SU865491A1

SU865491A1 - Method and apparatus for roasting ceramic articles

Info

Publication number: SU865491A1
Application number: SU792825542A
Authority: SU
Inventors: Игорь Владимирович Тихонов; Евгений Николаевич Прозоров; Владимир Иванович Крестьянов; Владимир Акопович Акопян; Владимир Николаевич Тарасов; Владимир Федорович Паокин; Виктор Петрович Бирюков
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Химического Машиностроения; Предприятие П/Я А-1450
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1981-09-23

Description

I . , : Изобретение относитс к термообработ ке различных изделий в псевдоожиженном слое и может быть использовано в производстве деталей методом лить по выплавл емым модел м. Известен способ прокалки керамически форм, получаемых по выплавл емым модел м , путегл их погружени в псевдоожиженный слой дисперсного теплоносител . По этому способу прокалку осуществл ют погружением формы в псевдоожиженный Слой кварцевого песка, имеющего температуру 9ОО-95ОС l. Однако указанный способ не позвол ет осуществл ть удаление модельного состава из наиболее распространенных оболочковых форм на основе кварцевого песка в ввду их незначительной прочности. Оболочковые формы на основе кварцевого песка не выдерживают термоудара при погружении их в кип щий слой с температурой 9ОО-95СРС. Известен также способ прокалки керамических форм, осуществл емый путем погружени керамических оболочек в псевдоожшкенный слой дисперсного сыпучего материала пр температуре сло и последукшим нагревом оболочек вместе со слоем до 11ОО С. Этот метод позвол ет прокаливат керамические оболочки на основе -кварцевого песка и сократить врем их прокалки по сравнению с обжигом в опоках, значительно снизить выход бракованной продукции в результате равномерного по поверхности нагрева керамических оболочек в псевдоожиженном слое 2j. Осуществление ; низко- и высокотемпе-. ратурного процесса удалени остатков модели согласно такому способу в одном аппарате .приводит к значительному увеличению темени процесса за счет разог- рева псевдоожиженного сло от 575 до . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ обжига керамических полуфабрикатов, например электроизол торов , получаемых методом- гор чего лить , включающий многозонный нагрев и охлаждение до керамических изделий в псевдоожиженном слое дисперснотемпего сыпучего материала, имеющего 900°C ратуру в зонах 20О, 400, 600 и Способ осуществл ютс устройством, которое содержит, по меньшей мере, два аппарата дл создани псевдоожиженного сло дисперсного сыпучего материала. Аппарат состоит из цилиндрической обечайки с нагревател ми, сепарационной ка меры и газораспределительного устройства , которые установлены соответственно в верхней и нижней части обечайки. Устройство содержит сменные кассеты дл креплени полуфабрикатов, которые перемещаютс с помощью транспортных средств из одного аппарата в другой, см жный с ним, после выравнивани в них температуры за счет сли ни гор чего и холодного дисперсного сыпучего наполнител fs. Указанный способ п.озвол ет удал ть органическую св зку, но, учитыва что полуфабрикаты имеют большую прот женность , дл удалени св зки (16-17%) требуетс значительное врем , которое включает врем дл плавного нагрева полуфеЙрикатов до 9OQ Си последующее и охлаждение до комнатной температуры 2(3 С и составл ет 3-5 ч. Цель изобретени - увеличение производительности труда и повыщение качества форм. Поставленна цель достигаетс тем, что corJiacHQ способу упаковки керамиче Жйх форм на основе кварцевого песка, из которых п|йаварительно удалены модели, йутем Их последовательного пс ружёни в псешоожиженный слой нагретого дневерсйрго сыпучего материала с разной температурой Иагрева, предваркте |ьно керамическую оболЬчку выдерзкнвакуг в псеадоо;жи}кен ом слое с температурой 5OO-S5O®C в течение 5-10 мин с послёдукжаим погружением ее в псевдоожиженн|лй слой с температурой 75О-95О С причем при перемещении керамических оболочек из псевдоожиженного сло с уп м нутой низкой температурой их обдуваку гор чими газами, поддержива посто н ную температуру оболочек, равную 50О550 С . Установка дл осуществлени предлаг емого спосбба снабжена коллектором, при помощи которого сообщены) сепарационны камеры и внутри которого, по боковым его стенкам размещены перфорированные рубы, соединенные источником гор чих азов. При этом дно выполнено в ввде бунера с разгрузочным отверстием, у котоого боковые стенки образуют с осью его имметрии угол меньщий угла естественого откоса дисперсного сыпучего матеиала , причем к разгрузочному отверстию ункера прикреплен патрубок, соединенный с системой пневмотранспорта. На фиг. 1 изображено устройство дл осуществлени способа, разрез; на фиг. 2 графики зависимости начального и текущего процентного содержани остатков модельного состава от времени проколки. Установка содержит два аппарата 1 дл создани псевдоожиженного сло дисперсного ;сыпучего материала. Каждый аппарат имеет цилиндрические обечайки 2 с электронагревател ми 3. В верхней части обечайки 2 установлена сепарационНа камера 4, а в нижней - газбраспред ительное устройство 5. Сепарационные камеры 4 аппарата 1 и аппарата 2 соединены общим коллектором 6, внутри которого по боковым стенкам размешё ны перфорированные трубы 7, Дно коллектора выполнено к ввде бункера 8 с загрузочным отверстием 9, к которому прикреплен патрубок 10, соединенный с системой пневмотранспорта (не показано) . Боковые стенки бункера 8 установлены наклонно так, что 66разуют с осью симметрии бункера 8 угол, меньший угла естественного откоса дисперсного сыпучего материала. На патрубке 10 установлен затв р 11 Установка снабжена сменными к,ассвтами 12, на которые установлены оболочкоBbie керамические формы 13, которые перемещаютс из одного аппарата в другой при помощи транспорпюго устройства 14. Способ прокалки керамических оболочковых фор1и осуществл етс следующим образом.. Под газораспределительное устройство 5 аппаратов 1 подаетс воздух, привод щий спой дисперсного материала в псевдоожиженное состо ние. Включают электрические нагреватели 2 и устанавливают в первом аппарате 500-55СРс, а во втором750-950 С . Удаление ОСНОШ1ОГО содержани модельного состава происходит из керамических форм на основе кварца при температуре ниже фазовых превращений в лварЦевой основе оболочки (). Понижать температуру прокалки менее 500 с в первом аппарате невыгодно, так как уменьшаетс интенсивность удалени модельной массы, а поддерживать ее максимально близкой к температуре фазобых превращений кварца (575 С) опасно при автоматическом регулировании температуры псевдоожиженного- сло большой погрешности средств измерени и регулировани температуры. Поэтому верхний предел температуры сло в первом аппарате составл ет 55СгС. Кроме тог:о извлекать оболочки из псевдоожиженного сло без трещинообразовани можно лишь прт температуре ниже фазовых превращений в кварце (575с). Достаточна прокаленность форм происходит уже при {остаточное содержание углерода 0,О4-О,05%) за 5-10 мин в зависимости от числа двойных слоев в оболочках (фиг. ,2), где