Способ изготовлени декоративно-облицовочных плитна основе стеклогранул та и установка дл их непрерывного получени - RU2004507C1

Код документа: RU2004507C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к непрерывному производству декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранулята типа стеклокремнезит, используемого для внутренней и наружной отделки зданий, а также к установкам для его термообработки.

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

Известна установка для непрерывного получения декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранулята, включающая устройство шагового перемещения форм, нагреватель , устройство для вертикального перемещения форм и механизмы горизонтальной загрузки и выгрузки форм. 0 известной установке устройство для перемещения форм в виде роликовога транспортера установлено в термокамере в виде туннельной печи с зонами нагрева, обжига, отжига и охлаждения.

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

Известный способ не обеспечивает получения плитки без дефектов в виде, например , искривлений плитки, трещин на поверхности и чрезмерного проплавления по толщине изделия, меняющего структуру материала.

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

Недостатками известной установки для непрерывного получения декоративно-облицовочных плит являются неэффективность использования производственных площадей, сложность конструкции, значительная энергоемкость и низкое качество изделия.

Для производства декоративно-облицовочных плит в известном устройстве по известному способу требуются 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.

Целью изобретения является повышение качества изделий, увеличение выхода годной продукции, повышение эффективности использования производственной площади и снижение энергоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе непрерывного изготовления декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранулята , включающем послойную укладку исходных компонентов заготовки в форму и последующую термообработку с оплавлением,спеканием и отжигом,термообработку ведут путем введения заготовки с комнатной температурой непосредствен- 5 но в зону максимальных температур с образованием замкнутого первичного объема, подводом тепла через лицевую поверхность заготовки до оплавления ее поверхностного слоя, последующего образования вторично- 0 го замкнутого объема, в который вводят заготовку и осуществляют скачкообразное охлаждение и выравнивание температур лицевой поверхности заготовки, с последующим охлаждением и тыльной поверхности заготовки,

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

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

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

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

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

Поставленная цель достигается тем, что в установке для непрерывного получения декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранулята, включающей устройство шагового перемещения форм, нагреватель, устройство для вертикального перемещения форм и механизмы горизонтальной загрузки и выгрузки форм, нагреватель снабжен колпаком, а формы - теплоизоляцией , причем устройство шагового переме5

щения форм совмещено с устройством для вертикального перемещения, а его несущий элемент установлен на вертикальных направляющих с возможностью поджима форм к колпаку нагревателя и друг к другу и их поочередного шагового опускания, при этом форма выполнена с возможностью образования с вышестоящей формой или колпаком замкнутой камеры.

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

Кроме того, в установке форма выполнена с верхней и нижней полостями и боковыми поверхностями, снабженными теплоизоляцией, разделенными между собой вентиляционными открытыми по торцам каналами.

Кроме того, в установке нагреватели выполнены секционно-регулируемыми. Предлагаемый способ непрерывного получения декоративно-облицовочных плит позволяет повысить качество материала на основе стеклогранулята типа стеклокремне- зита, устранить брак из-за неравномерного теплового режима при обжиге и отжиге изделий , уменьшить время термообработки изделий из-за отсутствия предварительного нагрева заготовки и интенсификации режимов обжига и отжига вследствие применения теплового потока с равномерной плотностью при нагреве сверху при обжиге и охлаждении снизу при отжиге.

Предлагаемая установка для производства декоративно-облицовочных плит позволяет повысить производительность на единицу производственной площади, упростить конструкцию, снизить энергоемкость.

Повышение производительности установки обеспечивается сокращением времени термообработки, обусловленным применением индивидуальных замкнутых камер для каждой формы, образованных плотным прилеганием форм, установленных поярусно друг к другу и к колпаку с нагревателем,

Кроме того, производительность установки повышается из-за выполнения формы с нижним слоем в виде заданной теплоемкой массы, введение которой в замкнутый объем, образованный нижестоящей формой с оплавленной заготовкой и вышестоящей формой, обеспечивает быстрый отвод тепла от оплавленной поверхности и выравнивание температур по лицевой поверхности и толщине изделия, что позволяет значительно сократить время термообработки. Время термообработки снижается также при охлаждении низа изделий через вентиляционный канал.

Применение ярусного расположения форм сокращает производственную площадь для установки, экономит энергию из- за устранения длинного обгонного пути 5 туннельной печи, нагрева конструкционных элементов печи и транспортирующих устройств . Кроме того, энергия экономится в значительной степени при нагревании в форме -теплоизолированной замкнутой ка- 0 мере, так как тепло нагревателей расходуется только на разогрев изделия: наружные стенки формы остаются почти холодными.

Способ изготовления декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранулята

5 осуществляют следующим образом.

