Проект линии по производству бесцветной бутылки с производительностью 140 т

Министерство образования и науки Российской Федерации

	Федеральное государственное автономное образовательное учреждение 
высшего образования 
«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Институт новых материалов и технологий

Кафедра технологии стекла



УДК

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ

Зав. кафедрой ________ Н.Т. Шардаков

«____»____________________2017 г.



	Проект линии по производству бесцветной бутылки с производительностью 140 т/сут

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Пояснительная записка

18.03.01 484820     ПЗ



Руководитель







Углинских М. Ю.

Нормоконтролёр







Власова С. Г.

Студент гр. НМТ-431803









Гибадулина Р. З.





г. Екатеринбург

2017

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ	4

ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ	5

ВВЕДЕНИЕ	6

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР…………………………………………………….7

1.1. Производство стеклянной тары, ее виды и назначения………………..9

1.2. Характеристика процессов и режим варки стекла……………………11

1.3. Автоматическая выработка стеклянной тары. Стеклоформующие машины…………………………………………………………………………..14

1.4. Отжиг стеклянной тары………………………………………………...18

1.5. Дефекты стеклотары……………………………………………………18

2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ	20

	2.1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА	20

	2.2.ВЫБОР ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СТЕКЛА	21

	2.3.ПОДБОР СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РАСЧЕТА ШИХТЫ	24

	2.4.РАСЧЕТ СОСТАВА ШИХТЫ	25

		2.5.ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОБРАБОТКИ СЫРЬЯ И СТЕКЛОБОЯ	34

	2.6.РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ	37

2.7.ВЫБОР СТЕКЛОФОРМУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ	46

			2.7.1.Технологический процесс формования изделий	46

			2.7.2.Расчет стеклоформующего оборудования	47

2.8.РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ СТЕКЛОВАРЕННОЙ ПЕЧИ	49

2.9.ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ПЕЧИ ДЛЯ ОТЖИГА СТЕКЛА…………………………………………………………………………52

			2.9.1.Расчет печи непрерывного действия для отжига штучных изделий	53

		2.10.ВЫБОР СПОСОБОВ ХРАНЕНИЯ СЫРЬЯ, РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ СКЛАДА И ЕМКОСТИ СИЛОСОВ И РАСХОДНЫХ БУНКЕРОВ	55

		2.10.1.Расчет емкости и размер силосных складов	57

		2.10.2.Расчет емкости и размеров расходных бункеров	60

2.11.ПОДБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ…………...63

		2.11.1.Расчет оборудования механизированного склада сырья	63

	2.11.2.Расчет  производительности ленточных транспортеров………65

	2.11.3.Подбор и расчет элеватора………………………………………68

	2.11.4.Пневмотранспорт сырьевых материалов для шихты………….70

	2.11.5.Подбор и расчет сушильного барабана………………………...74

	2.11.6.Подбор оборудования для контрольного просева……………..75

	2.11.7.Подбор сепаратора……………………………………………….77

	2.11.8.Подбор питателей………………………………………………..79

	2.11.9.Подбор и расчет оборудования для дробления………………...80

		2.11.10.Подбор и расчет автоматических дозировочных весов……...81

		2.11.11.Подбор и расчет смесителей шихты…………………………..84

		2.12.РАСЧЕТ СКЛАДА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ	86

ЗАКЛЮЧЕНИЕ	87

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК	89

ПРИЛОЖЕНИЕ А……………………………………………………………….91

ПРИЛОЖЕНИЕ Б………………………………………………………………..92



















РЕФЕРАТ

В состав дипломного проекта входят:

пояснительная записка ___ с., ___ рис., ___ табл., ___ источников;

графические демонстрационные материалы ___ листов.





Цель дипломного проекта заключается в  разработке мероприятий 

Задача – открытие нового производства с выпуском бесцветной стеклотары с производительностью 140 т/сут.

ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

Наименование документа

Обозначение документа

Формат листа

Общий план завода

18.03.01 484820

А1

Общий план завода

18.03.01 484820

А1

Схема стекловаренной печи

18.03.01 484820

А1



18.03.01 484820

А1





























ВВЕДЕНИЕ

Строительство стеклотарного завода по производству бесцветной бутылки предполагается реализовать в городе Казань.

В первую очередь в перспективе строительства предусматривется:

строительство цеха приготовления стекольной шихты со складом хранения сырья и отделением обработки сырьевых материалов;

строительство галереи подачи шихты и боя к стекловаренной печи;

строительство здания под стекловаренную печь;

строительство склада готовой продукции.

