Технологическая линия для производства керамической черепицы Пр=0, 5 млн м2 в год

курсовой по черепице.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Магнитогорский государственный технический университет
Кафедра «Строительных материалов и изделий»
«Технологическая линия для производства керамической черепицы Пр=05 млн м2 в год»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
«Технология изоляционных строительных материалов и изделий»
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР5
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ13
1 НОМЕНКЛАТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ13
2 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ16
3 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И РЕЖИМОВ ПРОИЗВОДСТВА18
4 РЕЖИМ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ20
5 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ И ПОТРЕБНОСТИ В СЫРЬЕ21
6 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ22
7 КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА И КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ26
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ28
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ30
Кровельный материал - одна из самых дорогостоящих составляющих крыши. Кроме того это единственный материал находящийся на поверхности крыши а значит - и на виду. Остальные материалы "спрятаны" внутри кровельного пирога составляют стропильную конструкцию элементы водоотвода подогрева кровли и кровельной вентиляции.Существует много классификаций кровельных материалов.
По составу можно выделить органические минеральные и металлические кровельные материалы.
К органическим относятся старейшие кровельные материалы - солома дранка и современные - битумные битумно-полимерные и полимерные материалы. Такие кровельные материалы довольно быстро стареют под действием УФ-излучения и кислорода. Многие из них склонны к загниванию и все относятся к горючим материалам. Долговечность органических кровельных материалов от 5-7 до 25-30 лет.
Круг минеральных (каменных) кровельных материалов уже. Это имеющие многовековую историю сланцевые плитки керамическая черепица и современные материалы: асбестоцементные листы (шифер) и цементно-песчаная черепица. Эти материалы свето- и гнилостойки. Основным разрушительным воздействием для них служит попеременное замораживание и оттаивание. Их долговечность значительно выше чем у органических.
Металлические кровельные материалы в наше время представлены листовыми материалами из оцинкованной стали меди и цинка. Из них наименее долговечна оцинкованная сталь - 30-50 лет. Долговечность цинковых и в особенности медных кровель превышает 100 лет.
По размеру и внешнему виду кровельные материалы можно разделить на следующие группы:
листовые кровельные материалы (асбестоцементные листы профилированные и плоские металлические листы металлочерепица ондулин и др.);
мягкие кровельные материалы в ним относятся рулонные (пергамин рубероид и их современные модификации) и пленочные (резиновые и полимерные мембраны);
штучные материалы (черепица природный шифер "мягкая" черепица и т.п.);
мастики (битумные и полимерные мастики). [1].
Керамическая черепица (так же её называют глиняная или натуральная черепица) является самым древним и самым распространенным в мире кровельным материалом. Такая черепица используется на кровле скатных крыш уже не одно тысячелетье. В наше время черепичная кровля - это символ достатка престижа благополучия и уверенности в завтрашнем дне. Не зря многие современные кровельные материалы имеют внешний вид «под натуральную черепицу».
Из всех видов встречающихся в природе наиболее приспособленными для реальных условий жизни безусловно являются чешуйчатые покрытия. Именно чешуя способна надежно защищать при этом сохраняя свои свойства при значительных изменениях формы как в живом мире так и в неживой природе.
Общеизвестно что строительные конструкции претерпевают значительные деформации связанные с ветровыми нагрузками температурными колебаниями сейсмическими воздействиями и др. В течение одних суток температурные колебания поверхности кровли могут достигать 100 градусов. Практически любая жесткая конструкция подвергаясь столь значительным деформациям будет разрушаться. Именно поэтому в совершенно различных климатических условиях начали применять чешуйчатые покрытия. Если в Древнем Риме это были изделия из обожженной глины то на Севере России это были деревянные дощечки — гонт. В течение многих столетий соборы на Севере сохранились и дошли до наших дней в значительной степени именно потому что покрытия на них были выполнены «без единого гвоздя» то есть кровля гибко воспринимала любые деформации. Естественно что одним из самых устойчивых материалов по отношению к атмосферным воздействиям является глиняная черепица. Покрытия из черепицы устойчивы к дождю и даже к граду являются огнеупорными. Любые деформации в строительных конструкциях будь то усадка усыхание вибрация или воздействие переменной силы ветра температурные колебания воспринимаются черепичными покрытиями без опасности проникновения дождя или снега.
По месту применения черепицу подразделяют на рядовую — для покрытия скатов кровли коньковую — для покрытия коньков и рёбер разжелобчатую — для покрытия разжелобов специальную в том числе декоративного назначения.
По способу формования при изготовлении черепицу подразделяют на ленточную (экструзионную) и на прессованную.
Кровельная черепица различается также по видам пазов.
—плоская кровельная черепица (черепица типа «бобровый хвост»);
—желобчатая черепица;
—шпунтовая (марсельская бортовая) черепица.
—кровельная черепица с боковыми пазами;
—кровельная черепица с простыми кольцевыми шпунтами.
Некоторые виды черепицы представлены на рисунках 1 2 и 3.
Рисунок 1 Плоская черепица
Рисунок 2 Один из видов немецкой желобчатой черепицы(монах монашка)
Рисунок 3 Черепица с боковыми пазами
Плоская кровельная черепица как показывает немецкий эквивалент слова (Biberschwanze) по форме похожа на хвост бобра. Она преимущественно изготовляется в размерах 155x375 или 180x380 мм при толщине 15 мм. Нижние края имеют круглый или сегментный срез имеются однако и другие срезы «бобрового хвоста».
