книги из ГПНТБ / Берней И.И. Устройство и работа листоформовочных машин

Мы рассмотрели сжатие-куба и растяжение балочки. Но можно спросить, какое это имеет отношение к асбе­ стоцементному листу?

Представим себе асбестоцементный лист, лежащий на кровле и опирающийся на бруски обрешетки А Б (рис. 3). Если на лист станет человек в точке В во время

\

Рис. 2. Схемы сжатия цементного и растяжения асбестоцементного об­ разцов

часть листа ниже этой линии — растягиваться, подоЬп^ балочке на рис. 2. По направлению Г — Г действуют си­ лы сжатия, а по направлению Д — Д — силы растя­ жения.

Поскольку цементный камень имеет большую проч­ ность на сжатие, то можно не опасаться разрушения ли­ ста в сжимаемой верхней зоне. А в иижней, растягивас-

больше волокон расположится вдоль действия растяги­ вающих сил (/, рис. 3). Если же волокна асбеста в ниж­ ней зоне асбестоцементного листа направлены перпен­ дикулярно растяжению (2, рис. 3), то пользы от них не будет.

Как же добиться нужного расположения армирую-

10

щих волокон в листе? Стальные стержни просто уклады­ вают в направлении действия сил. Асбестовых волокон слишком много, немыслимо укладывать каждое из них. При изготовлении асбестоцемента волокна просто перемешиваются с цементом. В' такой смеси они не име­ ют определенного направления (расположены хаотиче­ ски). Поэтому асбестовые волокна представляют собой рассеянную арматуру. Если и в листе сохранится такое

ние осей которых совпадает или будет составлять не­ большой угол с направлением растяжения. Волокна, рас­ положенные хаотически в сырьевых смесях, приобретают определенную направленность при формовании листов.

Асбест. Асбест— минерал, образовавшийся в сили­ катных породах земной коры в результате сложных гео­ логических процессов, сущность которых окончательно не установлена. Главная особенность асбеста — способ­ ность расщепляться на тончайшие эластичные волокна, обладающие высокой прочностью.

Асбест встречается в горной породе в виде прожилок (толщиной от долей до нескольких миллиметром), по­ перек которых расположены волокна. Наиболее крупные месторождения асбестовых руд находятся на Урале (Баженовское), в Кустанайской области (Джетыгарпнское), в Тувинской АССР (Ак-Довуракское), в Орен­ бургской области (Киембаевское).

В зависимости от длины волокна и с учетом содержа­ ния неволокнистых примесей асбест разделяется на во­ семь сортов— от нулевого до седьмого. Для производ­ ства асбестоцементных листов применяют асбесты 3— 6-го сортов различных марок. В обозначения марок вхо­ дят буквы П или М и цифры, например П-5-65.

Буквы П и М обозначают соответственно текстуру во­ локна — полужесткую и мягкую. Асбест полужесткой текстуры содержит приблизительно равное количество нераспущенного (иголки) и распушенного волокна. В асбесте мягкой текстуры почти все волокна распуше­ ны в той или иной степени. Первая цифра в обозначе­

11

Многократное дробление асбестовой руды во время извлечения из нее асбеста приводит к механическим по­ вреждениям и распушке асбестовых волокон. Распушен­ ные, разветвленные, спутанные волокна «захватывают»

ипрочно удерживают много пыли. Поэтому чем больше распушивается асбест в процессе обогащения, тем боль­ ше пыли он содержит. Кроме того, в асбесте встречают­ ся и включения зерен горной породы размером более 0,25 мм, называемые галей. Содержание в асбесте пыли

игали, отсеиваемых на контрольном аппарате, согласно

требованиям ГОСТ 12871—67, не должно превышать для асбеста различных марок 3, 4, 5 и 6-го сортов соответ­ ственно 2,8—3%; 4—4,5%; 7—10%; 13—14,5%.

Цемент. Для производства асбестоцементных изде­ лий применяют портландцемент, отвечающий требова­ ниям ГОСТа.

Сырьем для получения цемента служит искусствен­ ная смесь известняка, глины и некоторых добавок или горна-я порода — мергель, содержащая в нужном соот­ ношении вещества, входящие в состав вяжущего.

