способ контроля сушки керамических изделий

Формула изобретения

1. Способ контроля сушки керамических изделий, предусматривающий определение скорости и температуры теплоносителя, определение места нахождения тележек с керамическими изделиями в сушильной печи, визуальное выявление дефектов в изделиях и передачу данных о тележках с дефектными изделиями в компьютер для последующего контроля за движением таких тележек по сушильной печи, причем при выявлении дефектов в изделиях скорость и/или температуру теплоносителя в сушильной печи изменяют, а за выявленными дефектами в изделиях осуществляют визуальный и/или инструментальный контроль.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае дальнейшего прекращения роста первоначально выявленных дефектов скорость и температуру теплоносителя поддерживают в режиме, установленном после выявления дефектов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае дальнейшего роста первоначально выявленных дефектов в изделиях изделия с такими дефектами изымают после выхода контролируемой тележки из сушильной печи.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что изъятые бракованные изделия подвергают анализу на предмет выявления нарушений в процессах предшествовавшего приготовления компонентов сырца и пластического формования изделий и вносят изменения в эти процессы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области техники, связанной с обжигом природных материалов и изделий из них, и может быть использовано при производстве строительных материалов, в частности керамических кирпичей.

Известен способ контроля сушки керамических изделий, при котором постоянно отслеживают и заносят в запоминающее устройство данные об изменении массы изделий (авт. свид. SU №1195165, 1985 г.). По достижении заданных значений контролируемого параметра дается команда на выгрузку изделий из сушильного устройства.

Известен способ сушки керамических изделий, при котором контроль за процессом ведется по температуре и влажности воздуха в сушильных камерах (патент RU №2255860, 2005 г.). Способ позволяет регулировать скорость сушки кирпича.

В способе сушки кирпича по патенту US 4711038, 1987 г. процесс осуществляют по мере движения вагонеток с кирпичом последовательно через несколько сушильных камер. Система контроля позволяет регулировать параметры сушки раздельно в разных сушильных камерах применительно к каждой отдельной загрузке кирпичей.

Однако каждый из упомянутых способов позволяет контролировать только завершение или промежуточные стадии процесса сушки по мере уменьшения содержания влаги в высушиваемом кирпиче. Образование трещин, выкрашивание и иные механические разрушения в кирпичах перечисленные методы не выявляют, что не позволяет своевременно выводить из дальнейшего процесса бракованные изделия (кирпичи) и менять режим сушки или режим приготовления компонентов сырца и собственно формования при обнаружении брака в изделиях.

Прототипом изобретения является способ сушки и контроля керамических изделий (Кашкаев И.С., Шейнман Е.Ш. Производство керамического кирпича: Учебник для подгот. рабочих на пр-ве. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк, 1983. - 223 с., ил.), который предусматривает после введения керамических изделий на тележке в сушильную печь и начала процесса сушки визуальный и выборочный инструментальный контроль керамических изделий. При этом визуальный контроль за состоянием изделий ведется непосредственно персоналом в сушильной камере, по крайней мере, в не самых горячих ее зонах.

Длительность процесса сушки значительно превышает время одной рабочей смены для обслуживающего персонала. При выявлении в изделиях небольших дефектов, не являющихся браком, одна смена персонала не может проследить за дальнейшим состоянием изделий и возможным развитием дефектов до состояния брака. Кроме того, в процессе сушки тележки с изделиями постепенно перемещаются по сушильной печи, а избирательное извлечение бракованных изделий из тележек до их выхода из сушильной печи практически невозможно.

Известный способ контроля качества изделий не позволяет сократить время нахождения персонала в сушильной камере и, тем более, исключить совсем необходимость присутствия работников в сушильной камере. Не обеспечивается и минимизация брака за счет изменения параметров сушки изделий в зависимости от результатов контроля развития выявленных дефектов в керамических изделиях.

Керамические изделия относятся к капиллярно-пористым телам, в которых тепломассообмен между сушильным агентом и изделием протекает по достаточно сложным закономерностям. Одна из них заключается в том, что весь период сушки делится на три участка: период прогрева, период постоянной и падающей скорости сушки. При сушке керамических изделий на них могут появляться дефекты, которые возникают как при нарушении технологических режимов самого процесса сушки, так и в результате нарушения технологии предыдущих стадий переработки.

Задачей изобретения является сокращение времени контроля обслуживающим персоналом качества сушки керамических изделий.