Декоративно-облицовочный материал получают методом спекания из стеклогранулята . Исходными компонентами декоративно-облицовочного материала является

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

5 стеклогранулят размером до 3,5 мм в декоративном слое материала. Стеклогранулят основного и декоративного слоев должны иметь одинаковые или близкие коэффициенты термического расширения (КТР), чему

0 наиболее соответствует применение одного состава стекла для обоих слоев,

Подготовленный стеклогранулят смешивают с кварцевым песком и загружают в предварительно подготовленную форму с

5 теплоизолированными стенками и дном. Форма снабжена металлическими ограничителями в виде рамки, которую обмазывают каолиновой суспензией для предотвращения прилипания частиц стек0 логранулята и подсыпают на дно формы кварцевый песок с толщиной слоя до 3 мм. На слой песка укладывают слой увлажненной смеси стеклогранулята с кварцевым песком толщиной 10-15 мм. Количество во5 ды в смеси составляет около 2%,

Верхнюю часть формы заполняют слоем цветного стеклогранулята или бесцветного с добавками красителя. Толщина слоя 3-5 мм. Подготовленная таким образом

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

Перед введением формы с заготовкой под колпак производится предварительный

5 прогрев камеры, образованной, например, порожней формой и колпаком, до максимальной температуры термообработки, обеспечивающей оплавление верхнего лицевого слоя. Форма с заготовкой подводится под колпак с электронагревателями,

разогретыми до 940-980° С (температура газового пространства под нагревателями), образуя замкнутый теплоизолированный обьем.

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

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

Как показали эксперименты, в первые минуты нагрева происходит интенсивное оплавление поверхностного слоя, чему способствует равномерная плотность теплового потока, обеспечиваемая расположением и регулировкой нагревателей, и замкнутый теплоизолированный обьем камеры. В связи с тем, что заготовка изделия со всех сторон , кроме лицевой верхней, теплоизолирована, происходит нагрев заготовки только через лицевую поверхность с перепадом температур по ее толщине от температуры плавления (в зависимости от вида стеклогранулята - 920-960°С) до температуры спекания (800-840°С) без потерь тепла на нагрев формы.

Время выдержки заготовки в первичном замкнутом объеме определяется временем спекания нижних слоев, обусловленного частичным оплавлением стеклогранул внутри заготовки , и оплавления поверхностного слоя до жидкого состояния. Время выдержки в первичном замкнутом объеме устанавливается экспериментальным путем,

При нагреве формуемый материал расплавляется на лицевой поверхности за счет интенсивного радиационного теплового потока от верхнего нагревателя. При этом равномерная плотность теплового потока приводит к равномерному оплавлению по всей площади лицевой поверхности, повышая качество изделия.

Время оплавления лицевой поверхности зависит от состава стеклогранулята, мощности теплового потока, характеристик теплоизоляции и толщины слоя заготовки и составляет 10-20 мин.

После достижения на поверхности изделия температуры плавления величина теплового потока уменьшается автоматически , обеспечивая заданный температурный режим и выдерживая его на время термообработки в первичном замкнутом объеме.

Для протекания изделия, исключающего его полное проплавление на всю толщину , необходим градиент температур по толщине изделия от 920-960°С на лицевой

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

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

слоя до верхней температуры отжига путем помещения изделия во вторичный замкнутый объем и введения в этот объем теплопроводного тела заданной теплоемкости, отбирающего тепло оплавленного слоя посредством поглощения его. Теплоемкость теплопроводного тела, вводимого для охлаждения верхнего слоя и остающегося затем во вторичном замкнутом объеме до полного отжига и охлаждения изделия, определена эмпирическим путем для выполнения им двух функций: отвода тепла от верхнего слоя и выравнивания температур по лицевой поверхности и толщине изделия с аккумуляцией тепла, используемого затем

для плавного равномерного отжига изделия во вторичном замкнутом объеме за счет обратного излучения тепла на поверхностный слой изделия.

Изделие выдерживается во вторичном

замкнутом объеме заданное время, необходимое для отжига и охлаждения до комнатной температуры, которое определяется эмпирически с учетом производимого принудительного охлаждения путем равномерного отвода теплового потока с тыльной нижней поверхности изделия. Такой режим обеспечивает равномерное охлаждение без усадочных деформаций, возникающих вследствие неравномерности охлаждения

слоев и зон изделия.

П р и м е р. В форму с внутренним размером для двух плит, каждая размером 0,4x0,4 м, имеющей теплоизоляцию дна и боковых стенок из теплоизоляционного

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

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

мм следующего химического состава, мае,

Смесь песка с стеклогранулятом выравнивают по поверхности изделия и прокатывают валиком. Затем заготовку в форме прижимают к колпаку с электронагревателями , нагретыми до 980°С, образуя замкнутую камеру с верхними электронагревателями общей мощностью 24 кВт, обеспечивающими равномерно распределенный по площади заготовки тепловой поток.

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

Через 15 мин лицевая поверхность заготовки нагревается до 920-940°С и начинается оплавление поверхностного лицевого слоя при температуре нижнего слоя, 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 отводят от колпака с электронагревателями и накрывают холодной двухслойной крышкой, имеющей теплопроводный нижний слой над всей площадью изделия и верхний теплоизоляционный слой, обеспечивающей аккумуляцию 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. Теплоизоляционный 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 слоя крышки.

