Обоснование способа производства изделий

При производстве керамического кирпича используется метод полусухого прессования и метод пластического формования, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью не свыше 23−25% применяют пластический способ переработки глин; для слишком плотных глин, плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьерной влажностью (менее 14−16%) — полусухой способ переработки.

Метод полусухого прессования предусматривает предварительное высушивание сырья, последующее измельчение его в порошок, прессование сырца в пресс-формах при удельных давлениях, в десятки раз превышающих давление прессование на ленточных прессах. Полусухой способ производства изделий предусматривает формование изделий из сыпучих масс влажностью 8−12%. Преимущества технологии полусухого прессования заключается в том, что спрессованный кирпич-сырец укладывается непосредственно на печные вагонетки и на них высушивается в туннельных сушилках, или же, минуя предварительную досушку, непосредственно поступает на обжиг. Однако технология полусухого прессования требует более совершенной системы аспирации на трактах приготовления и транспортирование порошка, использования более высокопроизводительных прессов.

Технологическая схема производства изделий с пластическим способом подготовки массы, несмотря на свою сложность и длительность, наиболее распространена в промышленности стеновой керамики. Метод формования из пластических масс исторически сложился на основе пластических свойств глин и широко используется в керамической технологии. При пластическом методе формования влажность шихты соответствует нормальной формовочной и в зависимости от свойств глиняного сырья находится в пределах 18−28%. Способ пластического формования позволяет выпускать изделия в широком ассортименте, более крупных размеров, сложной формы и большей пустотности, вплоть до 71%. В отдельных случаях предел прочности при изгибе и морозостойкость таких изделий выше, чем у изделий, полученных способом полусухого прессования из того же сырья.

При переработке глин в сыром виде схема подготовки сырья несколько проще и экономичней, поскольку нужно меньше перерабатывающего оборудования, следовательно, меньше энергоемкость. Все оборудование более надежно и просто в обслуживании. Температура обжига изделий примерно на 50С ниже, чем у изделий полусухого прессования, что позволяет также снизить энергозатраты на обжиг и в какой-то мере компенсируют высокие затраты на сушку.

В данном курсовом проекте использована схема производства изделий пластическим способом. т.к. выпускаемая продукция завода является эффективной (теплоизоляционной), т. е. с пористым строением. Пластический способ является наиболее оптимальным для производства изделий аналогичной структуры, поскольку при полусухом способе получить прочные пористые материалы крайне сложно. Используемая в качестве основного сырья глины и глинистые суглинки имеют умеренное число пластичности, хорошо формуются, позволяет выпускать керамическую продукцию широкого ассортимента.

Подготовка составных компонентов. Сырье из карьера доставляется на завод автотранспортом, в связи с тем, что завод находится на небольшом расстоянии от самого карьера. Автотранспорт также выбран в связи с тем, что он весьма маневрен, может перемещаться по пересеченной местности, а также из — за возможности быстрой разгрузки.

Сырье подается в двухвальный глинорыхлитель, возможна также разгрузка глины в глинорыхлитель непосредственно с автотранспорта. Куски глины режутся билами и через решетку подают в ленточный питатель с ящиком, дно которого служит для дозирования и подачи сырья в производство. По длине ящик разделен на части (по количеству компонентов сырьевой смеси) подъемными шиберами. В зависимости от соотношения компонентов сырьевой смеси каждый щит поднимают и закрепляют на определенной высоте для стабильной подачи в производство шихты постоянного состава.

Транспортирование между процессами осуществляется с помощью конвейеров. Особенность конвейеров является конструкция их приводов, позволяющая упростить стыковку конвейеров с приемными бункерами глин перерабатывающих машин и снизить просыпь сырья в зонах перегрузки.

После рыхления, глину и суглинок равномерно подают на следующий этап переработки — в камневыделительные вальцы грубого помола.

Опока предварительно подсушивается до воздушно-сухого состояния, затем измельчается на щековой дробилке (пропускалась один-три раза) до максимальной крупности 2,5−0,315 мм, после чего просеивается на ситах с заданным размером ячеек.

Выгорания образуются мелкие поры, сто улучшают структуру, теплотехнические свойства, повышает прочность и морозостойкость готового изделия.

Объемный вес опилок и соломы в высушенном состоянии при небольшей крупности около 200−250 кг/м3.

Перед употреблением солому размалывают и просеивают вместе с опилками для удаления крупных включений в виде веток, стеблей, щепок, коры и прочих круаных включений. Далее отдозированное количество составных компонентов подается в смеситель.