Поставленная задача решается за счет того, что способ контроля сушки керамических изделий предусматривает определение скорости и температуры теплоносителя, определение места нахождения тележек с керамическими изделиями в сушильной печи и визуальное выявление дефектов в изделиях. Данные о тележках с дефектными изделиями передают в компьютер для последующего отслеживания движения таких тележек по сушильной печи. При выявлении дефектов в изделиях скорость и/или температуру теплоносителя в сушильной печи изменяют, а за выявленными дефектами в изделиях осуществляют визуальный и/или инструментальный контроль.

Если выявленные дефекты в изделиях не относятся к недопустимым, но в процессе дальнейшей сушки могут увеличиться и привести к браку, режим сушки смягчают, уменьшая скорость и температуру теплоносителя. В случае дальнейшего прекращения роста первоначально выявленных дефектов, скорость и температуру теплоносителя поддерживают в режиме, установленном после выявления дефектов. При этом время сушки несколько возрастает, но удается избежать брака изделий.

В случае дальнейшего роста первоначально выявленных дефектов в изделиях, изделия с такими дефектами изымают после выхода контролируемой тележки из сушильной печи. Изъятые бракованные изделия подвергают анализу для выявления нарушений в процессах предшествовавшего приготовления компонентов сырца и пластического формования изделий и вносят изменения в эти процессы.

Если визуально выявленные дефекты в отдельных партиях изделий уже на начальном этапе сушки свидетельствуют о браке в этих партиях, то интенсивность процесса дальнейшей сушки всех изделий, находящихся в сушильной печи, может быть увеличена. Это позволяет сократить время сушки и быстрее вывести бракованные керамические изделия из печи и из дальнейшего процесса.

Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении минимального времени нахождения персонала в сушильной камере, а также в обеспечении минимального брака при сушке за счет изменения параметров сушки изделий в зависимости от результатов контроля развития дефекта в отмеченном керамическом изделии.

Работник каждой смены дистанционно или непосредственно в печи контролирует изделия, а именно осуществляет выборочный инструментальный контроль керамических изделий. Например, проверяет длину, толщину и высоту одного изделия с тележки, поступившей в сушильную печь в его смену. Заносит информацию о результатах контроля в компьютер во время своей смены или при передаче смены. Информацию заносят в компьютер с отметкой о местонахождении керамического изделия с дефектом, который может привести к браку во время дальнейшей сушки. Последующие смены рабочих контролируют отмеченное ранее керамическое изделие с дефектом, вносят изменения в режим сушки. Поступают следующим образом: при обнаружении трещин, например, делается вывод, что скорость испарения влаги из изделия чересчур велика. Для уменьшения скорости испарения необходимо уменьшить разность температур изделия и обдуваемого газа. Это достигается за счет уменьшения температуры в печи и/или за счет уменьшения скорости обдувания изделия горячим воздухом, а также за счет увеличения времени нахождения изделий в печи. При дальнейшем контроле изделия с дефектом и обнаружении, что дефект развился до брака, заносят информацию в компьютер о браке отмеченного ранее керамического изделия с дефектом. После вывода тележки с бракованным изделием из печи бракованное изделие изымают с тележки и отправляют на переработку.

На экране монитора отражается вся схема сушильной печи с расстановкой тележек с изделиями (кирпичами), количество тележек в натуральном количественном выражении, находящихся в канале, на запасных путях на входе и на выходе из канала. Каждая контролируемая тележка выделяется своим цветом. В начале смены (по времени начала смены) автоматически срабатывает цветовой индикатор работающей смены. Сформованные тележки отражаются на экране монитора условным цветным значком прямоугольной формы. Сформованные сменой тележки направляются с нулевого пути с помощью трансферкара в канал сушильной печи. Одновременно трансферкар выхода забирает из канала сушильной печи одну тележку и выводит ее на путь разгрузки и удаления брака. Затем цикл повторяется.

В способе не ведется постоянный контроль всех тележек и всех кирпичей, находящихся в сушильной печи. Это сокращает время нахождения персонала в сушильной печи. Контролируется входящая тележка, обнаруживается дефектный кирпич и затем контролируют развитие его дефекта в процессе сушки. Изменяют параметры в сушильной печи (температуру, скорость обдува, время нахождения керамических изделий в сушильной печи). Изменением параметров добиваются уменьшения брака при сушке.

