Плиты минераловатные повышенной жёсткости на синтетическом связующем методом формования из гидромасс

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Пермский  национальный исследовательский 

политехнический университет» - ПНИПУ

Кафедра строительных материалов и специальных конструкций

 

 

 

 

Плиты минераловатные повышенной жёсткости на синтетическом связующем

 методом формования из гидромасс.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

 

 

Руководитель                                                     ______________Семейных Н.С.

Студент группы ПСКз-08-01                                _____________Залеев Н..В.

 

 

 

 

 

                                                                               Пермь 2012

                                                           Содержание

 

1. Введение
2. Технологическая часть:
1. Характеристика и номенклатура продукции
2. Выбор, обоснование и описание принятой схемы технологического процесса
3. Режим работы и производственная программа предприятия
4. Сырье и полуфабрикаты
5. Выбор и расчет количества основного технологического оборудования
6. Расчет потребности в энергетических ресурсах
7. Контроль производства и качества готовой продукции
3. Техника безопасности и охрана труда
4. Список использованной литературы
 

1. Введение

 

Теплоизоляционными называют материалы, характеризуемые низкой теплопроводностью и применяемые  для тепловой изоляции строительных конструкций, примышленного оборудования и трубопроводов.

Производство теплоизоляционных  материалов возникло в связи с  развитием тепловой и холодильной  техники. Начало применения теплоизоляции  относится к XVIII веку, когда в промышленности стали использовать паровые машины. Первый завод по производству теплоизоляционных материалов на основе обожженного диатомита был построен в Германии в 1855 году. Минеральная вата из горных пород впервые получена в 1905 году в США.

До революции в России по существу не было промышленности теплоизоляционных материалов. В СССР в 1925 году началось их изготовление  из диатомитов с добавкой асбесто-шиферных отходов, далее стали изготовлять асботермит, в 1928 году – асбослюду. В первой пятилетке (1928-1932 гг.) был организован выпуск минеральной ваты, стеклянного волокна, вулканита, фибролита и других материалов. Во второй пятилетке были реконструированы старые и построены новые предприятия, выпускающие теплоизоляционные материалы, расширен ассортимент и улучшено качество теплоизоляции. Значительное увеличение производства теплоизоляционных материалов и расширение их ассортимента были достигнуты после Великой Отечественной войны.

В настоящее время  изготовляются следующие минераловатные материалы и изделия:

1. Штучные изделия (плиты, цилиндры, полуцилиндры, сегменты):

• мягкие;

• полужесткие;
• жесткие;
• повышенной жесткости.

2. Рулонные и шнуровые изделия:

• маты в рулонах;
• шнуры.

3. Рыхлые материалы:

• минеральная вата (сырая);
• минеральная вата гранулированная;
• минераловатная смесь для мастичной изоляции.

Теплоизоляционные материалы  способствуют снижению материалоемкости строительства, сокращению расхода  топлива на отопление здания и  производство различных промышленных продуктов. Изоляция поверхностей оборудования на тепловых электростанциях снижает потери теплоты в 25 раз. Во многих случаях тепловая изоляция способствует интенсификации технологических процессов. При этом создаются нормальные температурные условия труда и комфортабельный микроклимат в помещениях.

Общим признаком всех теплоизоляционных материалов является высокая пористость, которая достигается различными технологическими приемами: образованием волокнистого каркаса, вспучиванием массы в процессе формования или тепловой обработки, поризации массы при смешивании с пеной, введением пористых заполнителей и др.

Сырьевые материалы, необходимые  для изготовления теплоизоляции, имеются  практически во всех районах, что  создает благоприятные условия  для развития производства теплоизоляционных  материалов.

 

2. Технологическая часть
1. Характеристика и номенклатура продукции

Плиты повышенной жесткости на синтетическом  связующем выпускаются по ГОСТ 22955-78.

Плиты  по ГОСТ 22955-78 в  зависимости от способа производства подразделяют на два типа:

ППЖ - плиты, изготовленные  из гидромассы по технологии мокрого  формования;

ППЖ-ГС - плиты гофрированной структуры, изготовленные по технологии сухого формования.

