В печь должен садиться сырец без трещин, отбитостей и других дефектов, портящих продукцию, а также достаточно просушенный. Садчик должен следить за влажностью сырца, направляя сухой сырец в нижнюю часть садки, а более влажный — в верхнюю.
Правильно сделанная садка облегчает проведение обжига и способствует улучшению качества кирпича, поэтому надо строго следить за точной укладкой каждого ряда.
При обжиге сырец постепенно нагревается до температуры 900—950°, после чего медленно охлаждается.
Во время обжига вначале удаляется влага, которая остается в сырце в количестве до 8—13%.
При дальнейшем повышении температуры в глине происходят физические и химические процессы, в результате которых глина теряет свои основные свойства (пластичность, способность размокать в воде) и превращается в камнеподобное вещество, водостойкое и морозоустойчивое.
Процесс обжига можно условно разбить на ряд стадий.
Первая стадия, называемая малым огнем, окуром, или парами, заканчивается примерно около 120°. В это время из сырца удаляется оставшаяся после сушки влага.
Вторая стадия называется средним огнем, или дымом. Она заканчивается около 600°. В этот период происходит дальнейшее обезвоживание глины: она теряет значительную часть химически связанной воды. Начинается выгорание имеющихся в глине органических примесей. Изделия постепенно приобретают темнокрасный накал.
Третья стадия — большой огонь, или взвар. На этой стадии, заканчивающейся при температуре 900—950°, в глине происходят глубокие изменения: теряются остатки химически связанной воды, спекаются отдельные частицы, что сопровождается огневой усадкой. Изделия приобретают прочность камня, неразмокаемосгь и морозоустойчивость.
Четвертая стадия называется закалом, или томлением. В течение этой стадии изделия выдерживаются, по возможности, при высокой температуре, но без дополнительного сжигания топлива. Изделия начинают очень медленно остывать, но температура в печи выравнивается; продолжаются и заканчиваются процессы спекания, начавшиеся во время взвара.
Пятая стадия — охлаждение изделий и печи до температуры, при которой изделия можно выгружать.
Обжиг сырца в штабелях или полевых печах
Палевой печью называется печь, которая выкладывается целиком из сырца и после обжига полностью разбирается. Например, в Болгарии широко применяются небольшие полевые печи для обжига одновременно 3—5 тыс. штук кирпичей. В качестве топлива используются уголь, дрова, солома, камыш и др.
Одна из ;печей для обжига сырца углем изображена на рис. 16. Это многотопочная печь. В ней прокладываются три продольных и три поперечных канала, сечением 12X12 см, засыпаемые качественным углем.
Иногда в этих печах делают вертикальные каналы, сечением 12X12 см. Эти каналы располагаются в шахматном порядке, на расстоянии 2—2,5 м один от другого. Вертикальные каналы идут на всю высоту печи, кроме двух-трех верхних рядов, которые делаются сплошными, без промежутков. В вертикальные каналы также засыпается качественный уголь.
Сложенная из сырца печь снаружи обкладывается бракованным обожженным кирпичом, половником так, что между сырцом и обкладкой остается промежуток, засылаемый шлаком или песком. Эта обкладка является изоляцией, уменьшающей потери тепла и дающей возможность обжечь сырец, расположенный с самого края печи.
Ряды кирпича по высоте пересыпаются слоем дробленого низкокачественного угля, толщиной слоя 25—30 мм.
Продолжительность обжига кирпича в такой печи 10—12 суток, при устройстве вертикальных каналов — 8—10 суток.
Печь для обжига сырца пламенным топливом (дровами, соломой, камышом, торфом) изображена на рис. 17.
Кирпичи в каждом ряду, кроме трех верхних, кладут на расстоянии 5—10 мм друг от друга, что создает проходы для огня. Три верхних ряда кладут плотно друг к другу. Кроме этого, верх печи засыпают слоем шлака или песка толщиною 30—50 мм. В этой печи так же, как и в описанной выше, садку сырца сбоку обкладывают изоляцией из обожженного кирпича толщиною в полкирпича. Образующийся’ в этой печи промежуток между садкой и обкладкой шириною 4—6 см не засыпают.
