Технология
ПЕЧНЫЕ ИЗРАЗЦЫ

Печные изразцы согласно ГОСТ изготавливают двух видов: рядовые и декоративные

Рядовые изразцы могут иметь гладкую и рельефную лицевую поверхность, декоративные – художественный рисунок на лицевой поверхности. По способу декорирования декоративные изразцы могут быть гладкоокрашеные или расписаные ангобами (одноцветными или многоцветными), покрытые прозрачной или цветной глазурью.

По форме изразцы подразделяют на угловые и прямоугольные

Основным сырьем для производства печных изразцов служат высокопластичные (жирные), хорошо формирующиеся легкоплавные гончарные глины. При затворении водой они образуют пластичное тесто, сохраняющее форму после просушки, в процесе обжига приобретают твердость камня и не разрушаются водой.

По своим свойствам глины подразделяют на высоко-, средне- и малопластичные. Глины с повышенным содержанием песка (суглинки) иногда используют в производстве изразцов в качестве отощителей более жирных глин.

В большинстве случаев глины имеют окраску желтую, коричневую, зеленоватую, сероватую и др. После обжига они приобретают желтоватый, оранжевый, коричневый или красно-бурый цвета (цвет глины после обжига зависит от содержания в ней окисей железа).

Глины, содержащие значительные примеси окисей железа, после обжига имеют красный цвет. При содержании их до 4% обожженая глина получается бледно-розового цвета, а при еще меньшем количестве окисей – белого.

Глина, имеющая включения частиц известняка величиной 1 мм в диаметре и более, для производства печных изразцов не пригодна.

Чтобы выявить наличие в глине известняковых включений, ее смачивают несколькими каплями соляной кислоты, которая вызывает «вскипание» этих включений, выделяя пену. Капли кислоты на включениях, не содержащих извести, остаются прозрачными.

Не менее вредной примесью в глине являются и включения серного колчедана (пирита), которые встречаются в некоторых сортах глин в виде бурых кристалов с металическим блеском. К вредным примесям относят также и включения угля, древесины, корней растений, так как, сгорая при обжиге, они оставляют поры в черепке изделия.

Пригодность глины для производства печных изразцов можно определить при наружном осмотре. Так жирные глины в разрезе имеют блестящую поверхность, которая на ощюпь производит впечатление мылообразного вещества, при затворении водой образует тесто, сильно липнущуе к рукам и трудно поддающееся размешиванию в однородную масу. Тощие глины в разрезе имеют матовый цвет, на ощупь явно ощущается недостаточная связность, большое содержание песка. Пластичность определяют так: из приготовленой глиняной массы делают шарик диаметром 4…5 см, помещают его между двумя дощечками и постепенно сдавливают. Если на поверхности сдавленного шарика не образуются трещины, то такая глина пригодна для производства изразцов.

Перед тем как приступить к добыче глины, выполняют вскрышные работы – снимают верхний растительный слой земли и тонкий слой глины.

Глина, добытая в карьере с целика без предварительной подготовки, не пригодна для изготовления изразцов. Для получения качественных печных изразцов ее необходимо прежде всего усреднить по составу. Для этого в процесе добычи глину в карьере складируют в открытые глинозапасники – бурты. Более надежным способом усреднения является завозка глины на заблаговременно подготовленую площадку. Там ее укладывают слоями 15…20 см по всей площади бурта высотой до 1 м. Для получения изразцов хорошего качества из глины удаляют камни и примеси, разрушая ее природную структуру, получают однородную массу по составу и влажности, а также придают массе надлежащие формовочные свойства.

ЕСТЕСТВЕННАЯ ПОДГОТОВКА И ПЕРЕРАБОТКА СЫРЬЯ

Естественная подготовка и переработку сырья делают вначале физико-химическими способами (летование, вымораживание, замачивание), а затем ее перерабатывают на глиноперерабатывающих агрегатах.

Летование. Добытую в карьере глину укладывают на 6…12 месяцев для летования на открытую площадку в бурты длиной 50 м, шириной по низу 2,5…3, по верху – 1,5…2 м.

Под влиянием тепла, дождя и ветра глина разрыхляется, т.е. отдельные частицы ее становятся подвижными, и она легче затворяется водой и превращается в однородную массу. Из всех способов, повышающих пластичность сырья, летование технологически наименее эфективно, одако глина, подвергнутая летованию, обладает значительно более высокими формовочными свойствами, чем непосредственно взятая из карьера.

Вымораживание. Глину, добытую в карьере, укладывают на открытую площадку в бурты высотой до 1 м. В процессе промерзания природная структура глины разрушается. Способ вымораживания, как весьма эффективный, следует применять при необходимости улучшения технологических свойств глины для производства высококачественных изделий. Вылежавшаяся и вымороженая глина разрабатывается в буртах уступами, в результате ее верхние и нижние слои перемешиваются.

