Operator_urzadzen_przemyslu_ceramicznego_813[01].Z2.07

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1. Podstawy techniki cieplnej

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Fizykochemiczne podstawy procesu wypalania

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Klasyfikacja pieców ceramicznych

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Wypalanie wyrobów w piecach o róŜnej konstrukcji

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Kontrola procesu wypalania

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Zasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpoŜarowej

przy wypalaniu wyrobów ceramicznych

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o fizykochemicznych

podstawach wypalania wyrobów ceramicznych oraz budowie, zasadach działania
i eksploatacji pieców ceramicznych.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne, które określają, jakie umiejętności powinieneś posiadać przed
przystąpieniem do realizacji tej jednostki modułowej,

−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z tym
poradnikiem,

−

materiał nauczania – czyli wiadomości dotyczące zasad wypalania wyrobów
ceramicznych oraz obsługi typowych pieców ceramicznych,

−

zestawy pytań, które pomogą Ci sprawdzić czy opanowałeś podane treści
w poszczególnych punktach materiału nauczania,

−

ćwiczenia, które umoŜliwią Ci nabycie umiejętności praktycznych przy wykonywaniu
czynności związanych z obsługą pieców ceramicznych,

−

sprawdzian postępów, który pomoŜe Ci określić, czy opanowałeś materiał nauczania,
odpowiadając na pytania tak lub nie,

−

sprawdzian osiągnięć,

−

wykaz literatury z której moŜesz korzystać podczas nauki.
W materiale nauczania omówione zostały zagadnienia dotyczące:

−

charakterystyki paliw technicznych stosowanych w przemyśle ceramicznym,

−

sposobów wymiany ciepła,

−

wykorzystania w produkcji wyrobów ceramicznych pośrednich wymienników ciepła,

−

zasad wypalania wyrobów ceramicznych oraz ich właściwości po wypaleniu,

−

zasad ustawiania wsadu w piecach ceramicznych,

−

klasyfikacji i eksploatacji pieców ceramicznych oraz kontroli procesu wypalania.
JeŜeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela

o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.

Po wykonaniu wszystkich ćwiczeń i po poznaniu przez Ciebie wszystkich części

materiału  nauczania,  spróbuj  zaliczyć  sprawdzian  poziomu  Twoich  wiadomości
i umiejętności  rozwiązując  test  „Sprawdzian  postępów”,  zamieszczony  po  ćwiczeniach.
W tym celu przeczytaj pytania i odpowiedz na nie Tak lub Nie. Odpowiedzi Nie wskazują na
luki  w  Twojej  wiedzy.  Oznacza  to  takŜe  powrót  do  treści,  które  nie  są  dostatecznie
opanowane.

Poznanie przez Ciebie wszystkich wiadomości o wypalaniu wyrobów ceramicznych

będzie stanowiło dla nauczyciela podstawę do przeprowadzenia sprawdzianu poziomu
przyswojonych wiadomości w postaci testu zawierającego róŜnego rodzaju zadania.

W rozdziale 5 tego poradnika zamieszczono „Sprawdzian osiągnięć” zawierający:

−

instrukcję, w której omówiono tok postępowania podczas przeprowadzania sprawdzianu,

−

zestaw zadań testowych,

−

przykładową kartę odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

813[01].Z2.03

Formowanie wyrobów

z mas plastycznych

813[01].Z2.05

Formowanie wyrobów

z mas lejnych

813[01].Z2.01

Stosowanie podstawowych pojęć

z zakresu chemii ceramicznej

813[01].Z2.02

Przygotowywanie surowców i mas

ceramicznych

813[01].Z2.04

Formowanie wyrobów

z mas sypkich

813[01].Z2.06

Suszenie

wyrobów ceramicznych

813[01].Z2.07

Wypalanie

wyrobów ceramicznych

813[01].Z2.08

Zdobienie i szkliwienie wyrobów

ceramicznych

813[01].Z2

Technologia produkcji wyrobów

ceramicznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

stosować jednostki układu SI,

−

zapisywać reakcje spalania,

−

charakteryzować przemiany fazowe,

−

charakteryzować zjawisko rozszerzalności ciał stałych i cieczy,

−

określać przyczyny i sposoby przepływu ciepła,

−

określać właściwości przewodników i izolatorów ciepła,

−

określać kolejność operacji jednostkowych przemysłu ceramicznego,

−

czytać rysunek techniczny,

−

czytać schematy technologiczne,

−

określać rodzaje materiałów ogniotrwałych,

−

korzystać z róŜnych źródeł informacji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

scharakteryzować nośniki energii w piecach do wypalania,

–

określić sposoby regulowania atmosfery w piecu,

–

scharakteryzować zjawiska zachodzące w czerepie ceramicznym,

–

scharakteryzować przebieg i etapy procesu wypalania wyrobów ceramiki,

–

scharakteryzować wypalanie na biskwit i na ostro oraz utrwalanie dekoracji,

–

sklasyfikować piece do wypalania wyrobów ceramicznych,

–

scharakteryzować szybkościowe wypalanie wyrobów ceramicznych,

–

dobrać piece do wypalania wyrobów ceramicznych,

–

określić sposób ustawiania półfabrykatów w piecu,

–

dobrać materiały ogniotrwałe umoŜliwiające ustawianie wyrobów w piecu,

–

załadować piec półfabrykatami i wyładować wypalone wyroby,

–

scharakteryzować budowę i zasadę działania pieców do wypalania,

–

zastosować metody okresowego i ciągłego wypalania wyrobów ceramicznych,

–

scharakteryzować temperaturową krzywą wypalania,

–

przeprowadzić proces wypalania zgodnie z parametrami krzywej wypalania,

–

określić metody kontroli procesu wypalania,

–

określić sposoby regulowania parametrów wypalania,

–

ocenić jakość wyrobu po wypaleniu,

–

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy podczas wypalania wyrobów
ceramicznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1.

Podstawy techniki cieplnej

4.1.1. Materiał nauczania

Charakterystyka paliw technicznych

Paliwami nazywamy substancje, z których moŜna wydzielić pewną ilość ciepła za

pomocą łączenia ich składników z tlenem, czyli spalania paliwa. Głównymi składnikami
palnymi paliwa są węgiel i wodór, a poza nimi mogą znajdować się w paliwach takie
składniki jak siarka, azot, woda, oraz związki mineralne.

Paliwa stosowane w technice nazywamy technicznymi. Dzielimy je na stałe, ciekłe

i gazowe  oraz  na  naturalne  i  sztuczne.  Do  paliw  naturalnych  stosowanych  w  przemyśle
ceramicznym  naleŜą  węgiel  kamienny  i  brunatny  oraz  gaz  ziemny,  a  do  paliw  sztucznych
koks,  produkty  ropy  naftowej  i  smoły  pogazowej,  gaz  węglowy,  gaz  czadnicowy  i  gaz
wielkopiecowy. Najczęściej do opalania pieców ceramicznych wykorzystuje się paliwa ciekłe
i  gazowe,  co  zapewnia  uzyskiwanie  duŜych  sprawności  oraz  ułatwia  regulację  procesu
spalania  i  automatyzację  urządzeń.  Ponadto  paliwa  stałe  zawierają  zwykle  znaczną  ilość
popiołu,  który  zanieczyszcza  wypalane  wyroby,  a  temperatury  uzyskiwane  podczas  ich
spalania są zbyt niskie do wypalania większości materiałów ceramicznych. Ze względu na to,
Ŝe  płomień  emituje  zwykle  znacznie  intensywniej  energię  promienistą  niŜ  gazy  spalinowe
o tej samej temperaturze, preferowane jest spalanie węgli długopłomiennych.
Wielkością  charakteryzującą  efekt  cieplny  paliwa  jest  jego  wartość  opałowa.  Jest  to  ilość
ciepła  wyraŜona  w  kJ,  którą  otrzymuje  się  przy  zupełnym  spaleniu  1  kg  paliwa  stałego
lub ciekłego, albo 1 m

paliwa gazowego w warunkach, gdy spaliny unoszą nieskroploną parę

wodną. Wartość opałowa paliwa zaleŜy od jego składu chemicznego. Jest ona tym wyŜsza im
więcej jest w paliwie węgla i wodoru, a im mniej balastu, czyli składników niebiorących
bezpośredniego udziału w spalaniu. Wartości opałowe wybranych paliw przedstawiono
w tabeli 1.

Tabela 1. Wartości opałowe wybranych paliw

Paliwo

Wartość opałowa

Gaz miejski

20900 kJ/m

Gaz ziemny

37700 kJ/m

Mazut

44380 kJ/kg

Koks

30480 kJ/kg

Węgiel brunatny

20400 kJ/kg

Proces spalania paliw

Spalanie jest procesem chemicznym polegającym na szybkim łączeniu się pierwiastków

z tlenem i wydzielaniu duŜych ilości ciepła. Substratami przemysłowego procesu spalania są
paliwo i powietrze, a produktami gazy spalinowe, sadza, koksik lotny, ŜuŜel i popiół. Czasami
zamiast powietrza stosowany jest tlen z butli.

Spalanie moŜe być całkowite lub niecałkowite oraz zupełne i niezupełne. Spalanie

całkowite i zupełne jest wtedy, gdy cały węgiel zawarty w paliwie spali się, na CO

, cały

wodór zawarty w paliwie spali się, na H

O, a cała siarka zawarta w paliwie spali się na SO

lub SO

. Spalanie niecałkowite jest wtedy, gdy ciała stałe będącymi produktami procesu

spalania  zawierają  w  sobie  jeszcze  niespalone  pierwiastki  substancji  palnej:  sadza,  koksik
lotny,  kawałeczki  niespalonego  węgla  zatopione  w  bryłach  ŜuŜla  oraz  przesyp  (kawałeczki
węgla,  które  pomiędzy  rusztowinami  przesypały  się  do  popielnika).  Spalanie  niezupełne

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

występuje wówczas, gdy gazy spalinowe zawierają składniki, które mogłyby ulec spalaniu
na przykład CO, H

Teoretyczne, niezbędne zapotrzebowanie tlenu (powietrza) do całkowitego i zupełnego

spalania paliwa oblicza się na podstawie równań reakcji spalania poszczególnych składników
paliwa. W instalacjach przemysłowych podaje się do spalania więcej powietrza niŜ to wynika
z obliczeń. Stosunek całkowitej ilości powietrza podawanego do spalania do ilości obliczonej
teoretycznie  nazywamy  współczynnikiem  nadmiaru  powietrza  λ.  W  celu  zwiększenia
długości  płomienia  stosuje  się  podział  powietrza  podawanego  do  spalania  paliwa  na
powietrze  pierwotne  i  wtórne.  Powietrze  pierwotne  kierowane  jest  pod  ruszt  w  przypadku
spalania  paliw  stałych  oraz  do  palników  gdy  spalamy  paliwo  gazowe  lub  ciekłe.  Powietrza
tego  jest  za  mało  do  całkowitego  i  zupełnego  spalania.  Powietrze  wtórne  niezbędne  do
zakończenie procesu spalania doprowadzane jest dopiero do dalszej części płomienia, czyli do
komór spalania. Stosunek ilościowy powietrza pierwotnego do wtórnego jest uzaleŜniony od
rodzaju  zastosowanej  instalacji.  Innym  sposobem  wydłuŜania  płomienia  jest  umiarkowane
nawilŜanie paliwa lub powietrza pierwotnego. Część pierwiastka węgla zawartego w paliwie
nie reaguje z tlenem, tylko ulega reakcji wodą według reakcji C + H

O → CO + H

Produkty

tej reakcji spalają się w dalszej części płomienia.