Основной характеристикой цемента является его марка. В асбестоцементной промышленности применя­ ют цемент марок 400 и 500. Это значит, что образцы, из­ готовленные из 1 части цемента, 3 частей нормального песка и затворенные определенным количеством воды, через 28 суток после изготовления должны иметь проч­ ность на сжатие не менее 400 и 500 кгс/ем2.

Для оценки качества цемента, используемого в про-, изводстве асбестоцементных изделий, одних только прочностных показателей недостаточно. На производи­ тельность листоформовочных машин и степень уплотне­ ния листа влияет содержание в цементе таких клинкер­

водства асбестоцемента, должно быть не менее 50%, а трехкальциевого алюмината — не более 8%.

§ 2. Получение асбестоцементных сырьевых смесей

Распушка асбеста. Товарный асбест, поступающий на заводы, содержит частицы, различающиеся формой и размерами (рис. 4). Среди них мы видим иголки 1 — частицы асбеста с ненарушенными связями между во­

12

локнами, похожие на палочки; пучки 2, получающиеся из иголок после частичного разрушения связей; расче­ санные пучки 3 веерообразной формы из малоискривленных не перепутанных между собой волокон; флоку-

ший — волокна, образующие флокулы — до 0,005 мм.

В товарном асбесте много иголок большой толщины. Для увеличения силы, передаваемой на асбест при рас­ тяжении асбестоцемента, необходимо их разделение на тонкие волокна. Поэтому товарный асбест подвергают распушке, цель которой—уменьшение среднего, диа­ метра волокон.

Наиболее распространен в асбестоцементной про­ мышленности двухстадийный способ распушки асбеста, сначала на бегунах, а затем в голлендере или гидропушителе (см. рис. 1).

В асбесте, обработанном на бегунах, встречаются плоские расплющенные пучки. На этом основании мож­ но предположить, что игольчатые разновидности асбеста раздавливаются тяжелыми катками бегунов. Но такое представление не точно. Если взять стальные пластины, поместить между ними тонкий слой товарного асбеста (толщиной несколько мм) и сжимать его многократно на прессе под давлением, равным давлению катков или даже превосходящим его в несколько раз, то асбест не будет распушиваться. Он начинает распушиваться лишь после того, когда перед каждымновым сжатием его пе­ ремешивают. При чередовании-сжатия и перемешива­ ния, осуществляемого катками и скребками бегунов, распушка происходит при относительно небольшом дав­ лении.

Причину этого можно понять, если представить себе, как располагаются иголки в слое асбеста, обрабатывае­ мого на бегунах* (рис. 5). Часть иголок 1 под давлением катков будет изгибаться, а остальные иголки 2 — сжи­ маться без изгиба. Известно, что при изгибе связи меж­ ду волокнами в иголке разрушаются значительно легче и при меньшем давлении, чем при сжатии. В этом легко убедиться, если одну иголку изгибать пальцами в раз­ ные стороны, а другую просто сжимать. Изгиб приведет к распушке, а сжатие — нет.

Следовательно, между катками расщепляются глав­ ным образом те иголки, которые испытывают изгиб.

13

После того как связи между волокнами в таких иголках при изгибе нарушатся, катки раздавливают иголки. Но иголок, занимающих положение, удобное для изгиба, немного. Поэтому необходимо перемешивание, при ко­ тором займет такое положение больше иголок. Так, чередуя давление с перемешиванием, можно последова­ тельно расщеплять все больше иголок и распушнвать асбест.

Из сказанного ясно, какое важное значение для ра­ боты бегунов имеют скребки, перемешивающие асбест

Рис. 4. Наи­ более харак­ терные раз­ новидности волокон, встречаю­ щихся в то­ варном и распушенном асбестах

димые с торцов

в чаше. Часто плохое состояние и неправильное распо­ ложение скребков являются причиной недостаточной распушки асбеста.

В асбесте, обработанном на бегунах, по сравнению с товарным уменьшается количество иголок и увеличи­ вается число нерасчесанных пучков (2 на рис. 4). Коли­ чество расчесанных пучков и флокул (3 и 4 на рис. 4) почти не меняется. Поэтому асбест после обработки на бегунах мало пригоден для производства асбестоцемен­ та, поскольку волокна в нерасчесанных пучках располо­ жены слишком близко друг к другу и их нельзя равно­ мерно распределить в цементном камне.