Во вторую очередь производится:

строительство дымовой трубы; 

стрительство цеха выработки стеклотары;

строительство отдела технического контроля.

Производство стеклянных бутылок является перспективно, поскольку в настоящее время на рынке наблюдается огромный спрос на данную продукцию. 

В основу организации стеклотары положены решения, обеспечивающие высокую производительность труда, автоматизацию и механизацию технологических процессов, которые обеспечивают выпуск продукции необходимого качества.















ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

За последние годы технический уровень предприятий, производящих стеклянную тару значительно возрос: освоены новые технологические процессы, внедрены высокопроизводительные технологические линии, улучшилось качество продукции.

В настоящее время значительно увеличилось использование тары из полимерных материалов, однако стеклянная тара продолжает сохранять свое преимущество для расфасовки многих видов продукции благодаря высоким потребительским качествам, таким, как прозрачность, гигиеничность, многооборотность и возможность утилизации. Конкуренция с упаковкой из пластика привела к тому, что стеклоделы, не желая терять связи со своими потребителями, стали активно модернизировать производство, внедрять новые технологии, улучшать качество продукции, расширять ассортимент, уделять больше внимания дизайну, маркировке и упаковке. Стеклянная тара является таким видом упаковки, которая может выгодно представить потребителю упакованный в нее продукт[1].

Для разлива напитков и упаковки тех или иных продуктов и товаров каждая страна применяет разные типы бутылок и банок, форма и размеры, цвет и эксплуатационные свойства которых обусловлены многими факторами. К их числу относятся вид и потребительские свойства пищевого продукта, специфика технологических процессов изготовителя и потребителя стеклянной тары, возможности стеклоформующего оборудования и оборудования предприятий потребителей. Отсюда появляются отличия в технических требованиях к готовой продукции, методах и испытаниях, правилах приемки, маркировке, что затрудняет  международный товарообмен.

Условия производства и эксплуатации стеклянной тары таковы, что на всех этапах транспортирования, потребления и хранения, она подвергается разнообразным механическим и термическим нагрузкам. В частности, бутылки и банки испытывают термические нагрузки при мойке, горячем разливе, пастеризации.Механические (в основном, ударные) – при транспортировании, динамические и статические нагрузки, действующие по оси тары, перпендикулярно к ней и изнутри тары – на линиях разлива.

Действующий ГОСТ10117-91 на бутылки под пищевые жидкости, поставляемые на внутренний рынок, охватывает многооборотной тары, технические требования к которой по некоторым показателям ниже, чем предъявляетт другой стандарт к бутылкам, поставляемым на экспорт (ГОСТ 26586). Разработка каждого нового вида стеклянной тары – это большой комплекс работ, начиная от разработки ее дизайна, моделирования, конструирования и изготовления форм и воплощения изделий в стекле.

Учитывая возросшие требования к стеклянной таре, Госстандарт РФ включил в план стандартизации ТК 074 «Стеклянная тара» тему по разработке межгосударственного стандарта на бутылки под пищевые жидкости, взамен действующих в настоящее время ГОСТов 10117 и 26586.

Под действующим стандартом серийно выпускались и выпускаются обычно бутылки круглой формы и лишь небольшое количество бутылок в виде штофов или иной формы. Поэтому требования действующих ГОСТов и были ориентированы на круглые бутылки, хотя это прямо не указывалось в ГОСТах.

Известно [1], что изделия в виде шара являются наиболее предпочтительной формой по сравнению с цилиндром с точки зрения прочностных характеристик. Но сосуды в виде шара трудно использовать, поэтому наибольшее распространение получила стеклянная тара цилиндрической формы. Наиболее слабыми местами в бутылке являются переходы от корпуса ко дну и горлу, горловина и дно. Все отклонения от цилиндрической формы и злоупотребление дополнительными украшениями значительно снижают прочность стеклянной тары.



 Производство стеклянной тары, ее виды и назначения

Стеклянная тара очень удобна для хранения, расфасовки, эксплуатации. Так же её плюсом является то, что она соответствует нормам гигиены для пищевой продукции и обеспечивает герметичность упаковки, что предохраняет продукт от неблагоприятного воздействия внешней среды и порчи. К недостаткам стеклянной тары следует отнести малую механическую прочность и относительно большую массу на единицу затариваемой продукции.