Для придания поверхности кровли особого эстетичного вида черепица может изготавливаться не только с гладкой но и с шероховатой (гребенчатой тисненной) верхней поверхностью.
Желобчатая черепица — это сводчатая или S-образная черепица. Желобчатая черепица или как её называют в Италии Римская черепица представляет собой наиболее классический кровельный материал. Необычайно универсальна по своему применению желобчатая черепица хорошо приспособлена для крыш со сложной структурой скатов.
Крупнейшим в мире производителем керамической черепицы является французский концерн «KORAMIC». Номенклатура его производства составляет тысячи видов.Цвет черепицы предлагаемый на рынке различными производителями может варьироваться в весьма широком диапазоне от красного темно-коричневого до зеленого синего серебристо-серого.
Физические и механические характеристики определены национальными нормативами проведения испытаний изделий для выдачи сертификата качества.
Например в итальянских стандартах каждая черепица подвергшаяся испытаниям на прочность на изгиб должна выдерживать минимальную нагрузку в 100 кг и обладать средней прочностью в 150 кг.
Подходящее сырье — это важнейшая предпосылка для производства черепицы. Оно должно быть свободным от крупных примесей (крупнозернистых) кварца пирита извести и не должно содержать растворимых солей дающих высолы.
Важнейший критерий для черепицы — это её морозостойкость.
Наряду с технологическими мероприятиями в виде глиноподготовки и обжига морозостойкость прежде всего предопределяется гранулометрическим и минералогическим составом. Согласно исследованиям IZF в Эссене наивысшая (повышенная) морозостойкость черепицы достигается в следующем диапазоне:
—частицы менее 2 мкм от 40 до 53%
—частицы от 2 до 20 мкм от 20 до 27% .
—частицы более 20 мкм от 22 до 36%
Минералогический состав:
Согласно ОСТ 21-32-77 черепица должна иметь правильную форму с гладкой поверхностью (форма поверхности не стандартизируется) быть хорошо обожженной иметь в изломе однородное мелкозернистое строение без расслоений и известковых включений при ударе издавать чистый звук. Не допускается отбитая черепица и черепица с трещинами. Механическая прочность черепицы определяется разрушающей нагрузкой.
Черепица должна иметь минимальное водопоглощение морозостойкость ее должна быть не менее 25 циклов глубина пазов (фальцев) не менее 5 мм высота шипов для подвески у штампованной — не менее 10 мм у ленточной — не менее 20 мм с отверстием — диаметром не менее 15 мм.
Хранят черепицу в штабелях уложенных по типам на ребро по высоте — не более 5 рядов с прокладками из теса.
Для производства черепицы рекомендуются глины следующего химического состава:
Воздушная усадка — не более 8% общая усадка — не более 12%.
Для предотвращения коробления в процессе сушки в массу добавляют шамот формование валюшки осуществляется на ленточном прессе. Формовочная влажность — 16—20%. На ряде заводов валюшку изготовляют на вакуум-прессе. Формование изделия осуществляется на ленточных штамповочных прессах[4].
Технология изготовления керамической черепицы постоянно совершенствуется однако ее основу по-прежнему составляют три "классические" стадии: подготовка сырья формовка черепка и обжиг. Исходный материал - керамическую (гончарную) глину - перемешивают до однородной массы и добавляют в нее пластификаторы облегчающие формовку. Черепица производится ленточным и штамповочным способами. В первом случае формируется лента которая затем разрезается на отдельные плитки во втором - черепичные плитки прессуются в металлических формах. Полученный тем или иным способом полуфабрикат обжигается при температуре около 1000°С.
Получить по-настоящему качественную черепицу очень сложно. Важнейшая характеристика этого материала- высокая плотность величина прямо противоположная пористости. При большом количестве пор водонепроницаемость черепицы и ее морозостойкость снижаются. Чтобы обеспечить низкую пористость керамической черепицы предусматриваются специальные технологические мероприятия: используются глины с небольшим содержанием примесей (сгорая во время обжига последние могут образовывать в черепках не только поры но и целые полости) либо уплотняется ее верхний слой. Так на поверхность черепка наносится специальная глина - ангоб (от франц. engobe) которая при обжиге частично сплавляется образуя плотный слой или глазурь (от м. Glass) - стекловидное покрытие также закрепляющееся при нагреве до 1000°С.
На керамическую черепицу негативно влияют известковые включения - под воздействием атмосферных осадков известь гасится при этом значительно ухудшается внешний вид материала.
Из множества форм черепицы придуманных за ее многовековую историю можно выделить три основных: плоскую ("бобровый хвост") желобчатую (античная татарская "монах-монашка") и волнообразную (голландская). Недостаток покрытия смонтированного из черепицы "бобровый хвост" или "монах-монашка" - щели через которые в кровельную конструкцию попадает снег а при косом дожде - вода. Обычно их заливают известковым раствором нарушающим естественную вентиляцию крыши и увеличивающим общий вес кровли.
Подобного недостатка лишена пазовая или замковая (волнообразная) черепица. С помощью пазов расположенных на тыльной стороне этого материала черепичные плитки защелкиваются "закрываясь на замок". Выступающие гребни создают сложный лабиринт через который атмосферные осадки уже не могут попасть в подкровельное пространство. Черепица изготовленная ленточным способом имеет только вертикальные пазы; отштампованный материал - и вертикальные и горизонтальные. В первом случае при монтаже можно регулировать величину нахлеста черепичных рядов и корректировать геометрические погрешности крыши во втором такая возможность отсутствует. Выбирая форму материала необходимо учитывать архитектурное решение крыши например криволинейные поверхности лучше выстилать желобчатой черепицей или "бобровым хвостом".
