой кварцевого песка толщиной 3 мм с Я 1,3 Вт/м град, затем укладываетс  14 мм смеси , содержащей 30% кварцевого песка с

размером частиц до 1 мм и 70% стеклокристаллического гранул та размером 0,5-3,5

мм следующего химического состава, мае,

%:

Смесь песка с стеклогранул том выравнивают по поверхности издели  и прокатывают валиком. Затем заготовку в форме прижимают к колпаку с электронагревател ми , нагретыми до 980°С, образу  замкнутую камеру с верхними электронагревател ми общей мощностью 24 кВт, обеспечивающими равномерно распределенный по площади заготовки тепловой поток.

Контроль термообработки проводилс  посредством хромель-алюмелевых термопар , установленных на лицевой и тыльной поверхности заготовки в форме.

Через 15 мин лицева  поверхность заготовки нагреваетс  до 920-940°С и начинаетс  оплавление поверхностного лицевого сло  при температуре нижнего сло , не превышающей 700°С.

. Через 30 мин форму с заготовкой с оплавленным на глубину 5 мм жидким поверхностным слоем с температурой 960°С и частично оплавленным и спеченным нижним слоем отвод т от колпака с электронагревател ми и накрывают холодной двухслойной крышкой, имеющей теплопроводный нижний слой над всей площадью издели  и верхний теплоизол ционный слой, обеспечивающей аккумул цию тепла во вторичном замкнутом обьеме, образованном формой и крышкой.

Теплопроводный слой крышки выполнен из жаростойкой стали марки 1ХН10Т толщиной 1,2 мм, со степенью черноты 0,45. Теплоизол ционный слой крышки имеет б 30 мм, А 0,11 Вт/м град.

В течение 4-5 мин (фиг. 1) происходит скачкообразное охлаждение лицевой поверхности заготовки до температуры около 880°С с одновременным нагревом теплопроводного сло  крышки.

Когда температуры лицевой и нижней поверхности издели  практически выравниваютс  (около 850°С), падение температуры лицевой поверхности издели  замедл етс  за счет теплоотдачи крышки,

Изделие выдерживают во вторичном замкнутом обьеме около 3 ч при одинаковых температурах по толщине. За это врем  происходит спекание частично оплавленных гранул внутренних слоев и отжиг издели .

Полученное изделие имеет плоскую лицевую поверхность, не имеет дефектов в виде подн тых краев, проплавленный декоративный лицевой слой толщиной до 3 мм и 5 прочный, сохранивший внутреннюю, открытую снизу пористость, нижний спеченный слой.

На фиг, 2 изображена предлагаема  ус тановка, вид сбоку: на фиг. 3 - форма, раз- 0 рез; на фиг. 4 - форма, накрыта  крышкой, с образованием вторичного замкнутого объема дл  заготовки.

Установка содержит устройство дл 

вертикального перемещени  форм, включа5 ющееукладчик 1, установленный на каркасе

2,закрепленном на основании фундамента

3.На каркасе 2 смонтирован колпак 4 с электронагревател ми 5, образующий верхнюю стационарную часть термокамеры.

0 Нижн   часть термокамеры образована формой 6, кажда  из которых поочередно образуете колпаком 4 индивидуальный замкнутый объем - термокамеру. Формы 6 установлены на несущем элементе укладчика 1

5 в виде вил 7, смонтированных на вертикальных направл ющих 8 с помощью роликов 9 укладчика 1, который обеспечивает поджим форм 6 к колпаку 4 и друг к другу и поочередное шаговое опускание форм Ь. Вилы 7

0 св заны тросом 10 через блок 11 и барабзн 12 с приводом 13. Устройство снабжено установленной на основании 3 тележкой 14. платформа которой выполнена с шириной, меньшей внутреннего рассто ни  между

5 рожками вил 7. Такое выполнение позвол ет опустить стопу форм на платформу тележки 14 и освободить вилы, дав возможность свободного перемещени  тележки из-под вил 7 под стол 15, на котором установлена

0 каретка 16 механизма горизонтальной загрузки форм 17. Механизм 17установлен на оси 18 каретки 16 и выполнен в виде двух- рожковых вил 19, взаимодействующих с боковыми выступами 20 формы 6.

5Форма 6 выполнена составной (фиг. 3)

из верхней 21 и нижней 22 частей. Верхн   часть 21 выполнена из теплоизол ционного материала 23, окантованного наружной металлической рамкой 24 с боковыми выступа0 ми 20. Верхн   часть имеет полость 25, открытую наружу под изделие 26 или группу изделий, Конфигураци  и размер полости 25 соответствуют изготавливаемому изделию 26. Нижн   часть 22 выполнена также с по5 лостью 27, открытой с противоположной стороны и имеющей внутренний слой теплопроводной массы в виде оболочки 28 из жаропрочной листовой стали, покрывающей поверхность теплоизол ции в полости 27.

Полость 27 выполнена с размером площади, перекрывающей изделие 26.

Части формы верхн   21 и нижн   22 соединены с образованием между собой вентил ционных каналов 29, открытых по торцам формы.

В полость 25 верхней части 21 формы 6 уложены съемные пластины-рамки 20 дл  придани  изделию необходимой конфигурации .

Установка работает следующим образом .