W eksploatacji pieców ceramicznych waŜne jest uzyskanie takiego składu chemicznego

i temperatury  spalin  (atmosfery  w  piecu),  aby  w  wypalanych  materiałach  zaszły
fizykochemiczne  przemiany  konieczne  do  nadania  odpowiednich  właściwości  wypalanym
wyrobom. Gdy współczynnik nadmiaru powietrza λ <1, to płomień nazywamy redukcyjnym.
Zastosujemy  go  wtedy,  gdy  nie  chcemy  dopuścić  do  utleniania  się  wypalanych  materiałów
oraz  wtedy,  gdy  chcemy  zmniejszyć  ilość  zawartego  tlenu  w  związkach  chemicznych
wchodzących  w  skład  wyrobów.  Atmosferę  redukcyjną  wykorzystujemy  przy  wypalaniu
wyrobów  grafitowych  i  w  końcowej  fazie  wypalania  wyrobów  krzemionkowych.  Przy
wypalaniu porcelany płomień redukcyjny stosujemy w celu zredukowania zawartego w masie
Fe

do FeO i uzyskania dzięki temu porcelany białej (gdyby zawierała Fe

miałaby kolor

Ŝółty).Gdy  współczynnik  nadmiaru  powietrza  λ  >1  to  płomień  nazywamy  utleniającym.
Wówczas  gazy  spalinowe  zawierają  duŜo  wolnego  tlenu,  który  moŜe  reagować  w  wysokiej
temperaturze  z  wypalanymi  materiałami.  Atmosferę  utleniającą  wykorzystujemy  przy
wypalaniu  wyrobów  ogniotrwałych  zasadowych  oraz  przy  wstępnym  wypalaniu
półfabrykatów przed szkliwieniem, czyli na biskwit.

W wielu przypadkach konieczne jest wypalanie w środowisku gazów obojętnych: argonu

lub helu.

Urządzenia do spalania paliw

Paliwa stałe w kawałkach spala się w paleniskach z rusztami zasilanymi ręcznie

lub mechanicznie.  Głównymi  elementami  palenisk  obsługiwanych  ręcznie  są  nieruchome
ruszty płaskie, pochyłe lub schodkowe, na których następuje spalanie równomiernej warstwy
paliwa.  DuŜe  kłopoty  sprawia  palaczom  zawarty  w  paliwie  niskotopliwy  popiół,  który
wywołuje  tworzenie  się  ŜuŜla  zalepiającego  szczeliny  między  rusztowinami  oraz  zatapia
w sobie  kawałki  niespalonego  węgla.  W  rusztach  mechanicznych  do  przesuwania  warstw
paliwa  oraz odbierania  popiołu  i  ŜuŜla  wykorzystywana  jest  taśma  rusztowa  lub  inne
podajniki  na  przykład  ślimakowe.  Przykłady  rusztów  nieruchomych  i  mechanicznych
przedstawiono na rysunku 1.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 1. Paleniska z rusztami nieruchomymi i mechanicznymi: a) ruszt nieruchomy schodkowy, b) ruszt

podsuwowy z podajnikiem ślimakowym [7, s. 110]

W piecach obrotowych stosowanych do wypalania klinkierów i palonek stosowane są

paleniska pyłowe, które w porównaniu z rusztowymi mają wiele zalet. UmoŜliwiają one
spalanie pyłu węglowego przy małym współczynniku nadmiaru powietrza, co pozwala
na uzyskanie wysokiej temperatury spalin. Pozwalają równieŜ na spalanie gorszych gatunków
węgla, szybkie rozpalanie i gaszenie oraz szybką i łatwą regulację płomienia. Palnik pyłowy
stosowany w piecach obrotowych przedstawiono na rysunku 2.

Rys. 2. Palnik pyłowy stosowany w piecach obrotowych [7, s. 113]

Paliwa ciekłe spalają się dopiero po odparowaniu. Palniki do ich spalania muszą być tak

skonstruowane, aby umoŜliwić rozpylenie paliwa i szybkie jego odparowanie.

W zaleŜności od sposobu rozpylania palniki do spalania paliw ciekłych dzielimy na:

–

niskopręŜne, w których czynnikiem rozpylającym jest powietrze o ciśnieniu
manometrycznym nie przekraczającym 15 kPa,

–

wysokopręŜne, w których czynnikiem rozpylającym jest spręŜone powietrze o ciśnieniu
manometrycznym od 0,2 do1,0 MPa lub para wodna o ciśnieniu manometrycznym od
0,3 do 1,2 MPa,

–

z rozpylaniem mechanicznym, w których paliwo musi przepłynąć przez otwór o małej
średnicy (dyszę). W wyniku róŜnicy ciśnień przed i za dyszą paliwo uzyskuje prędkość
około 50 m/s, następuje jego rozpryskiwanie się,

–

kombinowane z równoczesnym rozpylaniem mechanicznym i spręŜonym powietrzem,

–

z równoczesnym rozpylaniem parą wodną i spręŜonym powietrzem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Końcówkę palnika wysokopręŜnego przedstawiono na rysunku 3.

Rys. 3. Doprowadzenie powietrza pierwotnego i wtórnego w końcówce palnika wysokopręŜnego [7, s. 117]

Zbiorniki do przechowywania cięŜkich paliw ciekłych (mazutu) posiadają węŜownice

parowe. Wstępne podgrzanie powoduje zmniejszenie lepkości paliwa i ułatwia ich przepływ
przez dyszę. Aby uniknąć ochładzania się podgrzanego paliwa, przewody paliwowe i parowe
prowadzi się w jednej izolacji. Przykładowy schemat magazynowania i przesyłania
do palników paliwa ciekłego zamieszczono na rysunku 4. Lekkie paliwa ciekłe moŜna
rozpylać bez wstępnego podgrzewania.

Rys. 4. Schemat instalacji magazynowania paliwa ciekłego i przesyłania go do palników: 1 – wagon cysterna,

2 – przewód giętki, 3 – filtr zgrubny, 4 – pompa paliwa, 5 – podgrzewacz parowy, 6 – odprowadzenie
szlamu, 7 – zbiornik główny, 8 – odpowietrzenie, 9 – miejsce poboru próbek, 10 – przewód przelewowy,
11  –węŜownica  parowa,  12  –  zbiornik  indywidualny,  13  –  filtr  dokładny,  14  –  podgrzewacz,
15  –  przewód  powrotny  dla  nadmiaru  paliwa,  16  –  zawór  nadmiarowy,  17  –  pompa  paliwa
rozruchowego,  18 –  zawór  do  opróŜniania  przewodów,  19  –  palnik,  20  –  wentylator  lub  spręŜarka,
21 – zbiornik paliwa rozruchowego [7, s. 115]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

NajwyŜsze walory eksploatacyjne posiadają paliwa gazowe i z tego powodu

konstruktorzy  stale  pracują  nad  ulepszeniem  palników  do  ich  spalania.  Zasadnicza  róŜnica
między podstawowymi typami palników polega na sposobie mieszania paliwa z powietrzem.
Palniki  dyfuzyjne  doprowadzają  do  komory  spalania  osobno  strumienie  paliwa  i  powietrza,
a więc  ich  mieszanie  następuje  juŜ  po  opuszczeniu  palnika.  Palniki  te  dają  długi  świecący
płomień,  który  emituje  wielokrotnie  więcej  energii  promienistej  niŜ  płomień  nieświecący.
Palniki  mieszankowe  wprowadzają  do  komory  spalania  gotową  mieszankę  paliwa
i powietrza.  Prędkość  wypływu  tej  mieszanki  z  palnika  musi  być  większa  od  prędkości
posuwania  się  płomienia,  aby  płomień  nie  cofnął  się  w  głąb  palnika.  Palniki  tego  typu  dają
krótki, nieświecący płomień. Budowę palnika gazowego stosowanego w piecach tunelowych
przedstawiono na rysunku 5.

Rys. 5. Palnik do spalania gazu w piecach tunelowych [7, s. 120]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposoby przenoszenia ciepła

Przepływ ciepła między ciałami o róŜnej temperaturze moŜe odbywać się trzema

sposobami przez przewodzenie, unoszenie (konwekcję) i promieniowanie.

Wymiana ciepła między płynem (gazem lub cieczą) a przegrodą stałą nazywa się

wnikaniem. JeŜeli przenoszenie ciepła następuje między dwoma płynami o róŜnej
temperaturze, oddzielonymi przegrodą (przeponą) mamy do czynienia z przenikaniem ciepła.

JeŜeli wymiana ciepła między płomieniem i spalinami, a wypalanym wsadem odbywa się

bezpośrednio bez udziału przegrody to piece nazywamy bezpośrednimi. Piece, w których spaliny są
oddzielone od wypalanych półfabrykatów przeponą nazywamy pośrednimi, przeponowymi lub
muflowymi. Przepony wykonane są z materiałów ogniotrwałych o wysokim współczynniku ciepła.

W piecach elektrycznych ciepło przekazywane jest głównie przez promieniowanie. Ilość

ciepła przejmowanego przez wyroby zaleŜy od ich powierzchni wystawionej bezpośrednio na
działanie promieniujących elementów.

Podczas studzenia pieca, gorący wsad oddaje ciepło powietrzu studzącemu bezpośrednio

lub przeponowo.

Regeneratory i rekuperatory ciepła

Urządzenia, w których czynnik o wyŜszej temperaturze przekazuje ciepło czynnikowi

o temperaturze  niŜszej  nazywamy  wymiennikami  ciepła.  W  przemyśle  ceramicznym  mają
zastosowanie  regeneratory  i  rekuperatory  naleŜące  do  wymienników  pośrednich,  w  których
czynniki nie mieszają się ze sobą. Urządzenia te wykorzystywane są do odzyskiwania ciepła
spalin  odprowadzanych  z  pieca.  Gorące  spaliny  oddają  ciepło  czynnikowi  suszącemu
kierowanemu do suszarń jako lub powietrzu podawanemu do spalania paliwa.

Regeneratory działają w sposób okresowy i dla zapewnienia ciągłości pracy konieczne są, co

najmniej dwa. Głównymi elementami tych wymienników są kratownice z prostek ogniotrwałych
dobrze przewodzących ciepło. W pierwszym etapie pracy przez wymiennik przepływają gorące
spaliny, ogrzewając kratę. W drugim etapie krata jest chłodzona powietrzem odbierającym jej
ciepło. Kraty obu regeneratorów są na przemian ogrzewane i chłodzone.

Rekuperatory zwane wymiennikami przeponowymi działają w sposób ciągły i mogą być

współprądowe,  przeciwprądowe,  krzyŜowe  i  mieszane.  Zbudowane  są  z  rur,  którymi  płynie
czynnik  ogrzewany,  zewnątrz  czynnik  ogrzewający  lub  odwrotnie.  Rury  wykonuje  się
z materiałów ceramicznych, głównie szamotowych lub Ŝaroodpornego Ŝeliwa i stali.

Budowę rekuperatora ceramicznego przedstawiono na rysunku 6.

Rys. 6. Rekuperator ceramiczny [7, s. 177]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jak dzielimy paliwa?

Co to jest i od czego zaleŜy wartość opałowa paliwa?

Co to jest współczynnik nadmiaru powietrza?

Jak dzielimy powietrze podawane do spalania paliwa?

Kiedy płomień nazywamy redukcyjnym?

Jakie piece nazywamy bezpośrednimi?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Uzupełnij tabelę wpisując, które z podanych paliw stałych powinno mieć największą,

a które najmniejszą wartość opałową.

Udział składników paliwa w %

Paliwo

węgiel

wodór

azot +

siarka

tlen

woda

popiół

Spodziewana

wartość

opałowa

Węgiel brunatny

56,52

4,04

1,62

18,52

15,00

4,25

Węgiel
kamienny typ I

86,01

0,91

1,82

2,00

6,86

Węgiel
kamienny typ II

74,00

5,42

2,26

8,57

5,00

4,75

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować skład kaŜdego z paliw,

ustalić składniki decydujące o wartości opałowej paliwa,

porównać zawartości tych składników w poszczególnych paliwach,

zapisać odpowiedź w ostatniej kolumnie tabeli,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

arkusze z treścią ćwiczenia.

Ćwiczenie 2

W instalacji zamontowanej w piecu bezpośrednim, spalano paliwo przy współczynniku

nadmiaru powietrza λ = 1,2. Ustal, jaki powinien być skład spalin oraz rodzaj atmosfery
panującej w piecu.