У - число двойных слоев, ЛГ - врем прокалки, U-,. | Оц - отношение соответственно, текущего и начального процентного содержани остатков модельного состава и др. газотворных веществ в оболочке, которое определ лось до и после обжига весовым методом.I. : The invention relates to the heat treatment of various products in the fluidized bed and can be used in the production of parts by casting using melted models. A method of calcining ceramic molds produced by melted models is known by immersing them in a fluidized bed of a dispersed heat carrier. In this method, the calcination is carried out by immersing the mold in a fluidized bed of quartz sand having a temperature of 9OO-95OC. L. However, this method does not allow the removal of the model composition from the most common shell forms based on quartz sand in terms of their insignificant strength. Shell forms based on quartz sand do not withstand thermal shock when immersed in a fluidized bed with a temperature of 9OO-95СРС. There is also known a method of calcining ceramic forms carried out by immersing ceramic shells in a fluidized bed of dispersed bulk material at the temperature of the layer and subsequent heating of the shells together with the layer to 11OO C. This method allows the ceramic shells to be calcined on the basis of quartz sand and reduce the time of their calcining in comparison with burning in flasks, significantly reduce the yield of defective products as a result of uniform heating over the ceramic shells in the fluidized bed 2j. Exercise; low and high temp. The routine process of removing residuals of the model according to this method in one apparatus leads to a significant increase in the crown of the process due to the expansion of the fluidized bed from 575 to. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of burning ceramic semi-finished products, for example, electrical insulators obtained by the hot-cast method, including multi-zone heating and cooling to ceramic products in a fluidized bed of dispersedly bulk material having a temperature of 900 ° C in areas 20O, 400, 600 and Method are carried out by a device which contains at least two apparatus for creating a fluidized bed of dispersed granular material. The apparatus consists of a cylindrical shell with heaters, a separation chamber and a gas distribution device, which are installed respectively in the upper and lower part of the shell. The device contains replaceable cassettes for fastening semi-finished products, which are transported by means of vehicles from one apparatus to another, facing it, after the temperature in them is equalized due to the merging of hot and cold dispersed bulk filler fs. This method allows one to remove the organic binder, but, taking into account that the semi-finished products have a long duration, a considerable amount of time is required to remove the binder (16-17%), which includes the time for the gradual heating of the semi-IREkatov to 9OQC, followed by cooling to room temperature 2 (3 C and is 3-5 hours. The purpose of the invention is to increase labor productivity and increase the quality of forms. The goal is achieved by the fact that the corJiacHQ method of packing ceramic materials based on quartz sand, from which | They ate their successive ps in a fluid-free layer of heated diarrheous bulk material with different Iagreva temperatures, prewarranted a ceramic sheath of vyderznvakug in pseadoo; in a fluidized bed with a temperature of 75О-95О С and when moving the ceramic shells from the fluidized bed with the low low temperature of their blowing with hot gases, maintaining a constant temperature of the shells equal to 50О550 С. The installation for carrying out the proposed sposbb is provided with a collector, with the help of which the separation chambers are connected and inside which, along its side walls, are perforated pipes connected by a source of hot azi. In this case, the bottom is made in the entrance of a buner with a discharge hole, in which the side walls form with the axis of its immetry an angle less than the angle of natural slope of the dispersed bulk material, and a nozzle connected to the pneumatic transport system is attached to the discharge hole of the unker. FIG. 1 shows a device for carrying out the method, a slit; in fig. 2 plots of the initial and current percentage of model composition residues on the puncture time. The installation contains two apparatus 1 for creating a dispersed, fluidized bed. Each unit has cylindrical shells 2 with electric heaters 3. Separating chamber 4 is installed in the upper part of the shell 2, and a gas distribution device 5 is installed in the lower part. Separation chambers 4 of apparatus 1 and apparatus 2 are connected by a common collector 6, inside of which are placed on the side walls perforated pipes 7; The bottom of the collector is made to the entrance of the bunker 8 with the inlet 9, to which is attached a branch pipe 10 connected to a pneumatic transport system (not shown). The side walls of the bunker 8 are set obliquely so that the angle between the axis of symmetry of the bunker 8 is smaller than the angle of repose of the particulate material. A nozzle is installed on nozzle 10. The installation is equipped with interchangeable assemblies 12, on which ceramic forms 13 are installed, which are transferred from one apparatus to another by means of a transport device 14. The method of calcining ceramic shell forms is as follows .. Under the gas distribution device 5, apparatus 1 is supplied with air, causing the dispersed material to become fluidized. Include electric heaters 2 and installed in the first device 500-55SRC, and in the second 750-950 C. The removal of the base content of the model composition occurs from the ceramic forms based on quartz at a temperature below the phase transformations in the LW of the shell (). Lowering the temperature of calcination to less than 500 seconds in the first apparatus is unprofitable, since the removal rate of the model mass decreases, and it is dangerous to keep it as close as possible to the temperature of phase transformations of quartz (575 ° C) with automatic regulation of the temperature of the fluidized bed and large measurement error and temperature control. Therefore, the upper limit of the temperature of the layer in the first apparatus is 55CgS. Except for: about to remove the shells from the fluidized bed without cracking can only prt temperature below the phase transformations in quartz (575s). Sufficient calcination of the forms occurs already at {residual carbon content 0, O4-O, 05%) in 5-10 minutes depending on the number of double layers in the shells (Fig. 2), where Y is the number of double layers, LH is the calcining time , U- ,. | Ots is the ratio of, respectively, the current and initial percentage of residues of model composition and other gas-forming substances in the shell, which was determined before and after calcination by the gravimetric method.

