УДК 666.3.032.62
Михайлов В. И., канд. техн. наук, лауреат
Государственной премии Украины,
НИИСМИ, г. Киев,
Кирпиченко В.Б.,
инж., ПП «Энигма», г. Киев

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ ШНЕКОВ ЛЕНТОЧНЫХ ПРЕССОВ НА КАЧЕСТВО КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА

Известно, что одним из недостатков работы шнековых прессов является образование свили в формуемом брусе. Свиль, обусловленная концентрацией напряжений в формуемом сырье, увеличивает количество дефектов и время сушки, снижает прочность и морозостойкость кирпича, уменьшает производительность пресса (1). Изучая влияние свилеобразования на качество кирпича, энергоемкость изготовления и производительность шнекового пресса, нами выполнены работы, результаты которых положены в основу предлагаемой публикации. Эти же работы позволили рассчитать и изготовить шнеки без зон свилеобразования. Работы по изготовлению шнеков без зон свилеобразования проводили более чем на двенадцати кирпичных заводах Украины и России, пресса опробованы в работе с различным сырьем.
Прежде чем рассмотреть результаты испытаний, определим, что мы подразумеваем под термином «зоны свилеобразования», и как они способствуют концентрации напряжений в формуемом брусе.
Это - зоны, которые находятся на рабочей поверхности шнека, в месте соединения ступицы и витка, разделенные границей раздела, ниже которой шихта не передвигается по витку спирали, а вращается вместе со ступицей. Непременным условием пластического формования изделий является использование достаточно вязких масс, у которых сумма сил внутреннего сцепления (когезия) больше сцепления с рабочей поверхностью формующего оборудования (адгезия), а коэффициент внутреннего трения больше коэффициента внешнего трения. При таком условии масса передвигается винтовой поверхностью шнека с разрывом ее связанности по границе раздела с массой, которая вращается вместе со ступицей шнека. При этом пыле-ватые и глинистые частицы ориентируются в потоке и образуют плоскости скольжения с ослабленным сцеплением в местах сдвига, придавая ей неодинаковые химико-физические свойства, то есть возникает концентрация напряжений в формуемой массе (2).
Таблица 1 http://bricomp.kiev.ua/advices.php?id_sub=6

Зоны свилеобразования различных шнекозых прессов показаны в табл. 1 и на рис. 1, где не учитываются зоны свилеобразования, образуемые между вершиной спирали шнека и рубашками цилиндра. Анализируя результаты испытаний, следует отметить, что наряду с увеличением производительности и уменьшением нагрузки на электродвигатель пресса, наблюдается тенденция к росту прочностных характеристик кирпича после обжига.
Впервые работы по созданию шнеков без зон свилеобразования выполнены на ЗАО «Слобожанська Будівельна Кераміка», г. Ромны Сумской обл., Украина. При выполнении сравнительных формовок на прессах СМЕ-450 фирмы ОСИ, Франция и ПВШ-500, изготовленного в Болгарии, зафиксировано отрицательное влияние зон свилеобразования на качество изготовленного кирпича.
Пресса были укомплектованы одинаковыми головками и мундштуками, состав сырья и технологические параметры формования тоже были одинаковы.
Пресс СМЕ-450 формовал лицевой кирпич без трещин, а после пресса ПВШ-500 кирпич разрушался через 10...15 мин. Трещины были расположены в хаотическом порядке, очень похожи на те, которые возникают при жестком режиме сушки. Причиной появления брака формования являлись увеличенные зоны свилеобразования шнековой группы пресса ПВШ-500. Согласно табл. 1, они имеют самое большое значение из представленных для анализа. При использовании изготовленных шнеков без зон свилеобразования на второй линии, укомплектованной прессом ПВШ-500, тоже формовали лицевой кирпич.
В дальнейшем работы по расчету и изготовлению шнековых групп прессов СМК-435, СМК-235, СМК-217, СМК-506 выполнены на действующих заводах Украины и России. После анализа результатов работ была доработана методика расчета и технология изготовления шнеков без зон свилеобразования.
Результаты работ предоставлены в табл. 2.
Таблица 2 http://bricomp.kiev.ua/advices.php?id_sub=6