Замачивание. Глину замачивают в буртах либо в специально вырытых траншеях, добавляя такое количество воды, при котором она превращается в массу нормальной густоты. Например, для 1 м3 глины естественной карьерной влажности необходимо в среднем 100 л воды. Естественную ее обработку делают непосредственно в карьере при добыче, благодаря чему глина становится пригодной к последующей механической обработке. Глину перерабатывают на вальцах грубого и тонкого помола, двухзальном глиномесе или ленточном прессе. Затем глиномассу подают через загрузочный люк в корпус смесителя, где она перемешивается, увлажняется и перемещается лопастями к разгрузочному люку, откуда поступает в приемную коробку ленточного пресса. Скорость перемещения массы к разгрузочному люку, а следовательно, и производительность смесителя зависят от угла поворота лопастей (чем меньше угол поворота, тем выше качество перемешивания). Оптимальный угол поворота лопастей составляет 11...25°. Максимально допус¬тимая относительная влажность глиномассы, поступающей в производство, должна составлять 19...20%. Влажность определяют как обычными, так и ускоренными методами. Для определения влажности термовесовым методом используют сушильный шкаф, термометр со шкалой 150 °С, весы технические до 1 кг и металлические бюксы.

ФОРМОВКА

Формовку глиняной массы на валюшку производят на ленточном прессе. Отформованный глиняный брус режут по размерам вручную на ручном резательном станке или полуавтомате СМК-163. Отформованную валюшку укладывают в пакеты и на площадочных вагонетках, транспортируют а камеру вылеживания на срок не менее 15 дней по достижении влажности 21 %. Из камеры вылеживания валюшка при помощи транспортера поступает на вторичную переработку в ленточный пресс. После этого глиняный брус, выходящий из мундштука пресса, разрезают на пластины-заготовки, размеры которых соответствуют величине формуемых изделий. Нарезанные заготовки подают к месту формовки изразцов. Для предотвращения высыхания заготовок их складируют возле пресса и укрывают влажной мешковиной или полиэтиленовой пленкой. Формовка печных изразцов механическим способом осуществляется на универсальном эксцентриковом штамповочном прессе, который приводится в движение электромотором через редуктор посредством клиноремениой передачи.

Прямые, плоские и угловые изразцы формуют вместе с румпой в металлических разъемных формах из аллюминия.

В процессе прессования формы с лицевой стороны смазывают смесью из расчета на 1 л керосина — 50 г стеорина.

В нижнюю часть формы кладут определенной вели¬чины заготовку, затем ее перемещают в центр пресса под верхнюю часть формы с орнаментом. Пусковым устройством приводят в движение верхнюю часть формы.

Универсальный пресс обслуживает три рабочих, которые изготавливают 120...150 прямых или 90...120 угловых изразцов в 1 ч. Оттиски лицевой части изразца должны быть четкими и гладкими. Верхние и нижние прямые карнизные и цокольные изразцы формуют на ленточном прессе, оборудованном специальным мундштуком. Изразцы вынимают из формы и укладывают на деревянные рамки размером 2000x200 мм по 7 штук. Рамки устанавливают на стеллажи для сушки.

СУШКА

На предприятиях по производству печных изразцов-кафелей в весенне-летний период применяют естественную сушку в сушильных помещениях, оборудованных прнточно-вытяжной вентиляцией и открытыми стеллажами. Стеллажи устанавливают по всему помещению с проходом посредине и между ними. На них укладывают рамки с кафелем-сырцом. Приточные каналы располагают в стенах помещения с противоположных сторон, а вытяжные шахты — в перекрытиях. В осенне-зимний период применяют искусственный подогрев воздуха (при помощи электрокалориферов) или используют тепло, излучаемое печами при обжиге или остывании изразцов.

Для равномерного твердения во время сушки изразцы с тонкостенными выступающими частями декоративно-художественного рельефа накрывают оберточной бумагой или полиэтиленовой пленкой. По мере подсыхания изделий приточпо-вытяжные каналы открывают, что позволяет регулировать поступление тепла и необходимый воздухообмен. В жаркую погоду каналы открывают меньше, а в прохладную — больше. В сырую и дождливую погоду, когда сушка происходит медленнее, реко¬мендуется полностью открывать приточно-вытяжпые каналы, подогревать электрокалориферами поступающий воздух в сушильном помещении или подавать теплый воздух от печей вентиляторами по трубам. В тихую погоду приточные каналы должны быть открыты больше, при небольшом ветре — несколько меньше. Если глины обладают плохими сушильными свойствами (глины с высоким числом пластичности), порядок сушки должен быть примерно следующим: в той части сушильного помещения, где уложен на стеллажах свежесформованный кафель-сырец, приточные каналы в первое время сушки (1 сут и более) держат полностью закрытыми, а вытяжные каналы приоткрывают на одну четверть, затем еще через 1...2 суток — на одну треть, а в последнем периоде сушки их открывают полиостью. Влажность воздуха в сушильных помещениях определяют, психрометром.

