Материал: Разработка технологической линии по производству керамического умывальника литьевого формования

Разработка технологической линии по производству керамического умывальника литьевого формования

Введение

В современном мире в строительстве очень широко применяются керамические материалы и изделия. Это обусловлено большой прочностью, значительной долговечностью, декоративностью многих видов керамики, а также распространенностью в природе сырьевых материалов.

Происхождение самого слова «керамика» имеет несколько версий. Согласно одной из них оно происходит от греческого слова «керамейя», что означало в древнее время искусство изготовления изделий из глины. В связи с этим под технологией керамики длительное время понимали науку о методах производства из глинистого сырья изделий с заданными свойствами. Но за последние годы это понятие получило более широкое толкование. Дело в том, что для керамической технологии типичны определенные производственные приемы: формование из сырьевых материалов изделий, их сушка и обжиг для придания им камнеподобных свойств. Эти приемы в последнее время нашли распространение в производстве изделий также из другого минерального (не глинистого) сырья. И понятие технологии керамики получило толкование как науки о методах производства изделий из минерального сырья путем их формования, сушки и придания им камнеподобных свойств посредством спекания при высоких температурах. Более того, методы керамической технологии получили применение для изготовления некоторых деталей из металлических порошков, в связи с чем порошковую металлургию именуют часто также металлокерамикой [1].

В технологии керамики изучаются методы механической и тепловой обработки сырья и изделий, а также происходящие в них при этом процессы. Поэтому основы физической химии силикатов, механическое и теплотехническое оборудование предприятий керамической промышленности являются основными опорными дисциплинами для изучения технологии керамики.

Глины всегда в истории человечества были и являются одним из основных видов строительных материалов. Вначале 8000 лет до н.э. глины применялись в необожженном виде для глинобитного строительства и изготовления саманного и сырцового кирпича. 3500 лет до н.э. отмечается начало применения керамического кирпича, а 1000 лет до н.э. глазурованного кирпича и черепицы. С середины первого тысячелетия в Китае начинается производство изделий из фарфора. В России первый кирпичный завод был построен в Москве в 1475 г., а в 1744 году в Петербурге начал работать первый фарфоровый завод. В конце XVIII - середине XIX в. бурное развитие металлургической, химической и электротехнической промышленности привело к развитию производства огнеупорной, кислотоупорной, электроизоляционной керамики и плиток для полов. С начала текущего столетия получило развитие производство эффективного кирпича и пустотелых камней для возведения стен и перекрытий, а также керамических плиток для внутренней и наружной отделки и санитарно-технических изделий. В последнее время получило распространение производство специальной керамики с уникальными свойствами для нужд ядерной энергетики, машиностроения, электронной, ракетной и других отраслей промышленности. Большой практический интерес имеют керметы, состоящие из металлической и керамической частей. В России начало производства керамических изделий относится к очень давним временам. Древние соборы во Владимире, Киеве и Новгороде украшены настенными деталями, служащими образцами древнерусского гончарного производства. Состав белой эмалевой поливы был известен в России раньше, чем в других европейских странах. Основоположники нашей науки -М.В. Ломоносов, Д.И. Менделеев, а также крупные ученые-керамики Д.И. Виноградов, акад. Е.И. Орлов, профессора Я.А. Соколов, Б.С. Швецов и многие другие внесли свой вклад в развитие керамической промышленности. С первых лет Советской власти большое внимание стало уделяться изучению технологии керамических изделий. В 1919 г. были созданы Государственный научно-исследовательский керамический институт в Петрограде и Институт силикатов в Москве. Большая заслуга в разработке научных основ керамической технологии принадлежит Герою Социалистического Труда академику АН УССР П.П. Будникову.

Несмотря на большое разнообразие, керамические материалы имеют много общих признаков, в соответствии с которыми их можно классифицировать по ряду признаков [2].

По конструктивному назначению керамические изделия подразделяют:

Декоративно-художественные, стеновые (кирпич, камни, блоки, панели), кровельные (черепица), фасадные, для внутренней облицовки, для устройства полов, трубы керамические (дренажные и канализационные), теплоизоляционные, огнеупорные, пористые заполнители (керамзит, аглопорит, термолит ), кислотоупорные (кирпич и трубы, фасонные изделия), санитарно-технические

Санитарно-технические изделия предназначены для санитарно-гигиенического и хозяйственного применения и представлены умывальниками, унитазами, смывными бачками, писсуарами, и другими изделиями, которые устанавливают в санитарных узлах жилых, общественных, и промышленных зданий и различных обьектов [3].