Rozwiązanie ćwiczenia przedstaw w tabeli, wpisując „tak” pod składnikiem, jeŜeli

znajduje się w spalinach lub „nie”, jeśli nie powinien w nich występować.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Składniki

Występowanie
w spalinach

Atmosfera
w piecu

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeczytać uwaŜnie treść ćwiczenia i zawartość tabeli,

ustalić składniki jakie powinny znajdować się w spalinach,

ustalić rodzaj atmosfery panującej w piecu,

zapisać odpowiedzi w tabeli,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

arkusze z treścią ćwiczenia.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić, dlaczego paliwa stałe są rzadko stosowane w naszym
przemyśle?

porównać efekt energetyczny róŜnych paliw?

scharakteryzować rodzaje spalania paliw?

określić róŜnicę między płomieniem redukcyjnym i utleniającym?

określić sposób magazynowania i przesyłania paliw ciekłych?

scharakteryzować urządzenia do spalania paliw?

porównać piece bezpośrednie i pośrednie?

scharakteryzować regeneratory i rekuperatory ciepła?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.

Fizykochemiczne

podstawy procesu wypalania

4.2.1. Materiał nauczania

Charakterystyka procesu wypalania

Wypalanie jest najbardziej energochłonną operacją jednostkową w przemyśle

ceramicznym.  Proces  ten  jest  ustawiony  w  ciągu  technologicznym  po  suszeniu
półfabrykatów.  Występuje  jednokrotnie,  w  przypadku  produkcji  wyrobów  nieszkliwionych
i dwukrotnie przy produkcji wyrobów szkliwionych. Pierwsze wypalanie „na biskwit” ma na
celu  zwiększenie  wytrzymałości  mechanicznej  wyrobów  i  spowodowanie,  Ŝe  nie  będą
rozmiękały po naniesieniu szkliwa. Prowadzi się go wolno, a końcowe temperatury zaleŜą od
rodzaju  wypalanego  tworzywa.  Po  wypaleniu  biskwitowym  wyroby  są  porowate,  a  duŜa  ich
nasiąkliwość  pozwala  na  wchłanianie  szkliwa.  Poszkliwione  wyroby  wypala  się  „na  ostro”.
Temperatury i warunki wypalania niektórych wyrobów zamieszczono w tabeli 2.

Dekorowane naszkliwnie naczynia ceramiczne i wyroby ceramiki artystycznej wypala

się, co najmniej trzykrotnie, w celu utrwalenia zdobienia.

Tabela 2. Temperatury i warunki wypalania róŜnych wyrobów ceramicznych

Rodzaj wyrobów

ceramicznych

Temperatury i warunki wypalania

Fajansowe

Wypalanie biskwitowe – od 1200 do 1250°C
Wypalanie „na ostro” – od 1100 do 1150°C
Atmosfera utleniająca

Półporcelanowe

Wypalanie biskwitowe – od 700 do 800°C
Wypalanie "na ostro" – od 1250 do 1280°C
Atmosfera utleniająca lub obojętna°

Porcelanowe

Wypalanie biskwitowe – od 800 do 900°C
Wypalanie „na ostro” – od 1410 do 1460°C
Atmosfera zaleŜna od okresu wypalania:
do 1080°C – utleniająca
od 1080 do 1280°C – redukcyjna
od 1280 do 1410°C – obojętna

Ceglarskie

Jednokrotne wypalanie w temperaturze od 800 do 1000°C (klinkierowe 1260°C)
Atmosfera utleniająca

Ogniotrwałe

Jednokrotne wypalanie w wysokich temperaturach (na przykład wyroby
magnezjowe 1800°C)
Atmosfera uzaleŜniona od rodzaju wyrobów, najczęściej utleniająca

Proces wypalania prowadzi się w piecach ceramicznych według krzywych wypalania,

opracowanych  dla  danego  rodzaju  wyrobów.  Krzywe  te  przedstawiają  zmiany  temperatury
w czasie i powinny określać: szybkość wzrostu temperatury w początkowej fazie wypalania,
maksymalną  temperaturę  wypalania  i  czas  przetrzymywania  wyrobów  w  tej  temperaturze,
szybkość  spadku  temperatury  i  jej  zmian  w  czasie  studzenia.  Właściwą  temperaturę
wypalania  ustala  się  na  podstawie  skurczliwości  liniowej  lub  zmian  gęstości  pozornej
wypalanego tworzywa. Czas przetrzymywania w temperaturze wypalania jest uzaleŜniony od
wielkości  wypalanego  asortymentu.  Wyroby  drobne,  cienkościenne  przetrzymuje  się  krótko,
a wyroby duŜe i grubościenne od kilku do kilkunastu godzin. Przykładowe krzywe wypalania
przedstawiono  na  rysunku  7.  W  trakcie  wypalania  rejestratory  taśmowe  lub  tarczowe  rysują
rzeczywistą krzywą wypalania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 7. Krzywe wypalania wyrobów ceramicznych: I – naczyń porcelanowych w piecu tunelowym, II – naczyń

porcelanowych w piecu okresowym, III – naczyń półporcelanowych w piecu tunelowym, IV – porcelany
elektrotechnicznej w piecu tunelowym, V – naczyń fajansowych w piecu okresowym (biskwit),
VI – naczyń fajansowych w piecu okresowym (wypalanie ostre ze szkliwem) [2, s. 272]

Zjawiska zachodzące w czasie wypalania i studzenia wyrobów

W trakcie wypalania w czerepie zachodzi wiele przemian fizycznych, chemicznych

i krystalograficznych, niezaleŜnych od typu zastosowanego pieca. Prowadzą one do uzyskania
tworzywa o Ŝądanych właściwościach technicznych.
Biorąc  pod  uwagę  zjawiska  występujące  w  wypalanym  czerepie,  proces  wypalania  moŜna
podzielić na następujące etapy:
I  etap:  dosuszanie,  odparowuje  reszta  wody  zarobowej  i  równowagowej.  Do  temperatury
200°C  przyrost  temperatury  powinien  być  niewielki  (do  10°C  /h).  Półfabrykaty  o  małej
masie, cienkościenne o wilgotności poniŜej 1% moŜna wypalać szybko.
II  etap:  dehydratyzacja,  ogrzewanie  wsadu  od  200  do  600°C,  minerały  ilaste  tracą  wodę
chemicznie  związaną  oraz  nieodwracalnie  plastyczność.  Następuje  rozkład  i  utlenianie
siarczków oraz części organicznych. Przyrost temperatury moŜe być większy (do 50°C /h).
III  etap:  rozkład,  ogrzewanie  wsadu  od  600  do  900°C,  rozkładowi  na  wolne  tlenki  ulega
powstały  w  poprzednim  etapie  metakaolinit  Al

· 2SiO

. Następuje dalszy rozkład

związków  organicznych,  kwarc  ß  przechodzi  w  odmianę  α,  a  przemianie  tej  towarzyszy
wzrost objętości.
IV  etap:  witryfikacja,  ogrzewanie  wsadu  od  temperatury  900°C  do  końca  wypalania,
występują  zmiany  krystalograficzne  w  składzie  mineralogicznym  masy.  Powstały
z metakaolinitu Al

przechodzi w γ Al

, a α-kwarc w polimorficzną odmianę α-trydymit.

Rozkładowi ulegają węglany wapnia i magnezu z wydzieleniem, CO

, zaczyna pojawiać się

faza  ciekła  (szklista)  składająca  się  z  niskotopliwych  krzemianów.  Występuje  znaczna
skurczliwość masy, stale wzrasta ilość fazy  ciekłej mającej wpływ na porowatość wyrobów,
ich wytrzymałość mechaniczną oraz nasiąkliwość. W temperaturze od 1350 do 1500°C rośnie
ilość  i  wielkość  kryształów  mullitu,  charakteryzującego  się  duŜą  odpornością  na  działanie
czynników chemicznych, duŜą przewodnością cieplną, małą rozszerzalnością termiczną, duŜą
odpornością na wstrząsy termiczne, duŜą wytrzymałością mechaniczną oraz duŜą odpornością

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

elektryczną. Pojawia się wolne SiO

w polimorficznej odmianie α- krystobalitu.

Przy wyrobach szkliwionych pod koniec wypalania zaczynają topić się szkliwa rozpływające
się równomiernie na powierzchni wyrobów.

W pierwszym okresie studzenia, do temperatury około 800°C, gdy faza ciekła jest jeszcze

miękka, studzenie moŜe przebiegać szybko. Od temperatury 800°C wyroby naleŜy studzić
bardzo powoli, a wyroby zawierające krzemionkę szczególnie wolno w temperaturach około
570°C oraz od 300 do 200°C.

Znajomość zjawisk zachodzących w czerepie, pozwala na świadome kierowanie

procesem wypalania oraz dobieranie najbardziej technicznie i ekonomicznie uzasadnionych
warunków jego prowadzenia.

Właściwości i typowe wady wyrobów wypalanych

Celem procesu wypalania jest nadanie wyrobom odpowiednich właściwości uŜytkowych.

Skutkiem przemian fizykochemicznych zachodzących w trakcie obróbki cieplnej jest zwykle
wzrost  wytrzymałości  mechanicznej,  zagęszczenie  i  skurczliwość  wyrobów  oraz  usunięcie
porów  z  przestrzeni  pomiędzy  ziarnami.  Dzięki  stopieniu  się  warstwy  szkliwa  wyroby
uzyskują  estetyczny  wygląd,  stają  się  nienasiąkliwe,  co  podnosi  ich  walory  higieniczne.
WaŜną  cechą  wyrobów  wypalanych  jest  równieŜ  odporność  chemiczna  zaleŜna  głównie  od
składu chemicznego i mineralogicznego masy, z której wyroby są wykonane. Właściwość ta
jest  szczególnie  waŜna  w  wysokich  temperaturach  i  pozwala  na  zastosowanie  ceramiki
w środowiskach  korozyjnych,  których  nie  wytrzymują  metale.  Coraz  częściej  wykorzystuje
się  doskonałe  właściwości  elektroizolacyjne  tworzyw  ceramicznych  (elektroporcelana,
steatyt). Tworzywa te róŜnią się od wyrobów ceramiki masowej i materiałów ogniotrwałych
znacznie  podwyŜszonymi  wymaganiami  dotyczącymi  ich  właściwości  elektrycznych
i magnetycznych,  takich  jak  przenikalność  elektryczna,  współczynnik  temperaturowy
przenikalności elektrycznej, wytrzymałość dielektryczna lub napięcie przebicia.

Ze względu na zastosowanie większość wyrobów ceramiki budowlanej, musi

charakteryzować się duŜą odpornością na działanie mrozu oraz na zmiany temperatury
wywołane warunkami klimatycznymi.

Większość zakładów ceramicznych posiada własne laboratoria, w których sprawdza się,

czy wyroby gotowe odpowiadają warunkom dotyczącym ich właściwości uŜytkowych.
Określa się cechy zewnętrzne wyrobów gotowych oraz przeprowadza badania laboratoryjne
przewidziane w normach (PN-EN). JeŜeli laboratorium nie moŜe wykonać wszystkich badań,
zleca je wyspecjalizowanym jednostkom badawczym.

W celu wyeliminowania braków oraz utrzymywania wysokiej jakości wyrobów poddaje

się  je  kontroli  i  sortowaniu  po  kaŜdej  operacji  technologicznej.  Wady  są  róŜnorodne
i większość  z  nich  nadal  jest  oceniana  przez  pracowników  wzrokowo,  na  podstawie  tabel
sortowniczych. Normy określają dopuszczalną liczbę wad na jednym wyrobie, a wystąpienie
chociaŜby jednej wady niedopuszczalnej powoduje dyskwalifikację wyrobu i skierowanie go
na  złom.  Do  sortowania  płytek  ceramicznych  uŜywa  się  automatów,  które  rozdzielają  je
według grubości i przedziałów wymiarowych oraz odrzucają płytki o krzywiznach większych
niŜ przewiduje norma.