Смешивание и подготовка шихты. Перемешивание и проминание шихты, состоящей из глины и отощающей добавки (опока), с одновременным ее увлажнением производят в двухвальных смесителях без пароувлажнения. Прежде чем попасть в смеситель опока проходит через дробилку. Глины и опока в заданной пропорции непрерывно загружается в смеситель и смешивается. Прошедшая через смеситель масса становится сравнительно однородной.

Следующий этап, вторичное измельчение и обработка керамической массы. Для проминки и растирания керамической массы с включениями, применяют бегуны мокрого помола и затем в шихтах запасник, оснащенный модернизированным многоковшовыми экскаватором.

Из шихт запасника сырье поступает в вальцы тонкого помола.

Формование изделий. Следующая стадия — это процесс формования, который можно разделить на три операции: получение бруса требуемого поперечного сечения; разрезка сплошного бруса на части; перекладка сформованного кирпича сырца на транспортные устройства для направления в сушилки.

Основная функция вакуум — пресса с фильтр — смесителем — уплотнить и сформовать массу. Пресс работает следующим образом: масса прошедшая предварительную обработку, поступает в смеситель пресса, где перемешивается и в случае необходимости до увлажняется и прогревается паром. Лопасти, расположенные по валу смесителя, продвигают массу к выходному отверстию вакуум-камеры. На входе в вакуум-камеру масса проходит через кольцевое отверстие и разрушается ножами на мелкие куски. В герметически закупоренной камере размельченная масса подвергается вакуумированию. Далее кусочки керамической массы собираются в нижней части вакуум-камеры и продвигаются в корпус пресса, из которого уплотненная керамическая масса лопастями подается в переходную головку. Формование изделий осуществляется при влажности 18−20% и давлением не менее 15 кгс/см2.

Отформованный брус посредствам беспроводного автомата резки мерного бруса передается на автомат многоструйной резки, где он разрезается на камни. Особенностью автомата-резчика является то, что сначала отрезается глиняный брус, который затем разрезается на отдельные камни, раздвигаемые механически.

Сушка изделий. По завершении загрузки сушильной вагонетки она с помощью системы цепных толкателей, работающих в автоматическом режиме, поступают в камерное сушило. Распределение вагонеток по сушильным каналам осуществляется с помощью передаточной тележки, работающей также в автоматическом режиме. Сушилка имеет систему равномерного распределения теплоносителя по сечению каналов. Время сушки 32 ч. На участках формовки и загрузки.

Обжиг. Обжиг производят в туннельной печи. Согласно расчетам, ежечасно из печи выходит одна вагонетка с готовыми изделиями, и как следствие одна вагонетка поступает в печь. Туннельные печи относятся к печам непрерывного действия. Принцип работы туннельных печей состоит в том, что по длинному узкому туннелю печи навстречу теплоносителю непрерывно, вплотную одна к другой, передвигаются вагонетки с обжигаемыми изделиями через постоянные тепловые зоны: подогрева, обжига и охлаждения. Сначала вагонетки с изделиями подогреваются продуктами горения, отходящими из зоны обжига, затем проходят через зону обжига, где подвергаются воздействию газов высокой температуры и, наконец, остывают, отдавая тепло стенкам туннеля или непосредственно охлаждаясь воздухом. Обжигают в этих печах в основном камни и кирпич. Время обжига изделий 24 — 48 ч.

Склад готовой продукции. После обжига готовые керамические изделия поступают на автомат — пакетировщик и вывозятся на склад готовой продукции. Участок пакетирования кирпича построен по принципу пакетной разгрузки кирпича с печных вагонеток и укладки кирпича без сортировки непосредственно на транспортные поддоны. В комплекте оборудования участка пакетирования готовой продукции предусмотрена упаковка керамических стеновых изделий в термоусадочную пленку.

Выбор оборудования.

Под технологическим оборудованием понимается определение производительности машин (или установок) и числа машин, необходимых для выполнения производственной программы по данному переделу.

При выборе оборудования следует учитывать также качественную характеристику сырья и требования, предъявляемые к конечному продукту после обработки сырья на данном агрегате или машине.

В этом разделе определяется производительность машин и их число, необходимое для выполнения технологического процесса по каждому переделу.

Для стабильной работы производства производительность питающих агрегатов должна быть на 10−5% выше производительности обслуживаемого ими оборудования.