Надежность и комфорт
Керамическая черепица практически не стареет устойчива к воздействию УФ-излучения хорошо сопротивляется агрессивным средам и выдерживает существенные нагрузки а благодаря большой массе и небольшим размерам плиток кровле из этих материалов не страшны даже сильные ураганы. Для керамической черепицы опасен лишь крупный град. Эти свойства определяют срок службы крыши из натуральной черепицы - более 100 лет.
Черепица медленно нагревается и медленно остывает поэтому летними ночами в подкровельном пространстве постоянно циркулирует теплый воздух который препятствует конденсации влаги сохраняя тем самым стропильную конструкцию крыши. За счет трехмиллиметрового зазора образованного пазовыми замками черепичная кровля не деформируется под воздействием снега или сильного ветра и "дышит" обеспечивая благоприятный микроклимат в доме. Также черепица хорошо поглощает шум что особенно важно для домов с мансардой. И наконец ее экологическая чистота уже вошла в поговорку.
Красный коричневый терракотовый охристый - этим естественным цветам керамическая черепица обязана окислам железа входящим в состав глиняного сырья. Со временем материал темнеет иногда покрывается малахитовой патиной.
Ангобирование черепицы позволяет расширить цветовую гамму материала при этом помимо нового оттенка он приобретаем особый лоск. Благодаря усовершенствованиям традиционного ангоба черепица приобрела кристальный блеск и стала еще более устойчивой к атмосферным воздействиям.
Декоративность керамической черепице придают также разнообразные (прозрачная непрозрачная глянцевая матовая) глазури в которые вводят от 2 до 15% кобальта хрома марганца. Существуют десятки цветовых вариантов выпускается крапчатая пятнистая состаренная черепица; нередко на крыше укладывают материал различных оттенков. Правда обращаться с такой плиткой следует очень осторожно - под слоем глазури скрывается обычная обожженная глина.
Считается что из-за большого веса (масса керамической кровли составляет 60 кгм2) для черепицы требуется массивная стропильная конструкция. Однако если дом строится по профессионально выполненному проекту то за счет рационального конструирования крыши и технически обоснованного расчета определяется оптимальный расход пиломатериалов. Практика показывает что по сравнению со стропильными конструкциями предназначенными под металлические материалы он увеличивается всего на 15-20%. При этом отходы натуральной черепицы невелики к тому же плановый ремонт кровли не потребуется в течение нескольких десятилетий. Черепичное покрытие отслужив положенный век не нуждается в сложной утилизации: разбитая керамика снова вернется в землю.
В старинной русской пословице "Не столько строй сколько крой" сокрыта многовековая мудрость народа. Без сомнения выбор кровельного материала остается за будущим домовладельцев однако если жилье строиться для внуков и правнуков то лучше его сделать в пользу натуральной черепицы[2].
Основные физико-технические свойства керамической черепицы:
- Огнеупорна т.к. при производстве каждая черепица подвергается высокотемпературному обжигу (около 1200 С).
- Устойчива к агрессивным влияниям окружающей среды (кислотные дожди солнечная радиация УФ-излучение).
- Не накапливает опасного для здоровья статического электричества поэтому не требует в отличие от металлической кровли устройства заземления.
- Высокая шумопоглощающая способность. В отличие от любых листовых покрытий (металл полимеры и т.д.) поверхность керамической черепицы не представляет собой мембрану: масса черепка поглощает шум исключая эффект барабана. Это особенно важно для жилых мансардных помещений.
- Низкая теплопроводность. Это свойство черепицы препятствует излишнему прогреванию дома палящими лучами солнца летом и способствует энергосбережению зимой.
- Паропроницаемость. Исключается образование недопустимого в жилом доме избытка влажности а как следствие – конденсата влаги внутри здания. Наличие же избыточной влажности не только причиняет ущерб здоровью человека и обусловливает появление грибка в помещениях но и при понижении температур конденсат способствует возникновению наледей под кровлей что влечет ее деформацию и разрушение.
- Экологически безопасна. Вся керамическая черепица изготовляется из экологически чистого материала абсолютно безвредного для здоровья человека.
- Покрытие черепицы не подвергается коррозии поэтому средний срок службы черепицы - не менее 100 лет.
- Морозоустойчива. Благодаря прессованию и высокотемпературному обжигу водопоглощение не превышает 05% поэтому покрытие из черепицы выдерживает даже самые сильные морозы характерные для России.
- Обеспечивает необходимую вентиляцию подкровельного пространства (как покрытие из отдельных плиток малого размера).
- Высокая прочность на изгиб (разрушающая нагрузка не менее 250 кгс)- выдерживает вес трех взрослых мужчин и твердость как у натурального гранита (7 по шкале Мооса).
- Экономичность. Расходы на содержание крыши - минимальные. Как правило хорошо установленная черепичная кровля служит столько же сколько и сам дом. Поэтому черепичная кровля - это хорошее вложение капитала.
- Защита цвета. Защитный цветовой пигмент благодаря матричным соединениям не вымывается из черепицы цвет черепицы не выцветает и остается ярким на долгие годы[3].