Исходя из конструктивных особенностей шнековых, групп можно отметить, что зоны свилеобразования шнеков увеличиваются с уменьшением диаметра ступицы и с увеличением шага шнека. Оптимальной можно считать конструкцию такого шнека, в котором угол наклона спирали в месте соединения со ступицей равен углу внутреннего трения шихты. Такой шнек не имеет зон, в которых скапливается шихта. Однозначно можно отметить, что зоны свилеобразования вызывают концентрацию напряжений в формуемом брусе, увеличивают количество трещин, время сушки, снижают прочность и морозостойкость изделий.
При изготовлении шнековых групп для любого из существующих прессов в обязательном порядке должны быть оговорены условия и критерии оценки эффективности работы. Лучше всего, если работа по улучшению качества керамического кирпича выполняется комплексно в такой последовательности:
1.Подготовительные работы. Определение физико-механических свойств сырья. Составление
мероприятий по устранения недостатков на участках подготовки, переработки, формования,
сушки и обжига.
2.Устранение недостатков, наладка технологических режимов работы участков подготовки,
переработки, сушки и обжига.
3. Расчет и изготовление документации на изготовление шнеков, головки и мундштука.
4.Изготовление формующей оснастки, комплексные испытания.
5.Отчет и мероприятия по улучшению качества на всех участках.
6.Наладка режимов.
Комплексное выполнение работ исключает случайности, которые могут повлиять на окончательные результаты. Учитывая результаты проведенных исследований, рекомендуется при работе с шихтой, содержащей оксид кремния SiO в пределах 68-78%, модернизировать формующую оснастку. Следует отметить, что глины, имеющие достаточно высокое содержание оксида кремния, требуют уплотнения и упорядочения на более коротком участке воздействия шнеками, они более чувствительны к сушке. Поэтому заводы, имеющие шихту с содержанием оксида кремния SiO более 68%, должны проводить работы по реконструкции пресса с переходом на короткий цилиндр, уменьшенный шаг шнеков быстрой подачи и доработкой шнековой группы, работающей в зоне высоких давлений. Для выполнения работ по модернизации шнековой группы авторами разработана технология изготовления шнеков без зон свилеобразования.

Про наработку говорить рано, на сегодняшний день очевидно, увеличение производительности и снижение нагрузки на двигатель.

На сегодняшний день соглашусь с Михаилом, благодаря кризису (не было счастья, да несчастье помогло) на ООО "Товкер" была снижена производительность с 2300000 до 1300000 качество значительно выросло соответственно марка поднялась с 75 до 150 и все из-за увеличения времени сушки с 60 часов до 100 часов, % брака снизился на нет.

9.12.2013г. на ООО "Товкер" была произведена замена штатной головки пресса (длина которой 300мм) + мундштук 280мм на новую (самодельную) головку (длиной 500 мм с мундштуком 150мм.)

Про рамку я знаю. Но я без рамки знаю, что середина бруса будет опережать края.
Думаю, что увеличивая длину мундштука Вы увеличите трение о его стенки, а значит и эпюра напряжений будет еще более выраженной! А главное зная об этом, выравнить эпюру на полнотелом кирпиче практически не возможно без пустотообразователей! Если поставить ложный пустотообразователь выравнится эпюра, но появится скобяная трещина, так как тощая глина не успевает спрессоваться! Рамку поставить на разные мундштуки для сравнения возможость есть, но нет желания! Не лень, просто возврата на длинный мундштук и короткую голову желания нет вообще! Длинная голова и короткий мундштук в нашем случае оптимальнее первого варианта. Ложный пустотообразователь описан у В.А. Кондратенко! Могу выложить описание!

Если уменьшать только длину мундштука вы правы изменится угол стенок мундштука, поэтому и не только мы удленили головку пресса!  Согласитесь основное давление на глину создает головка, а мундштук только придает форму изделию. Удлиняя головку Вы тем самым увеличиваете время прессования!
Прикиньте за какую  цену вы готовы купить готовое изделие, головка+ 2 или 1 мундштук (для СМК 506)! Мы можем Вам изготовить!
Про автомат не много не понял! Повторите вопрос.

Возможно увеличит сцепление напластований образуемых в головке пресса

Отвечу словами своего главного технолога: - "Хуже не стало!"