Керамикалық бұйымдарды утельді күйдіру

Күйдіру – керамикалық бұйымдар жасау технологиясының ең маңызды сатысы. Керамикалық бұйымдардың маңызды физикалық-механикалық қасиеттері 900÷1100˚С аралығындағы температурада күйдірілуі нәтижесінде қалыптасады. Нақтылап айтқанда күйдіру нәтижесінде бұйымдар тас тәрізді күйіне көшіп, беріктік, суға және аязға төзімділік көрсеткіштерін жетерліктей жоғарылатып, керекті құрлымдық қасиеттерге ие болады. Керамикалық бұйымдардың күйдірілмеген қалпымен салыстырғанда, құрылымдық қасиеттерінің күрт өзгеруі күйдіру кезіндегі сазды массада жүретін физико – химиялық процестермен түсіндіріледі. Органикалық қосындылардың жанып кетуі, саз минералдарының дегидратациялануы, кремнеземнің полиморфтық өзгеруі, карбонаттардың ыдырауы, қатты фазалар синтезі, балқыманың пайда болуы және пісе келе тығыздалып, керамикалық тасұа айналуы тізбектес физико – химиялық процестердің жүруімен байланысты.

Күйдіру пешіне алдын ала кептірілген бұйымдар келіп түскен соң 110˚С дейін баяу (50-80˚С/сағ) қыздырғанда, байланыссыз бос су толық бөлініп ажырайды. Температура 200˚С-ден аса көтерілгенде органикалық қоспалары жанып кетеді, 500-700˚С-ге дейін қыздырғанда массадағы сазды минералдармен және басқа қосындылармен химиялық байланысқан су ажырау бастайды да минералдық масса созымталдығы мүлде жоғалады.Сазды минералдардың толық ыдырауынан бастап, олардың кристалдық торларының толық таралуына дейінгі процестер жүреді. және оксидтерінің аморыты араласы пайда болады. Мұның алдында температура 475˚С шамасында шихтада болатын β – кварц көлемін ұлғайтып, өзінің α модификациясына көшеді. Сондықтан, бұйымдарда олардың беріктігін төмендететін ішкі кернеу туады. Бұл кезеңде температураның көтерілу жылдамдығы 300÷450˚С/сағ аралығында болуы мүмкін. Температураны 800˚С – тан 1000 ˚С – ге дейін көтергенде қатты фазалар арасында жүретін реакцияларнәтижесінде жаңа кристалдық силикаттар түзіледі. Бұл кезең сазды минералдардың кристадық торларының бұзылып, керамикалық құрылымының өзгеруімен байланысиы екенін ескере отырып, қыздыру жылдамдығын 100÷200˚С/сағ дейін төмендетеді. Осы кезеңде қатты фазалық синтездермен қабат керамикалық массаның жеңіл балқитын қосындылары және минералдары сұйық фаза құрады. Және де температура жоғарылаған сайын сұйық фаза көлемі көбейе түсіп, керамиканың тас тәрізді дене болып қалыптасуны аықпал етеді. Пайда болған сұйық фаза массадағы түйіршіктердің әрқайсысын бүркеп, бір – біріне тартады және кеуектерін толтырып, материалдың тығыздығын арттырады. Сұйық балқымада жаңа қосындылар түзілу процесі тоқтацсыз жүреді де, одан кейінгі олардың кристалдануы күйдірілетін материалдың тығыздығын арттырады. Сұйық балқымада жаңа қосындылар түзілу процесі тоқтаусыз жүреді де, ожан кейінгі олардың кристалдануы күйдірілетін материалдың тұтас бірігуін қамтамасыз етеді. Сұйық фаза суый келе тас сияқты тығыз керамикалық сүйекке айналады. Бұл процесс пісу деп аталады. Сонымен, балқыта пісудің нәтижесінде күйдірілген материал тығыздалады да, оның ашық кеуектігі азаяды. Сондықтан, керамикалық құрылыс бұйымдарының балқытыла пісу дәрежесін олардың су сіңіргіштігімен тексереді. Күйдірілген бұйымның су сіңіргіштігі 5% болғандағы температураны балқи пісудің басталуы ретінде қабылдайды. Отқа төзімділік температурасы балқи пісе бастағандағы температура арасындағы айырмашылығын саздың балқыта пісірілу аралығы неғұрлым кең болса, соғұрлым бұйымның күйдірген кездегі деформацияға ұшырауы аз болады.

Керамикалық бұйымдардың балқыта пісірілу динамикасы саздың құрамына, оларды күйдіргендегі пайда болатын балқыманың мөлшеріне және қаситетіне тікелей байланысты. Сұйық балқыманың көлемін көбейту және оның қоюлығын азайту арқылы керамикалық бұйымның балқыта пісірілуін белгілі бір шамаға дейін тездетуге болады. Бірақ, сұйық фаза мөлшері тым көп болғанда бұйымдар деформацияланып, пішіндері өзгеріп кетуі де мүмкін.Балқыта пісірілу процесі қалыптанған бұйымның құрлымына да байланысты, мысалы шикі шихтаның майдалығы жоғары болған сайын түйіршіктерінің өзара түйісетін беті ұғайып, балқымада оңай еритін болады да тезірек піседі. Жартылай құрғақ әдіспен қалыптанған бұйымдардың пластикалық әдіспен қалыптанған бұйымдарға қарағанда, масса түйіршіктері бір – бірімен аздау түйісетіндіктен, оларды біраз жоғарылау температурада және ұзақтау күйдіреді. Осы себепті, ең жоғары күйдіру температурасында күйдірілетін бұйымдарды қалыңдықтары бойынша температурасы бірдей болғанша ұстайды, содан кейін температурасын сағатына 100÷150˚С жылдамдыққа төмендетеді. Шынықпа деп аталатын бұл кезеңде бұйымның пісу процесі тоқтамайды. Тек баяулатып, сағатына 25÷40˚С жылдамдықпен суыта бастағанда

Керамикалық бұйымдардың күйдірілу процесін шартты түрде үш кезеңге бөледі: 1 – берілген белгілі температураға дейін қыздыру; 2 – изотермиялық қыздыру; 3 – суыту.Фасадты керамикалық плиткаларды күйдіру бір және екі қатарлы саңылаулы роликті пештерде 4-5 сағ. бойы жүргізіледі.Жобаланып отырған зауытта күйдіру үшін бірқатарлы роликті пеш қолданылады.Бірқатарлы роликті пеште плиткалар роликтер үстімен пеш каналы бойынша бірқалыпты жылжып отырады. Бұл олардың жылжуы кезінде деформацияларға ұшырауын төмендетеді және роликтер арқылы өтетін жылудың плиткаларға біркелкі тарауын қамтамасыз етеді.Күйдіру температурасы 1000-1100˚С. Күдіру процесінде пешті қыздыру табиғи газбен жүргізіледі. Бұл пеш роликтерінің біркелкі қызуын және бұйымдардың сапалы күйдірілуін қамтамасыз етеді.