Новые технологии производства
Охарактеризованное выше технологическое оборудование и технологические линии сформировались в нашей стране в ЗО-е годы XX века. В послевоенные годы на предприятиях был значительно повышен уровень механизации однако в середине 50-х годов решением директивных органов центр тяжести промышленности строительных материалов был переведен в сторону крупнопанельного домостроения предприятия по производству кирпича были обречены доживать свой век без каких-либо существенных инвестиций. Была ликвидирована программа развития машиностроения для производства кирпичеде-лательного оборудования к минимуму была сведена программа подготовки кадров как в средних так и в высших учебных заведениях. На многих кирпичных заводах использовался труд заключенных или лиц больных алкоголизмом. Естественно что работа на таких предприятиях была малопривлекательная чрезвычайно мало оплачиваемая в итоге качество продукции значительно снизилось и во многих случаях стало хуже дореволюционного или довоенного аналога. Указанные обстоятельства служили своего рода обоснованием для псевдонаучной «теории» о неперспективности керамического кирпича.
В то же время именно в послевоенные годы в странах Западной и Центральной Европы а затем в странах Азии и Америки заводы по производству кирпича получили мощное развитие произошло значительное укрупнение предприятий. По мнению многих авторитетных ученых именно в шестидесятые годы в странах Западной Европы произошло становление настоящей индустрии по производству строительной керамики. Во Франции Германии Италии Испании были созданы государственные научно-исследовательские центры по разработке новых керамических материалов совершенствованию технологии их производства и конечно по подготовке кадров. Более двадцати лет активно функционирует Европейский союз производителей кирпича и черепицы (ТВЕ). На ежегодных сессиях участники этого союза совершенствуют нормативную базу обмениваются передовым опытом решают общие проблемы экологии маркетинга и т.д.
В условиях острой конкурентной борьбы получили мощное развитие фирмы разработчики и производители комплектного технологического оборудования. Победителями в этой конкурентной борьбе стали фирмы или группы обеспечивающие решение задач оптимизации всего технологического процесса.
Наиболее динамично развивается и реализует свою продукцию французская фирма «СЕРИК» которая к 2002 году построила более 800 заводов и линий в 40 странах мира в том числе 11 в России. Среди других фирм поставляющих современные заводы и технологические линии в Россию надо назвать также фирмы «Келлер» и «Ритер» (Германия) и фирму «ОСИ» (Франция).
Предлагаем читателям ознакомиться с наиболее передовыми технологиями и оборудованием указанных фирм.
Основными технологическими характеристиками завода являются следующие:
—полная подготовка смеси на базе тонкого помола;
— новая система сушки с комбинированными опрокидывающимися рамами для повышения гибкости про-цесса и точности вентилирования;
—печь типа «гидрокейзинг» (с водяным затвором);
—системы транспортировки сочетающие обычные захваты для опор и роботов для изделий;
—система полного автоматического управления и контроля для централизованного сбора информации и тщательного слежения за работой линий.
Выбор технологических решений реализованных на заводе в Бавене отвечал задачам повышения качества продукции.
Так выбор обжига изделий уложенных в один ряд на индивидуальной огнеупорной раме был одобрен в связи с тем что обеспечивал максимальную плоскостность и морозоустойчивость изделий но кроме того именно многоцелевая направленность этого решения определила разработку рам операций сушки и обжига и в итоге саму методику производства.
Другой особенностью нового завода явилась высокая степень его автоматизации как на уровне транспортировки с комбинацией использования робототехники и обычных захватов так и на уровне управления всем производством.
Общий вид черепичного завода представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 Общий вид черепичного завода в Бавене(Франция)
Оборудование и технология фирмы «Серик»
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 НОМЕНКЛАТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ
Черепица керамическая (ТУ 5756-018-00200561-96 и ОСТ 21-32-84). Керамическую (глиняную) черепицу применяют для устройства кровель в малоэтажном жилищном строительстве.
Главные достоинства керамической черепицы - высокая долговечность и огнестойкость. Недостатки - большая масса (до 65 кгм2) хрупкость и необходимость придания кровле большого уклона (не менее 50%) для обеспечения быстрого стока воды а также невозможность механизации работ по устройству кровли.
Черепица должна быть правильной формы с гладкими поверхностями и ровными краями без трещин. Допускается искривление поверхности и ребер черепицы не более чем на 3 мм. Цвет должен быть однотонный а известковые включения вызывающие отколы и трещины не допускаются.
Рисунок 5 Ленточная глиняная черепица: а – плоская б – волнистая в – S-образная б – коньковая
Данная технология позволяет производить ленточную плоскую черепицу изображенную на рисунке 5а.
Размер черепицы 380 x 180 x 18 мм
Вес черепицы 20 кгшт.
Керамическая черепица должна иметь достаточно низкое водопоглощение (не более 65%) и высокую морозостойкость - не менее 35 циклов.
Структура черепка в изломе должна быть однородной без расслоений а цвет черепицы - однотонным. Нормально обожженная черепица при легком простукивании металлическим предметом издает чистый недребезжащий звук.
Разрушающая нагрузка при испытании на излом черепицы в воздушно-сухом состояниине менее 40 кгс.
Транспортирование и складирование керамической черепицы следует осуществлять на поддонах погрузку и выгрузку поддонов – при помощи специальных грузозахватных устройств. Погрузка черепицы навалом (набрасыванием) и выгрузка ее сбрасыванием не допускается.
Общее количество дефектов по показателям внешнего вида на отдельной черепице должно быть не более 4.
