Causas y soluciones de las grietas y el colapso en el proceso de secado de ladrillos verdes

El proceso de secado del ladrillo verde se refiere a la absorción de calor de un ambiente a mayor temperatura, lo que convierte el agua física dentro del ladrillo en vapor de agua. El gas calentado se expande a medida que aumenta la temperatura, lo que provoca un aumento en la presión del gas. El gas bajo mayor presión se liberará en el entorno natural donde la presión es menor. El vapor de agua se evapora a través de los huecos y desaparece del ladrillo. La calidad del secado es un factor clave para garantizar la calidad de la cocción y la producción de ladrillos. Sin un secado adecuado, no se puede garantizar la producción ni la calidad de la cocción. Una cámara de secado diseñada científicamente, un método de suministro de aire razonable y una temperatura de suministro de aire adecuada a las características de la materia prima son los requisitos previos para asegurar la efectividad del secado.

Aumentar la capacidad de la cámara de secado, reducir la velocidad de calentamiento del ladrillo, extender el ciclo de secado y mejorar la tasa de calificación del secado son factores esenciales para garantizar la tasa de cocción del horno y lograr una cocción rápid

Los tres parámetros físicos que afectan el rendimiento del secado son:
Temperatura: Una temperatura más alta acelera la evaporación del agua en los ladrillos, pero un aumento excesivo puede causar grietas o deformaciones. Es fundamental mantener un control preciso de la temperatura.
Humedad: El nivel de humedad en el ambiente afecta la capacidad del aire para absorber el vapor de agua que se evapora de los ladrillos. Un ambiente con baja humedad favorece el secado más rápido.
Velocidad del aire: Un flujo de aire adecuado ayuda a eliminar el vapor de agua de los ladrillos. Si la velocidad del aire es demasiado baja, el secado será lento; si es demasiado alta, puede causar tensiones en los ladrillos y provocar defectos.
Estos parámetros deben equilibrarse cuidadosamente para optimizar el proceso de secado sin comprometer la calidad del producto.

Para materiales de alta sensibilidad, la cámara de secado debe tener más de 70 metros de longitud y un ciclo de secado superior a 45 horas. La temperatura del suministro de aire no debe exceder los 120°C, y la longitud de precalentamiento debe ser superior a 20 metros. La tasa de calentamiento del ladrillo en la zona de precalentamiento debe controlarse entre 3°C/h y 4°C/h, y la humedad relativa en la sección de precalentamiento debe mantenerse entre el 75% y el 85%. El paso más crítico es calentar el material crudo antes del moldeo, aumentando la temperatura del ladrillo moldeado y asegurando que la temperatura dentro del ladrillo tienda a ser uniforme. Además, la temperatura del ladrillo verde moldeado debe ser ligeramente superior a la de la entrada de la cámara de secado. Si se cumplen las condiciones anteriores, se puede garantizar la calidad del secado.

La humedad del aire en la sección de precalentamiento depende de la humedad crítica y la sensibilidad al secado del material en bruto. Cuando la humedad crítica es alta y la sensibilidad al secado es baja, el proceso es relativamente corto desde que el ladrillo entra en la cámara de secado hasta que deja de encogerse y agrietarse. En este caso, una baja humedad y una alta temperatura en la sección de precalentamiento pueden acortar la longitud de la cámara de secado y lograr un secado rápido. Por el contrario, si la humedad crítica es baja y la sensibilidad al secado es alta, la cámara de secado debe extenderse en consecuencia, y la sección de precalentamiento debe mantener una alta humedad con baja temperatura para reducir la velocidad de secado. De lo contrario, aparecerán grietas en el ladrillo.

El carro del horno puede garantizar la distribución uniforme del combustible y el flujo de aire en la sección transversal del horno. El principio para colocar los ladrillos en el carro debe ser una disposición densa en la parte inferior y una disposición más suelta en la parte superior, lo que permite un mayor espacio en el centro del horno, facilitando la salida de la humedad. El ladrillo macizo es más propenso a colapsar que el ladrillo hueco durante el proceso de secado, debido a que el ladrillo macizo utiliza más materia prima, lo que resulta en mayor peso y contenido total de humedad. Al ser calentado, la cantidad de humedad generada en el ladrillo macizo es mayor, y una eliminación insuficiente de la humedad conducirá al colapso.