Стеклянная тара может быть с внутренним диаметром горла до 30 мм (узкогорлая) и с диаметром горла свыше 30 мм (широкогорлая). К первой, наиболее распространенной группе узкогорлой тары относятся аптекарская посуда для хранения и отпуска медикаментов (узкогорлые материальные и рецептурные склянки); ко второй группе – посуда для парфюмерной продукции (духи, одеколон и др.); к третьей – все прочие виды узкогорлой стеклянной тары [2].

Широкогорлая тара предназначена для хранения полужидких и твердых продуктов. К основной группе этого вида относятся консервные банки, широкогорлые бутылки и бутыли, используемые в пищевой промышленности. К другой группе относятся широкогорлая аптекарская посуда (широкогорлые материальные и рецептурные банки) и все прочие виды широкогорлой стеклянной тары.

К стеклянной таре предъявляются ряд требований как по внешнему ее оформлению и соответствию размеров нормативным документам, так и по физико-химическим свойствам и прежде всего по прочности, химической устойчивости и термостойкости.

Стеклянная тара должна быть хорошо отформованнной, поверхность должна быть гладкой. Нa ней не допускаются резко выраженные морщины, складки и другие заметные дефекты. Боковые и донные швы должны быть гладкими, их высота не должна быть более 0,3 мм. Особые требования, предъявляемые к оформлению горла изделий: поверхность венчика горловины должна быть гладкой, без заусенцев и выступов; переход от торца венчика горловины к внутренней его полости должен быть закруглен. Стекломасса для тары должна быть хорошо  проварена и осветлена. На поверхности стеклянной тары не допускаются свиль, инородные включения и непровар, открытые и продавливаемые пузыри.

Требования по физико-химическим свойствам к стеклянной таре в зависимости от вида изделий несколько различны. Наиболее высокие требования по механической прочности предъявляются к бутылкам для розлива шампанских вин. Они должны выдерживать внутреннее давление не менее 1,4 МПа для шампанского резервуарного выпуска и не менее 1,7 МПа для шампанского тиражного выпуска. Бутылки для пива, минеральных и газированных вод должны выдерживать давление 0,8 МПа. Требование по механической прочности, предъявляемые к широкогорлой таре, не так высоки: они должны выдерживать давление в зависимости от вместимости изделий от 0,3 до 0,5 МПа.

Термическую устойчивость стеклянной тары оценивают по диапазону перепада температур. Бутылки для розлива шампанских вин должны выдерживать перепад температур от 25-70-47-20 °С, для остальных пищевых жидкостей — 70-35 °С. Широкогорлая консервная стеклотара должна выдерживать перепад 40-100-60 °С.

Одним из средств повышения механической прочности и эксплуатационной надежности стеклянной тары является нанесение на поверхность изделий пленочных защитно-упрочняющих покрытий –неорганических, органических и кремнеорганических. При этом резко увеличивается гидрофобность поверхности, что обеспечивает снижение разупрочняющего действия поверхностно-активных сред, прежде всего влаги воздуха, а поверхность стеклоизделий предохранится от абразивного воздействия окружающих тел. 

У изделий с нанесенными защитными покрытиями возрастает сопротивление внутреннему давлению на 6-20%; сопротивление давления по корпусу – на 10-30 %, а по высоте изделий – до 15%. За счет увеличения механической прочностипримерно в 1,5-2 раза уменьшаются потери при транспортировании изделий.



Характеристика процессов и режим варки стекла 

Стекло для тары варят в ванных печах непрерывного действия, лишь в отдельных случаях высокосортное обесцвеченное или окрашенное стекло для парфюмерной посуды варят в горшковых печах. Размеры и конструкции стекловаренных печей для стеклянной тары определяются количеством и цветом стекла, а также способом его выработки [3].

При механизированном производстве стеклянной тары применяют печи с протоком, которые имеют ряд конструктивных особенностей:

варочный бассейн отделен от выработочного и соединен с ним протоком;

оба бассейна перекрыты общим сводом, однако пространство разделен решетчатой стенкой-экраном, благодаря чему лишь необходимое количество пламенных газов может проникать из варочной в выработочную часть печи;

печи имеют поперечное направление пламени, лишь незначительное число печей малой производительности имеют подковообразное направление пламени;

регенераторы в печах секционные, что дает возможность регулироватьрежим работы каждой горелки (или пары горелок);

печи для варки светлого стекла имеют глубину бассейна 900-1200 мм; при варке окрашенного стекла глубина варочного бассейна не должна превышать 900 мм; глубина выработочного бассейна на 300-600 мм меньше глубины варочного;

конструкция печи должна обеспечивать возможность хорошего охлаждения дна, к которому имеется свободный доступ холодного воздуха.