Таблица 1 - Виды дефектов черепицы
на перекрывающей стороне
на перекрываемой стороне не более:
на перекрываемых кромках в количествене более
При отбитости и смятии шипов высота оставшейся части мм не менее:
Рекомендуемые методы контроля за качеством черепицы приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Методы контроля
Контролируемый параметр
Рекомендуемый метод контроля
Размеры и правильность формы
Стальной линейкой по ГОСТ 427 с погрешностью измерений не более 1 мм
Визуально по однородности в изломе
Разрушением образца черепицы сосредоточенной нагрузкой прикладываемой посередине пролета по однопролетной схеме
На черепице уложенной на опоры герметично укрепляют прозрачную трубку диаметром 25 мм и высотой 200 мм. Трубку заполняют водой до высоты 150 мм поддерживая этот уровень в течение 3 ч. Отсутствие капель на нижней поверхности черепицы свидетельствует о водонепроницаемости
Наличие известковых включений
Масса 1м2 покрытия из черепицы в насыщенном водой состоянии
Вычисляют умножением средней массы черепицы в насыщенном водой состоянии на количество штук черепицы на 1 м2 покрытия. Насыщение водой проводят в течение 48 ч
Количество штук черепицы на 1м2 покрытия
Определяют как частное от деления 1 м2 на среднюю кроющую площадь одной черепицы в кв. м
Определяют по ГОСТ 7025
Правила поставки и контроля черепицы
Поставка производится комплектно по спецификации заказчика где указывается количество рядовых черепиц половинок и коньковых (ориентировочно).
Каждая партия черепицы отгружаемая в упакованном виде потребителю должна иметь маркировку (таблица 3) и сопровождаться документом о качестве в котором указываются:
номер и дата выдачи документа;
наименование предприятия-изготовителя и его адрес;
наименование получателя;
номер партии и дата изготовления;
тип вид габаритные и кроющие размеры черепицы;
количество черепиц в партии;
результаты испытаний черепицы;
обозначение технических условий.
При необходимости проведения контрольных испытаний от каждой партии отбирают в заранее установленном порядке не менее 25образцов или 1% от партии.
Таблица 3 - Маркировка хранение и транспортировка
Марка предприятия-изготовителя должна быть обозначена на нижней или на перекрываемой части лицевой стороны каждой черепицы. Упаковывается черепица попарно лицевой поверхностью друг к другу
В специальных контейнерах укладывают на ребро по длине в штабель с перестилкой каждого ряда картоном по ГОСТ 3135 или деревянной стружкой по ГОСТ 5244
На транспортную тару должна быть нанесена транспортная маркировка по ГОСТ 14192. Погрузка и выгрузка черепицы должна производиться механизированным способом с помощью специальных захватов
2 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ
Шихта характеризуется следующем составом %:
каолинито-гидрослюдистая глина 78
метилсиликонат натрия 02
строительный стеклобой 198
Каолинито-гидрослюдистая глина – глина с повышенным содержанием слюды за счёт кварца.
а) химическим составом %:
б) гранулометрическим составом %:
- глинистая фракция (менее 0005 мм) - 4994;
- пылеватая фракция (0005-005) - 3676;
- песчаная фракция (более 005) - 1330.
Мел - горная порода которая состоит из известковых раковин различных корненожек и комочков аморфной углекислой извести с незначительной примесью углекислой магнезии закиси железа и остатков диатомовых водорослей. Чистый мел мягкий и белый.
Характеристика: содержит СаСО3 - 923% п.п.п. - 4195.
Строительный стеклобой включает %:
Добавка - метилсиликонат натрия имеет следующую структурную формулу:
Добавка относится к олигомерным этиловым эфирам ортокремниевой кислоты и является анионоактивным веществом.
Добавка - метилсиликонат натрия - выполняет одновременно роль пластификатора и диспергатора глинистых частиц. Благодаря своему строению и размерам цепочек молекул (плоские короткие цепочки с поперечным размером порядка 30×5×2 А°) данная добавка обладает наибольшей проникающей и стабилизирующей способностью по сравнению с добавками ПАВ-продуктом поликонденсации нафталин-сульфокислоты и формальдегида и тем более с техническим лигнином.
Метилсиликонат натрия поставляются в полиэтиленовых контейнерах емкостью 1 м3 металлических бочках объемом 2165 л. Транспортировка возможна жд и авто транспортом в крытых контейнерах в соответствии с правилами перевозки грузов.
В соответствии с требованиями технических условий она должна иметь цвет от желтого до светло-коричневого и щелочную реакцию: рН 13 14. Товарная концентрация 30 35 %; растворитель — обычная нежесткая питьевая вода.
Кремнийорганические жидкости хранят в металлических бочках из белой жести стали или стеклянных бутылях в местах защищенных от действия прямых солнечных лучей и атмосферных осадков. Температура хранения 5 25°С.
Физико-механические свойства обожженных изделий:
Предел прочности при сжатии 358 Мпа
Морозостойкость 90 циклов
Цвет черепка кремовый
3 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И РЕЖИМОВ ПРОИЗВОДСТВА
Технологическя схема производства керамической черепицы представлена на рисунке 6.
