Расчет стекловаренного цеха

Міністерство освіти і науки України

Український державний хіміко – технологічний

Університет

Кафедра хімічної технології

кераміки та скла

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

Тема: Проект цеху пляшкового коричневого

 скла для сувенірної продукції

Виконав: студент групи 4-ТС-73 Огурцов Максим В’ячеславович

Перевірив: доцент каф. ХТКС Максимович Світлана Іллівна

Дніпропетровськ

2003 р.

Реферат

Аркушів 57 Таблиць 52 Рисунків 13

Курсова робота містить 7 розділів. У вступі розглянуто положення скляної тари на споживчому ринку, її переваги та недоліки. Розділ 1 містить характеристику та асортимент продукції стандарти на продукцію. В розділі 2 розглянуто сировинну базу підприємства, основні природні та штучні джерела отримання необхідних оксидів, наведені вимоги стандартів. Третій розділ присвячений опису технологічної схеми виробництва пляшок, підготовка сировини, її обробка, виготовлення шихти, вимоги до неї. У розділі 3 наведено технологічну схему виробництва пляшок. В розділі 4 детально розглянута технологія виготовлення склотари, а саме: процеси та стадії підготовки та обробки сировини, скловаріння, виробки скломаси, формування та відпалу виробів визначено необхідне для цього технологічне устаткування: - обладнання для обробки сировини, завантажувачі шихти, скловарна піч , живильники, склоформуючі машини, печі відпалу, а також контроль якості та пакування виробів. Розрахунок матеріального балансу міститься у розділі 5. Розділ 6 містить інформацію про контроль якості продукції. У 7 розділі наведено вибір, розрахунки та технічна характеристика устаткування.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: СКЛО, ТАРА, ПЛЯШКИ, СИРОВИНА, ПІСОК, КАОЛІН, КРЕЙДА, ДОЛОМІТ, СОДА, СУЛЬФАТ НАТРІЮ, ШИХТА, ПІЧ, ВАРІННЯ, СКЛОМАСА, ФОРМУВАННЯ, ВИРОБИ, ВІДПАЛ, ЯКІСТЬ, СКЛАД, ГРЕЙФЕРНИЙ КРАН, БУНКЕР, СТРІЧКОВИЙ КОНВЕЄР, ЕЛЕВАТОР, ЩОКОВА ДРОБАРКА, МОЛОТКОВА ДРОБАРКА.

Зміст

Вступ 8

1.Асортимент та характеристика виробів. Вимоги стандарту 9

2.Характеристика сировини 11

2.1. Сировинні матеріали для введення SiO₂ 12

2.2. Си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли для вве­ден­ня Al₂O₃ 12

2.3. Си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли для ве­ден­ня ок­си­дів лу­ж­но­зе­ме­ль­них ме­та­лів 13

2.4. Си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли для ве­ден­ня ок­си­дів лу­ж­них ме­та­лів 14

2.5. Склобій 14

3. Технологічна схема виробництва 15

4. Опис технологічного та фізико – хімічних основ процесу 16

4.1. Складування та зберігання сировини 16

4.2. Оброблення сировинних матеріалів 16

4.2.1. Лінія підготовки піску 17

4.2.2. Лінія підготовки доломіту 17

4.2.3. Лінія підготовки соди та сульфату натрію 18

4.2.4. Лінія підготовки склобою 18

4.2.5. Підготовка інших матеріалів 18

4.3. Дозування компонентів та змішування шихти 18

4.4. Завантаження шихти та склобою у скловарну піч 19

4.5. Варіння скломаси 19

4.6. Підготовка скломаси до формування 22

4.7. Формування скловиробів 23

4.8. Відпал виробів 24

4.9. Нанесення захисного покриття 25

4.10. Контроль якості виробів 26

4.11. Пакування готових виробів 26

4.12. Внутрішньозаводське транспортування готових виробів 27

4.13. Складування готових виробів 27

5. Матеріальний баланс виробництва 27

5.1. Розрахунок виробничої програми 27

5.2. Визначення загальних технологічних показників цеху, що проектується 27

5.3. Розрахунок шихти 30

5.3.1. Розрахунок необхідної кількості соди та сульфату натрію 31

5.3.2. Розрахунок необхідної кількості вугілля 31

5.3.3. Розрахунок вигоряння шихти 32

6. Контролювання якості виробів 34

7. Вибір, розрахунок, технічна характеристика устаткування 35

7.1. Розрахунок складу сировини 35

7.2. Розрахунок грейферного крану 35

7.3. Лінія піску 36

7.3.1. Розрахунок бункеру 36

7.3.2. Вибір лоткового живильника 37

7.3.3. Розрахунок стрічкового конвеєру 37

7.3.4. Розрахунок сушильного барабану 39

7.3.5. Вибір стрічкового конвеєру 40

7.3.6. Вибір сита 40

7.3.7. Розрахунок елеватора 41

7.3.8. Вибір стрічкового конвеєру 42

7.3.9. Вибір електромагнітного сепаратора 42

7.3.10. Розрахунок бункера вагової лінії 42

7.3.11. Вибір лоткового живильника 42

7.3.12. Вибір змішувача шихти 42

7.3.13. Вибір автоматичних терезів 43

7.4. Лінія каоліну 43

7.4.1. Розрахунок бункеру 43

7.4.2. Вибір лоткового живильника 43

7.4.3. Вибір стрічкового конвеєру 42

7.4.4. Вибір елеватора 44

7.4.5. Вибір сита 44

7.4.6. Розрахунок бункера вагової лінії 44

7.4.7. Вибір лоткового живильника 44

7.4.8. Вибір автоматичних терезів 44

7.5. Лінія доломіту 45

7.5.1. Вибір бункеру 45 7.5.2. Вибір лоткового живильника 45 7.5.3. Розрахунок щокової дробарки 45