Плиты в зависимости  от плотности подразделяют на марки. Плиты ППЖ выпускают марки 200, плиты ППЖ-ГС - марок 175 и 200.

Таблица 1

                    Характеристика плит на синтетическом связующем

№	Наимен-е плиты	Марка по плотности	Размеры, мм			Объём, м3	Средняя плотность, кг/м3	Теплопровод- ность при  25˚С, Вт/(м*˚К)	Проч- ность на сж, МПа
			l	b	h
1	ППЖ	200	1000	500	40;50;60;70;80	0,04	200	0,052	0,1
2	ППЖ-ГС	175	1000	500	50;60	0,03	175	0,051	0,045
3	ППЖ-ГС	200	1000	500	70;80;90;100	0,05	200	0,053	0,06

 

 

2. Выбор, обоснование и описание схемы технологического процесса

 

Технологический процесс производства плит повышенной жесткости состоит  из следующих основных переделов:

1. Подготовка сырья
2. Плавление сырья в вагранке
3. Узел подготовки связующего
4. Узел подготовки пенообразователя
5. Узел волокнообразования
6. Камера волокноосаждения
7. Разрыхление минеральной ваты в трепальном устройстве
8. Смешивание гидромассы в смесителе
9. Камера термообработки минераловатного ковра
10. Узел разрезки ковра на отдельные изделия
11. Склад готовой продукции.

Схема подготовки сырья для получения  силикатных расплавов определяется видом сырья и типом плавильного  агрегата. Основным типом плавильных печей в производстве минеральной ваты являются вагранки. При плавлении в вагранках применяются сырьевые материалы: легкоплавкий компонент - кусками размером 40-100 мм, тугоплавкий – 20-40 мм; куски до 20 мм из шихты отсеивают для обеспечения нормального аэродинамического режима в вагранке.

Вагранка представляет собой шахтную  печь непрерывного действия. Твердое  топливо – кокс и минеральное  сырье периодически загружается  в верхнюю часть вагранки слоями, а воздух подают снизу. В нижней части  вагранки происходит горение кокса и плавление сырья, продукты горения идут вверх и попутно нагревают свежие порции сырья и кокса. Расплав из вагранки выпускается через летку непрерывно и идет на волокно. Производительность вагранки характеризует удельный съем расплава – количество получаемого расплава с 1 м² площади поперечного сечения вагранки в плоскости фурм в единицу времени. Этот удельный съем в силу различных причин колеблется и составляет 1200-3000 кг/(м²*ч). Применение вагранки объясняется ее высокой производительностью, простотой в обслуживании, малыми габаритами.

Способы переработки расплава в  волокно основаны на расщеплении  струи расплава, вытекающей из печи, на тончайшие струи и их вытягивании  в волокна. Известно несколько разновидностей способов переработки силикатных расплавов в волокно. По принципу воздействия энергоносителя на струю расплава, вытекающего из плавильного агрегата, их можно разделить на три основные способа: дутьевой, центробежный, комбинированный. 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˚С стекает через лоток на верхний распределительный валок, попадая в строго определенную точку его поверхности, находящуюся под углом 30-40˚ 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. Процесс волокнообразования может идти только в случае прилипания расплава к поверхности валков, которое обеспечивается при нагревании валков до 500-600˚С и увеличивается с повышением их температуры. Нормальная работа многовалковых центрифуг обеспечивается при подаче расплава с температурой 1360-1380˚С в количестве 1700-3500 кг/ч.

Для производства качественных изделий  из минерального волокна необходимо получать равноплотный по длине и  ширине ковер ваты. Формирование волокнистого ковра происходит в камерах волокноосаждения. В зависимости от направления струи энергоносителя при раздуве минерального расплава камеры волокноосаждения могут быть горизонтальными или вертикальными. Так как используется центробежный способ волокнообразования, целесообразнее выбрать горизонтальную камеру волокноосаждения. Камера выполняется прямоугольного сечения, из металлического каркаса, обшитого листовой сталью с тепловой изоляцией. В нижней части камеры по всей ее длине проходит сетчатый конвейер, на котором происходит сбор минеральных волокон, формирование ковра и удаление его из камеры. Для уплотнения слоя ваты, выходящего из камеры, в конце ее устанавливается подпрессовочный ролик. Скорость движения конвейера зависит от толщины ковра и от производительности узла волокнообразования.