Размеры варочного отделения печи определяются необходимым количеством стекломассы и заданной нормой стекла с 1 м2 зеркала.

	Одним из важнейших факторов высокопроизводительной работы стеклоформующих машин является питание их химически и термически однородной стекломассой. Для этого необходимо соблюдать постоянными состав шихты, соотношение шихты и боя стекла, а также принятый режим питания ванной печи.

Решающим условием является также сстабильность температурного режима ванной печи. Колебания температур вызывают изменение в потоках стекломассы и затягивания в производственные потоки слоев застоявшейся стекломассы производственного потока. В этом случае неизбежно формование изделие из неоднородной стекломассы, в результате чего и механичсекая и термическая стойкость будет низкой. Высокая температура варки стекломассы необходима также и в том случае, если по производственным условиям увеличивается количество вводимого стеклобоя.

Варка стекла –наиболее ответственный и сложный этап в производстве стеклотары. От ее успешного проведения во многом зависит производительность завода и качество выпускаемого изделия.

Стекловарение –термический процесс, в результате которого шихта образует однородный расплав. Стекловарение условно подразделяют на пять стадий: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизация и студка.

Силикатообразование. Это стадия характеризуется тем, что к ее концу в шихте заканчиваются реакции между компонентами в твердом состоянии и образуются сложные силикатные соединения. В результате стадии имеется твердый спек.

Стеклообразование. К концу этой стадии заканчиваются все химические реакции в расплаве. В результате взаимодействия между гидратами, карбонатами, сульфатами образуются сложные силикаты; зерна кварца окончательно растворяются и переходят в расплав; стекломасса становится относительно однородной и прозрачной, без непроваренных частиц шихты. Однако в стекломассе остается много пузырей.

Осветление. На этой стадии стекломасса освобождается от видимых газовых включений, устанавливается равновесие между стекломассой и газами, растворенными в стекломассе. От того, насколько полно и интенсивно прошла эта стадия во многом зависит качество стекломассы. В расплаве стекломассы находятся газы, образовавшиеся в результате разложения и взаимодействия компонентов шихты; газы, механически внесенные с шихтой; газы, попадающие в расплав из атмосферы печи. Наибольшее количество газов заносится в стекломассу сырьевыми материалами. 

Гомогенизация. Эта стадия характеризуется тем,что к ее концу расплавом приобретаются физическая, химическая и термическая однородности. В результате имеется однородный расплав.

Студка. На этой стадии температура стекломассы понижается для создания вязкости, позволяющей формовать из стекломассы изделия. Температура варки стекла для обычных стекол 1520–15800С, а температура, обеспечивающая рабочую вязкость стекломассы 1100–12500C. Температуру стекломассы снижают постепенно и очень плавно. При резком охлаждени может нарушиться равновесие между жидкой и газовой фазами, что может привести к новому образованию газовых включений [1].



Автоматическая выработка стеклянной тары. Стеклоформующие машины

В стекольной промышленности применяется несколько типов стеклоформующих автоматических машиндля выработки стеклянной тары. Необходимым условием для их хорошей работы является точное дозирование подаваемого в черновую форму стекла [4].

По способу питания стекломассой стеклоформующие машины делятся на:

машины с капельным питанием, имеющие устройство для подачи стекломассы – питатель;

вакуумные машины, в которых стекло поступает в черновую форму засасыванием или при помощи вакуумного питателя.

По характеру силы, приводящей в движение машины, различают:

пневматические машины, в которых привод машины и ее основные рабочие органы осуществляются сжатым воздухом;

механические машины, работающие от электродвигателей и разного рода механических устройств (рычагов,спайдеров).

По расположению и направлению технологического процесса выработки различают:

машины карусельного типа, которые вырабатывают изделия при прерывном или непрерывном вращении стоолов вокруг центральной колонны, они могут быть с одним столом, на котором полностью заканчивается выработка изделий, и с двумя столами: на первом (черновом) столе вырабатывается только пулька, на втором (чистовом) столе изделие окончательно оформляется.

машины секционного типа (двух-, четырех-, шести- и до двадцати секций), которые не имеют вращающихся столов (пулька передается из черновой формы в чистовую при помощи возвратно-поступательного механизма);

машины конвейерного типа, в которых столы черновых и чистовых форм связаны цепным конвейером, несущим горловые кольца.