7.5.4. Вибір стрічкового конвеєру 46

7.5.5. Вибір елеватора 46

7.5.6. Вибір сушильного барабану 46

7.5.7. Вибір стрічкового конвеєру 46

7.5.8. Розрахунок молоткової дробарки 47

7.5.9. Вибір стрічкового конвеєру 47

7.5.10. Вибір сита 47

7.5.11. Вибір елеватора 47

7.5.12. Вибір електромагнітного сепаратора 48

7.5.13.Розрахунок бункера вагової лінії 48

7.5.14. Вибір лоткового живильника 48

7.5.15. Вибір автоматичних терезів 48

7.6. Лінія соди 48

7.6.1. Вибір бункеру 48

7.6.2. Вибір лоткового живильника 49

7.6.3. Вибір стрічкового конвеєру 49

7.6.4. Вибір елеватора 49

7.6.5. Вибір сита 49

7.6.6. Вибір дробарки 49

7.6.7. Розрахунок бункера вагової лінії 50

7.6.8. Вибір лоткового живильника 50

7.6.9. Вибір автоматичних терезів 50

7.7. Лінія сульфату натрію 50

7.7.1. Розрахунок бункеру зберігання 50

7.7.2. Вибір лоткового живильника 50

7.7.3. Вибір стрічкового конвеєру 51

7.7.4. Вибір елеватора 51

7.7.5. Вибір сита 51

7.7.6. Вибір дробарки 51

7.7.7. Розрахунок бункера вагової лінії 5

7.7.8. Вибір лоткового живильника 52

7.7.9. Вибір автоматичних терезів 52

7.8. Лінія крейди 52

7.8.1. Розрахунок бункеру зберігання 52

7.8.2. Вибір лоткового живильника 52

7.8.3. Вибір стрічкового конвеєру 52

7.8.4. Вибір елеватора 53

7.8.5. Вибір сита 53

7.8.6. Розрахунок бункера вагової лінії 53

7.8.7. Вибір лоткового живильника 53

7.8.8. Вибір автоматичних терезів 53

7.9. Лінія вугілля 54

7.9.1. Розрахунок бункеру зберігання 54

7.9.2. Вибір лоткового живильника 54

7.9.3. Вибір стрічкового конвеєру 54

7.9.4. Вибір сита 54

7.9.5. вибір елеватора 54

7.9.6. Розрахунок бункера вагової лінії 54

7.9.7. Вибір лоткового живильника 55

7.9.8. Вибір автоматичних терезів 55

7.10.Лінія склобою 55

7.10.1. Розрахунок бункерів зберігання 55

7.10.2. Вибір лоткового живильника 55

7.10.3. Вибір щокової дробарки 55

7.10.4. Вибір стрічкового конвеєру 56

7.10.5. Вибір елеватора 56

7.10.6. Вибір електромагнітного сепаратора 56

7.10.7. Розрахунок бункера вагової лінії 56

7.10.8. Вибір лоткового живильника 56

7.10.9. Вибір мірного бункеру 56

Література

ВСТУП

„Склом називають всі аморфні тіла, одержані шляхом переохолодження розплаву, незалежно від їх хімічного складу і температурної ділянки твердіння. Внаслідок поступового підвищення в‘язкості вони набувають властивості твердих тіл, при цьому процес переходу з рідкого становища у склоподібне повинен бути зворотнім.”

Скло – штучний матеріал який має такі властивості, як прозорість. Твердість хімічна стійкість, термостійкість. Крім того скло має властивості, які залежать від його прозорості. Завдяки цьому скло широко використовують майже у всіх галузях техніки, медицині, у наукових дослідженнях , та у побуті.

Скло отримують шляхом термічної обробки шихти, яка є сумішшю природних або штучних сировинних матеріалів. Шихту завантажують у піч, і при визначеній температурі та витримці, отримують розплав – скломасу. При охолодженні скломаси в‘язкість її зростає, що надає можливість формувати вироби шляхом видування, прокатки, витягування, пресування чи пресовидування.

В залежності від практичного використання скляних виробів змінюється хімічний склад скла, форма, розміри, та спосіб їх виготовлення.

Сучасна скляна промисловість виготовляє найрізноманітніші вироби – промислове та побутове листове скло, скляні труби і ізолятори, медичне та парфумерне скло, тарне та сортове скло, піноскло, скловолокно, ситали та інше.

Тарне скло займає досить велику частку від загального об‘єму продукції, що виготовляють скляні заводи. Це відбувається тому, що тарне скло використовується для фасування зберігання та транспортування різноманітних рідких пастоподібних та твердих продуктів.

Перевагами скляної тари, що обумовлюють широке її використання у різноманітних галузях промисловості та в побуті є: гігієнічність, прозорість, можливість виготовлення тари різноманітних розмірів та форми, можливість герметичного закривання та багаторазового використання, доступна ціна.

Скло не виділяє шкідливих речовин, не має запаху, забезпечує тривале зберігання продуктів, добре миється та дезінфікується, легко утилізується, має добрі декоративні можливості. Крім того, скляна промисловість забезпечена найбагатшими сировинними ресурсами.

1. Асо­р­ти­мент та ха­ра­к­те­ри­с­ти­ка ви­ро­бів

Скля­ну та­ру кла­си­фі­ку­ють:

по роз­мі­ру ший­ки;

по ко­льо­ру скла;

по ти­пу ший­ки;

по при­зна­чен­ню.

По роз­мі­ру ший­ки роз­рі­з­ня­ють ви­ро­би з ву­зь­кою ший­кою ( вну­т­рі­шній ді­а­метр го­р­ли­ч­ка ме­н­ше ніж 30 мм ) і ви­ро­би з ши­ро­кою ший­кою ( вну­т­рі­шній ді­а­метр го­р­ли­ч­ка бі­ль­ше ніж 30 мм).

Та­ра з ву­зь­кою ший­кою ви­ко­ри­с­то­ву­єть­ся, як пра­ви­ло для роз­ли­ву, збе­рі­ган­ня і транс­по­р­ту­ван­ня вин (в то­му чи­с­лі й ша­м­пан­сь­ких), лі­ке­ро – го­рі­л­ча­ної про­ду­к­ції, пи­ва, без­ал­ко­го­ль­них на­по­їв, мі­не­ра­ль­них вод, соків. Виготовляють ви­ро­би з ву­зь­кою ший­кою мі­с­т­кі­с­тю від 50 до 1000 мл. В ра­зі ви­ни­к­нен­ня по­тре­би мо­ж­ли­ве ви­го­то­в­лен­ня та­ри з ву­зь­кою ший­кою ін­шої мі­с­т­ко­с­ті, ніж вка­за­ні. Для ви­го­то­в­лен­ня ви­ко­ри­с­то­ву­ють без­ко­льо­ро­ве, на­пів­бі­ле, те­м­но – зе­ле­не, і жо­в­то­га­ря­че скло. В пля­ш­ках ви­го­то­в­ле­них з без­ко­льо­ро­во­го скла при­пу­с­ка­єть­ся сла­б­кі ко­льо­ро­ві від­ті­н­ки: зе­ле­ну­ва­тий, бла­ки­т­ний, жо­в­ту­ва­тий та сі­ру­ва­тий. В пля­ш­ках ви­го­то­в­ле­них з на­пів­бі­ло­го скла при­пу­с­ка­ють­ся зе­ле­ні, бла­ки­т­ні і жо­в­ту­ва­ті від­ті­н­ки. Та­ра з ши­ро­кою ший­кою ви­ко­ри­с­то­ву­єть­ся для роз­фа­со­ву­ван­ня, збе­рі­ган­ня та транс­по­р­ту­ван­ня рі­д­ких, па­с­то­по­ді­б­них та тве­р­дих ре­чо­вин. Ши­ро­ко ви­ко­ри­с­то­ву­єть­ся у ха­р­чо­вій та хі­мі­ч­ній про­ми­с­ло­во­с­ті. Ви­го­то­в­ля­ють ви­ро­би з ши­ро­кою ший­кою мі­с­т­кі­с­тю 500,700,1000,1500,2000,3000,5000 мл, а та­кож мі­с­т­кі­с­тю 10, 15, 20 лі­т­рів. Для ви­го­ту­ван­ня та­ри з ши­ро­кою ший­кою ви­ко­ри­с­то­ву­ють без­ко­льо­ро­ве та на­пів­бі­ле скло.