Кассету 12 с керамической оболочкой 13, Из которой предварительно удалены модели,, транспортным устройством 14 перемещают в первый аппарат и выдерживают там в течение 5-10 мин дл удалени основного количества остатков модельного состава. Затем кассету 12 извлекают из аппарата и внутри коллектора 6 перемещают 1 транспортным; устройством 14 во второй аппарат, в котором поддерживают температуру псевдоожиженного сло дисперсного, сыпучего материала 75d-9&O C дл дальнейиюй ее прокалки. При движении керамической оболочки 13 по коллектору 6 из перфорированной трубы 7 через перфорацию выход т горйчае газы, которые не дают оболочке охладитьс , поддержива при этом ее температуру , равную температуре - псевдоожиженного опо , т.е. 5ОО-550 с. Ссыпаххцийс с оболочковой формы во врема ее о(5дуВ1ани TOJMHHM воздухом .дисперсный материал попадает на коническое днб 8 коллектора 6 и по мере накоплени воэвращаетс в аппарат через патрубок 1О. Во втором аппарате происходит окончательное удаление остатков органических веществ из керамической оболочки 13 н нагрев оболочки 13 под заливку, так как дл отливок из стали высокой группы сложности с толщиной стенок 1,5-2 мм дл полного заполнени формы металлом необходимо, чтобы оболочка имела темпеватуру в указанном диапазоне (750-950 С).The cassette 12 with a ceramic sheath 13, from which the models have been previously removed, is transported to the first apparatus by the transport device 14 and kept there for 5-10 minutes to remove the main amount of residues of the model composition. Then the cartridge 12 is removed from the apparatus and inside the collector 6 is moved 1 transport; the device 14 into the second apparatus, in which the temperature of the fluidized bed of the dispersed, granular material 75d-9 & OC is maintained for further calcination. When ceramic sheath 13 moves through the collector 6, hot gases escape the perforation from the perforated pipe 7, which prevent the shell from cooling, while maintaining its temperature equal to the temperature of the fluidized bed, i.e. 5OO-550 p. Discharge from the shell form at the time of its release (5dV1 with TOJMHHM air. Dispersed material gets onto the conical bottom 8 of the collector 6 and as it accumulates it returns to the apparatus through the 1O branch pipe. In the second apparatus the final removal of organic matter remains from the ceramic shell 13 and the shell 13 is heated for casting, since for castings from steel of high complexity with a wall thickness of 1.5-2 mm, in order to completely fill the mold with metal, it is necessary for the shell to have a temperature in the specified range (750-950 C).