Чтобы увеличить расстояние между волокнами и раз­ делить пучки с большим количеством волокон на пучки с меньшим количеством волокон, асбест после обработ­ ки на бегунах направляют на вторую стадию распушки.

14

На второй стадии распушки асбест можно обрабатывать сухим способом в дезинтеграторе или по мокрому спо­ собу (в смеси с водой) в голлендере или гидропушителе. У нас наибольшее распространение получила распушка асбеста по мокрому способу. Сущность ее состоит

Средняя толщина волокон после нормальной по про­ должительности обработки асбеста на голлендере зави­ сит от степени разрушения связей между волокнами на бегунах, так как сила воздействия па асбест во второй стадии обработки мала и ие в состоянии разрушить те связи, которые остались после бегунов.

Поэтому устанавливать время обработки асбеста на бегунах надо очень осторожно. Оно должно быть таким, чтобы после распушки в голлендере в асбесте преобла­ дали веерообразные пучки (3 на рис. 4), а не флокулы. Это нужно не только для получения асбестоцемента вы­ сокой прочности, но и для увеличения производительно­ сти формовочных машин. Необходимо придерживаться определенного времени обработки асбеста и в голлсндерс, чтобы также не увеличилось количество флокул.

Смешивание асбеста с цементом. Асбестовую суспен­ зию, полученную после распушки асбеста в воде, смеши­ вают с цементом в голлендерах или смесителях. Количе­ ство асбеста, вводимого в асбестоцементную суспензию, рассчитывают по специальным таблицам в зависимости от марки асбеста.

До сих пор мы рассматривали свойства асбеста и це­ мента отдельно. Что же происходит при их смешивании в воде? На рис. 6 показана асбестоцементная суспензия под микроскопом. Часть цемента представляет собой от­ дельные (или сгруппировавшиеся) зерна (1 на рис. 6), не связанные с асбестом (свободный цемент). Значитель­ ное количество цемента прочно оседает на волокнах ас­ беста. Расположены зерна цемента на волокнах нерав­ номерно. На поверхности отдельных тонких волокон 2 и нераспущенных иголок 3 цемента мало. Мало цемента проникает и внутрь флокул 4. Зато веерообразные пуч­ ки 5 почти сплошь покрыты цементом. Это можно объ­ яснить следующим образом. Частицы цемента, сталки­

15

цементной смеси — важное условие выпуска высокока­ чественных изделий.

Добиться высокой однородности смеси нелегко. Глав­ ное препятствие создают флокулы. Проникание цемента внутрь флокул затруднено. Поэтому так важно не перепушивать асбест, иметь меньше флокул, а больше вееро­ образных частиц, поверхность которых открыта для це­ мента. Интенсивное оседание цемента на таких части­ цах улучшает перемешивание асбеста и цемента, повы­ шает однородность суспензии.

Положение цементных частиц по отношению к волок­ ну влияет и на свойства затвердевшего листа. Цемент­ ный камень вокруг волокон, поверхность которых в сус­ пензии была покрыта цементом, будет плотнее и прочнее, чем вокруг волокон, не покрытых цементом.

Оседание (адгезия) цемента на волокне благоприят­ но влияет не только на качество асбестоцемента, но и положительно сказывается на производительности листоформовочиых машин. При меньшем количестве сво­ бодного цемента медленнее забиваются поры слоя, об­ разующегося на сетчатом цилиндре, и сквозь него лучше фильтруется суспензия. Поскольку лучшая фильтруемость суспензии и связанная с ней высокая производи­ тельность листоформовочной машины одновременно яв­ ляются признаками хорошей связи между зернами це­ мента и асбестовым волокном, то в большинстве случаев и качество листов, полученных из такой суспензии, хо­ рошее. Положительное влияние адгезии цемента на про­ изводительность машин и качество продукции имеет большое практическое значение.