Пля­ш­ка – це спо­жи­в­ча та­ра, най­ча­с­ті­ше - ци­лі­н­д­ри­ч­ної фо­р­ми, з пле­с­ку­ва­тим або уві­гну­тим дном, зі зву­же­ною ший­кою, ді­а­метр якої зна­ч­но ме­н­ше ніж ді­а­метр ко­р­пу­са

Пляшки для харчових продуктів виготовляють великими партіями, якщо виготовляються стандартні серійні вироби. Найчастіше вони є багато обертовими, тобто, багато разів проходять цикл використання: розфасовка, зберігання продукту, продаж продукту, повернення тари на повторне використання. Цей цикл проходить між підприємствами харчової промисловості та торговими організаціями. Скляні пляшки призначені для харчових рідких продуктів відповідають ДСТу 10117-91

Таблиця 1.1 – типи, основні параметри і розміри скляних пляшок для харчових рідин [1]

тип пляшки	колір скла пляшки	номінальна місткість, см3	тип вінчику горловини
І	Зелений, коричневий напівбілий, безкольоровий	700, 200	К
ІІ	Зелений, безкольоровий	740, 400	Ш або КПШ
ІІІ	Безкольоровий	500, 200, 100	К К А або В1
ІV	Безкольоровий, напівбілий	500, 250	К
V	Безкольоровий	330	КП
VI	Коричневий	700	В
VII	Безкольоровий, напівбілий, зелений	775	КП або В
ІХ	Безкольоровий, напівбілий, зелений, коричневий	544	К або В
Xа	Безкольоровий, напівбілий, зелений, коричневий	500	КП
Xб	Зелений, коричневий	330	КП
XI	Безкольоровий, напівбілий, коричневий	200	КП
XII	Безкольоровий, зелений,	750, 500	К або В
XIII	Безкольоровий,	750	В

Таблиця 1.2 – параметри пляшки типу ІІІ [1]

місткість, см3		Розміри, мм
Номінальна	повна	Н	D	D1	h1	h2	h3	h4	d	d0	R1	R2	Маса , г
500	535±10	278±2	68,5±1,5	46	150	5	74	23	33	25.5	55	50	430
250	270±10	219,5±1,5	55±1	35	114	3	56	20	28	25.5	52	55	260

а) б)

а – пляшка для харчових рідин типу ІІІ;

б – стандартний тип вінчику для пляшки типу ІІІ.

Рисунок 1.1. – пляшка типу ІІІ

Вимоги стандарту

Стандарти визначають тип, розміри виробів, технічні умови виробництва та методи випробувань. Вимоги стандартів нерозривно пов’язані з можливостями промисловості, та потребами споживачів – харчової та хімічної промисловості. Так випуск склотари стандартних розмірів дозволяє використовувати універсальні фасувальні машини, машини для закупорки пляшок та банок. Було з’ясовано, що банки, які розколюються або тріскаються по швах при закупорці мають відхилення від встановлених стандартом меж. Розміри тари повинні враховуватися машинобудівниками при проектуванні склоформуючих машин і обладнання харчових виробництв, при використанні склотари на підприємствах харчової промисловості і у торгівлі. Таким чином, стандартизація склотари має міжгалузевий характер.

Розміри склотари різноманітні. Для пива, мінеральних вод, безалкогольних напоїв і соків використовують пляшки різної форми. Вони відрізняються граничними максимальними розмірами (по діаметру корпуса та по висоті) показниками номінальної і повної місткості і ваги. Пляшки для харчових рідин випускають за вимогами ДСТу – 21-6-74 , ДСТу 10117-91, ТУ - 21-23-45-74, ТУ - 21-23-49-74, ТУ – 18-23-13-74, ТУ - 21-23-68-75, ТУ - 21-23-10.63-75, та іншим галузевим стандартам і технічним умовам.

Технічні умови і методи випробування скляних пляшок визначаються ДСТу – 13906-68 „Пляшки для харчових рідин. Технічні умови”, ДСТ – 21-6-74 „ пляшки для горілки, лікеро-горілчаних виробів і шампанських вин, що постачаються на експорт, стандартом СЕВ „Банки і пляшки скляні для консервів. Технічні умови”.

Пляшки класифікують за призначенням у стандартах, що визначають їх тип і розмір.

Скло для пляшок повинно бути прозорим і мати той колір, який визначений стандартом. В пляшках із безбарвного скла припускаються слабкі кольорові відтінки: зеленуватий, блакитний, жовтий. Забарвлені пляшки можуть мати слабкі відмінності по кольору за рахунок різнотовщинності стінок та дна пляшки. Оцінка кольору може проводитися по еталонам, що узгодження між постачальником та покупцем.

Дефекти скла пляшок.

На поверхні і у товщі скла не допускаються: звилина, яка відчувається на дотик; прохідні посічки; приливи скла; ріжучі шви і задирки; щербини і відколи; частки закристалізованого скла; сторонні включення, які мають навколо себе посічки та тріщини або навколо яких вони можуть виникати при легкому постукуванні по включенням металевим стрижнем; відкриті бульбашки та бульбашки, які можна продавити всіх розмірів; лужні бульбашки, які вкриті зсередини білуватим нальотом; плями змащення форм, що не змиваються; „мошка» у вигляді скупчень.