Формы 6 заполн ют смесью исходных компонентов и подают механизмом горизонтальной загрузки 17 к колпаку 4. Предварительный разогрев колпака 4 осуществл ют в контакте с пустой формой 6. Вилами 7 укладчика 1 форм поджимают форму 6 к колпаку, замыка  термокамеру, В камере осуществл етс  нагрев, оплавление поверхностного сло  и-спекание смеси компонентов . По окончании заданного времени выдержки в термокамере форму 6 опускают вилами 7 укладчика 1 форм на рассто ние, достаточное дл  введени  в него следующей формы 6. Затем механизмом горизонтальной загрузки 17 под колпак 4 ввод т следующую форму 6 и перемещением вверх вил 7 укладчика 1 форм поджимают через предыдущую форму 6 последующую форму б снизу к колпаку 4. Во врем  нагрева и обжига смеси компонентов заготовки верхней формы 6 изделие в нижней форме отжигаетс  и постепенно охлаждаетс . Вышесто ща  форма 6 примыкает к верхней полости 25 нижесто щей формы 6, с размещенным в ней изделием 26 своей нижней полостью 27 с созданием замкнутого вторичного объема. При этом теплопроводна  оболочка 28 в нижней полости 27 выше- сто щей формы 6 отбирает тепло от заготовки издели  26 в нижесто щей форме 6 и частично аккумулирует его дл  дальнейшего отжига заготовки в нижесто щей форме , частично передает тепло вышесто щей

Claims (10)

1. Способ изготовлени  декоративно- облицовочных плит на основе стеклограну- л та, включающий послойную укладку: исходных компонентов заготовки в форму и последующую термообработку с оплавлением , спеканием и отжигом, отличающийс  тем, что термообработку ведут путем введени  заготовки с комнатной температурой непосредственно в зону максимальных температур с образованием замкнутого первичного объема, подводом

заготовке через нагрев теплоизол ционного сло  23 формы,

По истечении времени, достаточного дл  термообработки заготовки в вышесто щей форме б, операцию по ее опусканию на шаг повтор ют одновременно с вводом последующей формы б под колпак 4 механизмом 17 горизонтальной загрузки.

Высота накапливаемой стопы зависит

от продолжительности охлаждени  издели  в индивидуальном теплоизолированном замкнутом вторичном объеме, образованном верхней полостью 25 формы нижележащей и нижней полостью 27 вышесто щей

формы. По окончании времени охлаждени  издели  в нижесто щей форме образованной стопы, упом нутую форму 6 опускают вместе со стопой форм на тележку 14 и поворотом вил 7 укладчика 1 форм вокруг вертикальных осей освобождают нижнюю форму с остывшим изделием 26. Затем перемещением вверх вил 7 приподнимают форму 6 над тележкой 14, а тележку 14 с формами 6 выкатывают на распалубку, где

изделие извлекают из формы 6, а форму б подают на засыпку смесью исходных компонентов .

Стопу форм 6 можно целиком вывести из под колпака после оплавлени  и опекани  верхнего издели  в стопе. При этом необходимо накрыть верхнюю форму стопы крышкой, например формой 6 без издели . Выкатывание тележки 14 с формами 6 производитс  после того, как под колпак 4

подведена очередна  форма 6 механизмом 17 горизонтального перемещени  форм.

Использование изобретени  позвол ет получать ровные, неискривленные, без дефектов издели  высокого качества, обеспечить малую энергоемкость установки в услови х ограниченности производственных площадей.

(56) Авторское свидетельство СССР FSfe 1546442, кл. С 03 В 31/00, 1990.

50

тепла через лицевую поверхность заготовки до оплавлени  ее поверхностного сло , последующего образовани  вторичного замкнутого объема, в который ввод т заготовку и осуществл ют скачкообразное охлаждение и выравнивание температур лицевой поверхности заготовки с последу- цц ющим охлаждением и тыльной поверхности заготовки.

2. Способ по п., отличающийс  тем, .что подвод тепла через лицевую поверхность заготовки осуществл ют с использованием верхнего радиационного нагрева с

равномерной плотностью теплового потока ,

3.Способ по п.1, отличающийс  тем, что подвод тепла через лицевую поверхность заготовки осуществл ют при теплоизолировании остальных ее поверхностей,

4.Способ по п.1, отличающийс  тем, что скачкообразное охлаждение и выравнивание температур лицевой поверхности заготовки во вторичном замкнутом объеме осуществл ют радиационным охлаждением поверхности теплопроводным телом.

5.Способ по п.4, отличающийс  тем, что теплопроводное тело подбирают с теплоемкостью , обеспечивающей скачкообразное охлаждение лицевой поверхности заготовки, которое осуществл ют до температуры , не превышающей температуру тыльной поверхности на 3 %.

6.Способ по п.1, отличающийс  тем, что после скачкообразного охлаждени  лицевой поверхности заготовки ее тыльную поверхность охлаждают с той же скоростью , что и лицевую.

7.Установка дл  непрерывного получени  декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранул та, включающа  устройство шагового перемещени  форм,

0

нагреватель, устройство дл  вертикального перемещени  форм и механизмы горизонтальной загрузки и выгрузки форм, отличающа с  тем, что нагреватель снабжен колпаком, а формы - теплоизол цией, причем устройство шагового перемещени  форм совмещено с устройством дл  вертикального перемещени , а его несущий элемент установлен на вертикальных направл ющих с возможностью поджима форм к колпаку нагревател  и одна к другой и их поочередного шагового опускани , при этом форма выполнена с возможностью образовани  с вышесто щей формой или колпаком замкнутой камеры .

8.Установка по п.7, отличающа с  тем, что нижн   поверхность формы выполнена

0 в виде теплопроводного экрана с заданной теплоемкостью,

9.Установка по п.7, отличающа с  тем, что форма выполнена с верхней и нижней полост ми и боковыми поверхност ми, снабженными теплоизол цией, разделенными между собой вентил ционными открытыми по торцам каналами.

10.Установка по п.7, отличающа с  тем, что нагреватели выполнены секцион5

5

0

но-регулируемыми.

Т°с

К

21

фиг. 5

f®

Фиг.Ь