Керамический умывальник - умывальник изготовленный из фарфоровых, полуфарфоровых и фаянсовых масс методом литья в гипсовых формах с последующей сушкой и обжигом.

Целью данного курсового проекта-закрепление теоретических знаний, выраженное в разработке технологической линии по производству керамического умывальника литьевого формования с графическим оформлением выбранной технологической схемы.

1. Основная часть

.1 Номенклатура выпускаемой продукции

Керамические умывальники изготавливают двух конструкций: с переливом и без перелива; последние получили наибольшее распространение [4].

В настоящее время промышленность выпускает умывальники следующих типов:

Умывальники со спинкой без перелива (ГОСТ 752-51).

Умывальники с утолщенными бортами (ГОСТ 4550-51) без спинки

Умывальники отличающиеся формой и размерами:

Полукруглый (ГОСТ 7288-60)

Прямоугольный без спинки (ГОСТ 4550-60)

Прямоугольный со спинкой (ГОСТ 752-60)

Угловой (ГОСТ 754-47)

В данном курсовом проекте был выбран керамический умывальник полукруглой формы (ГОСТ 7288-60)

Умывальники без перелива используют только при умывании под проточной водой, уходящей через выпуск в канализацию[4].

Умывальники с переливом могут быть использованы в качестве тазов.

Перелив через отверстие, устраиваемое в верхней части чаши, которое соединяется с канализационной трубой ниже пробки выпуска для удаления избытка воды. Расположение и размеры отверстий для выпуска устанавливают в соответствии с ГОСТ 8447-57.

К санитарно - техническим изделиям предьявляются следующие требования (ГОСТ 10547-63).

Форма, тип, основные размеры и допускаемые отклонения от них должны соответствовать действующим стандартам на данные изделия или техническим условиям. В зависимости от показателей внешнего вида изделия подразделяются на I, II, III сорта.

Изделия должны быть хорошо обожжены, иметь правильную форму, без искривлений, прогибов, выпуклостей, и трещин. При постукивании деревянным молотком издавать чистый не дребезжащий звук. Цвет глазури обожженных изделий должен быть белый, блестящий [3].

Глазурное покрытие должно быть выполнено равномерно, без пропусков. При покрытии изделий белой глазурью белизна ее по фотометру должна быть не ниже 65% для изделий I и II сортов и 60% для изделий III сорта.

Кроме того изделия должны быть устойчивы против образования цека и выдерживать испытания на термическую стойкость.

Таблица 1- Номенклатура выпускаемой продукции

.2 Области применения продукции

Изделия санитарно-технической керамики предназначены для оборудования санитарных узлов жилых, общественных, промышленных зданий, а также на речных и морских судах и железнодорожных вагонах [3].

1.3 Технологическая часть

.3.1 Обоснование выбора и характеристика сырьевых материалов

Многие сырьевые материалы, применяемые в производстве изделий строительной керамики, можно обьединить в четыре основные группы- пластичные, отощающие, плавни и специальные добавки (в производстве глазурей) [3].

Для производства санитарных изделий используют пластичные глины, каолины, кварц-полевошпатовые материалы.

В качестве основных сырьевых материалов используют огнеупорные глины ДН-1, ДН-2, ВГО-1, ВГО-2 и ФК-1;

Глина огнеупорная <#"792351.files/image002.gif">, %

Фаянс 8-12

0,1-0,2

Влажность, %

31-32

-

Плотность г/,

1,65-1,75

При распылении 1,68-1,72

1.4 Технологическая схема производства

.4.1 Обоснование выбора способа производства и технологической схемы

Санитарно - технические изделия изготавливают способом литья из шликера и в очень редких случаях способом пластического прессования. Шликер приготавливается из масс, которые должны обеспечивать:

а)хорошие литейные свойства (текучесть,фильтрационная способность)

б)допустимую величину усадки изделий при литье во избежание растрескивания;

в)получение черепка необходимых физико-механических свойств;

г)соответствие коэффициентов расширения черепка и глазури [4].

.4.2   Структура и режим работы предприятия

Структура предприятия во многом зависит от вида выпускаемой продукции.