Дефекти виробки.

Не допускаються на зовнішній поверхні пляшок різко виражені: зморшки, покованість поверхні, потертості, сліди відрізу ножицями і подвійні шви. Поверхня повинна бути гладкою. На внутрішній поверхні пляшки допускається незначна хвилястість, яка непомітна при заповненні пляшки водою.

Якість відпалу.

Якість відпалу, яка оцінюється по кількості залишкових внутрішніх напружень та по їх розподіленні у виробі, визначає експлуатаційну надійність скляної тари. Поганий відпал приводить до зниження термостійкості і механічної міцності тари, а часто до її самовільного руйнування без зовнішнього впливу.

Термостійкість.

Скляні пляшки повинні витримувати перепади температури, які виникають підчас використання. Склотара повинна втримувати перепади температур до 45-60⁰.

Хімічна стійкість.

Показники водостійкості пляшок, при дослідженні поверхні пляшок методом вилужування поверхні, не повинні перевищувати зазначених в ДСТ 13906-68. Склад тарного скла загального призначення відносяться по хімічній стійкості до ІІІ гідролітичного класу; скло до якого пред’являються підвищенні вимоги, відносяться до ІІ гідролітичного класу. Скло медичного призначення звичайно відноситься до І гідролітичного класу.

Прозорість скла споживчої тари оцінюється у більшості стандартів тільки якісно.

В ряді вимог, що висуваються до склотари з точки зору якості її виробки особливе значення мають вимоги до точності виконання геометричних розмірів. При чому точними розмірами повинні бути ті, від яких залежить робота миючих машин та машин для наповнення та закупорки.

Стандарти які діють на території СНД відрізняються від діючих у Європі.

2. Характеристика сировини

Скляна тара має різноманітне призначення, тому до скла, з якого вона виготовляється пред’являються певні вимоги. Комплекс фізико – хімічних властивостей, необхідних для склотари, задовольняється, в основному при використанні скла лужносилікатного складу. Окремі види склотари медичного призначення виготовляють з боросилікатного скла.

Склад тарного скла призначеного для механізованого вироблення масових виробів, по вмісту основних компонентів можна вважати стабілізованим. Деякі відмінності складів скла пов’язані з видом склотари, способом її виготовлення та призначенням. Можливим є застосування добавок деяких оксидів або зміна їх сполучення для поліпшення експлуатаційних і технологічних властивостей скла.

Основні оксиди, що утворюють скло (при виготовленні тари), містяться в ньому в наступних кількостях, (мас. %)

Таблиця 2.1 – хімічний склад забарвленого скла[3].

	SiO2	Al2O3	Fe2O3	СаО+MgО	Na2O	SO3	Cr2O3
зелене	71,2	1,8	0,3	12,2	14,2	0,3	0,15
оливкове	71,2	1,8	0,3	12,2	14,2	0,3	0,1
коричневе	71,2	2,8	0,5	11	14,2	0,3	0
відхилення, %	±0,5	±0,5	±0,04	±0,2	±0,2	±0,02	±0,02

Вміст лужних оксидів збільшується при виробленні на видувних автоматичних машинах дрібної склотари місткістю до 200 мл, а також склотари з дрібною різьбою на горлі під гвинтовий ковпачок.

Іноді при формуванні вузькогорлої склотари зменшують вміст MgO до 0,8 – 1,5%. Зменшення вмісту MgO до 0,8 – 1,5% у складі скла знижує схильність скломаси до кристалізації в температурному інтервалі формування, що особливо відчувається в складі скла з підвищеним вмістом Al₂O₃.

При варінні безкольорового скла доречно замінити частину Na₂O (до 3%) на К₂О, що широко використовується на провідних підприємствах. Це утворює у склі ефект двох лугів, який дозволяє отримати підвищення хімічної стійкості скла та поліпшити технологічні властивості при підвищеному вмісті лужних оксидів.

2.1. Сировинні матеріали для введення SiO₂.

Кварцовий пісок.

Кварцовий пісок являється основним матеріалом для введення в скло SiO₂. Якість кварцового піска визначається вмістом в ньому кремнезему та домішок. Кварцові піски високої якості повинні містити 99 – 99,8% кремнезему та 1 – 0,2% домішок. Звичайно в кварцовому піску міститься домішки різноманітних мінералів: магнезиту, польового шпату, каоліну, карбонатів кальцію, магнію та ін. Для безкольорового скла найбільш шкідливими домішками є сполучення заліза, які фарбують скло в зелений або жовтий колір. При температурах варіння скла стійкими є дві форми: Fe₂O₃ та FeO, при чому, їх вплив на колір скла різний. Fe₂O₃ надає склу жовтого кольору, а FeO надає синій. Інтенсивність відтінку, який надає двохвалентне залізо у 15 більше ніж трьохвалентне, а причиною появи зеленого кольору є те, що у склі одночасно можуть існувати обидві оксидні форми. В залежності від того, яка форма переважає скло набуває відповідного жовтувато зеленого, або синювато зеленого кольору Крім сполучень заліза пісок може містити наступні фарбуючи оксиди: Cr₂O₃ та ТІО₂.

У виробництві різноманітних видів склотари дозволяється вміст оксидів заліза в піску (в%):для безкольорової склотари до 0,1 для напівбілої склотари до 0,3. Для виробництва склотари, особливо пофарбованої в зелений колір, вміст оксидів заліза не нормується та у зв’язку з цим часто використовуються піски, видобуток яких можна організувати неподалік від скляного заводу. Розміри зерен піску, та особливо кількісне відношення зерен по розмірам, дуже важливо враховувати при варінні скла. У випадку використання однорідних за розмірами зерен піску досягається рівномірне їх розчинення з утворенням гомогенного розплаву. У виробництві склотари бажано вживати такі кварцові піски, в яких вміст фракції розміром 0,2 – 0,5мм складає 85-90%. Бажано вживати дрібний, з гострокутною формою зерен, пісок тому, що в цьому разі значно підвищується швидкість розчинення завдяки збільшенню реакційної поверхні. Це в свою чергу прискорює процес варіння.

Хімічний склад піску(мас. %):

SiO₂ – 98,64;

Al₂O₃ – 0,44;

Fe₂O₃ – 0,65;

в.п.п. – 0,21;

важка фракція – 0,54.

Пісок відповідає ДСТу 22551-77.

2.2. Сировинні матеріали для введення Al₂O₃.