W zakładach ceramiki stołowej obecność pęknięć po wypaleniu biskwitowym stwierdza

się  na  podstawie  dźwięku,  wydawanego  po  lekkim  uderzeniu  wyrobu  metalowym
przedmiotem.  Wyroby  pęknięte  wydają  dźwięk  głuchy,  przytłumiony.  W  trakcie  uderzenia
badany przedmiot naleŜy trzymać za jeden z końców, aby nie obejmować go zbyt szczelnie,
gdyŜ powoduje to głuszenie dźwięku. W taki sposób ocenia się równieŜ wyroby po wypaleniu
końcowym  ustawione  na  płycie  szklanej  lub  marmurowej.  Powinny  one  wydawać  dźwięk
czysty, określany jako metaliczny. Bardzo drobne pęknięcia po pierwszym wypaleniu moŜna
sprawdzić  przez  malowanie  wyrobów  barwnikiem  organicznym.  Po  wypaleniu  „na  ostro”

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wyroby nie powinny mieć łysin, czyli miejsc niepokrytych szkliwem oraz ciemnych wytopów
na  czerepie  lub  szkliwie  zwanych  muszkami.  Określa  się  równieŜ  liczbę  i  wielkość:  szczerb
i pęknięć  wyrobu,  nakłuć,  czyli  maleńkich  kraterków  w  szkliwie,  pianki,  czyli  drobniutkich
pęcherzyków  szkliwa  oraz  bąbli.  Sortowacz  bada  krzywizny  i  odchylenia  wymiarowe  oraz
czy  wyrób  nie  posiada  szwów,  wgłębień  i  wypukłości.  Część  wyrobów  najlepszych
gatunkowo  kierowana  jest  do  dekorowania,  a  pozostałe  do  sprzedaŜy.  Ze względów
ekonomicznych wyrobów trzeciego gatunku nie dekoruje się. Gotowe wyroby zdobione, czyli
po kolejnym wypaleniu sortuje się i kompletuje w serwisy.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Co to jest wypalanie „na biskwit” i „na ostro”?

Jakie właściwości uŜytkowe posiadają wypalane wyroby ceramiczne?

Na podstawie, czego przeprowadza się badania gotowych wyrobów?

Jakie wady mogą posiadać wyroby po wypaleniu?

Co moŜna sprawdzić uderzając metalowym przedmiotem w wypalony wyrób?

Jaki cel ma sortowanie wyrobów?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oceń jakość wyrobów wypalonych „na biskwit” i „na ostro” na podstawie wydawanego

przez nie dźwięku. Sprawdź równieŜ, czy wyroby po wypaleniu biskwitowym posiadają
bardzo drobne pęknięcia włoskowate.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować instrukcję do wykonania ćwiczenia,

podzielić wyroby na biskwitowe i gotowe,

sprawdzić dźwięk wydawany przez wyroby uderzane młotkiem lub prętem stalowym,

sprawdzić dodatkowo wyroby biskwitowe barwnikiem organicznym,

oddzielić wyroby z pęknięciami od wyrobów bez tej wady,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

arkusze z instrukcją do wykonania ćwiczenia,

–

wyroby wypalone „na biskwit” i „na ostro”,

–

lekkie młotki i pręty stalowe,

–

pędzelki,

–

barwnik organiczny (anilinowy).

Ćwiczenie 2

Przeprowadź nie uzbrojonym okiem oględziny zewnętrzne wyrobów ceramiki stołowej,

określając następujące wady powierzchni: chropowatość, kraterki, muszki, nakłucia, szwy,
pęknięcia, pęcherze, szczerby, zadymienia i przylepy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować instrukcję do wykonania ćwiczenia i normy,

przeprowadzić oględziny wyrobów i zapisać ich wynik,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

arkusze z instrukcją do wykonania ćwiczenia,

–

normy PN-EN,

–

wyroby ceramiki stołowej.

Ćwiczenie 3

Sprawdź prawidłowość wymiarów pięciu cegieł zwykłych bez otworów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować rysunek cegły i normy,

przeprowadzić pomiary,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

przymiary z podziałką milimetrową,

–

normy PN-EN,

–

sprawdzane wyroby ceramiki budowlanej.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić cel wypalania wyrobów ceramicznych?

scharakteryzować wypalanie biskwitowe?

scharakteryzować wypalanie „na ostro”?

określić, jakie wyroby naleŜy wypalać co najmniej trzykrotnie?

scharakteryzować krzywą wypalania?

scharakteryzować etapy wypalania?

określić właściwości wyrobów wypalanych?

ocenić jakość wyrobów po wypaleniu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.

Klasyfikacja pieców ceramicznych

4.3.1. Materiał nauczania

Kryteria podziału pieców ceramicznych

Podstawowym kryterium podziału pieców ceramicznych jest ciągłość pracy. Do grupy

pieców pracujących okresowo zaliczamy piece komorowe ze stałym i wysuwnym trzonem
oraz kołpakowe zwane dzwonowymi. Piece o pracy ciągłej dzielimy na dwie grupy. Pierwszą
stanowią piece o stojącym wsadzie i ruchomej strefie ogniowej (kręgowe i wielokomorowe),
a drugą piece z ruchomym wsadem i stałą strefą ogniową (tunelowe).

RóŜnorodność rodzajów ceramiki oraz duŜa rozpiętość wymiarów wyrobów

spowodowała konieczność projektowania pieców o zróŜnicowanej konstrukcji i wielkości,
w obrębie poszczególnych typów.

Zarówno piece o działaniu okresowym, jak i ciągłym mogą być opalane paliwami

lub ogrzewane  energią  elektryczną  z  wykorzystaniem  metalowych  lub  niemetalowych
elementów  grzejnych.  Metalowe  to  kanthal,  chromonikielina,  molibden,  wolfram,  platyna,
iryd  i  rod.  Niemetalowe  elementy  grzejne  wykonane  są  z  węglika  krzemu,  dwukrzemku
molibdenu, chromianu litu, tlenku cyrkonu, węgla i grafitu.

Ze względu na kierunek ruchu powietrza i spalin piece dzielą się na urządzenia

z przepływem poziomym i pionowym. Wśród tych ostatnich rozróŜnia się piece o płomieniu
wstępującym, zstępującym i zwrotnym.

Drobnoziarniste tlenkowe i nietlenkowe wyroby ceramiki specjalnej są wytwarzane

metodą spiekania pod ciśnieniem jednoosiowym i izostatycznym. Proces ten prowadzony jest
w kosztownych urządzeniach i stosowany tylko do produkcji wyrobów małogabarytowych.

Elementy konstrukcyjne pieców

Podstawowymi elementami konstrukcyjnymi pieców ceramicznych są: fundamenty,

ściany,  sklepienie,  trzon,  paleniska,  palniki,  elementy  grzejne,  kanały  kominowe,  kominy,
zasuwy,  ssawy,  wentylatory  oraz  osprzęt  (przewody  rurowe,  urządzenia  kontrolno-
-pomiarowe). Elementy te róŜnią się od siebie w zaleŜności od rozwiązania konstrukcyjnego
pieca, a w niektórych typach nie występują.

Fundament jest elementem, na którym opiera się konstrukcja pieca. KaŜdy piec musi

mieć własny fundament niezwiązany z fundamentem hali, a jego wielkość zaleŜy od cięŜaru
pieca  i  ewentualnych  jego  ruchów.  Aby  zmniejszyć  obciąŜenia  jednostkowe  na  grunt
wykonuje  się  fundamenty  rozszerzające  się  ku  dołowi  pod  pewnym  kątem.  Fundamenty
moŜna budować z cegły czerwonej, klinkieru, betonu zwykłego i ogniotrwałego, gruzobetonu,
Ŝelbetu,  kamienia  łamanego.  Dla  uniknięcia  strat  ciepła  przewodzonego  przez  fundamenty,
oddziela się go od górnych części pieca warstwą izolacji termicznej.

Ściany pieca posiadają najczęściej budowę trójwarstwową. Warstwa zewnętrzna

wykonana  jest  z  cegły  czerwonej  lub  pancerza  z  blachy  falistej,  środkowa  z  ogniotrwałych
wyrobów  izolacyjnych,  a  wewnętrzna  z  wyrobów  ogniotrwałych  dostosowanych
do temperatury  pracy  pieca  i  rodzaju  wypalanych  materiałów.  Grubość  ścian  zaleŜy  od
maksymalnej  temperatury  wypalania  oraz  obciąŜeń  statycznych  (mury  wyŜsze  muszą  mieć
większą  grubość).  Przy  wykonywaniu  ścian  przewiązuje  się  mury  i  prostki  w  murach  oraz
pozostawia szczeliny dylatacyjne.

Sklepienia pieców mogą być łukowe zwykłe i z łukiem odciąŜającym, płaskie oraz

podwieszone.  Oprócz  wymienionych  podstawowych  typów  wykonywane  są  równieŜ
specjalne  rozwiązania  tych  elementów.  W  czasie  pracy  sklepienia  łukowe  działają  siłą
rozporową na ściany boczne i dlatego piece zbroi się kształtownikami stalowymi. Sklepienia
podwieszone  stosuje  się  głównie  w  piecach  tunelowych  o  duŜych  szerokościach.  Składa  się

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ono z konstrukcji stalowej 1, do której są podwieszone kształtki 2. Przestrzeń między
kształtkami wypełniona jest ogniotrwałymi płytami 3, na których ułoŜone są kształtki
izolacyjne 4. Przykłady sklepień pieca przedstawiono na rysunku 8.

Rys. 8. Sklepienia pieców ceramicznych: a) z łukiem odciąŜającym, b) podwieszone [3, s. 143 i 144]

Trzon to część denna pieca, na której ustawiane są wypalane wyroby. MoŜe być na stałe

zabudowany  w  piecu  lub  ruchomy.  Większość  trzonów  jest  wykonana  z  prostek,  płyt
lub bloków  ogniotrwałych,  a  zabudowane  na  wózkach  równieŜ  z  betonów  ogniotrwałych.
PoniewaŜ wloty i wyloty kanałów ogniowych lub dymowych umieszczone w trzonie, ulegają
szybko korozji wykonuje się je z łatwych do wymiany kształtek ogniotrwałych.

W piecach tunelowych transport wsadu moŜe odbywać się na wózkach, płytach, trzonach

ślizgowych,  rolkach,  koszach,  trzonach  pokrocznych  lub  na  poduszce  powietrznej.
Przepychanie  wózków  przez  piec  odbywa  się  za  pomocą  popychacza  mechanicznego
lub hydraulicznego.  W  małych  piecach  wsad  transportowany  jest  na  płytach,  przepychanych
popychaczem  hydraulicznym  zamontowanym  przed  piecem.  W  strefie  do  700°C  przesuwają
się  one  na  trzonie  rolkowym,  a  w  wyŜszych  temperaturach  na  podsypce  piaskowej.  Trzony
rolkowe  w  piecach  do  wypalania  płytek  wykonane  są  ze  stali  Ŝaroodpornej  (do  500°C)
oraz kordierytu  lub  korundu.  Wypalane  nieszkliwione  płytki  ustawia  się  w  stosy  na
Ŝebrowych płytach ceramicznych przesuwanych na rolkach. Płytki szkliwione umieszcza się
w kasetach, a wsad o większych gabarytach jednowarstwowo bezpośrednio na płytach trzonu.
W  piecach  do  szybkościowego  wypalania  płytek  szkliwionych  stosuje  się  trzony  kroczące,
składające się z ruchomych i stałych belek ceramicznych. Ruchome belki okresowo podnoszą
się  i przesuwają  w  kierunku  ruchu  wsadu  o  określony  odcinek,  a  następnie  opuszczają  się
i powracają  do  połoŜenia  wyjściowego.  Wsad  porusza  się  z  nimi  podczas  ruchu  do  przodu,
a pozostaje na nieruchomych belkach w trakcie ruchu powrotnego.

Ustawianie wsadu w piecach ceramicznych

W trakcie wypalania spaliny lub oporowe elementy grzejne promieniują na wsad

i wymurówkę pieca. Promieniowanie cieplne spalin i nagrzanej wymurówki dociera tylko do
tych powierzchni wsadu, które są odkryte dla promieniowania. Do wnętrza półfabrykatu i do
pozostałych  powierzchni  ciepło  dopływa  w  wyniku  przewodzenia.  Przy  ustawianiu  stosów
półfabrykatów  bezpośrednio  poprzez  promieniowanie  ogrzewane  są  tylko  ich  zewnętrzne
powierzchnie,  „widziane”  przez  źródła  promieniowania.  Nagrzane  wyroby  warstw
zewnętrznych,  stają  się  źródłami  promieniowania  dla  sąsiednich  warstw  wewnętrznych.
Promieniowanie  spalin  przepływających  między  stosami  odgrywa  niewielką  rolę
w przenoszeniu ciepła, natomiast waŜne jest wnikanie ciepła od spalin do wsadu.