После выдержки в высокотемпературном аппарате подачу воздуха под его газораспределительное устройство 5 прекращают и производ т заливку металлом.After soaking in the high-temperature apparatus, the air supply under its gas-distributing device 5 is stopped and the metal is cast.

К этому времени в первый аппарат помещают новую керамическую оболочку.By this time, a new ceramic shell is placed in the first apparatus.

Предлагаемый способ и установка дл прокалки позвол ют увеличить производительность труда, производить интенсивноThe proposed method and installation for calcination can increase productivity, produce intensively

процесс обжига малопрочных оболочковых форм на основе кварцевого песка в псевдоожиженном слое, снизить энергетические затраты за счет уменьшени времени цикла прокалка-заливка и улучшить, качествоthe process of firing low-strength shell forms based on quartz sand in a fluidized bed, reduce energy costs by reducing the time of the calcining-pouring cycle and improve the quality

готовой продукции.finished products.

Claims

1. The method of calcining ceramic products mainly shell-based forms of quartz sand, obtained by melted models, by sequential immersion of ceramic

the shell, from which the models have been previously removed, into fluidized beds of dispersed heat material heated to different temperatures, which is designed to increase production.

the water content of work and the quality of the mold; the preliminarily ceramic shell is deposited in a fluidized bed with a temperature of 5OO-550 ° C for 5-1 O min, followed by immersion in a fluidized bed with temperature; 750–950 ° C, and when moving ceramic Вол Volos from a pseudo-fluidized bed with this low temperature is blown with hot gases, maintaining a constant temperature of the shells equal to 5OO-55 ° C.

2. Installing the dp of carrying out the method according to claim 1, comprising at least two apparatus for creating a fluidized bed of dispersed granular material, each of which consists of a cylinder with a heater, cenapaiiiK CMl chambers and a gas distribution device installed according to: branch in the upper and lower part of the cylindrical shell, interchangeable cassettes for attaching the fob {f1 and the device for moving them from the apparatus to the apparatus, characterized in that the installation

it is equipped with a collector, with the help of which the separation chambers are communicated and whose lugs place perforated pipes along its side walls connected to a source of guttural gases.