По способу изготовления изделий машины делятся:

прессовые, вырабатывающие изделия в один прием –прессованием;

прессовыдувные, в которых пулька оформляется прессованием, а изделие из нее –выдуванием;

выдувные, в которых пулька и изделие из нее выдувается сжатым воздухом; в некоторых машинах этого типа для оформления горла, а также корпуса изделия используют вакуум.

Карусельные машины могут быть цикличными с прерывистым вращением столов и роторным (непрерывным) вращением столов. К машиам цикличного действия относятся автоматы типа 2JIAM, АБ-6, «Линч-10», ПВМ, которые в настоящее время широко применяются. Ко машинам роторного типа относятся широкоизвестные автоматы R-7,   IS-10, ВВ-7, ВВ-12. 

Отличительная способность  машин карусельного типа – подача порции сеткломассы в машину непосредственно под очком питателя.

 Основным отличием роторных карусельных машин от машин с цикличным вращением является отсутствие чернового и чистового столов за счет двухэтажного размещения черновых и чистовых форм. В качестве таких машин используют автоматы R-7 и ВВ-7, которые имеют семь чистовых и семь черновых форм.

 Каплю стекломассы вначале подают в черновую форму, в горловой части которой при этом создают вакуум. Действие вакуума прекращается после выхода из горлышка металлического плунжера. Направляющая отводится в сторону, а обращенную дном вверх  черновую форму закрывает сверху донный затвор. Заготовка выдувается снизу вверх, после чего черновая форма открывается, и заготовка, повернувшись на 180°, переходит на чистовой стол, где после раскрывания горловых форм производят вакуумное выдувание изделия. 

Секционные машины отличаются тем, что они состоят из отдельных секций, которые работают независимо друг от другаи представляют собой самостоятельно работающие автоматы [3]. В настоящее время на вооружении стекольной промышленности находятся секционные машины типа АВ-6, «Гартфорд», IS  с 2, 4, 5, 6 и 8 секциями, причем каждая секция может иметь одно-, двух- или трехместные формы. В стекольной отечественной промышленности для производства мелкой стеклянной тары используют машину типа АВ с двумя (АВ-2), четырьмя (АВ-4) и шестью (АВ-6) секциями, в том числе с двухъячейковыми формами (АВ-6-2).

Секционные машины по сравнению с машинами карусельного типа  обладают рядом преимуществ. Они позволяют вырабатывать широкий ассортимент изделий, обладают более высоким коэффициентом использования машин во времени. Благодаря установке двухместных форм можно увеличить производительность на 20–40%.

Конвейерные машины являются наиболее производительными машинами для производства стеклянной тары. Их производительность в зависимости от вместимости и массы вырабатываемого изделия может достигать от 230 (для изделия емкостью 500 мл) до 370 шт/мин (для изделия емкостью 200 мл). При двухкапельном питании производительноть может достигать до 800 шт/мин [4].

 На конвейерных машинах типа HL-12 прессовыдувным способом вырабатываютоблегченную узкогорлую тару. Характерной чертой этой машины является роторно-конвейерная схема установки, при которой стол черновых форм связан со столом чистовых форм цепным конвейером, несущим горловые формы, кольца. При движении пульки от стола чернового формования к столу чистового формования происходит оттяжка и вторичный подогрев пульки. В зависимости от массы и вида вырабатываемых изделий этот путь можно удлинить или укоротить, передвигая стол чистового формования относительно неподвижного стола чернового формования и меняя число горловых колец.







Отжиг стеклянной тары

Все изделия стеклянной тары после их выработки подвергаются отжигу в туннельных конвейерных печах, в которых несущим конвейером является металлическая сетка [5].

Прежде чем поступить в печь, изделие при помощи переставителя группируют у ее входа,сосредатачивают на ширину транспортирующей сетки, а затем толкателем вводят в печь. Это делается с целью плотного заполнения сетки и повышения производительности отжигательной печи.

Качество отжига стеклянной тары проверяют поляроидным микроскопом ПКС-500. Изделия помещают перед анализатором и постепенно поворачивают на 360° в плоскости, перпендикулярной направлению поляризованного света. Изделия при удовлетворительном отжиге должны иметь в поле зрения полярископа равномерно фиолетовую окраску в сочетании красного с красно- оранжевым и синим или фиолетовым цветом.