Печь делают высотою в 16—18 рядов кирпича, в глубину 6—8 м.
В течение первых 8—10 часов в печи поддерживают слабый огонь (окур), пока не испарится из кирпичей вся влага Затем температуру постепенно повышают до выхода огня на верх печи. Готовность кирпича проверяют, вынимая кирпич из верхнего ряда и по внешнему виду определяя степень обжига.
По окончании обжига топки печи закладывают кирпичом и замазывают глиной, во избежание быстрого остывания печи.
Температура обжига, в зависимости от качества глины, 800—900°.
На обжиг одной тысячи кирпичей требуется около 400 кг угля в натуральном исчислении.
Болгарский опыт был использован Краснодарским краевым управлением. На Армавирском кирпичном заводе № 2 и на Краснодарском кирпичном заводе № 1—2 в 1957 году был проведен обжиг кирпича в буртах (штабелях) емкостью 7,1 и 10 тыс. штук.
Сырец на этих заводах изготовлялся из пылеватых суглинков с воздушной и огневой усадкой 6—8%. Температура обжита 900—950°. Формовался кирпич на промышленных ленточных прессах. Сырец был высушен до влажности 6—10%.
Для устройства штабеля подготовили хорошо спланированную площадку, посыпанную песком слоем 5 см. Размеры штабеля у основания 4,5X3,5 м, высота его 16—18 рядов.
На рис. 18а изображен внешний вид бурта — штабеля, его разрез и кладка отдельных рядов. Основание штабеля выкладывается из обожженного крипича: в первом ряду (рис. 18 б) кирпич кладется на ребро, не сплошь, а с зазорами между, тычками в 12 см (полкирпича) и между постелями 10—15 мм. Зазоры между тычками делаются не один против другого, а в шахматном порядке.
Вдоль штабеля и поперек его делают в первом ряду сквозные каналы шириной 9—12 см, которые служат поддувалами для топочных каналов. Таких каналов делают по три в продольном и поперечном направлении.
Во втором ряду кирпич ставят на плашок. Над каналами первого ряда кирпичи укладываются с зазором 20 мм, образуя топливную решетку (рис. 18 в).
В третьем ряду сырец укладывается на ребро с расстоянием между тычками 65—120 мм аналогично первому ряду. Над топливными решетками второго ряда в третьем ряду оставляют три продольных и поперечных топочных канала шириною 18 см каждый. Эти каналы заполняются мелкоколотыми дровами, на которые кладутся крупные куски антрацита. После этого весь ряд засыпается слоем мелкого угля — штыба толщиною 30—40 мм.
Четвертый ряд укладывается поперек третьего, но с зазорами между сырцами 10—15 мм и тоже засыпается углем, как и третий ряд (рис. 18 г).
Остальные ряды кладутся так же, как четвертый: поперек нижележащего и засыпаются углем.
Начиная с десятого ряда, каждый последующий ряд отступают от края на lU кирпича, штабель выкладывается уступами (рис. 18д). Последний ряд — шестнадцатый кладется на плашок без зазоров между сырцами и засыпается слоем песка или шлака толщиной около 3 см.
Если нет угля марки АРШ, обжиг можно вести дровами, соломой и т. п., но при этом топочные каналы увеличивают и по ширине и по высоте, перекрывая свод их так, как указано на рис. 17, выдвигая в каждом ряду сырец на 1/4.
Одновременно с кладкой штабеля стенки его обкладывают обожженным половником или кирпичом на плашок, обмазывая эту облицовку глиной с соломкой уже после проведения окура.
Закончив кладку штабеля, начинают обжиг сырца. Первая стадия — окур проводится на дровах.