Срок выдерживания сырца при закрытых приточных каналах и последовательность сушки устанавливают практическим путем.
Продолжительность сушки изразцов при температуре 18...25°С составляет 140 ч. После 3...4 дней подвялнва-ния до влажности 14...16 % изразцы вручную оправля¬ют, кромки зачищают ножом на металлических или мраморных плитах, выравнивают изделия и углы наружных плоскостей. Во избежание повреждения или засорения лицевой поверхности плиты тщательно очищают от отходов. Для крепления изразцов проволокой между собой и печной кладкой в румпах выполняют отверстия диаметром 4 мм.

Лицевую поверхность изразцов полируют поролоновой губкой, увлажненной водой. Досушивают их в том же помещении, укладывая на рамки и стеллажи, При достижении изразцами влажности 6...8 % их транспортируют к печи и укладывают вблизи загрузочного ходка. Перед обжигом сухие изразцы сортируют.

НАНЕСЕНИЕ ГЛАЗУРИ НА ИЗРАЗЦЫ

Глазурь представляет собой легкоплавкую стекловидную массу, наносимую на лицевую поверхность изразцов в виде тонкого слоя. Она придает изделиям большую механическую прочность, стойкость против атмосферных и химических воздействий, делает их непроницаемыми для жидкостей и газов; кроме того, гла¬зурь придает поверхности изразцов красивый блеск и сочность цвета. При покрытии изделий цветными глазурями получают различные тона.

Перед нанесением глазури изразцы сортируют, тщательно очищают щеткой от загрязнения и пыли, а затем моют. Глазурь наносят слоем толщиной 1…1,5 мм методом погружения (окунания) или полива. При приготовлении сырой фриттованной глазури компоненты смешивают с водой до достижения глазурью густоты жидкой сметаны. Глазурь не должна терять своей густоты в период всего процесса глазурирования. При нанесении глазури путем окунания лицевой стороны изразец легко впитывает в себя воду, а твердые частицы пристают к его поверхности в виде слоя, толщина которого зависит от степени густоты раствора и от продолжительности окунания. Для тонких изразцов, быстро впитывающих воду, рекомендуется брать более густые растворы глазури. При окунании изделие держат в резиновых перчатках пальцами за такие места, где не нужна глазировка. Следы пальцев покрывают глазурью с помощью кисти.

Вручную глазурь наносят на изразцы методом поливки.

Полив всей поверхности изразца в один налив кружки, одновременно, без перерывов создает равномерный слой глазури.

Не допускается глазурирование неочищеных от пыли и грязи печных изразцов.

Отглазурирование изразцы раскладывают на площадке возле печи для высыхания.

ОБЖИГ

Обжиг печных изразцов выполняют в печах периодического или непрерывного действия (тунельных печах). Безглазурный («утильный») обжиг выполняют для придания черепку механической прочности и сохранения необходимой пористости. Второй обжиг, который носит название «бисквитного», заключается в покрытии пористого черепка стекловидной глазурью для защиты изразцов от загрязнения, проникновения влаги и т.д.

Безглазурному обжигу подвергают хорошо высушенные изразцы с остаточной влажностью до 8%. Чем она ниже, тем меньше при обжиге образуется трещин на черепке.

Качество обжига как безглазурного, так и глазурного во многом зависит от правильного размещения изделий в рабочих камерах обжиговой печи.

Безглазурный обжиг выполняют в безмуфельной камере печи периодического действия. Изразцы загружают в камеру печи попарно, располагая их лицевыми поверхностями внутрь по всей высоте обжигового канала, начиная от передней стенки камеры.

Высушеные после глазурирования печные изразцы загружают в муфельную камеру нижнего этажа печи.

Закончив загрузку печи, закладывают загрузочные ходки в две стенки. Наружную стенку тщательно обмазывают глиняным раствором, во избежание образования трещин на изделиях, находящихся во время обжига у ходка.

Продолжительность обжига от его начала и до выгрузки изделий составляет 48…60 часов.

Совместный обжиг проходит в три этапа:
1. подогрев загруженых изделий до температуры 150…200 °С
2. подъем температуры до 930…980 °С
3. выдержка при температуре 980 °С


Готовые изразцы имеют правильную форму, без искривлений, выпуклостей, впадин, трещин, равномерно, без пропусков покрытую глазурью лицевую поверхность.

Изразцы должны быть равномерно обожжены, без спекания черепка, при постукивании по ним деревянным молотком издавать чистый, недребезжащий звук.

На тыльной стороне у изразцов должно быть приспособление – румпа высотой не менее 30 мм для соединения их между собой и с кладкой печи.

Расположение румпы на изразце не нормируется. Она должна иметь утолщение сверху, обеспечивающиее крепление изразцов металлическими скобами, или отверстия для крепления изразцов проволокой.