Додавання Al₂O₃ в певних кількостях у склад скла сприяє зниженню КТР скла, підвищує механічну та термічну витривалість, поліпшує кристалізаційні властивості. АІ₂О₃ вводять у склад скла за допомогою технічного оксиду алюмінію, гідрооксиду алюмінію, польових шпатів, каолінів та ін. Крім того можна застосовувати відходи гірничо-збагачувальних фабрик, полевошпатного та нефелінового концентратів. Для введення АІ₂О₃ також використовують пегматити.

Пегматити уявляють собою природну суміш польових шпатів та оксиду кременю. Вміст оксиду алюмінію в них може досягати 20-22%. У вигляді супутніх домішок у пегматитах зустрічаються оксиди заліза, лужноземельних металів, титану. На різницю від польових шпатів, в пегматитах оксиди заліза містяться у вигляді крупнокристалічних включень, і легше піддаються відділенню від основної породи. Al₂O₃ вводимо каоліном, що відповідає ДСТу 19609,0-89.

Каолін має наступний хімічний склад(мас. %):

Al₂O₃ – 36,7;

Fe₂O₃ – 0,52;

CaO – 1,18;

MgO – 0;

SiO₂ – 46,35;

в.п.п. – 14,74;

волога – 0,51.

2.3. Сировинні матеріали для ведення оксидів лужноземельних металів

Матеріали, що утримують кальцій.

Оксид кальцію прискорює реакції силікатоутворення, сприяє полегшенню варіння та освітлення, поліпшує виробку скломаси, підвищує його хімічну стійкість.

Оксид кальцію вводять у скло за допомогою вуглекислих солей CaO –1,18, MgO -0, які містять 56% СаО та 44% СО₂. на підприємствах використовують мінеральні різновиди вуглекислого кальцію. Серед них крейда, вапняк, мармур та вапняковий шпат. В цих мінералах міститься до 90-98% СаСО₃,а все інше –домішки.

Оксид кальцію вводимо крейдою, хімічний склад якої відповідає ДСТу 12085-88.

Крейда Слав’янського родовища має наступний хімічний склад(мас. %):

ΣСаСО₃*MgСО₃ – 96,55;

СаСО₃ – 95,51;

MgСО₃ – 1,04;

Fe₂O₃ – 0,03;

волога – 0,07.

Крейда Бєлгородського родовища:

ΣСаСО₃*MgСО₃ – 96,65;

СаСО₃ – 95,65;

MgСО₃ – 1,00;

Fe₂O₃ – 0,02;

волога – 0,08.

Матеріали, що утримують магній.

Оксид магнію сприяє поліпшенню кристалізаційних властивостей скла, зниженню КТР, підвищенню механічної витривалості. При одночасному введенні Al₂O₃ та MgO поліпшується вироблення скла, підвищується його хімічна стійкість. В якості сировини для введення MgO звичайно використовують доломіт - СаСО₃*MgСО₃– природній подвійний карбонат кальцію та магнію. Доломіт це гірська порода, тому крім СаСО₃ і MgСО₃ уній містяться домішки SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃. в залежності від виду та концентрації домішок, доломіт може набувати жовтого, бурого або сірого кольору. Припустимий вміст оксидів заліза, при виготовленні тарного скла, складає не більше ніж 0,05%

У чистому вигляді доломіт містить 30,4% CaO, 21,9 MgO та 47,7% СO₂. Природні доломіти завжди містять домішки піску, глинозему і заліза. Тому постійність складу та мінімальний вміст шкідливих домішок має дуже важливе значення при виготовленні безбарвної тари. У якості матеріалів за допомогою яких можна ввести MgO іноді використовують ( за умови постійності хімічного складу ) магнезит MgСО₃, доломітизований вапняк та ін. MgO вводимо доломітом ДСТу23673,0-79.

Доломіт Докучаєвський(мас. %).

CaO – 34,69;

MgO – 13,64;

Al₂O₃ – 0,51;

Fe₂O₃ – 0.24;

SiO₂ – 4,4.

Доломіт Новотроїцький

CaO – 37,82;

MgO – 14,75;

Al₂O₃ – 0,58;

Fe₂O₃ – 0.11;

SiO₂ – 2,14.

2.4. Сировинні матеріали для ведення оксидів лужних металів

Матеріали, що містять натрій.

Основними матеріалами для введення у скло оксиду натрію є сода та сульфат. У виготовленні скла в якості основного сировинного матеріалу, що містить луги, використовують кальциновану соду, яка містить 58,5 Na₂O та 41,5 СO₂. температура плавлення соди 851⁰С. технічна сода для виготовлення скла повинна утримувати не менш ніж 95% Na₂СO₃ і не більш ніж 1% Na₂СІ. Сульфат натрію використовують, як замісник соди тому, що він менш дефіцитний і більш дешевий. При варінні скла сульфат важко і повільно розкладається. Сульфат, що не розклався, неповністю засвоюється скломасою, і за рахунок того, що він має меншу щільність, випливає на поверхню, утворюючи луг. Для того, щоб полегшити розкладення сульфату і попередити появу лугу, в шихту вводять відновлювач (вуглець) у вигляді вугілля, коксу, антрациту, деревинного вугілля та ін.

Na₂O вводять за допомогою сульфату в кількостях, які залежать від призначення та способу виготовлення склотари. Таким чином, при виготовленні забарвлених пляшок за допомогою сульфату вводиться 30% Na₂O, і виготовленні напівбілих пляшок – 25% Na₂O, у виробництві безбарвних пляшок – 5% Na₂O.

Оксид натрію частково можна ввести за допомогою гірничих порід, які використовуються для введення інших основних оксидів, що утворюють скло, наприклад Al₂O₃ (нефеліни, трахіти, польові шпати, та ін.).

Оксиди лужних металів вводимо за допомогою соди ДСТу 5100-85 та частково сульфату.

Сода має наступний хімічний склад(мас. %):

Na₂СO₃>99,2 (після прожарення);

СІ^-<0.5;

в.п.п.<0,8.

Сульфат натрію ОАО „Волжский орхиндоз”

ТУ-21-249-0020416892.

Na₂SO₄ – 99,4%.

Сульфат натрію ВАТ ”Черкаське хімволокно”

ТУУ 6-13697008 006-95.

Na₂SO₄ – 99,6%.