В топочных каналах разводит слабый огонь, постепенно высушивая и подогревая сырец. По мере высыхания сырца огонь усиливают. Когда сырец высохнет, штабель обмазывают глиняным раствором и поднимают температуру до воспламенения угля. Когда температура поднимается до 600°С (темнокрасный накал кирпича), топочные отверстия закладывают кирпичом и замазывают глиной. В дальнейшем процесс обжига происходит без постороннего вмешательства до сгорания засыпанного в штабель угля.
После остывания штабеля обмуровку разбивают и кирпич грузят на транспорт.
Длительность отдельных стадий обжига в полевых печах:
Полевые печи применялись раньше и в СССР, но обычно значительно больших размеров. На рис. 19 изображена полевая печь на 120 тыс. шт. кирпича (Куйбышевская обл.). Размеры печи 16X6X4,5 м, плотность садки 280 шт/м3.
Во втором ряду укладывают сырец на ребро, оставляя поддувальные каналы под центром топочных отверстий, которые будут выложены в верхних рядах.
В третьем ряду сырец ставят под прямым утлом к сырцу второго ряда, на поддувальные каналы кладут сырец на плашок, с разрывами, выкладывая таким образом колосниковую решетку.
В последующих рядах выкладывают топочные отверстия — очелки, перекрывая их постепенным напуском вышележащих кирпичей. Окончательно перекрывают очелки 9-тым рядом сырца. В этом же ряду начинают кладку вытяжных каналов, размером каждый 12X12 см.
Вытяжные каналы устраивают между очелками, через каждые два очелка. В каждом простенке по ширине печи делают два вытяжных канала. На рис. 19 эти каналы изображены пунктирными линиями.
Начиная с четвертого ряда, засыпают между рядами мелкий уголь — в четвертом, шестом, восьмом, девятом и так до верхних рядов; пять верхних рядов углем не пересыпаются.
На тысячу штук сырца засыпают 285 кг мелкого угля: одно ведро (10 кг) — на каждые 85 шт. сырца. Уголь берут марки АРШ, просеянный через грохот с отверстиями 15X15 мм.
Боковые стенки печи обкладывают половником на плашок и обмазывают глиной. Верх печи, кроме вытяжных каналов, выстилают половняком на плашок.
Первую стадию обжига проводят на дровах, просушивая сырец. Затем огонь усиливают, зажигая уголь, насыпанный между рядами. Очелки топок прикрывают заслонками, через 20—30 часов после загорания угля закрывают заслонками и поддувала. Если огонь в некоторых местах печи выходит наверх, эти места присыпают слоем глины толщиной 5—10 см, тем самым направляя огонь в отставшие части печи. К тому времени, когда уголь в садке выгорит, весь верх печи оказывается засыпанным глиной. После этого печь начинает остывать. Остывшую печь разбирают, и кирпич грузят прямо на транспорт.
Длительность отдельных операций процесса обжига в полевой печи такова:
Расход топлива на 1000 шт. обожженного кирпича: угля АРШ около 200 кг и дров 0,5—0,75 м3.
Обжиг сырца в напольных печах
Поэтому при небольшом объеме производства кирпич обжигают, как правило, в напольных печах, имеющих постоянные стены, топки и под.
Напольная печь (рис. 20 а, б) представляет собою кирпичную камеру, открытую сверху. Под решетчатым подом имеются три топки (очелки). В одной из стен расположен ходок, через который печь загружают и разгружают. Топки находятся в приямке, заглубленном в землю, под печи и порог ходка — на уровне земли для удобства загрузки и выгрузки кирпича.
- до 3000 шт. — срок обжила 6 суток
- от 3000 до 6000 шт. — срок обжига 9 суток
- от 6000 до 10000 шт. — срок обжига 10 суток
- от 10000 до 15000 шт. — срок обжила 12 суток
- от 15000 до 25000 шт. — срок обжига 15 суток
Размеры печи могут быть различные, но высота ее не должна превышать определенной величины, чтобы обжиг сырца был равномерным.