Глина Стеклобой Мел Добавка
(глинозапасник (бак)
ящечный питатель ПЯП-1000) Транспортирование
Грубый помол ПЯП-1000) Дозирование и Дозирование
(Вальцы камневыделительные транспортирование (мембранный ) ( КРОК 31) (ящечный питатель насос)
ПЯП-1000 лент. конвейер)
Тонкий помол Дробление
(глиноболтушка) (молотковая дробилка)
Транспортирование дозирование
(мембранный насос) (бункер тарельчатый
Смешение и помол до однородной массы Дозирование
(Шаровая мельница мокрого помола СМ-603) (мембранный насос)
(мембранный насос) Вода
(Башенная распылительная сушилка
НИИстройкерамика силос гомогенизатор)
(шнековый транспортер)
Формование-прессование
передаточная тележка)
Рисунок 6 Технологическя схема производства керамической черепицы
Глина из карьера завозится самосвалом в глинозапасник . Из глинозапасника она подается в ящечный питатель и поступает в камневыделительные вальцы для грубого помола после чего глину с мелом распускают в глиноболтушке. Стеклобой проходит предварительную подготовку в молотковой дробилке. Вода и добавка поставляются в баках.
Далее все компоненты подаются в шаровую мельницу мокрого помола где происходит измельчение компонентов шихты до 15 – 007 мм. При вращении мельницы мелющие тела прижимаемые центробежной силой к стенкам барабана поднимаются на некоторую высоту. Под действием силы тяжести мелющие тела падают на слой материала дробят его и частично истирают. Цильпебсы продолжают измельчать мелкораздробленный материал истиранием.
Дальше мембранным насосом шликер подается в башенную распылительную сушилку где шликер высушивается до 6 % влажности. Из сушилки пресс-порошок шнековым конвейером направляется в силос гомогенизатор откуда он поступает в прессовое отделение.
После прессования отформованная черепица ленточным транспортером подается в щелевую печь где происходит её обжиг. Процесс обжига разделяют на четыре периода: досушка подогрев собственно обжиг охлаждение. В данном технологическом процессе обжиг черепицы длится 175 минут из которых 120 минут идет досушка изделий и подъём температуры до 4000 8 минут – подогрев до 9000 26 минут - обжиг и оставшиеся 21 минуту охлаждение до 30-400.
Обожжённая черепица также с помощью передаточной тележки отправляется на склад готовой продукции.
Режим обжига керамической черепицы в щелевой печи представлен на рисунке 7.
Рисунок 7 Режим обжига керамической черепицы
4 РЕЖИМ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ
Режим работы предприятия по производству керамической черепицы непрерывный то есть 365 дней в году в 3 смены продолжительность смены – 8 часов.
Коэффициент использования оборудования для тепловых агрегатов составляет 0.96 а для прочего механического оборудования – 090. Режим работы технологической линии представлен в таблице 4.
Таблица 4 – Режим работы технологической линии
Наимено-вание пределов
рабочих смен в сутки
Продолж-тельность рабочей смены ч
Годовой фонд рабочег времени ч
циент использо-вания оборудо-вания
Годовой фонд эксплуата-ции оборудо-вания ч
Подготовка сырья и массы
Складирование продукции:
5 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ И ПОТРЕБНОСТИ В СЫРЬЕ
В таблице 5 приведён расчёт производственной программы технологической линии в соответствии с принятым режимом её работы и годовой программой выпуска.
Таблица 5 – Производственная программа технологической линии
Наименование продукции
Расчёт потребности в сырьевых материалах представлен в таблице 6.
Таблица 6 – Потребность в сырье
Наименование передела
Складирование сырья т
- каолинито-гидрослюдистая глина с W=20%
- метилсиликонат натрия
- строительный стеклобой
Подготовка сырья и формовочной массы т
- каолинито-гидрослюдистая глина
Складирование готовой продукции м2
Запланированные потери:
при формовании – 2%;
6 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
Количество основного оборудования для каждого технологического поста цеха определяется по формуле:
где Пч – часовая производительность цеха;
Пп – паспортная характеристика выбранного оборудования по справочным данным ;
Ки – коэффициент использования оборудования во времени(096 – для тепловых агрегатов 090 – для механического оборудования).
6.1 Выбор дробильног оборудования
Ипользуем молотковую дробилку модели МПС-200 предназначенную для дробления отходов при производстве листового стекла и стеклоизделий которая имеет следующие характеристики:
Производительность тч 2
Диаметр ротора мм 460
Рабочая длина ротора мм 200
Входящая фракция мм 70
Выходящая фракция d мм 15
Частота вращения ротора обмин 1500
Электродвигатель: 4А132S4У3
число оборотов обмин 1500
Масса дробилки кг 660
Необходимое количество дробилок:
N = 037(2*090) = 021 1 дробилка.
Для грубого помола керамической массы и выделения из неё каменистых включений используем вальцы камневыделительные КРОК 31 которые имеют следующие характеристики:
Производительность тч
Рабочий зазор между валками мм
Размеры кусков керамической массы поступающей в вальцы мм
Размер выделяемых камней (недробимых включений) мм
Установленная мощность кВт
Габаритные размеры мм
Необходимое количество вальцов:
N = 14(5*090) = 03 1 вальцы.
Для распускания глины и мела предназначен глиноболтушка которая имеет следующие характеристики:
Производительность тч 16
Диаметр бассейна м 6
Ёмкость резервуара м3 80
Мощность электродвигателя кВт 50
Габаритные размеры м 63*6*325
Необходимое количество глиноболтушек:
N = (18+0047)(16*090) = 02 1 глиноболтушка.
Для смешения компонентов до однородной массыиспользуем шаровую мельницу мокрого помола СМ-603 которая имеет следующие характеристики:
Производительность тч 6
Габаритные размеры м 727*22*228
Число оборотов барабанв в 1 сек 05
Габаритные размеры барабана мм:
внутренний диаметр 1500
Необходимое количество мельниц:
N = (17*04+17)(6*090) = 044 1 мельница.