Дефекты стеклотары

Посечки – небольшие трещины, могут быть как в результате термических причин, так и механических. Они возникают от разных причин в различных местах изделий и имеют разнообразную форму [1]. По размерам они могут быть от точечных до 2-3 мм, по глубине – поверхностными, глубинными и сквозными. Поверхностные посечки возникают в результате нарушения целостности поверхностного отвердевшего слоя стекла. При выработке изделий на прессовыдувных автоматах, где оформление пульки и горла происходит в результате прессования капли стекла, распространенным и частым пороком является посечка горла. Большое число посечек может образовываться при выработке изделий из стекла с повышенной хрупкостью.

Подпрессвока – излишек стекла на изделии, проникшего в шов между частями формового комплекта, может образоваться в результате неправильного изготовления деталей формового комплекта (с большим зазором), их износа, накопления нагара между деталями.

Неравномерное распределение стекла в изделии – результат неравномерной температуры формы, неправильной формы пульки, слишком раннего или слишком позднего выдувания изделия.

Деформация отдельных частей изделия (горла, корпуса, дна) –результат перегрева стекломассы, недостаточного охлаждения форм, повышенных скоростей машины.

Кованность появляется, когда стекломасса имеет резко пониженную температуру в процессе выработки изделий, охлажденные формы или малую скорость машины.

Складки располагаются главным образом на поверхности изделий, когда черновая форма слишком холодная или когда усилия при прессовании пульки на прессовыдувных машинах слишком большие.

Сетка-паутинка представляет собой мельчайшие пузырьки, оставляющие за собой след в виде сетки. Появляется в результате догорания масла от смазки в трещинах, которые потом запрессовываются.

Недопрессованное горло может получится при недостаточном давлении воздуха, наличии неплотности в трубопроводе, шлангах, из-за холодной формы, горлового кольца и так далее.

Пузыри в стекле – от выработки, возможны из-за повреждения огнеупорных деталей питателя, неправильного падения капли в черновую форму, повреждения системы лотков и отражателя, излишнего количества масла на рабочей поверхности форм, попадания в питатель посторонних предметов.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА

Загрузка  шихты и боя механическим загрузчиком







Варка стекломассы в ванной печи











Подача стекломассы на выработку каналом питателя











Подача стекломассы механизмом питателя











Выработка изделий стеклоформующей машиной











Подача изделий  к печи отжига конвейером



Нанесение упрочняющего покрытия









Загрузка изделий в печь отжига загрузчиком











Отжиг изделий в печи отжига



Нанесение защитного покрытия





Съем и передача изделий на линию транспортировки







Подача изделий снижателем на линию контроля







Автоматический и визуальный контроль изделий на линии







Упаковка изделий в пакет-поддоны







Транспортировка на склад погрузчиком





ВЫБОР ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СТЕКЛА

Для расчета дипломной работы была выбрана марка стекла БТ-1, химический состав которой приведен в таблице 2.2.1 по ГОСТу Р520022-2003.

Таблица 2.2.1–  Химический состав стекла выбранной марки

№

Компонент

Массовая доля компонента в стекле, масс. %

1



72

2



2,5

3



7

4



4

5

Na2O

14

6

SO3

0,5

7



до 0,1



Сумма:

100



Каждый оксид вводится определенным веществом:

SiO2вводится кварцевым песком

Al2O3 вводится глинзёмом

CaOвводится известняком

MgO вводится доломитом

NaO вводится содой

SO3вводится сульфатом





Каждый оксид в стекле выполняет определенную роль:

Оксид-стеклообразователь: 

Оксид кремния ()– основной сырьевой материал, увеличивает время варки, придаёт стеклу механическую прочность и химическую устойчивость, снижает ТКЛР и повышает термостойкость. Для ввода  в качестве сырья в стекольной промышленности чаще используют кварцевые пески. Для большинства стеклянных изделий кварцевый песок является основным сырьевым компонентов, содержание его в шихте составляет 60-70%.

Промежуточный оксид:

Оксид алюминия (Al2O3)– является важнейшим промежуточным оксидом. Он предотвращает кристаллизацию стекла, повышает химическую устойчивость, делает стекло «длинным». Главным требованием при выборе сырья для ввода Al2O3 являются: содержание Al2O3 (10-20%) должно быть максимальным, содержание красящих примесей (Fe2O3<0,4%) должно быть минимальным, содержание щелочей должно быть максимальным.

Оксиды-модификаторы: 

Оксид кальция () и оксид магния (MgO)– (щелочноземельные) важнейшие оксиды для изготовления стекла. улучшает варочные свойства, способствует осветлению стекломассы, повышает химическую устойчивость и механическую прочность стекла. MgO тоже повышает механическую прочность и химическую устойчивость стекла. 

