железа Fe2O3 переходит в химически активную закись железа FeO, которая с аморфным кремнеземом ускоряет цементацию системы. Часть окиси железа переходит в кристаллический минерал гематит, входящий как законченный продукт в керамический черепок. При температуре около 1000 °C имеющийся в глине аморфный кремнезем и введенный в глинистую смесь песок кристаллизуются вокруг кристаллического кремнезема (песка).
При возникновении жидкой фазы начинается спекание глин — стягивание твердых частиц расплавом. В результате спекания обжигаемый материал уменьшается в объеме, дополнительно уплотняется и снижает свою открытую пористость. Глубина спекания пропорциональна длительности воздействия высоких температур.
Рекомендуется при обжиге медленное повышение температуры массы всего обжигаемого материала, а также достаточно длительный процесс «закалки» массива в конце обжига. Следует избегать в процессе подъема температуры даже кратковременного ее снижения.
При охлаждении массива образование трещин в обожженных изделиях возможно в интервале температур 900–700 °C. В этом интервале изделие переходит из пиропластического состояния в хрупкое. Еще более опасным является переход через температурный интервал 600–550 °C, когда происходят модификационные превращения кристаллического кварца Быстрое охлаждение керамики в этом интервале температур приводит к ее разрыхлению, к появлению многочисленных волосяных трещин.
Конечно, вряд ли читателю-умельцу так уж необходимо знать, какие химические процессы происходят при превращении глины в керамический черепок. Но мы его все-таки здесь приводим, чтобы показать, что обжиг кирпича совсем непростое дело!
ОБЖИГ ЧЕРЕПИЦЫ
Обжиг черепицы является ответственным заключительным процессом ее изготовления. Только после обжига черепица приобретает свои товарные свойства.
Так же, как и при обжиге кирпича, процесс обжига черепицы в печи включает следующие процессы:
• досушку сырцовой черепицы с целью удаления из нее оставшейся после сушки на воздухе влаги;
• подогрев печи до температуры 400–500 °C;
• непосредственно обжиг (взвар), при котором изделие нагревают до температуры 950-1000 °C, и выдерживание (закалку) в течение 3–5 ч при этой температуре;
• охлаждение обожженных изделий до температуры 40–45 °C, допускающей выгрузку готовой черепицы из печи. Различают два этапа охлаждения: медленное — до температуры 500–600 °C (при плотно закрытых очелках, зольниках, регулировочных отверстиях в покрытии) и естественное — после открытия всех отверстий и снятия с верха печи песка и глины.
Для обжига черепицы применяют те же самые напольные печи, что и для обжига кирпича. Топливом для обжига черепицы служат дрова, хворост, солома. Такое топливо может сгорать на полу без устройства колосниковых решеток.
Обжиг черепицы торфом и каменным углем производят с использованием колосниковых решеток и поддувал. Для горения бурого угля и антрацита в поддувало подают воздух с помощью дутьевого вентилятора.
Организация садки сырца в печь периодического действия непосредственно влияет на качество обожженной черепицы. Сырец необходимо установить так, чтобы горячие газы омывали весь массив черепицы без заметного сопротивления их движению. Садку разрежают в тех местах, куда в первую очередь поступает пламя, чтобы оно могло пройти к удаленным от огня черепицам.
Перед садкой обязательно проверяют качество и степень сушки сырца. В печь помещают только доброкачественную черепицу (без трещин, короблений и других дефектов). Влажность черепицы при садке должна быть не более 9 %. При садке черепицу кладут на длинное ребро вертикально, причем кладут па'рами (вплотную друг к другу плоскими сторонами). Так парами помощник и подает садчику черепицы. Садчик правой рукой укладывает черепицу, а левой рукой удерживает от опрокидывания набок ранее уложенные черепицы.
При садке стремятся максимально обеспечить вертикальность установки черепицы. Часто ряд черепицы перемежают с рядом кирпича (рис. 18). В случае неплотной садки черепица при обжиге займет наклонное положение, что создает возможность ее коробления и ухудшит движение газов в печи.
Рис. 18. Садка черепицы в печь вместе с кирпичом
При разреженной садке пары черепиц ставятся друг к другу вплотную, разрежение же создают сдвижкой смежных пар по длине. Различают садку черепицы в елку и садку в клетки, расположенные в шахматном порядке.
Садка в елку технологически проще для садчика и лучше пропускает пламя. При такой садке угол между стеной и черепицей делают в 15–20°, между стеной и 1-й парой черепиц ставят клин из боя сырца. Далее в елке черепицы парами располагают вплотную друг к другу. Садку ведут от стены до стены. Чтобы исключить опрокидывание последней черепицы, между ней и стеной вставляют кусок боя. В этом же ряду смежную елку укладывают либо параллельно стенке, либо с образованием елки в другую сторону. Елочная садка к тому же надежно обеспечивает устойчивость рядов в массиве.
Садку в клетки осуществляют группами (клетками) из 5–6 пар черепицы (в зависимости от толщины). Черепица в каждой клетке ставится перпендикулярно к черепицам соседних клеток.
Подобная садка черепицы еще называется шахматной. Черепицу из термопластичной глины помещают в кассеты (ящики) из кирпича (рис. 19), которые воспринимают нагрузку от вышележащих рядов. Ширина ящика из кирпичей выбирается такой, чтобы ящик можно было бы перекрыть кирпичом плашмя (27 см между осями стенок). Внутрь ящиков ставят 6–7 штук черепиц.
Рис. 19. Садка черепицы в ящики (кассеты) из кирпича-сырца:
1 — поставленная парами черепица; 2 — поставленный на ребро кирпич-сырец; 3 — уложенный плашмя кирпич-сырец; 4 — продухи
Садку черепицы в напольную печь со стенами начинают с укладки на пол печи 1-го ряда кирпича-сырца на ребро. Кирпичи сажают разреженными лентами поперек прогаров. Расстояние между тычками смежных кирпичей в каждой ленте 7-10 см. Соседние ленты сажают вплотную одна к одной. Зазоры в смежных лентах сдвигают по отношению друг к другу. Такая садка обеспечивает равномерный проход горячего воздуха по всему массиву печи.
2-й ряд кирпича укладывают на ребро в елку поперек кирпичей 1-го ряда так, что плоскость кирпича-сырца 2-го ряда составляет с плоскостью кирпичей 1-го ряда угол примерно в 80–75°. 3-й ряд сажают также елкой, перекрещивая его кирпичи по отношению к кирпичам 2-го ряда. 4-й ряд повторяет кладку 2-го ряда. Между смежными кирпичами оставляют зазоры в 20–25 мм.
5-й ряд служит уже непосредственно для садки черепицы (в шахматном порядке или в кассетах-ящиках). Черепицу сажают в печь 8-10 рядами по высоте.
Выше этих рядов черепицы дополнительно сажают 3–5 рядов кирпича для обеспечения равномерности распространения огня в печи.
Поверх верхнего ряда кирпича на ребро укладывают покрытие из кирпичей плашмя на глиняном растворе. В этом ряду кирпичей в шахматном порядке устраивают отверстия размером 12х12 см с расстоянием между ними 75–80 см. Сверху перекрытие засыпают слоем сухой земли.
Для наблюдения за ходом обжига в каждой стене оставляют по два отверстия (вверху и внизу) размером 7х7 см, их замазывают глиной и открывают при надобности.
До начала обжига