Colocación mecánica
La colocación mecánica no solo garantiza la estabilidad del ladrillo, sino que también asegura la consistencia del espacio entre los ladrillos. Se puede considerar que una configuración con bordes densos y un centro más disperso asegura que todos los carros del horno tengan el mismo arreglo, facilitando el calentamiento, la ventilación y la eliminación de humedad. Actualmente, casi todas las nuevas líneas de producción de ladrillos sinterizados adoptan el método de colocación mecánica. Por lo tanto, al determinar el ancho del horno, es esencial diseñar el dibujo de colocación basado primero en la forma del ladrillo. La especificación del carro del horno y el ancho efectivo del horno deben basarse en el tipo de colocación y no deben decidirse de manera arbitraria.
Precalentamiento de ladrillos verdes

El proceso de precalentamiento de ladrillos se refiere al calentamiento del ladrillo desde la superficie hacia su interior. Debe asegurarse de que el ladrillo se caliente lentamente mientras se reduce la tasa de deshidratación de la superficie del ladrillo. Para lograrlo, la sección de precalentamiento debe mantener una baja temperatura y una alta humedad. Si la superficie se calienta rápidamente, la humedad en ella se convertirá gradualmente en vapor de agua y será arrastrada por la convección. Si la humedad relativa del aire circundante es baja durante este tiempo, la humedad en la superficie se evaporará rápidamente, lo que llevará a una reducción en el volumen y causará la contracción de la superficie. Mientras tanto, la temperatura interna del ladrillo se mantiene relativamente baja y la humedad en el interior no se evapora, lo que provoca una contracción inconsistente entre el interior y el exterior, lo que puede resultar en grietas en la superficie.

Por lo tanto, es necesario esperar hasta que la temperatura interna suba al punto en que comience a evaporarse antes de pasar a la etapa de deshidratación. Para asegurar que el agua en la superficie no se evapore rápidamente, es necesario mantener la humedad del aire alrededor del ladrillo. Desde la etapa de precalentamiento hasta el secado, la humedad del aire debe mantenerse entre el 70% y el 80%, y la tasa de aumento de temperatura debe controlarse entre 3℃/h y 5℃/h. Si la temperatura aumenta demasiado rápido, el incremento de la temperatura de la superficie se acelerará, mientras que la conducción de calor de la superficie al interior es relativamente lenta en comparación con el calentamiento por convección de la superficie. En este proceso, el ladrillo debe mantenerse en un ambiente de alta humedad, que caracteriza la etapa de precalentamiento, la cual generalmente dura entre 8 y 12 horas, con una longitud de precalentamiento de aproximadamente 20 m a 25 m. Si la humedad del aire alrededor del ladrillo en la etapa de precalentamiento es baja, esto conducirá a una tasa de deshidratación acelerada en la superficie, causando una tasa de deshidratación inconsistente entre el interior y el exterior, lo que puede resultar en grietas en la superficie.

La aplicación del convertidor de frecuencia para ventiladores ha facilitado el arranque del ventilador y la realización de ajustes de manera flexible. Sin embargo, el ventilador no solo se utiliza para la cocción. Para un horno túnel de más de 3 m, un ventilador con una capacidad de extracción de 30,000 m³/h, una presión de 280 Pa y una potencia de 7.5 kW es suficiente para satisfacer los requisitos de cocción. Sin embargo, para suministrar aire a la cámara de secado, se suele seleccionar un ventilador con una presión de 1200 Pa, una tasa de flujo de aire de 100,000 m³ y una potencia superior a 45 kW.