В производстве асбестоцементных изделий по сухому способу применяют сухую смесь асбеста с цементом. Получить однородную смесь при смешивании в воде легче, чем при сухом процессе. Движущаяся жидкость увлекает цемент и способствует его доставке к трудно­ доступным участкам волокнистых пучков. При сухом способе этого явления нет. Поэтому в производстве из­ делий по сухому способу используют коротковолокнис­ тые асбесты, которые легче перемешать с цементом.

Сырьевые асбестоцементные смеси, сухие или в виде суспензии, из смесителей, транспортируют на листофор­ мовочные машины. Во время транспортирования одно­ родность смеси может нарушаться. Особенно вероятно расслоение асбестоцементных суспензий малой кон-

цеитрацин, в которых возможно оседание свободного це-

•мента и нарушение однородности. Для сохранения одно­ родности суспензии необходимо непрерывно ее переме­ шивать, причем интенсивность перемешивания не долж­ на быть чрезмерной, так как могут быть смыты цемент­ ные частицы с поверхности волокна.

Асбестоцементные смеси, сухие или имеющие неболь­ шую влажность, не расслаиваются, что является их по­ ложительной особенностью.

Гл а в а II. СПОСОБЫ ФОРМОВАНИЯ

ИЛИСТОФОРМОВОЧНЫЕ МАШИНЫ

ментных изделий. В производстве асбестоцементных ли­ стов таким полуфабрикатом является лист, снимаемый непосредственно с листоформовочной машины. Этот лист затем разрезается на части, волнируется или прес­ суется. Операции, производимые с листом после того, как он снят с машины, не относятся к формованию.

Механизированное производство асбестоцементных изделий существует более 60 лет. За это время предло­ жены десятки способов формования. Из них в промыш­ ленности применяется лишь несколько. Сходство и раз­ личие между способами выступают особенно четко, если их разделить на группы в зависимости от концентрации или влажности асбестоцементных смесей, из которых формуется лист. Тогда в первую группу войдут способы формования изделий из асбестоцементных суспензий малой концентрации (до 16—20%), во вторую группу — способы формования из высококонцеитрированных (до 50—60%) асбестоцементных суспензий (асбестоцемент­ ных паст) и в третью группу — способы формования ли­ стов из сухих асбестоцементных смесей с последующим небольшим увлажнением перед окончательным уплотне­ нием.

Способы формования, относящиеся к первым двум группам, принято называть мокрыми, а к третьей груп­ пе— сухими. Рассмотрим основные способы формова­ ния и соответствующие нм лнетоформовочные машины, относящиеся к каждой из трех групп.

После описания каждого из способов обратим вни­

18

мание на такие связанные с ним технологические харак­ теристики, как однородность сырьевой смеси, вид арми­ рования листа, равномерность листа по толщине и плот­ ности, возможные величину и скорость обезвоживания и уплотнения слоя.

Первый способ формования, с которого началось раз­ витие асбестоцементной промышленности, был предло­

жен еще в 1900 г. чехом Л. Гатчеком. Он использовал для производства листов из асбестоцементной суспензии реконструированную круглосеточную машину, применя­ ющуюся для выпуска бумажного картона (папп-маши- ну). Предложение оказалось настолько удачным, что и сейчас, спустя 70 лет, более 90% асбестоцементных из­ делий в мире выпускается на основе способа Гатчека.

На отечественных заводах работает несколько типов круглосеточных листоформовочных машин: СМ-343, СМ-343-М, СМ-942, СМ-943 и др. Эти машины показаны на рис. 7—9. Принцип их работы рассмотрим на приме­ ре машины СМ-343 (рис. 7)*.

Машина имеет три ванны 1 с расположенными *в них тремя цилиндрами 2 диаметром 1000 мм. На поверхно­ сти цилиндра сделаны щели или отверстия для прохода воды, перекрываемые двумя сетками: нижней с разме­ ром ячеек в свету 4X4 мм и верхней с ячейками в све­ ту 0,166X0,365 мм. Поэтому цилиндры называют сетча­ тыми, а часть машины, включающую ванны и цилинд­ ры,— сеточной частью.

* Детали, общие для машин СМ-343, СМ-343-М, СМ-942, обозна­ ченные на рис. 7, 8, 9 одними и теми же цифрами.