Не рекомендуется делать печь (от подовой решетки до верха садки) при обжиге углем выше 3 м, торфом — 3,5 м, дровами — 4 м, соломой или углем в пересыпку — 4,5 м. Ширина печи при расположении топки с одной стороны приблизительно равна высоте печи.
Длина печи может быть различной, но для удобства обслуживания и равномерности нагрева не рекомендуется делать ее длиннее, чем на 6—8 толок. Ниже приводятся рекомендуемые размеры печей.
При такой садке между торцами кирпичей соседних елок образуются четырехугольные отверстия, служащие для прохода огня при обжиге. Надо вести садку так, чтобы эти отверстия совпадали во всех рядах по высоте. Когда садка закончена, сверх нее укладывают плашмя половняк в два ряда и все швы промазывают глиной.
При обжиге кирпича углем, последний просеивают, причем крупный уголь направляют в топки, а мелким пересыпают ряды кирпича (слоем 1—2 см), каждый второй ряд кирпича, начиная с восьмого.
В том случае, когда обжиг ведут крупным углем, его закладывают в «карманы» — пустоты, оставляемые в садке (рис. 23). Когда печь загружена, ходок закладывают двумя стенками в полкирпича каждая. Между стенками остается зазор около 20 см. Стенки кладут на глиняном растворе и снаружи тщательно промазывают тощим глиняным раствором. Первую, внутреннюю стенку можно класть насухо, обмазав снаружи тощим раствором.
Первая стадия обжига — окур — ведется медленно и осторожно. В топках разводят слабый огонь и заслонки на топках и поддувалах открывают полностью. При обжиге дровами во время окура следует применять осиновые и ольховые дрова, которые дают меньше сажи, забивающей прозоры между кирпичами.
Нельзя в первое врамя допускать интенсивного горения, так как кирпич может растрескаться, что сопровождается характерным звуком. При обжиге углем или торфом огонь надо поддерживать на передней части решетки, постепенно к концу окура распространив его на всю решетку.
Продолжительность окура зависит от величины печи и влажности сырца. При обжиге сырца в маленькой печи окур может закончиться в течение 12 часов, обычно он длится 1—3 суток, а в больших печах и до 4 суток.
Окур заканчивают, когда из сырца перестает выделяться водяной пар. Узнать это можно, вставив сверху внутрь печи железный штырь. Если он, будучи вынут из печи, остается сухим и теплым, то значит окур закончен. Если же на штыре .появляются капли воды, роса, то окур надо продолжать. При наличии термометра со шкалою до 150° замеряют температуру в верхних грядах садки.
Когда температура там достигает 120°, окур следует кончать.
По окончании окура топливо начинают подбрасывать в большом количестве, а заслонки топок прикрывают. Температура постепенно повышается. Когда она достигнет 300—400°, искры, попадающие из огня на заднюю часть топок, не сразу гаснут, а пролетают в камеру. Задняя часть топок и подовые арки начинают накаливаться до темно-красного цвета и накал постепенно переходит па нижние ряды осадки. В это время топки надо заправлять топливом, не давая прогорать предыдущей заправке, подавать топливо часто, но мелким;; порциями, поддерживая в-се время интенсивное горение. Когда арки топок накалятся добела, то во избежание их обрушения надо сделать перерыв в подаче топлива (сделать «вздышку»).
Первая «вздышка» делается небольшая, что'бы немного остудить арки. В это время жар подгребают к устью очелков, чтобы не остудить переда и не дать холодному воздуху прорваться в камеру. Как только арки немного остынут, снова подкладывают топливо по всему очелку, разгоняя жар до каления, но только чтобы не повалить арки. После этого снова делают «вздышку», но уже подольше, так как низ печи достаточно прокалился и не так опасно небольшое его охлаждение. Надо иметь в (виду, что если сырец .нагреть докрасна, а затем немного остудить, то кирпич получится .плохо спекшимся, слабым. Поэтому, остужая очелки, следят за тем, чтобы не повредить кирпича.
Таким образом, обжиг продолжают до конца, периодически остужая очелки.
