2.4.4. Сушка сформованных полуфабрикатов
Изделия, изготовленные методом литья, сначала подвяливают в формах до влажности 14-16% для придания им необходимой прочности, а затем извлекают из форм. В это время разминаем массу из валющки и вручную лепим увлажняем края тарелок водой влажной тканью для придания гибкости. Вручную формуем борт тарелок в виде волны. Край изделия вручную оформляем защипами. Досушиваем до влажности 2-3% в конвейерных полочных сушилках в течение 5-7 часов.
В процессе сушки происходит удаление воды, сопровождающееся уплотнением (усадкой) отформованного изделия (полуфабриката) за счет объемных изменений. Максимальное уплотнение изделий наступает в начальный период сушки и соизмеримо с количеством удаляемой влаги.
Усадочные изменения в полуфабрикате протекают неравномерно по всему объему изделий, что может привести к появлению напряжений и, как следствие, к браку в виде коробления (деформации) и трещин. Поэтому очень важно правильно выбрать режим сушки и параметры сушильного агента - нагретого воздуха.
Режим сушки - это комплекс мероприятий, предусматривающий минимальное время, необходимое для сушки изделий с учетом их свойств, а также рациональный подвод теплоты к высушенному изделию с минимальными потерями теплоты и изделий. Процесс сушки характеризуется тремя периодами: прогрева, постоянной и падающей скорости сушки (рис.2.2.), за которыми следует период равновесного состояния.
Первый период сушки характеризуется ускоренным прогревом массы полуфабриката от начальной температуры, до температуры насыщенного теплоносителя при данном его влагосодержании. Температура
полуфабриката соответствует показания мокрого термометра, температура среды – показания сухого термометра психрометра. Влагосодержание полуфабриката изменяется еще незначительно. Относительно высокая пористость материала изделий, значительное количество сильно развитых макроскопических пор и наличие влаги, механически связанной частицами глинистых материалов и слабоудерживаемой в толстых гидратных оболочках глинистых частиц, обусловливают возможность интенсивной сушки в первый период, особенно после отдачи первых 3-5% общего количества имевшейся в изделии влаги. К концу периода устанавливается равновесие между количеством теплоты, идущим на нагрев массы полуфабриката, и количеством, расходуемым на испарение влаги.
Рис.2.2. Диаграмма процесса сушки керамического полуфабриката.
T-температура; V- скорость сушки; U- влагосодержание материала;
Периоды сушки: I – возрастающей скорости; II – постоянной; III- падающей.
Второй период сушки характеризуется наличием на кривой скорости сушки (II) горизонтального участка указывающего на то, что скорость сушки численно равна скорости испарения влаги с поверхности полуфабриката.
Влагосодержание полуфабриката изменяется почти по прямой. Температура поверхности полуфабриката (III) остается постоянной, так как основная массы теплоты расходуется на испарение влаги. Поверхность изделия остается смоченной влагой, поступающей из внутренних слоев. Постоянная скорость сушки сохраняется до тех пор, пока количество испаряющейся с поверхности изделия воды, меньше или равно количеству воды, поступающему по капиллярам из внутренних слоев под действием диффузно-осмотических и капиллярных сил.
Интенсивность сушки во втором периоде зависит от скорости перемещения влаги из внутренних слоев материала наружу. При этом влага перемешается, в основном, в виде пара изделие теряет большую часть влаги, скорость сушки резко падает, что фиксируется изломом на кривой в точке К. Влажность соответствующая окончанию второго периода, называется критической.
Третий период характеризуется падающей скоростью сушки и повышением температуры полуфабриката. В третьем периоде сушки допускается значительное повышение температуры и скорости теплоносителя.
Особенно важен процесс сушки для полуфабрикатов, полученных методом литья и содержащих 15-17% влаги. У таких масс при сушке сильно изменяется объем (линейная усадка составляет 6-10%, объемная 17-26%), что обусловлено удалением водных прослоек и сближением частиц (рис.2.3.).
Рис.2.3. Cхема изменения объема V изделия в зависимости от времени сушки.
На I стадии сушки удаляемому объему воды соответствует изменение объема изделия (усадка), а на III стадии объемные изменения образца отсутствуют, т.е., удаляется только вода из пор. На II стадии удаляется как вода из пор, так и усадочная. Наиболее опасна I стадия сушки, когда происходит максимальная усадка изделия. Объемное отношение усадочной влаги в воде пор условно названо коэффициентом чувствительности глин к сушке.
Влага в изделии испаряется с внешней поверхности, к которой она подводится из внутренних слоев. При этом наружные слои дают большую усадку, чем внутренние. В результате создается напряжение, характеризуемое растяжением наружных слоев и сжатием внутренних. Эти напряжения могут вызвать появление трещин и других дефектов сушки.
Для предотвращения появления напряжений сушку проводят в течение длительного времени (6-8часов). Температура теплоносителя 70 0С.