В качестве теплоносителя и сушильного агента используют горячий воздух из зоны охлаждения обжиговой печи или из межсводового пространства обжиговой печи, разбавляя его наружным воздухом. Горячий воздух подают в нагнетательные каналы, расположенные на своде сушильной печи и далее через отверстия в своде (или форсунки) распределяют воздух по длине канала. Подачу горячего воздуха и отсос насыщенного влагой отработанного воздуха осуществляют с помощью приточно-вытяжной вентиляции.

Способ апробирован на практике на кирпичном заводе "Сибирский элемент" в городе Красноярске. В результате наполовину сократилось время нахождения персонала в сушильной печи в процессе контроля качества кирпича; более чем на треть снизился брак по сравнению с технологией, когда процесс и параметры сушки были фиксированы.

Примеры осуществления способа согласно изобретению.

Пример 1. В непрерывно работающую сушильную печь последовательно подавали тележки с керамическими изделиями, для которых технологические операции приготовления компонентов сырца и пластического формования изделий осуществлялись тремя разными сменами (А, Б и В) обслуживающего персонала. На каждой из тележек находились изделия, подготовленные для сушки одной сменой рабочих (изделия из одной партии). Местонахождение каждой из тележек в сушильной печи отслеживалось компьютером, при этом тележки с изделиями, подготовленными разными сменами рабочих (изделия из разных партий), отмечались разными обозначениями, например разным цветом на экране монитора. Тележки с изделиями из одной партии обозначались одинаковым цветом.

Режим работы сушильной печи был установлен на температуру теплоносителя (горячего воздуха) в средней части печи, равную 90°С; скорость теплоносителя 5 м/с, что соответствовало среднему времени пребывания изделия в сушильной камере 60 часов.

На двух тележках с изделиями, подготовленными сменами А и В, на начальном этапе сушки были выявлены поверхностные растрескивания минимальных линейных размеров, не относящиеся к категории брака по инструментальным измерениям длины и глубины трещин. Данные о тележках с дефектными изделиями были внесены в компьютер для последующего автоматического контроля за движением этих тележек по сушильной печи. Режим работы сушильной печи был смягчен: температура теплоносителя была понижена до 80°С; скорость обдува - до 4 м/с, что соответствовало среднему времени пребывания изделия в сушильной камере 65 часов.

При дальнейшем контроле за отмеченными тележками с изделиями установлено, что выявленное первоначально растрескивание изделий, подготовленных сменой А, в последствие не увеличивалось, и эта партия изделий прошла сушку без брака. Инструментальные измерения показали, что размеры поверхностных трещин не выходят за допустимые пределы.

Дефекты в изделиях, подготовленных сменой В, выросли до неприемлемых, несмотря на смягчение режима сушки. После выхода тележки с такими изделиями из сушильной печи они были отбракованы и направлены на анализ. В результате анализа установлено, что при приготовлении компонентов сырца компоненты оказались недостаточно равномерно перемешанными. Это привело к неравномерному высушиванию разных участков изделия, разрушающим деформациям и браку конечной продукции.

В технологическую операцию перемешивания компонентов сырца были внесены соответствующие изменения, что позволило снизить в дальнейшем процент брака с 18% до 10%.

Пример 2. После первых трех часов пребывания в сушильной печи (температура теплоносителя 65°С; скорость 9 м/с) на тележках с керамическими изделиями, подготовленными сменой Г, были выявлены изделия с раскрошившимися и осыпавшимися участками поверхности. Площадь и глубина обнаруженных дефектов были недопустимыми, что означало брак в данной партии изделий.

Изделия из других партий видимых дефектов в процессе сушки не обнаруживали. Местонахождение тележек с бракованными изделиями в сушильной печи отслеживалось компьютером, при этом для сокращения времени пребывания бракованных изделий в печи режим сушки был изменен на более жесткий (температура теплоносителя 85°С; скорость 10 м/с). Тележки с изделиями, подготовленными разными сменами рабочих, как и в предыдущем примере, отмечались разным цветом на экране монитора.

Сразу после выхода из сушильной печи отмеченных тележек с бракованными изделиями они были изъяты и направлены на анализ. Установлено, что компоненты сырца были измельчены неравномерно и содержали большое количество слишком крупных частиц.

В технологическую операцию измельчения компонентов сырца были внесены изменения, что позволило еще больше снизить процент брака (до 7%).