W kaŜdym piecu podczas wypalania i studzenia występuje równocześnie wymiana ciepła

przez promieniowanie i konwekcję. Znajomość właściwości obu dróg dostawy ciepła

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

decyduje o wyborze koncepcji ogrzewania pieca i sposobie ustawiania wsadu. W piecach do
wypalania cienkościennych półfabrykatów ustawionych jednowarstwowo korzystna jest
przewaga radiacyjnej dostawy ciepła. Gdy wypalane są półfabrykaty masywne lub ustawione
wielowarstwowo lepsze wyniki daje konwekcyjna wymiana ciepła.

Załadowując wsad do pieca naleŜy przestrzegać następujących ogólnych zasad:

–

przestrzeń robocza pieca oraz ciepło do niej doprowadzone powinny być wykorzystane
najefektywniej,

–

półfabrykaty nieszkliwione moŜna ustawiać w stabilne stosy, tak aby dolne warstwy nie
uległy zniszczeniu pod naciskiem warstw górnych,

–

wyroby porcelany stołowej wypalane na biskwit w piecach komorowych, ustawia się
w osłonach w kształcie walców z jednym dnem zwanych kokrami,

–

wyroby poszkliwione naleŜy wypalać pojedynczo, w ogniotrwałych osłonach lub na
płytach rozdzielonych podpórkami tworzącymi rusztowanie,

–

duŜe i cięŜkie kształtki oraz wyroby cienkościenne mogą być ustawiane na podkładkach
wykonanych z tego samego materiału, zwanych bomzami, zabezpieczających podstawę
wyrobu przed deformacją,

–

filiŜanki o fasonie mało podatnym na deformację moŜna wypalać parami, po połączeniu
ich klejem przygotowanym z tlenku glinu, kaolinu i dekstryny,

–

dla zachowania kształtu wyrobów moŜna stosować podpórki ogniotrwałe lub wypalać je
w zasypce z odpowiednio dobranych drobnoziarnistych tlenków,

–

wyroby znacznie kurczące się podczas wypalania mogą być ustawiane pod samą
powierzchnię sklepienia.
Przykłady ustawienia wsadu w piecach przedstawiono na rysunkach 9 i 10.

Rys. 9. Sposoby ustawiania wyrobów w piecach ceramicznych: a) galanterii ceramicznej b) kubków podczas

wypalania „na biskwit” i „na ostro”(do wypalania biskwitowego ładuje się jeden kubek więcej)
c) talerzy w osłonach [1, s. 234 i 237 i 2, s. 365]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 10. Racjonalne ustawienie stosów wyrobów na trzonie pieca tunelowego [5, s. 321]

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie są podstawowe elementy konstrukcyjne pieców ceramicznych?

Jakie są odmiany poszczególnych elementów pieców ceramicznych?

Co zaliczamy do osprzętu pieców ceramicznych?

Jak dzielimy piece ceramiczne?

Jakie elementy ogniotrwałe ułatwiają ustawianie i wypalenie wsadu?

W jaki sposób naleŜy ustawiać półfabrykaty w piecach ceramicznych?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na schemacie przedstawiającym przekrój poprzeczny pieca ceramicznego, oznacz jego

podstawowe elementy konstrukcyjne.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować schemat pieca,

odszukać na rysunku podstawowe elementy pieca i podpisać je,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

arkusze z nieopisanymi schematami pieców ceramicznych.

Ćwiczenie 2

Załaduj wsad do pieca komorowego, wykorzystując dostępne elementy ogniotrwałe

ułatwiające ustawianie półfabrykatów. Po przeprowadzeniu cyklu wypalania zgodnie
z załoŜoną krzywą wypalania, wyładuj wypalone wyroby.

Wszystkie czynności wykonuj zgodnie z instrukcją stanowiskową oraz zasadami

bezpieczeństwa i higieny pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

sprawdzić czy komora pieca jest wyczyszczona,

sprawdzić, jakie półfabrykaty naleŜy załadować do pieca,

sprawdzić, jakimi elementami pomocniczymi dysponujesz,

opracować najkorzystniejszy sposób ustawienia wsadu,

ustawić wsad w piecu,

włączyć piec i wypalić wyroby zgodnie z załoŜoną krzywą wypalania,

wyłączyć piec po zakończonym cyklu wypalania,

wyładować wypalone wyroby.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

instrukcja stanowiskowa,

–

półfabrykaty przygotowane do wypalenia,

–

elementy pomocnicze do ustawiania wsadu w piecu,

–

piec ceramiczny komorowy.

Ćwiczenie 3

Dobierz piec ceramiczny do wypalania wyrobów oraz typu zakładu ceramicznego

podanych w tabeli.

Rodzaj wyrobów

Typ zakładu ceramicznego

Rodzaj dobranego pieca

ceramika artystyczna

mały zakład rzemieślniczy

ceramika stołowa (wypalanie
„na biskwit” i „na ostro”)

zakład ceramiczny o duŜej
zdolności produkcyjnej

ceramika stołowa (utrwalanie
dekoracji naszkliwnej)

zakład ceramiczny o duŜej
zdolności produkcyjnej

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować zawartość tabeli,

ustalić rodzaj pieca zapewniający racjonalne wypalenie wyrobów,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

katalogi pieców ceramicznych,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić kryteria podziału pieców ceramicznych?

sklasyfikować piece ceramiczne?

wymienić elementy konstrukcyjne pieców ceramicznych?

scharakteryzować podstawowe elementy konstrukcyjne?

wyjaśnić radiacyjny i konwekcyjny sposób wymiany ciepła w piecu?

podać zasady ustawiania wsadu w piecu ceramicznym?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.

Wypalanie wyrobów w piecach o róŜnej konstrukcji

4.4.1. Materiał nauczania

Wypalanie w piecach o pracy okresowej

Cykl pracy pieców o działaniu okresowym składa się z następujących etapów:

–

załadowanie wsadu do komory pieca,

–

zamurowanie bramki lub zamknięcie pieca,

–

wypalanie i studzenie zgodnie z krzywą wypalania,

–

wybicie bramki lub otworzenie pieca,

–

wyładowanie wypalonego wsadu,

–

wyczyszczenie komory i przygotowanie do następnego cyklu.

Przebieg poszczególnych etapów zaleŜy od tego, w którym typie pieca okresowego

prowadzone jest wypalanie.

Przykładem pieca ze stałym trzonem jest prostokątny piec komorowy, o płomieniu

zwrotnym przedstawiony na rysunku 11.

Rys. 11. Piec komorowy ze stałym trzonem o płomieniu zwrotnym (opis elementów w tekście) [3, s. 180]

Palniki 1 wbudowane są w boczne ściany pieca, tuŜ nad trzonem. Dzięki odpowiednio

ukształtowanym komorom spalania oraz ścianom przewałowym 3, spaliny kierowane są pod
sklepienie.  Część  spalin  dopływa  otworami  4  bezpośrednio  do  komory,  co  powoduje
zmniejszenie róŜnicy temperatur na jej wysokości. Spod sklepienia spaliny są ściągane w dół
i otworami  2  w  trzonie  pieca  odprowadzane  do  kanału  spalinowego  5,  skąd  wentylatorem
odciągowym kierowane są do komina. Mogą być takŜe przed odprowadzeniem do otoczenia
wykorzystane  w  rekuperatorze  do  podgrzania  powietrza  spalania,  które  dostaje  się  do
kolektorów  6,  a  stąd  pionowymi  rurami  7  poprzez  zawory  regulacyjne  do  poszczególnych
palników.  Po  zakończeniu  wypalania  i  wyłączeniu  palników,  w  czasie  studzenia  komory
zimne  powietrze  jest  zasysane  wziernikami  14  oraz  przez  klapę  usytuowaną  za  piecem  na
kanale  dymowym.  Powietrze  dopływa  do  komory  otworami  w  trzonie,  studzi  wsad  i  gorące
jest  odciągane  otworami  9  w  sklepieniu  pieca.  Otwory  te  zakończone  są  króćcami
prowadzącymi  do  kolektora  zbiorczego  10,  a  stąd  rurociągiem  11  i  wentylatorem

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12 do suszarń.  W  przypadku  zblokowania  kilku  pieców  umieszczonych  na  hali,  przez
odpowiednie  ustawianie  zasuw  gorące  powietrze  moŜe  być  kierowane  do  zimnej  komory
innego pieca w celu jej podgrzania. Zasuwy 13 umoŜliwiają domieszanie zimnego powietrza
z otoczenia, w przypadku, gdy ma ono za wysoką temperaturę dla suszarni.

Znacznie wygodniejsze w eksploatacji są piece komorowe z wysuwnym trzonem,

wykorzystywane  do  wypalania  wyrobów  o  duŜych  rozmiarach  i  wymagających  specjalnej
obróbki  cieplnej  oraz  w  produkcji  krótkich  serii.  Schemat  pieca  tego  typu  przedstawiono  na
rysunku  12.  Dzięki  zastosowaniu  wysuwnego  trzonu  moŜliwe  jest  przyspieszenie
załadowywania  i  wyładowywania  wsadu,  które  odbywa  się  poza  komorą.  Ponadto  nie  jest
konieczne  studzenie  komory  do  temperatury  umoŜliwiającej  obsłudze  wejście  do  pieca
i rozładowanie go. Trzon zabudowany jest na jednym, dwóch lub czterech wózkach, których
boczne  ściany  posiadają  zamknięcia  labiryntowe  oraz  fartuchy  stalowe  zanurzone  w  rynnie
z piaskiem.  Uszczelnienia  te  mają  zapobiegać  przepływowi  spalin  pod  wózki  do  układu
jezdnego.  Górną  część  trzonu  stanowi  ruszt  z  płyt  ogniotrwałych,  pod  który  doprowadza  się
część spalin (z dolnego rzędu palników). Pozwala to na ogrzanie trzonów wózków i dolnych
partii  wsadu.  Przepływ  spalin  i  powietrza  studzącego  jest  podobny  jak  w  omówionym
poprzednio piecu prostokątnym o płomieniu zwrotnym.

Rys. 12. Piec komorowy z wysuwnym trzonem: 1 – wózki, 2 – ściana czołowa, 3 – palniki, 4 – ruszt, 5 – ściana

przewałowa, 6 – otwory nad dolnymi palnikami, 7 – zasuwa w otworach, 8 – otwory w ścianie
przewałowej, 9 – otwory odciągowe, 10 – pionowe kanały spalinowe, 11 – poziome kanały spalinowe
[3, s.183]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W zakładach ceramiki specjalnej, materiałów ogniotrwałych oraz ściernych

eksploatowane  są  piece  kołpakowe  zwane  dzwonowymi.  RozróŜnia  się  dwa  rozwiązania
konstrukcyjne  tych  pieców.  W  pierwszym  stały  trzon  z  ustawionym  wsadem,  przykrywa  się
na czas wypalania ścianami i sklepieniem tworzącymi jedną całość. Po wypaleniu kołpak jest
podnoszony,  aby  umoŜliwić  zdejmowanie  wyrobów  i  ustawienie  nowych  półfabrykatów.
Unoszenie  i  opuszczanie  kołpaka  jest  realizowane  za  pomocą  dźwignic  mechanicznych,
podnośników hydraulicznych lub pneumatycznych. W drugim rozwiązaniu ściany i sklepienie
są  stałe,  a  ruchomy  trzon  zabudowany  na  wózku  jest  wprowadzany  do  kołpaka  od  dołu,
podnośnikiem  pneumatycznym  lub  hydraulicznym.  Pozwala  to  na  wykorzystanie  ciepła
zakumulowanego  w  obmurzu  przez  przeniesienie dzwonu  z  trzonu  z  wypalonymi  wyrobami
na  trzon  z  półfabrykatami  ustawionymi  na  drugim  trzonie.  Schematy  pieców  kołpakowych
przedstawiono na rysunku 13.