Оксид натрия)– (щелочной) снижает температуру варки стекла. Оксид натрия сокращает время варки, увеличивает ТКЛР стекла.





Оксид-осветлитель:

Оксид серы (SO3)–способствует освобождению стекломассы от видимых газовых включений. Их задача –доставлять из расплава возникшие газовые пузыри. Это возможно благодаря термическому разложению осветлителей. При этом появляются крупные газовые пузыри, которые поднимаются на поверхность расплава и уносят с собой мелкие газовые пузыри. 

Оксид-краситель: 

Оксид железа () –соединения железа окрашивают стекло в желтый цвет.



























ПОДБОР СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РАСЧЕТА ШИХТЫ

В таблице 2.3.1 приведены материалы для расчета шихты.

Таблица 2.3.1 – Сырьевые материалы



Данный состав

Наименование сырьевого материала

Химическая

формула материала

Масс. доля основ-го вещества, %

Массовая доля примесей, %

Номер нормативного документа

Марка материала

№









Fe2O3





1

SiO2

Кварцевый песок

SiO2

99



0,09



ГОСТ 41-01-159



Высший сорт

2

Al2O3

Глинозем



99

0,02

ГОСТ 6912-87

Прейскурант 02-02 Г-00

3



Известняк

CaCO3

54

0,1

ГОСТ 23671-79

ИЕ-54-0,1

4

MgO

Доломит

СaMg(CO3)2

19

0,05

ГОСТ 23672-79

ДК-19-0,05

5

Na2O

Кальцинированная сода

Na2CO3

57,3

0,005

ГОСТ 10689-75

Прейскурант 05-01 Высший сорт

6

SO3

Сульфат натрия

Na2SO4

56,1

0,003

ГОСТ 21458-75

Прейскурант 05-01 Высший сорт 











РАСЧЕТ СОСТАВА ШИХТЫ

Na2CO3Na2O+CO2	

Na2CO3: 106 мас.ч.

Na2O: 62мас.ч.

106 мас.ч. Na2CO3 дают 62 мас.ч. Na2O, а 98 мас.% Na2CO3 дают х мас.% Na2O

=; х=57,32 мас.%	

Na2SO4Na2O+SO3

Na2SO4: 142мас.ч.

Na2O: 62мас.ч.

SO3: 80 мас.ч.

142 мас.ч. Na2SO4 дают 62 мас.ч. Na2O, а 99,5 мас.% Na2SO4даютх мас.% Na2O

=; х=43,4 мас.%

142 мас.ч. Na2SO4 дают 80 мас.ч. SO3, а 99,5 мас.% Na2SO4 дают х мас.% SO3

=; х=56,1 мас.%





















Химический состав сырьевых материалов после необходимых предварительных расчетов приведен в таблице 2.4.1.

Таблица 2.4.1 – Химический состав сырьевых материалов

Сырьевые материалы

Заданные оксиды

Примесные оксиды



SiO2

Al2O3

CaO

MgO

Na2O

SO3

Fe2O3

Кварцевый песок (SiO2)

99

-

-

-

-

-

0,09

Глинозем (Al2O3)

0,01

99

-

-

0,2

-

0,02

Доломит (CaMg(CO3)2)

1,5

1

32

19

-

-

0,05

Известняк (CaCO)3

1

0,5

54

0,6

-

-

0,1

Сода кальцинированная (Na2CO3)

-

-

-

-

57,3

-

0,005

Сульфат натрия (Na2SO4)

-

-

-

-

43,4

56,1

0,003

В таблице 2.4.2 приведены некоторые поправочные коэффициенты на улетучивание оксидов.

Таблица 2.4.2 – Некоторые поправочные коэффициенты на улетучивание оксидов

SiO2

Al2O3

CaCO3

CaMg(CO3)2


Na2CO3





1,00

1,00

1,00

1,00

1,032

1,032

1,00

Далее необходимо определить количество каждого сырьевого материала в шихте по формуле:

Mi=				(2.4.1)

где Mi–количество сырьевого материала в шихте, мас.ч.;

– заданное содержание оксида в стекле, мас.%;

– поправочный коэффициент на улетучивание оксида при варке;

– содержание заданного оксида в сырьевом материале, мас.%.

Затем находим расчетный химический состав стекла на 100 мас.% и получаем теоретический состав. Для пересчета используют выражение:

Атеор,i=Арасч,i()			(2.4.2)

где Атеор,i– содержание заданных и примесных оксидов в теоритическом составе, мас.%;

Арасч,i– суммарное количество компонентов в расчетном составе стекла, мас.ч.;

?расч– суммарное количество компонентов в расчетном составе стекла, мас.ч.