Общая формула для расчёта технологического оборудования имеет вид:

NM = Qч. п / (Qч.м * Квн),.

где Nм — количество машин, подлежащих установке; Qч.п. — часовая производительность по данному переделу (м3); Qч.м. — часовая производительность машины выбранного типоразмера (м3); Квн — нормативный коэффициент использования оборудования во времени (обычно принимается 0,8 — 0,9);

Для расчёта оборудования необходимо знать расходы сырья, поэтому сведём все расходы в таблицу.

Таблица 9. Расходы сырья для производства.

1. Глинорыхлитель, м3.

NM= 6/ (8*0,9)=0,83.

Принимается глинорыхлитель СМК-225 в количестве 1 шт. для суглинка.

NM= 2,2/ (8*0,9)=0,3.

Принимается глинорыхлитель СМК-225 в количестве 1 шт. для глины.

2. Ящичный питатель, т.

NM= 8,14/ (10*0,9)=0,9.

Принимается ящичный питатель СМК-214 в количестве 1 шт. для суглинка.

NM= 3,13/ (7*0,9)=0,5.

Принимается ящичный питатель СМК-214 в количестве 1 шт. для глины.

3. Камневыделительные вальцы, м3.

Nм= 9,2 / (10×0,9)=1.

Принимается камневыделительные вальцы КРОК-32 в количестве 1 шт.

4. Двухвальный смеситель, м3.

Nм= 9,2 / (5,6×0,9)= 1,83.

Принимается смеситель КРОК 30 в количестве 2 шт.

5. Бегуны мокрого помола, м3.

Nм= 9,2 / (7*0,9)= 1,5.

Принимается бегуны мокрого помола СМ-21 А в количестве 2 шт.

6. Вальцы тонкого помола, м3.

Nм= 9,2 / (12*0,9)=0,85.

Принимается вальцы тонкого помола КРОК-4 в количестве 1 шт.

7. Вакуум-пресс, шт.

Nм= 1428 / (3000*0,9)= 0,53.

Принимается вакуум-пресс КРОК 14 в количестве 1 шт.

8. Автомат-резчик, шт.

NM= 1428/ (3000 * 0,9)= 0,52.

Принимается автомат-резчик РКБ-6 в количестве 1 шт.

10. Автомат-укладчик.

NM= 1428 / (2500×0,9)=0,63.

Принимается автомат-укладчик МА-4 8А в количестве 1 шт.

11. Автомат-разгрузчик.

NM= 1428/(2600 * 0,9)=0,61.

Принимается автомат-разгрузчик ИАПД И-59 в количестве 1 шт.

• 12. Расчет камерной сушилки.
• а) Годовая производительность сушильных камер.
• 12 000 000 штук.

где: 12 000 000 — годовая производительность завода, штук.

• б) Годовая производительность одной сушильной камеры (при вместимости камеры 4000−5000 штук).
• 4500 * 350 * 24 * 0,9 * 0,95/30 =1 077 300 шт.

где: 0,9 — коэффициент, учитывающий использование тепловых агрегатов; 0,95 — коэффициент, учитывающий потери при обжиге и сушке; 30 — срок сушки;

• г) Количество сушильных каналов.
• 12 000 000/1077300 = 11

где: 12 000 000 — годовое количество кирпича подлежащее к сушке, шт.; Принимаем к строительству камерную сушилку с количеством камер 12.

13. Расчет туннельной печи.

Проектом принята типовая туннельная печь производительностью 12 млн.шт. в год со следующими характеристиками:

• — длина туннеля — 60 м;
• — ширина туннеля — 2,4 м;
• — высота от пола вагонетки до замка свода — 1,7 м²;
• — сечение обжигового канала — 4,08 м²;
• — размеры печной вагонетки:
  • а) длина — 2800 мм.
  • б) ширина — 2400 мм.
• — производительность годовая — 12 млн. шт./год;
• — продолжительность цикла 36 час;
• — емкость печного канала по вагонеткам — 20 шт.;

Расчет количества печей:

.

где: n1 -количество вагонеток в печи (26);

n2 — количество изделий на одной вагонетке (2780);

T — срок обжига (36 час.).

Kг — коэффициент выхода готовой продукции — 0,98;

Kтикоэффициент использования печи — 0,95.

штук./ год.

NM= 12 000 000/12 078 173 = 0,99.

Принята 1 печь.

Таблица 10. Ведомость оборудований.