Методика разработки режимов

Понятие режима обжига охватывает максимальную температуру процесса, состав газовой среды и скорость изменения температур во время нагревания и охлаждения.

При этом конечная температура нагревания обжигаемого материала в основном обусловливается химико-минералогическим и гранулометрическим составом массы и глазури в соответствии с требуемыми свойствами готового продукта.

Что касается допустимой скорости нагревания и охлаждения садки и характера печной атмосферы, то эти параметры предопределяются физико-химическими процессами, происходящими при тепловой обработке, а также конфигурацией и размерами изделий и вспомогательного огнеприпаса.

Допустимая скорость охлаждения керамических материалов, характеризующая его термическую устойчивость в любой момент процесса остывания, прямо пропорциональна механической прочности и температуропроводности и обратно пропорциональна коэффициенту линейного расширения и модулю упругости.

В дореволюционное время режим нагрева и охлаждения керамических изделий устанавливался эмпирическим путем. С этой целью производили ряд обжигов изделий и останавливались на том режиме, который давал удовлетворительные результаты. Такой метод не позволял изучить сущность протекающих процессов, выяснить причины появления теплотехнических дефектов, наметить способы их предотвращения и определить возможности интенсификации обжига.

В послереволюционный период одним из важнейших достижений в области изучения вопросов керамической теплотехники явилось создание комплекса методов исследования динамики изменения термофизических свойств керамических материалов в процессе их нагревания и охлаждения.

В настоящее время широко распространены примененные в ГИКИ и в других институтах методы определения динамики усадки, необратимого расширения, коэффициента линейного расширения, потери веса, деформации под нагрузкой при нагревании и модуля упругости. Эти характеристики дополняются термографическим и рентгеноструктурным анализом, данными просмотра под микроскопом шлифов материала (обожженного при различных условиях), показателями прочности, пористости, удельного веса, термической устойчивости, пробивного напряжения и других свойств.

На основе изучения полученных характеристик устанавливают рациональный режим обжига исследуемых материалов.

Таким образом выявлены, например, дилатометрические особенности каолинитовых, гидромусковитовых, монтмориллонитовых и галлуазитовых глин, а также фаянсовых и фарфоровых изделий из масс, содержащих эти глины.

С другой стороны, кривые динамики усадки и потери веса глин, а также термограммы облегчают распознавание природы керамического сырья.

Термофизические характеристики керамических материалов позволяют определять критические периоды тепловой обработки исследуемых образцов, т. е. те интервалы температур, в пределах которых в материале происходят явления дегидратации, дегазации и образование опасных напряжений.

Исходя из этих характеристик применительно к соответствующим периодам обжига, устанавливают замедленную скорость нагревания (или соответственно охлаждения) и определяют целесообразную газовую среду. В остальные периоды процесса назначают большие скорости изменения температур. В итоге достигается сокращение продолжительности цикла обжига и предотвращение теплотехнических дефектов.

Режимы обжига изделий тонкой керамики подразделяются на два основных класса. К одному из них относятся режимы обжига изделий с пористым черепком (фаянсовые изделия, полуфабрикат фарфоровой посуды, подвергаемый первому обжигу), к другому классу - режимы обжига изделий со спекшимся черепком (хозяйственный, художественный, химический, технический фарфор).