Когда температуры лицевой и нижней поверхности изделия практически выравниваются (около 850°С), падение температуры лицевой поверхности изделия замедляется за счет теплоотдачи крышки,

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

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

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

Установка содержит устройство для

вертикального перемещения форм, включа5 ющееукладчик 1, установленный на каркасе

2,закрепленном на основании фундамента

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

0 Нижняя часть термокамеры образована формой 6, каждая 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 направляющих 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 связаны 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 расстояния между

5 рожками вил 7. Такое выполнение позволяет опустить стопу форм на платформу тележки 14 и освободить вилы, дав возможность свободного перемещения 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. Верхняя часть 21 выполнена из теплоизоляционного материала 23, окантованного наружной металлической рамкой 24 с боковыми выступа0 ми 20. Верхняя часть имеет полость 25, открытую наружу под изделие 26 или группу изделий, Конфигурация и размер полости 25 соответствуют изготавливаемому изделию 26. Нижняя 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 теплоизоляции в полости 27.

Полость 27 выполнена с размером площади, перекрывающей изделие 26.

Части формы верхняя 21 и нижняя 22 соединены с образованием между собой вентиляционных каналов 29, открытых по торцам формы.

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

Установка работает следующим образом .

Формы 6 заполняют смесью исходных компонентов и подают механизмом горизонтальной загрузки 17 к колпаку 4. Предварительный разогрев колпака 4 осуществляют в контакте с пустой формой 6. Вилами 7 укладчика 1 форм поджимают форму 6 к колпаку, замыкая термокамеру, В камере осуществляется нагрев, оплавление поверхностного слоя и-спекание смеси компонентов . По окончании заданного времени выдержки в термокамере форму 6 опускают вилами 7 укладчика 1 форм на расстояние, достаточное для введения в него следующей формы 6. Затем механизмом горизонтальной загрузки 17 под колпак 4 вводят следующую форму 6 и перемещением вверх вил 7 укладчика 1 форм поджимают через предыдущую форму 6 последующую форму б снизу к колпаку 4. Во время нагрева и обжига смеси компонентов заготовки верхней формы 6 изделие в нижней форме отжигается и постепенно охлаждается. Вышестоящая форма 6 примыкает к верхней полости 25 нижестоящей формы 6, с размещенным в ней изделием 26 своей нижней полостью 27 с созданием замкнутого вторичного объема. При этом теплопроводная оболочка 28 в нижней полости 27 выше- стоящей формы 6 отбирает тепло от заготовки изделия 26 в нижестоящей форме 6 и частично аккумулирует его для дальнейшего отжига заготовки в нижестоящей форме , частично передает тепло вышестоящей

Формула изобретения

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

заготовке через нагрев теплоизоляционного слоя 23 формы,

По истечении времени, достаточного для термообработки заготовки в вышестоящей форме б, операцию по ее опусканию на шаг повторяют одновременно с вводом последующей формы б под колпак 4 механизмом 17 горизонтальной загрузки.

Высота накапливаемой стопы зависит

от продолжительности охлаждения изделия в индивидуальном теплоизолированном замкнутом вторичном объеме, образованном верхней полостью 25 формы нижележащей и нижней полостью 27 вышестоящей

формы. По окончании времени охлаждения изделия в нижестоящей форме образованной стопы, упомянутую 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 оплавления и опекания верхнего изделия в стопе. При этом необходимо накрыть верхнюю форму стопы крышкой, например формой 6 без изделия. Выкатывание тележки 14 с формами 6 производится после того, как под колпак 4

подведена очередная форма 6 механизмом 17 горизонтального перемещения форм.

Использование изобретения позволяет получать ровные, неискривленные, без дефектов изделия высокого качества, обеспечить малую энергоемкость установки в условиях ограниченности производственных площадей.

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

тепла через лицевую поверхность заготовки до оплавления ее поверхностного слоя, последующего образования вторичного замкнутого объема, в который вводят заготовку и осуществляют скачкообразное охлаждение и выравнивание температур лицевой поверхности заготовки с последу- цц ющим охлаждением и тыльной поверхности заготовки.

2. Способ по п., отличающийся тем, .что подвод тепла через лицевую поверхность заготовки осуществляют с использованием верхнего радиационного нагрева с

равномерной плотностью теплового потока ,

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

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

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

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

7.Установка для непрерывного получения декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранулята, включающая устройство шагового перемещения форм,

нагреватель, устройство для вертикального перемещения форм и механизмы горизонтальной загрузки и выгрузки форм, отличающаяся тем, что нагреватель снабжен колпаком, а формы - теплоизоляцией, причем устройство шагового перемещения форм совмещено с устройством для вертикального перемещения, а его несущий элемент установлен на вертикальных направляющих с возможностью поджима форм к колпаку нагревателя и одна к другой и их поочередного шагового опускания , при этом форма выполнена с возможностью образования с вышестоящей формой или колпаком замкнутой камеры .

8.Установка по п.7, отличающаяся тем, что нижняя поверхность формы выполнена

0 в виде теплопроводного экрана с заданной теплоемкостью,

9.Установка по п.7, отличающаяся тем, что форма выполнена с верхней и нижней полостями и боковыми поверхностями, снабженными теплоизоляцией, разделенными между собой вентиляционными открытыми по торцам каналами.

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

но-регулируемыми.