2.5. Склобій

Раніше існувала думка, що для поліпшення процесу варіння та підвищення якості скла необхідним є введення у шихту певної кількості склобою, але це уявлення не знайшло достатнього практичного підтвердження. Тому тепер кількість бою, що вводиться у шихту, визначається лише кількістю відходів. Разом з цим, введення склобою більше ніж 40% звареної скломаси, є недоцільним, тому, що змінюються деякі властивості скла, пов’язані з його тепловим минулим. Склобій повинен точно відповідати заданому хімічному складу скла, не повинен містити забруднюючи домішки. Розмір кусків склобою повинен бути не більше 80-100 мм [3].

4. Опис технологічного процесу та фізико – хімічних основ процесу 4.1. Складування та зберігання сировини[4]

Кожен вид сировини повинен зберігатися в умовах, котрі виключають його забруднення або змішування різних матеріалів. Склади сировинних матеріалів і складальні цехи розташовуються в одній будівлі, яка складається з трьох приміщень: скла­ду ма­те­рі­а­лів, що пе­ре­во­зять­ся в та­рі; складу матеріалів, що перевозяться навалом; складального цеху з відділеннями, підготовки компонентів і приготування шихти.

Склад ма­те­рі­а­лів, що під­во­зять­ся на­ва­лом, об­ла­д­на­ний грей­фе­р­ним кра­ном та за­лі­з­ни­ч­ною ко­ліє­ю. Си­ро­ви­ну роз­ва­н­та­жу­ють за до­по­мо­гою ме­ха­ні­ч­них завантажувачів у тра­н­шею скла­ду.

Склад роз­ді­ле­ний під­пі­р­ни­ми сті­на­ми на від­сі­ки по чи­с­лу си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів. Грей­фе­р­ними кра­нами ма­те­рі­а­ли пе­ре­мі­щу­ють­ся з тра­н­шеї у від­сік скла­ду або без­по­се­ре­д­ньо у від­по­ві­д­ний при­йма­ль­ний бу­н­кер.

Склад ма­те­рі­а­лів, що по­ста­в­ля­ють­ся у та­рі є про­до­в­жен­ням скла­ду ма­те­рі­а­лів, що по­ста­в­ля­ють­ся на­ва­лом. Під­ло­га скла­ду роз­та­шо­ва­на на рі­в­ні за­лі­з­ни­ч­них ре­йок, що вве­де­на у при­мі­щен­ня скла­ду. Мі­ш­ки роз­ва­н­та­жу­ють­ся і укла­дуть­ся в шта­бе­лі за до­по­мо­гою ме­ха­ні­ч­но­го на­ва­н­та­жу­ва­ча. Ви­со­та укла­дан­ня мі­ш­ків до­рі­в­нює 5 м. Пло­ща скла­ду роз­ра­хо­ва­на на мі­ся­ч­ний за­пас кожного виду сировини, крім піску (14 діб), си­ро­ви­ни [4].

4.2. Оброблення сировинних матеріалів [4]

Потужність сучасних складальних цехів може становити близько 400-500 т шихти за добу. Звичайно цех складається з відокремлених ділянок: механізованого складу сировинних матеріалів з встановленим в ньому устаткуванням для їх обробки та дозувально – змішувального відділення, у якому розташовано бункери вагової лінії з підготовленими сировинними матеріалами, автоматичні терези для дозування сировинних матеріалів, збірний стрічковий конвеєр, на який висипаються зважені компоненти шихти, змішувач, та проміжні бункери запасні бункери для шихти. Сировинні матеріали підвозять залізничною колією, що проходить всередині складу.

За­пас під­го­то­в­ле­них си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів ста­но­вить: пі­сок – 2 ти­ж­ні; ка­о­лін – 1 мі­сяць; со­да – 1 мі­сяць; су­ль­фат на­трію – 1 мі­сяць;до­ло­міт – 1 мі­сяць; крей­да – 1 мі­сяць. Висота укладення піску та кускових сировинних матеріалів становить 7-7,5 м , мішків з сипучими матеріалами – 5 м.

Про­цес об­ро­б­ки си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів та при­го­ту­ван­ня ши­х­ти вклю­чає на­сту­п­ні ос­но­в­ні опе­ра­ції: при­йман­ня, збе­рі­ган­ня, об­ро­б­ку си­ро­ви­ни, до­зу­ван­ня, зво­ло­жен­ня, пе­ре­мі­шу­ван­ня доз ком­по­не­н­тів ши­х­ти.

Об­ро­б­ка си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів ви­ко­ну­єть­ся на са­мо­стій­них тех­но­ло­гі­ч­них лі­ні­ях.

За­ле­ж­но від ви­ду, си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли під­да­ють відповідній об­ро­б­ці: роз­та­рю­ван­ня, дро­б­лен­ня, сушіння, помел, про­сі­ван­ня. Скло­бій мо­же під­ля­га­ти ма­г­ні­т­ній се­па­ра­ції, помелу, мо­к­ро­му або су­хо­му очи­щен­ню, про­сі­ван­ню [2].

Роз­та­рю­ван­ня та роз­пу­шен­ня. Для роз­та­рю­ван­ня си­ро­ви­ни, що по­сту­пає в мі­ш­ках , ви­ко­ри­с­то­ву­ються не­ста­н­да­р­т­ні уста­но­в­ки для роз­та­рю­ван­ня з од­но­ча­с­ним руй­ну­ван­ням. Для руй­ну­ван­ня ма­те­рі­а­лів, що зле­жу­ють­ся та гру­д­ку­ють­ся (со­да, се­лі­т­ра та ін.) ви­ко­ри­с­то­ву­ють дез­ін­те­г­ра­то­ри, про­ти­ра­ль­ні ма­ши­ни.

Дро­б­лен­ня та по­мел. Дро­б­лен­ню та по­ме­лу під­да­ють: до­ло­міт, скло­бій.

Для гру­бо­го помелу ви­ко­ри­с­то­ву­ють що­ко­ві дро­ба­р­ки.

Рисунок 4.1. – щокова дробарка

Для тон­ко­го по­ме­лу ви­ко­ри­с­то­ву­ють молоткові дробарки та куль­ові мли­ни.

а б

а – молоткова дробарка б–схема кульового млина.

Рисунок 4.2. – устаткування для помелу.

Су­шін­ня. Су­шін­ню під­да­ють пі­сок, крей­ду, ва­п­няк, до­ло­міт, су­ль­фат на­трію, при умо­ві, що їх во­ло­гість бі­ль­ша, ніж по­трі­б­но для скла­дан­ня ши­х­ти.