Rys. 13. Piece kołpakowe: a) z unoszonym kołpakiem b) z unoszonym trzonem: 1 – kołpak, 2 – trzon, 3 – podnośnik

hydrauliczny lub pneumatyczny [3, s. 187]

Wypalanie w piecach o pracy ciągłej

Piece wielokomorowe i kręgowe naleŜą do grupy pieców o działaniu ciągłym, w których

strefa  ogniowa  jest  w  ruchu,  a  wsad  pozostaje  w  miejscu  i  przechodzi  wszystkie  stadia
wypalania.  Piec  wielokomorowy  zbudowany  jest  z  komór  ujętych  w  jednym  obmurzu,
z których kaŜdą moŜna rozpatrywać jako osobny piec okresowy. W podobny sposób pracuje
piec  kręgowy,  którego  przestrzeń  roboczą  stanowi  ciągły  kanał  podzielony  na  komory

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

umowne.  Pieców  tych  nie  buduje  się  w  nowych  zakładach,  a  piece  wielokomorowe
są stosowane  bardzo  rzadko.  Dlatego  w  tym  rozdziale  zostaną  omówione  tylko  piece
tunelowe, stosowane powszechnie w zakładach branŜy ceramicznej.

Istota pracy pieców tunelowych polega na tym, Ŝe wsad ustawiony na ruchomych

trzonach  wypełniających  całą  długość  tunelu  przesuwa  się,  ulegając  kolejno  podgrzewaniu,
wypalaniu  i  studzeniu.  Niektóre  piece  przed  strefą  podgrzewania  posiadają  przedsionek,
w którym półfabrykaty są dosuszane i wstępnie podgrzewane, co zapobiega kondensacji pary
wodnej z silnie ochładzających się spalin przy zetknięciu z zimnym wsadem. Przedsionek jest
oddzielony  od  strefy  podgrzewania  i  od  otoczenia  Ŝaluzjami,  a  wsad  ogrzewa  się  spalinami
pośrednio  przez  przeponę  metalową.  Zamiast  Ŝaluzji  moŜna  stosować  kurtynę  powietrzną
oddzielającą wnętrze pieca od otoczenia.

Najczęściej wsad pieca tunelowego jest ustawiany na wózkach, poruszających się po

szynach  w  sposób  ciągły  lub  okresowy.  Warstwa  materiałów  ogniotrwałych  jest  ułoŜona  na
ramie  stalowej,  zaopatrzonej  w  układ  jezdny.  Wózki  te  posiadają  boczne  uszczelnienia
labiryntowe  i  rynnowe  jak  wysuwny  trzon  pieców  komorowych.  Dodatkowo  przestrzeń
roboczą  pieca  uszczelnienia  się  stosując  zamknięcia  labiryntowe  i  noŜowe  pomiędzy
wózkami.  Do  transportu  wózków  poza  piecem  wykorzystuje  się  przeciągarki,  a  ich
przetaczanie z toru na tor odbywa się za pomocą przesuwnicy. Widok wózków z ustawionym
wsadem przedstawia rysunek 14.

Rys. 14. Widok fragmentu strefy studzenia pieca i sposobu ustawiania wsadu na wózkach [2, s. 283]

Najprostszym typem pieca tunelowego jest taki, w którym spaliny i powietrze studzące

mają bezpośredni kontakt z wsadem. Buduje się równieŜ piece, w których spaliny
bezpośrednio nagrzewają wsad, a studzenie odbywa się przeponowo. W piecach pośrednich
zarówno nagrzewanie, jak i studzenie odbywa się przez przeponę.

Podczas pracy pieca bezpośredniego, aby wprowadzić wózek do pieca podnosi się

Ŝaluzję  zewnętrzną,  przy  zamkniętej  Ŝaluzji  wewnętrznej.  Po  wprowadzeniu  wózka  do
przedsionka  układ  Ŝaluzji  zmienia  się  na  przeciwny.  Następnie  popychacz  mechaniczny  lub
hydrauliczny  przepycha  cały  zestaw  wózków,  w  sposób  ciągły  bądź  z  częstotliwością

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ustaloną  w  procesie  technologicznym.  W  strefie  podgrzewania  półfabrykaty  stykają  się
z przeciwprądowo  przepływającymi  spalinami,  nagrzewając  się  do  coraz  wyŜszej
temperatury.  Oziębione  spaliny  kanałami  wyciągowymi  są  odprowadzane  bezpośrednio  do
komina  lub  wymiennika  ciepła.  Część  spalin  kierowana  jest  do  przedsionka.  Właściwe
wypalanie  zachodzi  w  środkowej  części  pieca  nazywanej  strefą  ogniową.  Ze  względu  na
wysoką  temperaturę,  ściany  tego  odcinka  tunelu  mają  dodatkową  warstwę  izolacyjną.
W dalszej  części  tunelu  następuje  studzenie  wypalonego  wsadu  powietrzem  z  otoczenia,
wtłaczanym  do  pieca  wentylatorami.  Powietrze  to  odbiera  ciepło  wsadowi  i  ogrzane  trafia
tunelem  do  strefy  wypalania,  gdzie  bierze  udział  w  spalaniu  paliwa  jako  powietrze  wtórne.
Aby  nie  obniŜyć  temperatury  w  strefie  ogniowej,  nadmiar  powietrza  studzącego  jest
odciągany do suszarń.

Wadą pieców bezpośrednich są róŜnice temperatur między górną i dolną częścią wsadu.

W strefie studzenia zimne powietrze płynie dołem tunelu, co powoduje gwałtowne stygnięcie
wsadu  w  części  przytrzonowej  i  moŜe  być  przyczyną  jego  popękania.  Górne  partie  wsadu
stygną  zbyt  wolno.  Aby  zmniejszyć  róŜnicę  temperatury  na  wysokości  tunelu  w  strefie
podgrzewania,  stosuje  się  wtłaczanie  części  powietrza  odciągniętego  ze  strefy  studzenia,
wymuszoną cyrkulację spalin w przekroju poprzecznym tunelu lub recyrkulację spalin.

Schematy róŜnych rozwiązań pieców bezpośrednich przedstawiono na rysunku 15.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 15. Odmiany konstrukcyjne pieców tunelowych bezpośrednich: a), b) bez moŜliwości regulowania

temperatury w przekroju poprzecznym tunelu, c) z przetłaczaniem powietrza ze strefy studzenia do
strefy podgrzewania, d) z nadmuchem powietrza w strefie studzenia, e) z recyrkulacją spalin [3, s. 230]

W piecach tunelowych z bezpośrednim podgrzewaniem i przeponowym studzeniem wsadu,

powietrze  studzące  doprowadzane  jest  z  otoczenia  do  rekuperatorów  w  ścianach  i sklepieniu.
Najczęściej  w  strefie  studzenia  zamontowane  są  trzy  sekcje  rekuperatorów,  jedna  metalowa
i dwie  ceramiczne.  Rekuperator  najdalej  oddalony  od  strefy  wypalania,  wykonany  jest  z  blachy
falistej  Ŝaroodpornej  lub  oŜebrowanych  przewodów  o  róŜnym  przekroju  (prostokątnym,
okrągłym). Sekcja najbliŜsza strefy ogniowej i środkowa są wykonane z kształtek ogniotrwałych
ceramicznych.  Zimne  powietrze  studzące  dopływa  do  kaŜdego  z rekuperatorów  przez  wloty
usytuowane  w  dolnej  części  zewnętrznego  obmurza.  Powietrze  ogrzane  w  sekcji  metalowej
i środkowej  jest  odciągane  do  suszarń,  a  ogrzane  w  sekcji  leŜącej  przy  strefie  wypalania
wykorzystywane jest do nadmuchu ciepłego w przedsionku oraz jako powietrze wtórne. Schemat
pieca z przeponowym podgrzewaniem przedstawiono na rysunku 16.

Rys. 16. Schemat przepływu gazów w piecu tunelowym o przeponowym studzeniu wsadu [3, s. 239]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W piecach tunelowych pośrednich (muflowych) podgrzewanie, wypalanie i studzenie

odbywa  się  głównie  przez  promieniowanie  ciepła  od  ścianek  przepony  do  wsadu  lub
odwrotnie.  Zaletą  tych  pieców  jest  oddzielenie  wsadu  od  spalin,  co  pozwala  na  wypalanie
wyrobów  w  czystej  atmosferze.  Spalanie  i  przepływ  spalin  odbywa  się  w  przestrzeni
oddzielonej  od  tunelu  przeponą.  Na  początku  strefy  podgrzewania  ochłodzone  spaliny  są
odciągane i kierowane do rekuperatora, a następnie do komina. Zimne powietrze studzące jest
wdmuchiwane przy końcu strefy studzenia w przestrzeń między obmurzem a przeponą, studzi
ją i ogrzane zuŜywane jest do spalania paliwa oraz kierowane do suszarń. Czasami stosuje się
dodatkowy  nadmuch  powietrza  bezpośrednio  do  tunelu,  ułatwiający  odprowadzenie  lotnych
produktów  obróbki  termicznej  wyrobów.  Schemat  pieca  tunelowego  przeponowego
przedstawiono na rysunku 17.

Rys. 17. Piec tunelowy przeponowy (muflowy) [3, s. 244]

Najczystszą atmosferą wypalania oraz łatwością regulacji temperatury i duŜą

dokładnością utrzymania Ŝądanej temperatury charakteryzują się piece tunelowe elektryczne.
Mimo,  Ŝe  zuŜycie  ciepła  na  kilogram  wyrobów  jest  w  tych  piecach  niŜsze  od  opalanych
paliwami,  wysoki  koszt  energii  elektrycznej  moŜe  wpłynąć  na  nieopłacalność  ich
eksploatacji.  Oporowe  elementy  grzejne  najczęściej  otaczają  strefę  wypalania,  zapewniając
wyrównanie temperatury w przekroju poprzecznym tunelu o powierzchni od 0,01 do 0,85 m

Zasilanie  pieca  odbywa  się  najczęściej  za  pośrednictwem  transformatora,  co  umoŜliwia
regulowanie  pobieranej  mocy  w  zaleŜności  od  temperatury  wypalania.  JeŜeli  podczas
wypalania  konieczne  jest  stosowanie  atmosfery  redukcyjnej,  przewodami  rurowymi  wtłacza
się  do  strefy  wypalania  gazy  zawierające,  CO  lub  wsuwa  kostki  węglowe.  W  piecach
elektrycznych stosuje się studzenie przeponowe.

Budowane są równieŜ piece elektryczne wielokanałowe (wielopasaŜowe) złoŜone

z połoŜonych  obok  siebie  tuneli.  Ruch  wsadu  w  sąsiadujących  kanałach  odbywa  się
w przeciwnych  kierunkach  i  stygnące  wyroby  w  jednym  kanale  oddają  ciepło  wyrobom
podgrzewanym  w  kanale  obok.  Przekazywanie  ciepła  odbywa  się  przez  cienkie  ścianki
działowe lub bezpośrednio.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Szybkościowe wypalania wyrobów

Zastosowanie szybkościowego wypalania wyrobów ceramicznych w znacznym stopniu

zmniejsza koszty ich produkcji. Obecnie metoda ta wykorzystywana jest głównie do
wypalania ceramiki glinokrzemianowej, takiej jak płytki ścienne, naczynia stołowe i wyroby
sanitarne oraz w produkcji niektórych rodzajów najnowszej tlenkowej ceramiki
drobnoziarnistej. Głównym problemem związanym z przyspieszeniem procesu wypalania jest
nierównomierna

skurczliwość

wyrobów,

prowadząca

powstawania

pęknięć.