Типичными подразделениями предприятия при производстве керамического умывальника являются:

склады сырьевых материалов (нормативный запас сырья 2 - 10 суток);

производственные цехи (выпуск готовой продукции);

вспомогательные цехи (ремонт оборудования, выработка энергии);

обслуживающие цехи (транспортный);

склад готовой продукции.

Режим работы для предприятия, цехов и агрегатов устанавливается исходя из необходимости достижения наибольшей производительности труда. Он является исходным материалом для расчета технологического оборудования, потоков сырья, производственных площадей и штатного состава работающих. Режим работы выбирается в соответствии с режимом оборудования и характеризуется количеством рабочих дней в году, количеством рабочих смен в сутки и продолжительностью рабочей смены [5].

Годовой фонд рабочего времени рассчитывают по формуле:

ВР = СР • n •КИСП

где СР - расчетное количество рабочих дней в году, сут;- количество рабочих часов в сутки, ч;

КИСП - коэффициент использования оборудования; принимают равным 0,8 - 0,95 , отражает время затраченное на остановочные ремонты оборудования и вынужденные простои.

Принятый режим работы предприятия представлен в виде таблицы.

Режим работы предприятия

.4.3 Описание технологической схемы

Приготовление шликерной массы

Для изготовления керамического умывальника литьевым методом принята шликерная технология приготовления массы .

Приготавливаемая масса многокомпонентна, каждый из компонентов выполняет вполне определенную роль на стадии оформления изделия и на стадии его термической обработки. Одни из них не требуют предварительной подготовки и обработки, а другие требуют значительной переработки.

Каолин чаще всего требует просева через сито со стороной отверстия 8-10мм.

Глины рыхлятся до кусков не более 100 мм в поперечнике и по возможности освобождаются от вредных примесей-железистых, карбонатных, органических и др.

Кварцевый песок, получаемый при обогащении каолина, также просеивается через сито 8-10мм.Остатки каолина, содержащиеся в отходах должны учитываться при расчете шихты или отмыты от них, после чего кварцевый материал просушивается [4].

Полевой шпат и пегматит обжигают при температуре 850-950°С промывают и подвергают сортировке, в процессе которой отбирают включения слюды, железа и отделяют крупные куски кварца, идущие на приготовление глазури. После сортировки полевой шпат и пегматит размалывают на бегунах с гранитными катками и подом, просеивают, через сито - бурат с 64-81отв/см2 и подвергают магнитной сепарации для отделения железистых включений. Если вода очень жесткая и содержит много растворимых солей, то ее смягчают в специальных установках.

По способу приготовления шликера различают два вида - беспрессовый и прессовый (с использованием рамного фильтр-пресса).

Приготовление прессового шликера сложнее и дороже чем беспрессовый, и кроме того, при этом требуются большие производственные площади.

Поэтому в курсовом проекте приготовление шликера выполнен по беспрессовому способу.

Приготовление беспрессового шликера из указанных материалов приводится на рисунке 1.

Совместное измельчение компонентов массы производят в шаровых мельницах мокрого помола периодического действия, используя в качестве мелющих тел кремневую гальку. Мельницы загружают в два приема(«завеса»). Первый завес длится 1,5 - 2ч (остаток на сите 6400 отв/ 6,5-8,5%), второй завес до остатка на сите в 10000 отв/ не более 3-8% для фаянсовой массы [4].

По достижении заданных показателей по влажности, тонкости помола,загустеваемости и т.п шликер пропускается через вибрационное сито, имеющее 400 и 900 отв/ и электромагнитную очистку, осуществляемую стержневыми электромагнитами, которые устанавливаются на пути следования шликера от шаровой мельницы до приемной пропеллерной мешалки. В пропеллерной мешалке происходит дополнительное смешивание компонентов массы, иногда с добавлением неотдозированного полностью каолина, после чего шликер мембранным или героторным насосом перекачивается в сборную мешалку. На этом пути шликер вновь процеживается через сито и очищается от железистых частичек с помощью феррофильтра. В сборной мешалке шликер в течении 5-6 сут. вызревает, непрерывно перемешиваясь тихоходной (180-250 об/мин) пропеллерной мешалкой. После созревания готовый шликер подается также мембранными насосами в расходные мешалки с пропеллерными винтами, из которых он забирается на отливку изделий.