Те­м­пе­ра­ту­ри су­шін­ня рі­з­них ма­те­рі­а­лів від­рі­з­ня­ю­ть­ся. Те­м­пе­ра­ту­ра су­шін­ня пі­с­ка ста­но­вить 700-800⁰С. Те­м­пе­ра­ту­ра су­шін­ня крей­ди, до­ло­мі­ту та ва­п­ня­ку не по­ви­нна пе­ре­ви­щу­ва­ти 400⁰С то­му, що при більш ви­со­ких те­м­пе­ра­ту­рах по­чи­на­єть­ся те­р­мі­ч­на ди­со­ці­а­ція цих ма­те­рі­а­лів. Ма­те­рі­а­ли ва­п­ня­ко­вої гру­пи су­шать­ся гі­р­ше ніж пі­сок, то­му про­ду­к­ти­в­ність су­шиль­них при­стро­їв в яких їх су­шать зна­ч­но ме­н­ше.

Зво­ло­же­ний су­ль­фат на­трію ча­с­то ви­су­шу­ють за­со­бом до­ба­в­ки со­ди, яка по­гли­нає і зв’я­зує гі­г­ро­ско­пі­ч­ну во­ло­гу су­ль­фа­ту. Як­що во­ло­гість су­ль­фа­ту пе­ре­ви­щує 20%, то йо­го су­шін­ня ду­же ва­ж­ке то­му, що при 32.4⁰С мі­ра­бі­літ роз­пла­в­лю­єть­ся у вла­с­ній кри­с­та­лі­за­цій­ній во­ді і цей роз­плав при­ли­пає до сті­нок су­ша­рень. То­му йо­го по­да­ють в зо­ну з те­м­пе­ра­ту­ра­ми 650-700⁰С, то­ді по­ве­р­х­не­вий шар зе­рен шви­д­ко ви­су­шу­єть­ся і во­ни не при­ли­па­ють до сті­нок су­ша­рень.

Рисунок 4.3. - прямоточний сушильний барабан

Про­сі­ван­ня. Всі си­ро­вин­ні ма­те­рі­а­ли про­сі­ю­ють. ви­ко­ри­с­то­ву­ють си­та-­бу­ра­ти, ві­б­ра­цій­ні гро­хо­ти.

Транс­по­р­ту­ван­ня. Для транс­по­р­ту­ван­ня си­ро­вин­них ма­те­рі­а­лів ви­ко­ри­с­то­ву­ють ко­в­шо­ві еле­ва­то­ри, скі­по­ві пі­ді­йма­чі, кон­ве­є­ри стрі­ч­ко­ві. Технологія одержання пляшки включає наступні технологічні процеси: підготовка сировинних матеріалів, дозування компонентів та змішування шихти, завантаження шихти у скловарну піч, варіння скломаси, вироблення скломаси та формування виробів, поверхневе зміцнення, відпал, контроль якості отриманих виробів, пакування та транспортування до складу готової продукції.

Розглянемо процес підготовки сировини більш докладніше.

4.2.1. Лінія підготовки піску

Пісок поступає на склад у залізничних вагонах. Вагони розвантажують за допомогою механічного розвантажника, та переміщують грейферним краном у відділення його зберігання. З цього відділення пісок поступає на сушіння до сушильного барабану. Температура газів на вході в барабан, для сушіння піскутемпература ення пісок поступає на сушіння до сушильного барабану. трічковий конвеєр, аякий висипают ньому устаткуванням для становить 800-900⁰С, а на виході – 160-200⁰С. Відпрацьовані гази відсмоктуються ексгаустером через розвантажувальну камеру у мультициклон, де осаджується пил. На виході з барабану пісок має температуру близько 90⁰С, і для його подальшого транспортування його охолоджують у трубчастих холодильниках. Після просушування пісок подається на просіювання, та магнітну сепарацію, а потім у бункери вагової лінії.

4.2.2. Лінія підготовки доломіту

З відповідних відсіків складу крупно кусковий доломіт поступає у приймальний бункер щокової дробарки. Куски матеріалу після дроблення мають розмір 4-7 см. Подрібнений доломіт поступає на сушіння у сушильний барабан, де він висушується до остаточної вологості 0,1-1%. Для запобігання термічної дисоціації доломіту його сушать при температурах не вище 400⁰С. Для помелу доломіту можна використовувати молоткові дробарки. Після помелу матеріал поступає на контрольний просів та магнітну сепарацію, а потім у бункери вагової лінії.

4.2.3. Лінія підготовки соди та сульфату натрію

Сода та сульфат натрію розвантажуються, транспортуються, зберігаються та оброблюються за однаковою схемою, тому, що на цей день переважно використовуються синтетичні матеріали, які мають практично постійні показники якості. Сода та сульфат натрію поступають на завод у паперових мішках або навалом у критих вагонах. Якщо матеріали поступають фасованими, то їх розтарюють за допомогою нестандартних машин. З цих машин соду та сульфат натрію елеваторами подають у відповідні силосні банки. З силосних банок соду та сульфат натрію елеватором подають на просів у сита-бурати, які розташовано над бункерами вагової лінії.

4.2.4. Лінія підготовки склобою

Під час виробництва склотари утворюється 10-15% бою, який повторно використовують під час варіння скломаси. Бой скла, що утворюється на різних ділянках технологічного процесу, збирають у бункери та після відповідної обробки використовують для варіння скла.

Обробка склобою включає промивку, подрібнення у щоковій дробарці

4.2.5. Підготовка інших матеріалів

Підготовка каоліну, вугілля зводиться до завантаження у приймальні бункери, контрольного просіву та завантаження до бункерів вагової лінії.

4.3. Дозування компонентів та змішування шихти

Поточні лінії дозувально - змішувальної ділянки включають:

1) розташовані по горизонтальній осі бункери з готовими до змішування сировинними матеріалами;

2) розташовані під бункерами автоматичні терези з пристроями для завантаження та вивантаження відважених компонентів шихти у відповідності з заданим рецептом;

3) збірний стрічковий конвеєр, який розташовано під терезами, на який висипаються відважені порції сировинних компонентів, призначений для подавання їх у змішувач;

4) змішувач періодичної дії;

5) транспортуючі пристрої для подавання готової шихти до ванної печі.

Для виготовлення шихти використовують підготовлені сировинні матеріали.

Зважування сировинних матеріалів виконують на окремих вагових лініях. Шихту складають з сировинних матеріалів, які повинні відповідати певним вимогам стандартів.

