Цех по минераловатных прошивных матов и теплоизоляционного шнура производительностью 160 тыс. м3 в год

Электродуговые печи наиболее широко используют при производстве высокотемпературостойкой и огнеупорной ваты. Однако возможно их применение и для производства рядовой минеральной ваты. Электродуговая печь представляет собой металлическую водоохлаждаемую ванну, выполненную в виде котла диаметром 2,5…3 м. Металл защищается от расплава слоем гарнисажа, который образуется на внутренней поверхности котла. Плавление сырья осуществляется с помощью трех графитированных электродов. Шихту загружают сверху с помощью шнекового или иного питателя. Образовавшийся расплав выпускают через небольшой фидер, монтируемый сбоку печи несколько выше ее пода. Достоинства электродуговых печей: возможность плавления сырья любого размера, возможность получения огнеупорного волокна. Недостатки: высокие требования по технике безопасности, высокий расход электроэнергии.

В настоящее время известно несколько способов переработки  силикатных расплавов в волокно. По принципу воздействия энергоносителя на струю расплава, истекающего из плавильного агрегата, их можно разделить  на три основных способа: дутьевой, центробежный и комбинированный.

Дутьевой способ основан  на воздействии энергоносителя (пара, горячих газов), движущегося с  большой скоростью (400…800 м/с), на струи  расплава. Энергоноситель расщепляет струю расплава и вытягивает образовавшиеся элементы в волокна.

Центробежный способ основан  на использовании центробежной силы вращающихся элементов центрифуг, на которые подается расплав. При  производстве минеральной ваты используются центробежные установки различных  конструкций, отличающиеся между собой  количеством вращающихся органов, их формой и расположением в пространстве. Наибольшее распространение в мировой  практике получил центробежно-валковый способ. В этом случае рабочим органом  являются последовательно расположенные валки, вращающиеся вокруг горизонтальных осей. Рабочей частью валков является боковая поверхность. Расплав с температурой около 1400 ºC стекает через лоток на верхний распределительный валок, попадая в строго определенную точку его поверхности, находящуюся под углом 30…40º к горизонтальной плоскости, проходящей через ось валка. Затем расплав последовательно обрабатывается всеми валками, окружная скорость которых увеличивается по мере удаления валков от места поступления расплава. Увеличение окружной скорости валков необходимо в связи с тем, что по мере прохождения через них расплав остывает, его вязкость возрастает и для вытягивания отдельных струек в волокна требуется больше энергии. Повышение окружной скорости осуществляют увеличением диаметра валков. Процесс волокнообразования может идти только в случае прилипания расплава к поверхности валков, которое обеспечивается при нагревании валков до 500…600 ºC и увеличивается с повышением их температуры.

Комбинированные способы  основаны на использовании как центробежной силы, так и кинетической энергии пара или газа. В промышленности наиболее широкое применение получили центробежно-дутьевой и центробежно-фильерно-дутьевой способы.

В курсовом проекте в качестве плавильного агента принимается вагранка, способ волокнообразования – центробежно-валковый.

Волокна минеральной ваты, образовавшейся в результате переработки  расплава, осаждаются в виде ковра  в камере волокноосаждения. В зависимости от способа волокнообразования камеры волокноосаждения могут быть горизонтальными, вертикальными и барабанными. Горизонтальная камера СМ-5237А длиной 10 м, шириной 2 м, высотой 3,5 м. По всей длине нижней части камеры проходит сетчатый конвейер, на котором осаждаются волокна и формируется минераловатный ковер, который затем удаляется из камеры на последующую переработку в изделия. Ковер, выходящий из камеры, уплотняется подпрессовочным роликом. Воздух, газы или паровоздушная смесь удаляются из камеры вентилятором, который отсасывает их из камеры на уровне, находящемся ниже сетчатого конвейера. В результате этого в камере создается разрежение, что способствует осаждению минеральных волокон и формированию ковра, а также препятствует попаданию волокон и газов в рабочее помещение. Скорость движения сетчатого конвейера регулируется от 0,3 до 3,5 м/мин, что позволяет в зависимости от производительности плавильного агрегата поддерживать необходимую толщину минераловатного ковра.