Aby przeprowadzić  wypalanie  szybkościowe  naleŜy  zwiększyć  tempo  zmian  temperatury
w trakcie  ogrzewania  i  studzenia  wyrobów,  w  porównaniu  z  szybkościami  realizowanymi
w tradycyjnych  piecach.  Szybkość  zmian  temperatury  jest  jednak  ograniczona  szybkością
niezbędnych przemian fizykochemicznych w wypalanych półfabrykatach. Tak, więc zarówno
wypalanie  płytek  ściennych  w  ciągu  kilkudziesięciu  minut,  jak  i  wypalanie  kształtek
krzemionkowych w ciągu kilkudziesięciu godzin moŜe być uwaŜane za szybkościowe.

Podstawowymi cechami charakterystycznymi pieców do wypalania szybkościowego są

małe  przekroje  poprzeczne  tuneli  oraz  duŜe  prędkości  przesuwania  się  wsadu  przez  kanał
roboczy.  Transport  wyrobów  moŜe  być  realizowany  na  wózkach,  poduszce  powietrznej,
płytach,  rolkach  i  taśmach.  Najczęściej  piece  te  opalane  są  paliwami  gazowymi
lub ogrzewane energią elektryczną.

Wypalanie dekoracji naszkliwnej

Aby utrwalić naszkliwną dekorację wyrobów, konieczne jest ich wypalenie

w temperaturze  około  800°C  przy  zastosowaniu  atmosfery  utleniającej.  Temperatura
wypalania  zaleŜy  od  rodzaju  uŜytej  farby.  Jest  wiele  rozwiązań  konstrukcyjnych  pieców  do
wypalania  dekoracji  naszkliwnej,  a  ich  wspólną  cechą  jest  przeponowe  ogrzewanie  wsadu.
Najlepsze są piece ogrzewane elektrycznie, a czas przebywania wyrobów w piecu wynosi od
4 do 8 godzin. JeŜeli zakład dysponuje co najmniej dwoma piecami do utrwalania dekoracji,
wyroby bogato zdobione róŜnymi farbami wypala się wielokrotnie we właściwej dla tych farb
temperaturze. Podczas wypalania wyroby nie mogą się stykać ze sobą, co zapewniają róŜnego
typu  podstawki  i  trójkąty  ceramiczne.  Wsad  ustawia  się  najczęściej  w  koszach  ze  stali
Ŝaroodpornej,  przepychanych  po  rolkach  lub  szynach  popychaczem  hydraulicznym.  Piece
wyposaŜone są w urządzenia odciągu oparów powstających w trakcie wypalania.

Najczęstsze wady wyrobów zdobionych naszkliwnie, wynikające z niewłaściwego

prowadzenia procesu wypalania przedstawiono w tabeli 3.

Tabela 3. Wady wyrobów zdobionych naszkliwnie i ich przyczyny

Wada wyrobu

Przyczyna powstania wady

Spienienie powierzchni farb

Za szybki wzrost temperatury w piecu

Matowość farb

Zbyt niska temperatura wypalania; zła wentylacja pieca; nowe,
niewysolone ściany pieca; przenikanie szkodliwych gazów w wyniku
uszkodzenia mufli

Zanieczyszczenia powierzchni

farbą

Niestaranny transport do pieca; złe ustawienie w koszach

Ścieralność złota uŜytego do

zdobienia

Niedopalenie wsadu

Typowe podpórki i ochraniacze stosowane do wypalania szkliwionych oraz zdobionych
wyrobów przedstawiono na rysunku 18.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 18. Podpórki i ochraniacze stosowane do wypalania wyrobów szkliwionych i zdobionych [1, s. 236]

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Czym róŜni się wypalanie szybkościowe od wypalania standardowego?

Co moŜna odczytać z temperaturowej krzywej wypalania?

W czym ustawia się wyroby dekorowane w piecach?

Czy wyroby dekorowane mogą stykać się ze sobą podczas wypalania?

Jakie elementy ceramiczne ułatwiają ustawianie wyrobów dekorowanych w piecu?

Jakie są wady wyrobów dekorowanych wynikające z niewłaściwego wypalania?

Jakie są główne nieprawidłowości wypalania utrwalającego dekorację?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Porównaj krzywą wypalania szybkościowego z krzywą wypalania standardowego

realizowaną w piecu tradycyjnym. Z obu krzywych odczytaj początkową temperaturę wsadu,
maksymalną temperaturę wypalania i czas potrzebny do jej osiągnięcia, szybkość wzrostu
temperatury, czas utrzymania wsadu w temperaturze wypalania, czas i szybkość studzenia
wsadu oraz temperaturę, do której studzono wyroby.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

przeanalizować instrukcję do wykonania ćwiczenia,

przeanalizować wykresy obu krzywych wypalania,

odczytać lub obliczyć parametry podane w treści ćwiczenia,

zapisać otrzymane wyniki w sposób umoŜliwiający ich porównanie,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

arkusze z instrukcją do wykonania ćwiczenia oraz krzywymi wypalania,

–

kalkulator,

–

podstawowe przybory rysunkowe.

Ćwiczenie 2

Ustaw w koszu wykonanym ze stali Ŝaroodpornej, wyroby dekorowane przeznaczone

do wypalania końcowego.

Wszystkie czynności wykonuj zgodnie z instrukcją stanowiskową oraz zasadami

bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować asortyment wyrobów przeznaczonych do wypalania,

wybrać rodzaj podstawek i ochraniaczy,

przygotować kosz,

ustawić wyroby w koszu zgodnie z obowiązującymi zasadami,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

instrukcja stanowiskowa,

–

wyroby ceramiczne dekorowane naszkliwnie,

–

podstawki i ochraniacze ceramiczne,

–

kosze ze stali Ŝaroodpornej.

Ćwiczenie 3

Określ wady wyrobów zdobionych naszkliwnie oraz przyczyny ich powstania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeprowadzić wzrokową ocenę jakości wyrobów,

oddzielić wyroby bez wad od wyrobów wadliwych,

określić wady wyrobów i przyczyny ich powstania,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

wyroby ceramiczne dekorowane naszkliwnie z wadami i bez wad,

–

wzory dekoracji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wymienić etapy wypalania w piecach o pracy okresowej?

scharakteryzować odmiany konstrukcyjne pieców okresowych?

scharakteryzować odmiany konstrukcyjne pieców tunelowych?

scharakteryzować szybkościowe wypalanie wyrobów?

scharakteryzować utrwalanie dekoracji naszkliwnej?

ocenić wady wyrobów zdobionych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.

Kontrola procesu wypalania

4.5.1. Materiał nauczania

Większość procesów produkcyjnych nie moŜe być prowadzona bez nadzoru i moŜliwości

oddziaływania  na  ich  przebieg.  Procesy  te  powinny  przebiegać  w  ściśle  określonych
warunkach,  mimo,  Ŝe  w  trakcie  ich  trwania  działa  na  nie  wiele  czynników  zakłócających.
Piece  ceramiczne  wyposaŜa  się  w  aparaturę  pomiarową,  sygnalizacyjną  i  regulacyjną
umieszczoną  w  specjalnej  szafie  pomiarowej,  znajdującej  się  w  niewielkiej  odległości  od
urządzenia. Zadaniem tej aparatury jest zmniejszenie liczby pracowników obsługujących piec
i  ułatwienie  im  pracy  oraz  wyeliminowanie  błędów  w  pracy  pieca,  a  w  konsekwencji
zmniejszenie  liczby  braków.  Sygnalizacja  zabezpiecza  przed  powstawaniem  stanów
awaryjnych  i  ułatwia  obsługę  pieca.  Najczęściej  sygnalizowane  są  niebezpieczne  spadki
ciśnień  gazu  i  powietrza  spalania,  przekroczenie  załoŜonych  temperatur,  spadki  napięcia
zasilającego  urządzenie  oraz  zaniki  podciśnienia  i  przekroczenia  ciśnień  w  przewodach
układów  współpracującymi  z  piecami.  Rodzaj  stosowanej  aparatury  kontrolnej,
sygnalizacyjnej  oraz  zakres  sterowania  automatycznego  jest  dostosowany  do  rodzaju  pieca.
Niewłaściwie  dobrana  i  źle  pracująca  aparatura  pomiarowa,  podraŜa  koszt  pieca  i  utrudnia
jego obsługę.

Do podstawowych parametrów mierzonych i rejestrowanych w trakcie procesu wypalania

naleŜą:  temperatura,  natęŜenie  przepływu  gazów,  ciśnienie  gazów  i  skład  spalin.  W  piecach
o pracy  okresowej  kontroluje  się  prawidłowość  zmian  poszczególnych  parametrów  w  czasie
cyklu wypalania. Urządzenia pracujące w sposób ciągły charakteryzują się natomiast stałymi
wartościami parametrów w punktach pomiarowych lub strefach niezaleŜnie od upływu czasu.
Na  podstawie  wyników  pomiarów  wyciąga  się  wnioski  o  zgodności  przebiegu  procesu
z wcześniej załoŜonymi warunkami.

Jednym z najwaŜniejszych parametrów, jakie naleŜy kontrolować podczas wypalania jest

temperatura.  Jej  zmiany  są  funkcją  czasu  w  piecach  komorowych  ze  stałym  i  wysuwnym
trzonem oraz kołpakowych, lub teŜ są stałymi wielkościami w określonych punktach pieców
tunelowych.  Regulacja  temperatury  odbywa  się  przez  zmianę  ilości  paliwa  doprowadzanego
do  spalania  lub  regulowanie  pobieranej  mocy  w  piecach  elektrycznych.  W  piecach
pracujących  okresowo  stosowane  są  programowe  regulatory  temperatury  i  ciśnienia
w przestrzeni roboczej.

Zakłócenia temperatury w piecu mogą wynikać z okresowych zmian wartości

opałowej  paliwa,  zmiennego  obciąŜenia  wsadem  i  wahań  ciśnienia.  Przyczyną  zaburzenia
moŜe  być  równieŜ  zmienna  ilość  lub  temperatura  doprowadzonego  powietrza  spalania.
Oprócz  temperatury  w  przestrzeni  roboczej  mierzy  się  temperaturę  spalin  odciąganych  z
pieca,  która  świadczy  o  prawidłowym  wykorzystaniu  energii  dostarczonej  z  paliwem.  W
piecach  tunelowych  sprawdza  się  czy  ciśnienie  i  ciąg  mają  stałe  wartości  w  ustalonych
strefach  i  czy  są  one  zgodne  z  krzywą  ciągu  wykreślaną  wspólnie  z  temperaturową  krzywą
wypalania.  Wykonywanie  analizy  spalin  pozwala  na  kontrolowanie  przebiegu  spalania  oraz
określenie  atmosfery  panującej  w  piecu.  Przewaga  tlenu  w  badanych  spalinach  świadczy  o
utleniającej  atmosferze  oraz  o  spalaniu  paliwa  z  nadmiarem  tlenu.  DuŜa  zawartość  tlenku
węgla wskazuje na atmosferę redukcyjną, czyli spalanie paliwa z niedoborem tlenu.

Zestawienie przyrządów do pomiaru parametrów procesu wypalania zamieszczono

w tabeli 4.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 4. Przyrządy do pomiaru parametrów wypalania

Parametr

Przyrządy pomiarowe

Termopary (do pomiaru ciągłego)
Pirometry optyczne (do pomiaru bezstykowego)

Temperatura

Wskaźniki pirometryczne (do kontroli maksymalnej temperatury wypalania)
Ciągomierze przemysłowe i Krella
Manometry membranowe

Ciśnienie i ciąg

Manometry z rurką Bourdona
Przepływomierze zwęŜkowe
Rurki spiętrzające
Przepływomierze wiatraczkowe
Przepływomierze dozujące
Wagi pierścieniowe

NatęŜenie przepływu gazów

Termoanemometry
Aparat Orsata

Skład gazów spalinowych

Automatyczne analizatory spalin

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Gdzie zgromadzona jest aparatura pomiarowa, w którą wyposaŜone są piece?

Jakie parametry są mierzone w czasie pracy pieca ceramicznego?

Jakie przyrządy słuŜą do pomiaru poszczególnych parametrów wypalania?

Do jakich pomiarów temperatury wykorzystywany jest pirometr optyczny?

4.5.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Odczytaj z przyrządów pomiarowych zamontowanych w piecu ceramicznym wartości

parametrów wypalania.