Reducir arbitrariamente la frecuencia del ventilador para satisfacer el requerimiento de oxígeno para la cocción puede resultar en un volumen y presión de aire gravemente insuficientes en la cámara de secado, lo cual es una de las principales causas del colapso de los ladrillos. Esto se debe a que el volumen de aire es directamente proporcional a la velocidad (relación de primer orden), mientras que la presión del aire tiene una relación cuadrática con la velocidad (relación cuadrática). Cuando la frecuencia se reduce de la nominal de 50 Hz a 30 Hz, la velocidad es solo el 60% de la nominal, lo que resulta en el 60% del volumen de aire nominal, pero solo el 36% de la presión nominal.

El volumen de aire reducido no logra enviar el aire desde los lados hacia el centro del carro del horno, ni puede enviar el aire de manera efectiva desde la parte superior hacia la superficie del carro. Como resultado, no se puede formar la convección de aire entre los ladrillos inferiores, y la humedad no puede eliminarse adecuadamente.

La temperatura del aire suministrado afecta directamente la tasa de calentamiento del ladrillo en la sección de precalentamiento y la tasa de deshidratación en la sección de secado, por lo que debe variar según el material en bruto y el contenido de humedad. Generalmente, para materiales en bruto blandos, la temperatura del aire suministrado no debe exceder los 110 °C, lo que garantiza un aumento de temperatura razonable durante el proceso de precalentamiento. Si la temperatura del aire suministrado es demasiado alta, la humedad en el ladrillo se evaporará rápidamente, lo que llevará a una cantidad excesiva de vapor de agua dentro de la cámara de secado, y si supera la capacidad del ventilador de extracción de humedad, la humedad relativa en la sección de precalentamiento alcanzará la saturación, lo que causará que el ladrillo se ablande y colapse.

La fuga de aire es una de las principales causas del colapso de los ladrillos. La fuga de aire en la puerta de elevación de la entrada permite que el aire frío del exterior entre en la cámara de secado, lo que reduce la capacidad del ventilador de extracción de humedad. Esto provoca que la humedad a alta temperatura permanezca en la superficie del ladrillo, ablandándolo y conduciendo a su colapso. Actualmente, la mayoría de las cámaras de secado solo están equipadas con una puerta que no tiene un rendimiento de sellado muy bueno. A menudo hay grandes espacios entre la puerta y el riel inferior, y en algunos casos, la puerta está dañada y no se han tomado medidas para repararla. Estos problemas reducen inevitablemente la capacidad de succión del ventilador.

Las principales causas de las grietas son:

La temperatura y la humedad de la sección de precalentamiento son inconsistentes con la humedad crítica y la sensibilidad al secado del material en bruto.

La baja temperatura ambiental resulta en una diferencia de temperatura significativa entre el interior y el exterior del ladrillo moldeado, lo que provoca que la humedad de la superficie se evapore mucho más rápido.

La baja presión del extrusor, la alta humedad de moldeo y la baja humedad crítica conducen a una diferencia significativa entre la humedad de moldeo y la humedad crítica.

Un alto índice de plasticidad en el material en bruto dificulta la deshidratación del ladrillo, mientras que el calentamiento rápido durante el secado provoca agrietamiento en la superficie.

La ocurrencia del colapso de ladrillos durante el proceso de secado es un fenómeno común, especialmente con materiales en bruto blandos, donde el colapso es aún más prevalente. Hay muchos factores que conducen al colapso, como la alta humedad de moldeo, la baja resistencia del ladrillo y la incapacidad de los ladrillos inferiores para soportar la presión de los superiores. Sin embargo, la alta temperatura del aire suministrado y la rápida tasa de calentamiento son los principales factores

Hay muchos factores que conducen al colapso de los ladrillos en la cámara de secado, como el diseño estructural y el método de operación. Se deben identificar problemas específicos basados en la situación real, lo que permite encontrar soluciones específicas para resolverlos de manera integral. Un diseño de proceso fluido, una estructura de horno razonable, un buen rendimiento de aislamiento térmico y una alta calidad de construcción son claves para reducir el consumo de energía y mejorar la calidad del producto.