Тепловая обработка минераловатного ковра осуществляется путем прососа горячих дымовых газов или воздуха через слой ковра, когда он проходит по конвейеру камеры тепловой обработки. Во время этой операции из ковра удаляется влага. Конструкция камеры тепловой обработки должна обеспечивать постоянство температуры и скорости газов по всей площади ковра. Не допускается выбивание газов в помещение цеха, поэтому герметизация камеры должна быть надежной. Наиболее удачным конструктивным решением камеры тепловой обработки следует считать позонную подачу теплоносителя, когда рабочее пространство камеры по длине разделено на несколько зон, снабженных самостоятельными отопительно-вентиляционными устройствами. В таких камерах обеспечивается многократное прохождение теплоносителя через обрабатываемый волокнистый ковер.

Технологическая схема производства прошивных матов  и шнуров:

ё

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Режим работы завода

Режим работы цеха характеризуется  числом рабочих дней в году, количеством рабочих смен в сутки и количеством часов работы в смену. Для предприятий минераловатных изделий с непрерывно работающими печами следует принимать: непрерывная рабочая неделя с трехсменной работой, количество расчетных рабочих суток за год – 365; количество рабочих смен в сутки (для производственных рабочих) – 3; количество рабочих смен в сутки (для цехового персонала) – 2; количество рабочих смен в сутки по приему сырья и материалов и отгрузке готовой продукции: железнодорожным транспортом – 3.

Количество рабочих суток  в году 365 принимается из расчета, что рабочая неделя составляет 7 дней.

При 7-дневной рабочей неделе режим работы принимается (при трех сменах): 8 часов, всего 24 часа в сутки, кроме того, три перерыва на обед по 1 часу.

Номинальный годовой фонд рабочего времени рассчитывается по формуле:

Ф_Н = Д_Н · С_М · Т_СМ.

Годовой фонд чистого рабочего времени составляет:

Ф_Ч = Ф_Н · К_ТИ · К_СМ,

где К_ТИ – коэффициент технического использования оборудования, определяется с учетом времени простоя оборудования за год, ориентировочно К_ТИ =0,95;

К_СМ – коэффициент использования рабочего времени, ориентировочно К_СМ = 0,85 для резательного оборудования, К_ТИ =0,75 для плавильного оборудования, К_ТИ =0,75 для конвейерных линий минераловатных производств.

Годовой фонд рабочего времени: Ф_Н = 365 · 3 · 8 = 8760 ч.

Годовой фонд чистого рабочего времени: Ф_Ч = 8760 · 0,95 · 0,75 = 6241,5 ч.

Итоговые данные по запроектированным  режимам занесены в табл. 2.

Таблица 2

Режим работы предприятия

№ п/п	Наименование отделений	Количество рабочих дней в году	Количество смен в сутки	Годовой фонд рабочего времени, ч	Коэффициент КТИ	КоэффициентКСМ	Годовой фонд эксплуатационного  времени, ч
1	Выгрузка и складирование  сырьевых материалов ж/д	365	3	8760	0,95	0,75	6241,5
2	Плавление сырья, волокноосаждение и волокнообразование	365	3	8760	0,95	0,75	6241,5
3	Формирование изделий  и раскрой	365	3	8760	0,95	0,85	7073,7
4	Складирование готовой продукции	365	3	8760	0,95	0,75	6241,5

 

3. Производительность завода

Исходя из принятого режима цеха, производится расчет производственной программы выпуска изделий и  полуфабрикатов с учетом возможного производственного брака и потерь на отдельных переделах.

Потери, связанные с внутризаводской  транспортировкой относят к тому или иному технологическому переделу. Величины потерь и брака нормируются.