Wszystkie czynności wykonuj zgodnie z instrukcją stanowiskową oraz zasadami

bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zlokalizować przyrządy pomiarowe,

określić parametry mierzone przez poszczególne mierniki,

odczytać wartości parametrów wypalania,

zapisać w tabeli wartości parametrów oraz datę i godzinę pomiaru,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

instrukcja stanowiskowa,

–

piec ceramiczny wyposaŜony w aparaturę pomiarową,

–

arkusze z tabelą do zapisu wyników pomiarów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Zmierz za pomocą pirometru optycznego temperaturę w przestrzeni roboczej pieca

ceramicznego.

Wszystkie czynności wykonuj zgodnie z instrukcją stanowiskową oraz zasadami

bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

ustalić miejsce wykonania pomiaru,

przygotować pirometr optyczny do pracy,

przeprowadzić pomiar zgodnie z instrukcją obsługi pirometru,

zapisać wynik oraz datę i godzinę pomiaru,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

instrukcja stanowiskowa,

–

pirometr optyczny dowolnego typu,

–

instrukcja obsługi wybranego pirometru,

–

pracujący piec ceramiczny,

–

arkusze z tabelą do zapisu wyników pomiarów.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić zadania aparatury pomiarowej zamontowanej w piecu?

określić zadania aparatury sygnalizacyjnej zamontowanej w piecu?

określić zadania aparatury regulacyjnej zamontowanej w piecu?

określić parametry procesu wypalania i cel ich pomiaru?

określić róŜnice kontroli okresowego i ciągłego wypalania?

dobrać przyrządy pomiarowe do kontroli parametrów wypalania?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Zasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony

przeciwpoŜarowej przy wypalaniu wyrobów ceramicznych

4.6.1. Materiał nauczania

Stopień zagroŜenia wypadkowego i zachorowalności na choroby zawodowe, w znacznej

mierze  jest  uzaleŜniony  od  złoŜoności  procesu  technologicznego  oraz  zmechanizowania
i zautomatyzowania  poszczególnych  operacji  jednostkowych.  Część  zakładów  ceramicznych
stosuje  jeszcze  niezbyt  nowoczesne  urządzenia  i  maszyny,  co  ma  wpływ  na  częstotliwość
i rodzaj  wypadków  przy  pracy.  PoniewaŜ  w  piecowni  trudno  wyodrębnić  pojedyncze
stanowiska pracy, stworzenie tam właściwego mikroklimatu jest bardzo utrudnione.

ZagroŜeniem dla pracowników piecowni są choroby wywołane nagłymi zmianami

temperatury  oraz  choroby  oczu,  na  przykład  zaćma  szara.  Choroba  ta  powstaje  w  wyniku
długoletniej pracy w warunkach naraŜenia na działanie promieniowania podczerwonego, przy
kontroli  wzrokowej  temperatury  wnętrza  pieca  bez  stosowania  ochron  oczu z  odpowiednimi
filtrami.  Wskutek  pracy  w  podwyŜszonych  temperaturach  przy  załadowywaniu
i wyładowywaniu  wsadu  z  pieców  komorowych,  czyszczeniu  gorących  kanałów
podtrzonowych  pracownicy  naraŜeni  są  na  choroby  serca.  Przez  naleŜyte  ochładzanie
stanowisk  pracy,  zabezpieczenie  przed  przeciągami,  studzenie  wypalonych  wyrobów  do
niŜszej  temperatury  moŜna  w  znacznym  stopniu  wyeliminować  większość  zagroŜeń.  WaŜne
jest  równieŜ  umoŜliwienie  pracownikom  stałego  dostępu  do  lekko  ochłodzonych  napojów,
które uzupełniałyby straty wodno-mineralne powstające podczas pracy. Znacznie rzadziej niŜ
u  pracowników  innych  wydziałów,  występuje  wśród  osób  obsługujących  piece  ceramiczne
pylica płuc.

Wypadki przy obsłudze pieców ceramicznych mogą powstać w wyniku:

–

oparzenia od gorących ścian pieców i wyładowywanych wyrobów,

–

urazów mechanicznych wskutek upadku duŜych i cięŜkich wyrobów,

–

niewłaściwej obsługi środków do transportu wsadu,

–

poraŜenia prądem elektrycznym,

–

wybuchu gazów lub pyłu węglowego przy zapalaniu palników,

–

zatrucia się atmosferą zawierającą zwiększoną ilość gazów szkodliwych takich jak CO.
Do oznakowania przewodów doprowadzających paliwo do palników stosuje się kolor

Ŝółty  zarezerwowany  do  malowania  miejsc  oraz  części  maszyn  i  urządzeń  zagraŜających
pracownikowi. Przewody powietrzne malowane są na kolor niebieski. Barwa czerwona słuŜy
do  oznakowania  wyłączników  awaryjnych  oraz  sprzętu  przeciwpoŜarowego  rozlokowanego
na  hali.  Barwa  zielona  wskazuje  drogi  ewakuacyjne  i  miejsca  gdzie  moŜna  skorzystać
ze środków pierwszej pomocy.

KaŜdy pracownik podlega badaniom lekarskim i szkoleniom w zakresie bhp,

przewidzianym w dziale dziesiątym Kodeksu pracy.

4.6.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie są zagroŜenia dla zdrowia i Ŝycia pracownika wykonującego czynności związane
z wypalaniem wyrobów ceramicznych?

Co to jest choroba zawodowa?

Gdzie szukać informacji dotyczących chorób zawodowych?

Co jest przyczyną wypadków przy obsłudze pieców?

Jaką strukturę ma kodeks pracy?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wyszukaj w rejestrze chorób zawodowych tych, którymi są zagroŜeni pracownicy

zakładów ceramicznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować wyciąg z rejestru chorób zawodowych,

wyszukać choroby zawodowe ceramików,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

wyciąg z aktualnego rejestru chorób zawodowych.

Ćwiczenie 2

Określ na podstawie Kodeksu pracy prawa i obowiązki pracownika, w zakresie

bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

wyszukać w Kodeksie pracy działu dotyczącego bezpieczeństwa i higieny pracy,

przeanalizować wybrany dział i wyszukać potrzebne informacje,

zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

Kodeks pracy.

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić, od czego zaleŜy stopień zagroŜenia wypadkowego?

podać choroby zagraŜające pracownikom piecowni?

określić przyczyny wypadków pracowników piecowni?

określić barwy przewodów instalacji spalania paliwa?

podać, co zawiera dział dziesiąty kodeksu pracy?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Test zawiera 20 zadań o róŜnym stopniu trudności. Wszystkie zadania są zadaniami
wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową
odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

Test składa się z dwóch części o róŜnym stopniu trudności: I część – poziom
podstawowy, II część – poziom ponadpodstawowy.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Kiedy  udzielenie  odpowiedzi  będzie  Ci  sprawiało  trudność,  wtedy  odłóŜ  jego
rozwiązanie  na  później  i  wróć  do  niego,  gdy  zostanie  Ci  czas  wolny.  Trudności  mogą
przysporzyć  Ci  zadania:  17÷20,  gdyŜ  są  one  na  poziomie  trudniejszym  niŜ  pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.

Na rozwiązanie testu masz 40 minut.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

JeŜeli węgiel spala się zgodnie z reakcją C + O

→ CO

, to spalanie nazywamy

niezupełnym.

częściowym.

całkowitym.

pełnym.

JeŜeli współczynnik nadmiaru powietrza spalania jest mniejszy od 1, to atmosfera
w piecu bezpośrednim jest
a)

utleniająca.

redukcyjna.

obojętna.

ochronna.

Pierwsze wypalanie w procesie produkcyjnym wyrobów szkliwionych nazywa się
a)

ostrym.

przedszkliwnym.

biskwitowym.

utrwalającym.

Minerały ilaste w trakcie wypalania tracą bezpowrotnie plastyczność, w wyniku
a)

dehydratyzacji.

dehydrolizie.

dekatyzacji.

detoksykacji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Powstawanie fazy szklistej, czyli witryfikacja następuje w wypalanym czerepie
w zakresie temperatur
a)

poniŜej 200°C.

od 200 do 600°C.

od 600 do 900°C.

powyŜej 900°C.

Uszczelnienie przestrzeni roboczej pieca tunelowego, które znajduje się między
wózkiem, a ścianą to uszczelnienia
a)

Ŝaluzjowe.

rynnowe.

noŜowe.

krzyŜowe.

Podkładki wykonane z tego samego materiału, co wypalane wyroby, zabezpieczające ich
podstawę przed deformacją nazywają się
a)

bomzami.

osłonami.

kokrami.

przewałami.

Do osprzętu pieca nie zaliczamy
a)

sklepienia.

aparatury sygnalizacyjnej.

aparatury kontrolno-pomiarowej.

przewodów rurowych doprowadzających gaz do spalania.

Na komory umowne podzielony jest piec
a)

tunelowy.

kręgowy.

kołpakowy.

wielokomorowy.

10.

Paliwa stałe w kawałkach spala się w
a)

palnikach wysokociśnieniowych.

palnikach dyszowych.

paleniskach schodkowych.

palnikach dyfuzyjnych.

11.

WielopasaŜowe mogą być piece
a)

wielokomorowe.

komorowe.

kołpakowe.

tunelowe.

12.

Wyroby, które moŜna sortować automatycznie według grubości i przedziałów
wymiarowych to
a)

dzbanki.

salaterki.

płytki ścienne.

talerze płytkie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13.

Kierunki przepływu spalin i przesuwania się wsadu w piecu tunelowym są
a)

krzyŜowe.

mieszane.

współprądowe.

przeciwprądowe.

14.

Obecność łysin na powierzchni wyrobu określa się bezpośrednio po
a)

uformowaniu półfabrykatu.

wypaleniu na ostro.

wypaleniu na biskwit.

utrwaleniu dekoracji.

15.

Do ciągłego, stykowego pomiaru temperatury w piecach ceramicznych stosuje się
a)

termopary.

stoŜki Segera.

sztabki kulowe.

pirometry optyczne.

16.

Stałymi temperaturami w poszczególnych punktach pomiarowych charakteryzują się
piece
a)

komorowe ze stałym trzonem.

komorowe z wysuwnym trzonem.

kołpakowe.

tunelowe.

17.

Ścieralność obwódek talerzy wykonanych złotem, po wypalaniu utrwalającym jest
wynikiem
a)

zbyt wysokiej temperatury wypalania.

zbyt niskiej temperatury wypalania.

za szybkiego wzrostu temperatury.

złej wentylacji pieca.

18.

NajwyŜsza temperatura w przestrzeni roboczej pieca komorowego o płomieniu zwrotnym
panuje
a)

przy sklepieniu.

przy trzonie.

w połowie wysokości komory.

w całej komorze temperatura jest taka sama.

19.

Według krzywej wypalania wzrost temperatury od 20 do 1220°C naleŜy osiągnąć
w ciągu 6 godzin. Szybkość wzrostu temperatury musi wynosić
a)

60°C/h.

120°C/h.

200°C/h.

300°C/h.

20.

Największy efekt energetyczny uzyskamy spalając 150 kg paliwa, o wartości opałowej
równej
a)

24500 kJ/kg.

30480 kJ/kg.

45600 kJ/kg.

14000 kJ/kg.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Wypalanie wyrobów ceramicznych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

Dobrzański S., śołędziowski W.: Materiałoznawstwo szklarskie i ceramiczne. WSiP,
Warszawa 1981

Flis B., Wyszyńska A.: Zarys technologii ceramiki. WSiP, Warszawa 1984

Kordek M., Raczyński M.: Suszarnie i piece ceramiczne. WSiP, Warszawa 1980

Kostro J.: Elementy, urządzenia i układy automatyki. WSiP, Warszawa 1998

Ostrowski T.: Suszarnie i piece w przemyśle materiałów ogniotrwałych. Wydawnictwo
„Śląsk”, Katowice 1967

Raabe J., Bobryk E.: Ceramika funkcjonalna. Metody otrzymywania i własności. Oficyna
Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997

Wilk S.: Technika cieplna. WSiP, Warszawa 1975