6.3 Выбор сушильного оборудования
Для сушки полученной шихты и превращения её в пресс-порошок используем башенную распылительную сушилку НИИстройкерамика которая имеет следующие характеристики:
Диаметробъём сушилки мм3 4594
Производительность по годному
порошку при его влажности 6%
и влажности шликера 50% кгч 2225
Диаметр форсунки мм 18-21
Мощность электродвигателя кВт 197
Топлива кг усл. т.кг исп. вл. 011
Необходимое количество сушилок:
N = 17(2225*096) = 08 1 сушилка.
6.4 Выбор формующего оборудования
Для формования черепицы используем каленорычажный пресс СМ-329 который имеет следующие характеристики:
Производительность штч 1300
Габаритные размеры м 122*252*165
Удельное давление прессования нм2*105 до 400
N =835(1300*090)=07 1 пресс.
6.5 Определение количества и размеров туннельных печей
Для обжига черепицы используем однорядовую одноярусную щелевую печь с роликовым и сетчатым конвейером для передвижения изделий в обжиговом пространстве. Примем что по ширине в камеру помещается 12 изделий(размер черепицы 180*380мм) учитывая расстояние от стен до транспортера(2*100мм) и расстояние между изделиями (30 мм) тогда ширина канала в свету b = 12*180+200+11*30=2 690 мм.
Отсюда следует что вдлину на ярусе должно помещаться 8768=73 черепицы. Учитывая что длительность обжига составляет почти 3 часа это количество утраиваетя – 73*3=219 штук. Тогда длина печи составляет L = 219*380+219+30 = 89 790 мм.
6.6 Объем и геометрические размеры расходных бункеров
Расчёт производим на восьмичасовую производительность.
Объём бункера вычисляется по формуле:
где Vб – объём бункера м3;
Пч – часовой расход соответствующего материала т;
t - время запаса ч;
rн – средняя насыпная плотность материала тм3;
k3 – коэффициент заполнения бункера (07 08).
Расчёт объёма бункеров для стеклобоя:
Vб.с = 036*8(16*08) =225 м3
Для бункера принимаем размер А= 1 м и размер H = 3 м (рисунок 7)
Рисунок 7 Общий вид и размеры бункера
Размер выходного отверстия бункера рассчитывается по формуле:
a = k*(Dmax + 80)*tg j
Где a – размер выходного отверстия бункера мм;
k – коэффициент значение которого для сортированного материала равно 26 для несортированного – 24;
j - угол естественного откоса материала град.
Размер выходных отверстий бункеров для стеклобоя:
a = 26*(60 + 80)*tg 450 = 365 мм .
Высота пирамидальной части бункера определяется по формуле:
h2 = (A – a)*tg a*05;
Где a - угол наклона пирамидальной части 50 600. Принимаем a = 600.
Высота пирамидальной части бункеров для стеклобоя:
h2 = (1 – 0365)*tg 600*05 = 055 м » 06 м.
Высоту прямоугольной части бункера рассчитываем по формуле:
Высота прямоугольной части бункера для стеклобоя:
Окончательные размеры бункера устанавливаем из уравнения:
Vб = V1 + V2 = ABh1 + h2((2A + a)B + (2a + A)a)6
Где V1 – объём прямоугольной части бункера м3;
V2 – объём пирамидальной части м3.
Из данного уравнения необходимо найти размер «B»; если значение B 1 то конструктивно принимаем B = 1 м. После подстановки всех известных значений и преобразования получим :
5=1*24*В+06((2*1+0365)*В+(2*0365+1)*0365)6;
Геометрические характеристики бункера для стеклобоя:
6.7 Выбор транспортного оборудования
Для подачи подачи мела и глины на измельчение используем ящечные питатели ПЯП-1000: производительность – 7-70тч масса – 2 т вместнмость ящика - 32 м3.Для дозирования дробленого стекла из бункера применяем тарельчатый питательСМ-86А: производительность – 1.5 тч диаметр тарелки – 05 м масса – 0215 т. Для транспортирования мела глины и стеклобоя а также для подачи отпрессованной черепицы на обжиг и после обжига на упаковку используем ленточные транспортеры разной длины и шираны.Размученные мел и глину подаем в мельницу а затем полученный в шаровой мельнице шликер подаем в сушилку мембранным насосом: производительность – 4 тч давление – 16 Мпа диаметр поршня – 70 мм масса – 064 т. Для подачи пресс-порошка в силос гомогенизатор а из него в формовочный пресс используем шнековый транспортер: производительность – 1-10 тч длина – 31 м диаметр – 02 м. Добавку с водой перед подачей в шаровую мульницу дозируюем мембранными насосами и перемешиваем в баке с мешалкой а за тем также насосом подаем в мельницу. В данном случае применяем мембранный насос типа DME 2-48: производительность – 0002-48 лч давление до 18 Мпа. Для переработки глины при одновременном увлажнении и последующем выдерживании в течение нескольких часов используем гомогенизатор СМ-1240 . Емкость гомогенизатора - 150 м3 производительность - 80 м3ч.
7 КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА И КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ
Контроль производства и качества продукции предстален в таблице 7.