С достаточным приближением можно рекомендовать средние  величины возможных производственных потерь и брака:

для заводов  минераловатных изделий:

• при подготовке шихты для вагранок – до 5%;
• при плавлении шихты в вагранке – до 25%;
• при производстве прошивных матов при раскрое – 1%;
• при производстве прошивных матов обкладочных и прошивочных материалов – 10%.

Учет потерь, связанных  с непосредственным  браком, позволяет  правильно спланировать производительность цеха и обеспечить заданную программу. Общие потери являются суммой потерь от брака на отдельных переделах.

Расчет производительности для каждого технологического передела производится по формуле:

 

где – производительность рассчитываемого передела в принятых единицах измерения;

П – производительность передела, следующего (по технологическому потоку) за расчетным;

Б – производственные потери от брака, %.

Расчеты сведены  в табл. 3.

 

 

Таблица 3

Производственная  программа цеха

№ п/п	Наименование технологического передела	Ед. измерения	Производственные потери от брака	Производительность
				в год	в сутки	в смену	в час
1	Складирование	м3	0%	160000	438,36	146,1	18,26
2	Раскрой	м3	1%	161600	442,74	147,58	18,45
3	Обкладка и прошивка	м3	10%	177760	487,0	162,34	20,3
4	Волокноосаждение и волокнообразование	м3	15%	204424	560,0	186,69	23,34
5	Плавление сырья	м3	25%	255530	700,08	233,36	29,17
6	Подготовка сырья	м3	5%	268306,5	735,08	245,03	30,63
7	Транспортирование	м3	1%	370989,6	742,44	247,48	30,93

 

4. Сырье и полуфабрикаты

Для изготовления изделий  должна применяться минеральная  вата с обеспыливающими добавками  по ГОСТ 4640. Для производства минеральной ваты применяют горные породы, промышленные отходы, попутные продукты производств. К сырью для производства минеральной ваты предъявляют следующие основные требования: оно должно иметь определенный химический состав, обеспечивающий стойкость волокна против действия эксплуатационных факторов; невысокую температуру получения расплава, достижимую в применяющихся для этих целей плавильных агрегатах; образовывать силикатные расплавы, характеризующиеся необходимыми для волокнообразования реологическими показателями; быть распространенным и не требовать сложной предварительной подготовки. Перечисленные требования обычно обеспечиваются составление соответствующей смеси (шихты), включающей два или более компонентов.

В качестве обкладочного материала  применяется сетка стальная проволочная крученая с шестиугольными ячейками № 20-0,5 по ГОСТ 13603-89. Прошивочный материал – проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения диаметром 0,5 мм по ГОСТ 3282-74. Для производства шнуров используют металлическую оплетку по ГОСТ 3282-74.

Обеспыливающая органическая добавка – масло цилиндровое тяжелое по ГОСТ 6411-76.

В данном проекте в качестве сырья применяют шихту из двух видов сырья:

• габбро с содержанием

SiO₂ = 46,8 %,

Al₂O₃ = 16,96 %,

CaO = 10,01 %,

MgO = 6,34 %;

• ваграночный шлак с содержанием

SiO₂ = 48,84 %,

Al₂O₃ = 9,42 %,

CaO = 27,26 %,

MgO = 3,7 %.

 

Расчет  шихты по заданному модулю кислотности:

x – процентное содержание габбро в шихте;

y – процентное содержание ваграночного шлака в шихте.

,

x + y = 100,

где S и S’, A и A’, C и C’, M и M’ – процентное содержание в составных частях шихты соответственно SiO₂, Al₂O₃, CaO и MgO;

M_K – модуль кислотности шихты.

Принимаем модуль кислотности M_K = 1,8.

;

x + y = 100.

;

x + y = 100.

x = 5,26 % - содержание габбро в шихте;

y = 94,74 % - содержание ваграночного шлака в шихте.

 

 

 

Таблица 4