Количество доломита в шихте:

M1(MgO) = = 21,05 мас.ч.;

С вычисленным количеством доломита в стекло вводится:

А(CaO)введ= =6,736 % CaO;

A(Al2O3)введ=% Al2O3;

A(SiO2)введ= % SiO2;

A(Fe2O3)введ= % Fe2O3;

Следовательно, с помощью известняка в стекло надо ввести CaO:

A’ = 7 – 6,736 = 0,264 % CaO

M2(CaO) =  = 0,48 мас.ч.;

С вычисленным количеством известняка в стекло вводится:

A(MgO)введ= % MgO;

A(Al2O3)введ=% Al2O3;

A(SiO2)введ=% SiO2;

A(Fe2O3)введ= % Fe2O3;

Следовательно, с помощью технического глинозема в стекло надо ввести Al2O3:

А’ = 2,5 – 0,21 – 0,0024 = 2,2876 % Al2O3

Тогда количество технического глинозема в шихте:

M3(Al2O3) = = 2,31 мас. ч.;

С вычисленным количеством глинозема в стекло вводится:

A(SiO2)введ= % SiO2;

A(Na2O)введ= % Na2O;

A(Fe2O3)введ= % Fe2O3;

Следовательно, с помощью кварцевого песка в стекло надо ввести SiO2:

А’ = 72 – 0,316 – 0,0048 = 71,68 % SiO2

Тогда количество кварцевого песка в шихте:

M4(SiO2) =  = 72,4 мас. ч;

С вычисленным количеством кварцевого песка в стекло вводится:

A(Fe2O3)введ= % Fe2O3;

Количество сульфата натрия в шихте:

M5(SO3) = = 1 мас. ч.;

С вычисленным количеством сульфата натрия в стекло вводится:

A(Na2O)введ= % Na2O;

A(Fe2O3)введ= % Fe2O3;

Следовательно, с помощью сульфата натрия в стекло надо ввести Na2O:

А’ = 14 – 0,434 = 13,58 % Na2O

Тогда количество технической соды в шихте:

M6(Na2O) = = 24,43 мас. ч.;

С вычисленным количеством технической соды в стекло вводится:

A(Fe2O3)введ= % Fe2O3;

Далее необходимо определить количество примесных оксидов, переходящих в стекло с каждым сырьевым материалом по формуле:

Pij=						(2.4.3)

где Pij– количество оксидов, переходящих в стекло из каждого сырьевого материала последовательно, мас.%;

– содержание оксидов последовательно в каждом сырьевом материале, мас.%;

– поправочные коэффициенты на улетучивание оксидов.

С кварцевым песком в стекло переходит:

Р(SiO2) == 71,68 %

Р(Fe2O3) == 0,065 %

С техническим глиноземом в стекло переходит:

Р(Al2O3) == 2,29 %

Р(SiO2) == 0,00023 %

Р(Na2O) == 0,005 %

Р(Fe2O3) == 0,00046 %

С доломитом в стекло переходит:

Р(MgO) == 6,736 %

Р(CaO) == 4 %

Р(Al2O3) == 0,21 %

Р(SiO2) == 0,316 %

Р(Fe2O3) == 0,0105 %

С известняком в стекло переходит:

Р(CaO) == 0,260 %

Р(MgO) == 0,0029 %

Р(Al2O3) == 0,0024%

Р(SiO2) == 0,0048 %

Р(Fe2O3) == 0,0005 %

С сульфатом натрия в стекло переходит:

Р(SO3) == 0,54 %

Р(Na2O)== 0,42 %

Р(Fe2O3) == 0,00003 %

С содой в стекло переходит:

Р(Na2O) == 13,58 %

Р(Fe2O3) == 0,001 %

Затем составляем сводную таблицу 2.4.3 и определяем расчетный состав стекла.

Таблица 2.4.3 –  Расчётный состав стекла

№ п/п

Сырьевые материалы

Переходят в стекло, мас. %





SiO2

Al2O3

CaO

MgO

Na2O

SO3

Fe2O3

1

Кварцевый песок (SiO2)

71,68

-

-

-

-

-

0,065

2

Глинозем (Al2O3)

0,00023

2,29

-

-

0,005

-

0,00046

3

Доломит (CaMg(CO3)2)

0,316

0,21

6,736

4,00

-

-

0,0105

4

Известняк (CaCO3)

0,0048

0,0.......................