Таблица 7 - Карта контроля
Периодичность контроля
Стандарт исполнитель
Отбор проб взвешивание испытание
Испытание образцов при различных t0
Операционный контроль
Влажность пресс-порошка
Давление прессования
Распылительная сушилка
График обжига датчики
Точность дозирования сырья:
На выходе из дозаторов
Контроль готовой продукции:
Выдержка образцов в воде 48ч взвешивание
Продолжение таблицы 7
Прочность при изгибе:
Каждая партия изделий
Испытания образцов на прочность
ТУ 5756-018-00200561-96 лаборант
Водонепроницае-мость:
Трубкой диаметром 25 мм и высотой 200 мм
Попеременное заморажива-ние и оттаивание насыщенных вододй образцов
Точность геометрических размеров качество поверхностей:
Для каждой партии изделий
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
При проектировании технологического процесса необходимо наряду со всем остальным спланировать мероприятия по защите людей занятых производством от вредных факторов которые являются неотъемлемой частью этого производства.
Применительно к данной технологической линии необходимо принимать во внимание такие вредные воздействия как повышенная запылённость на посту дроблния стеклобоя шум и вибрацию создаваемые оборудованием для грубого и тонкого помола во время его работы. Т.е. необходимо соблюдать требования ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей» на рабочих местах должны соблюдаться уровни шума и вибрации в соответствии с СН 2.2.42.1.8.566-96. Для уменьшения вибрации проводят мероприятия по улучшению работы частей и механизмов устанавливают в них прокладки виброизоляторов а так же проводят специальные архитектурно-планировочные мероприятия по улучшению акустических свойств сооружений.. Полы помещений устилают ковриками из мягкой резины войлока и других снижающих вибрацию материалов. Помещения по производству черепицы должны быть оборудованы механической приточно-вытяжной вентиляцией и местными аспирационными устройствами в соответствии с ГОСТ 12.4.021 «Системы вентиляцион-ные.Общие требования».
Обслуживающий персонал занятый при производстве черепицы должен быть обеспечен спецодеждой и средствами индивидуальной защиты в соответствии с ГОСТ 12.4.011 спецодеждой по ГОСТ 1.4.064 фильтрами респераторами типа ШБ "Лепесток" по ГОСТ 12.4.028 рукавицами по ГОСТ 12.4.010 защитными очками по ГОСТ 12.4.013. В качестве индивидуальных средств защиты необходимо обеспечить персонал работающий в зонах с повышенным шумом - наушниками вкладышами и специальными шлемами.
Для обеспечения должного пылеуноса и очистки воздуха устраивают различные аспирационные укрытия пылеулавливающие установки вытяжки и др при этом нужно так же учитывать степень запылённости воздуха сбрасываемого в атмосферу и принимать меры для того чтобы она не превышала допустимых норм. Контроль за соблюдением предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу должен осуществляться по ГОСТ 17.2.3.03-87.
Помимо этого в цеху необходимо поддерживать корректный режим освещения и сделать производственный процесс оптимальным с точки зрения электробезопасности.
Все движущиеся части машин и механизмов должны иметь укрытия при работе с электрооборудованием должны соблюдаться требования ГОСТ 12.1.019 «Система стан-дартов безопасности. Электробезопасность».
В цехе должна быть кипяченая вода и аптечка с медикаментами для оказания первой помощи.
Лица занятые на производстве черепицы должны проходить предварительный при приеме на работу и периодический медицинский осмотр в соответствии с приказом МЗ РФ № 90 от 14.03.96 г. К работе допускаются лица не моложе 18 лет.
Проведение вышеупомянутых мероприятий в конечном счёте обеспечивает улучшение условий труда что в свою очередь способствует росту производительности до 40 %.
В данном курсовом запроектирована технологическая линия по производству производства керамической черепицы методом полусухого прессования.
Для приготовления формовочной массы ипользуется такой отход промышленности как стеклобой что немного удешевляет продукцию и компенсирует по стоимости применение добавки.
Также было подобрано новое технологическое оборудование.Например вальцы камневыделительные которые позволяют измельчать материал с влажностью – 12 22 %.Подобран насос для дозирования и транспортирования жидкостей типа DME 2-48 который можно регулировать по производительности в большом интервале от 0002 до 48 лч. Для транспортирования пресс-порошка подобран новый шнек [8]. Особенности шнекового транспортера: предотвращает распыление продукта в период транспортировки; простота и доступность в обслуживании; по желанию может устанавливаться различная высота подъема.
Производство черепицы было выбрано не случайно. О популярности керамической черепицы говорит хотя бы тот факт что многие современные материалы имитируют внешний вид форму и фактуру черепичного покрытия.Срок службы кровли из керамической черепицы - более 100 лет (при заводской гарантии 20~30 лет) причем ее декоративные свойства с «возрастом» не теряются. Керамическая черепица устойчива к огню морозу солнечной радиации агрессивным средам хорошо известны также ее способности поглощать шум не накапливать статическое электричество медленно нагреваться в жару. Кроме того керамическая черепица как покрытие из отдельных плиток малого размера обеспечивает необходимую вентиляцию подкровельного пространства [1].
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Салахов А.М. Ремизникова В.И. Спирина О.В. Производство строительной керамики. – 2003.
Сапожников М.Я. Справочник по оборудованию заводов строительных материаов. – М.:Стройиздат 1970.
Строительные материалы. Справочник Под ред. А.С. Болдарева П.П. золотова. – М.: Стройиздат 1989.

Чертеж.dwg

Бункер для стеклобоя
Тарельчатый питатель
Башенная распылительная сушилка
Камневыделительные вальци
Ленточный транспортер
Экспликация оборудования
СТТ-04 МГТУ им. Г.И. Носова