С конвейера камеры волокноосаждения минеральная вата поступает в  трепальное устройство, в котором  она освобождается от корольков.

В производстве изделий из минеральной  ваты используют главным образом органические связующие вещества. Связующее – основной компонент в производстве, посредством которого закрепляется пористо-волокнистая структура и обеспечивается заданная прочность изделия. Фенолоспирты отвечают большинству требований, предъявляемым к связующим (хорошо растворяются в воде и других растворителях,обладают хорошей адгезией к волокну, термореактивны). Приготовление связующего сводится к дозировке концентрированной смолы и воды, обеспечивающей заданное соотношение между ними, и смешиванию этих компонентов до получения водного раствора. На предприятиях применяются три метода нанесения связующего: распыление связующего в минераловатный ковер, метод пролива с вакуумированием плоской струей, мокрый способ – изготовление гидромасс. Выбор метода определяется видом изготовляемого изделия.

Производство минераловатных плит повышенной жесткости осуществляется методом формования из гидромасс.

Физико-механические свойства минераловатных изделий во многом зависят от ориентации волокон по отношению к действующей нагрузке, от количества введенного в материал связующего, от степени уплотнения материала в процессе изготовления изделий, от способа формования.

 Мокрый способ изготовления  плит состоит из трех основных  операций: приготовление гидромассы, формование из нее непрерывного минераловатного ковра и его тепловой обработки. Приготовление гидромассы производят в смесителях непрерывного или периодического действия роторного и валкового типов. Минеральную вату перед подачей в смеситель разрыхляют в трепальном устройстве. Смешивание волокна с рабочим раствором связующего существенно облегчается при введении пенообразователя. В этом случае образовавшиеся пузырьки пены играют роль шарниров и снижают трение между волокнами, способствуя образованию однородной гидромассы без наличия в ней комков ваты. Гидромасса поступает в бункер формовочного устройства. Формование ППЖ производят способом подпрессовки.

 

                                        

 

                      Рис. 1. Схема формования ППЖ способом подпрессовки

 

При формовании ковра способом подпрессовки  верхний конвейер 4 вплотную примыкает  к расходному бункеру 2. Угол наклона  конвейера к горизонтальной оси  может меняться от 4 до 15˚С в сторону  выхода ковра. Гидромасса захватывается  нижней и верхней ветвями конвейеров 4 и 1, которые движутся синхронно. Дозирование гидромассы осуществляется поворотом шибера 3. По мере прохождения между ветвями конвейеров она подпрессовывается, из нее удаляется избыток раствора связующего, чему способствует наличие вакуум-ящика 6. Остаточная влажность ковра находится в пределах 35-100% и зависит от свойств гидромассы, степени подпрессовки, режима вакуумирования. Окончательная калибровка ковра по толщине осуществляется при его прохождении под валком 5 и в камере тепловой обработки.

Камера тепловой обработки (ТО) служит для сушки и отверждения связующего за короткое время (меньше 20 мин.), изделия  приобретают жесткость и несжимаемость (w<1%). Длительность тепловой обработки зависит от вида связующего. Для фенолоспиртов: температура отверждения 180-250˚С; длительность должна обеспечить 90% поликонденсации, но без деструкции полимера. Камера ТО представляет собой 2 конвейера: нижний – несущий, верхний – прижимной – может подниматься и опускаться для обеспечения требуемой толщины ковра; он ведет подпрессовку ковра под усилием < 4 кПа.

Далее происходит разрезка ковра на отдельные изделия. Нож продольной резки состоит из  дисков. Нож  поперечной резки устанавливают  для резки непрерывно движущегося  ковра, который разрезан на полосы. Он движется вдоль прорези переходного стола от одного конвейера к другому.