Когда температура в середине камеры достигнет 900—950°, накал в садке делается ярким .и очертания кромок отдельных кирпичей делаются нечеткими, различаются как в дымке.
Верхние ряды в это время тоже накаляются докрасна, из верхних отверстий в настиле вылетают мелкие синеватые искры.
Положив последнюю закладку топлива, топки и поддувала плотно закрывают: закладывают кирпичом и замазывают тощим раствором глины. Верхние отверстия также закладывают и засыпают.
В таком плотно закрытом состоянии печь находится более суток. Происходит закал, способствующий равномерному распределению температуры по всей печи, лучшему спеканию глиняной массы, улучшающий качество кирпича. Через сутки или более печь начинают понемногу открывать, вначале часть отверстий в верхнем настиле, затем все отверстия; когда кирпич потеряет накал, начинают постепенно разбирать ходок.
Когда кирпич остынет настолько, что его можно брать руками, начинают выгрузку печи.
При обжиге кирпича в напольных печах используют преимущественно длиннопламенное топливо: дрова, торф, солому и т. п.
По методу А. П. Пугачева, садка сырца в печи производится следующим образом (рис. 24). На поду выкладывается первый ряд сырца перпендикулярно прогарам с расстоянием между кирпичами 12—13 см, в шахматном порядке.
Второй ряд садят в елку поперек первого, с зазорами в 4—5 см. Так же укладывается сырец третьего и четвертого рядов, но зазоры в третьем ряду делают в 3 см, а в четвертом — в 2 см. С пятого по девятый ряд елки сырца садят без зазоров, вплотную, и пересыпают мелким углем — штыбом, стараясь не засыпать вертикальные прогары, образующиеся в местах стыков торцов сырца. Десятый ряд тоже укладывается плотной елкой, но углем не засыпается. Одиннадцатый ряд укладывают с зазорами 4—5 см, как второй, но направление елки меняется на поперечное. С двенадцатого по двадцать первый ряд елку кладут вплотную, без зазоров, пересыпая углем все ряды, кроме двадцать первого. Двадцать второй ряд кладут с зазорами в 4—5 см, меняя направление елки. Следующие ряды до тридцать третьего или тридцать пятого кладут плотной елкой, пересылая их углем, кроме трех-четырех верхних рядов, обжигающихся за счет тепла» поступающего из нижних рядов садки. Верх печи заделывают так, как показано на рис. 23, но прогары располагают через один кирпич по ширине печи и через два кирпича по длине в направлении от очелков в задней стенке. Отверстия располагают на расстоянии 12—13 см от стенок.
Расход мелкого угля для пересыпки — около 100 кг на 1000 шт. сырца. В нижние ряды угля засыпают на 10—15% больше, чем в верхние.
Разжигают печь соломой или дровами, как это описано выше.
Для печи емкостью 30 тыс. шт. окур длится 2—2,5 суток, при этом расходуется 12—45 ц соломы или 2—3 м3 дров. Повышают температуру и зажигают уголь только после полного высыхания сырца, сжигая 25—30 ц соломы или 4—5 м3 дров в течение 20 часов. К концу этого времени воспламеняется уголь и температура в печи начинает быстро повышаться. Углю дают загореться только в третьем-четвертом рядах садки, после чего отверстия над прогарами наверху печи и очелки закладывают кирпичом и замазывают тощим глиняным раствором, оставляя печь в таком положении на 24 часа. Через 24 часа в каждом очелке пробивают отверстие размером около 3 см, регулируя направление огня сверху печи, открывая или закрывая отверстия над прогарами.
На вторые сутки отверстия в очелках увеличивают до 12X12 см. Огонь на верх печи выходит на третьи сутки. После выхода огня наверх, очелки и верхние отверстия снова закладывают кирпичом, замазывают и ставят печь на закал и остывание, которые длятся 3—4 суток.
При емкости печи 30 тыс. шт. на обжиг одной тысячи расходуется 100 кг угля штыба, 140 кг соломы или 0.2—0,3 м3 дров.