Пісок кварцовий ДСТу 22551-77;

Сода кальцинована ДСТу 5100-85;

Сульфат натрію ДСТу 6318-77;

Доломіт ДСТу 23762-79;

Каолін ДСТу 21285-75;

Крейда ДСТу 12085-88;

Барвники (якщо це потрібно).

Рецепт шихти на заданий хімічний склад скла розраховується лабораторією заводу з урахуванням лужності, вологості сировинних матеріалів. Компоненти шихти відважуються у відповідності до рецепту і в послідовності, яка вказана у рецептурі. Для склотарного цеху послідовність від важення сировинних матеріалів наступна: – пісок, каолін, сода, сульфат натрію, крейда, доломіт, вода.

Вагове дозування компонентів шихти проводиться на дозуючих лініях, які оснащенні вагами ДВСТ. Припустимі відхилення по вазі окремих компонентів шихти вказані у таблицях 4.1 – 4.3. Приготована шихта повинна забезпечувати отримання зеленого скла хімічного складу, який також наведено в таблицях 4.1 – 4.3.

Таблиця 4.1 – хімічний склад зеленого скла

SiO2	Al2O3	Fe2O3	СаО+MgО	Na2O	SO3	Cr2O3
71,2	1,8	0,3	12,2	14,2	0,3	0,15
±0,5%	±0,5%	±0,04%	±0,2%	±0,2%	±0,02%	±0,02%

Таблиця 4.2 – хімічний склад оливкового скла

SiO2	Al2O3	Fe2O3	СаО+MgО	Na2O	SO3	Cr2O3
71,2	1,8	0,3	12,2	14,2	0,3	0,1
±0,5%	±0,5%	±0,04%	±0,2%	±0,2%	±0,02%	±0,02%

Таблиця 4.3 – хімічний склад коричневого скла

SiO2	Al2O3	Fe2O3	СаО+MgО	Na2O	SO3
71,2	2,8	0,3	11	14,3	0,3
±2%	±1,3%	±0,04%	±1,3%	±0,9%	±0,02%

На шляху до печі розташовано резервні бункери для готової шихти, які розраховано на дві зміни роботи печі.

4.4. Завантажування шихти[2]

Завантаження шихти у скловарну піч здійснюється за допомогою механічних завантажувачів плунжерного типу. Принцип дії завантажувача полягає у регулярному проштовхуванні порцій шихти і бою в піч за рахунок зворотного – поступово руху плунжера. Шихту завантажують по всьому фронту завантажувального кармана, ширина якого у сучасних печах практично дорівнює ширині печі. Для спрощення конструкції та обслуговування заванжувачів їх встановлюють 5-6 заванжувачів поряд. Режим живлення печі шихтою та боєм виконується у відповідності до витрат скломаси на виготовлення виробів. Годинна подача шихти та бою в піч повинна точно відповідати з`єму скломаси. Співвідношення завантаженої шихти і склобою повинно знаходитися у межах: шихти-бою70-30%, 60-40%, 50-50%. Відхилення від встановленого співвідношення не повинно перевищувати ±5%.

Якщо об’єм подавання шихти буде відрізнятися від з’єму скломаси, то це приведе до коливання рівня дзеркала в печі. В свою чергу це негативно впливає на стан футерівки і якість скломаси, що виробляється. Коливання рівня скломаси повинні складати не більше ніж ±0,5мм.

Для підтримання постійного рівня скломаси завантажувальники працюють в автоматичному режимі і зв‘язані з рівнеміром “клюючого” типу.

4.5. Варіння скломаси[2],[3]

Процес варіння скла уявляє собою складний комплекс фізико – хімічних перетворень, явищ тепло та масообміну, в результаті яких сировинні матеріали – шихта перетворюється у розплав – скломасу із визначеними фізико – хімічними властивостями. Шихта під дією високих температур, які виникають під час спалення палива, розплавляється, гомогенізується, охолоджується та поступає на виробляння.

Процес склоутворення протікає в декілька етапів.

Силікатоутворення. До кінця цього етапу у шихті не залишається окремих компонентів. Більшість газоподібних компонентів вже видалено, складові частки перетерпіли ряд фізичних та хімічних перетворень. Між компонентами шихти пройшли всі основні твердофазні реакції і вона уявляє собою спечену масу, яка складається з силікатів та оксиду кременю.

Склоутворення. Цей етап характеризується тим, що наприкінці етапу скломаса стає прозорою. В ній вже відсутні не проварені частки шихти, адже вона ще пронизана великою кількістю бульбашок та звивин і залишається неоднорідною. Для звичайного тарного скла цей етап скінчається при 1150-1200⁰С. На цьому етапі проходить забарвлення скла. Забарвлення здійснюється у відновлювальних умовах, які забезпечуються введенням вугілля. Скло набуває коричневого кольору внаслідок утворення в ньому FeS по реакції, яку у загальному вигляді можна записати:

FeS – молекулярний барвник, має добрі захисні властивості по відношенню до променів короткохвильової частини спектра, тому забарвлення сульфідом заліза широко використовують у виробництві пляшок для пива, склотари для дитячого харчування, медичної тари та ін. [2].

Освітлення. На цьому етапі скломаса стає менш в’язкою, звільняється від видимих газоподібних включень. Для тарного скла освітлення закінчується при 1400-1500⁰С. В’язкість скломаси при цьому складає близько 10-12Па*с.

Гомогенізація. Процес гомогенізації дуже важливий. В скловарних печах для тарного скла гомогенізація повинна проходити дуже швидко тому, що виробництво характеризується великими з`ємами.

На цьому етапі скломаса інтенсивно перемішується за допомогою бурління. До кінця цього етапу скломаса звільняється від звивин, стає однорідною. Бурління скломаси стисненим повітрям дозволяє підвищити виробництво печей та покращити якість скломаси. Однак бурління застосовують лише на печах для варіння темно-зеленого та коричневого скла. Сопла розташовуються в зоні чистого дзеркала скломаси. Кількість сопел залежить від потужності печі. Кількість сопел може становити від 7 до 13. Якщо кількість сопел дорівнює 7, то вони розташовані в ряд , якщо кількість сопел дорівнює 13 ,то розташовані вони у шаховому порядку.

Охолодження скломаси. В’язкість провареної скломаси дуже низька для виробки виробів. Тому для того, щоб можна було відформувати вироби необхідно знизити температуру приблизно на 200-300⁰С порівняно з температурами освітлення та гомогенізації. Охолодження скломаси протікає до температури 1200⁰С для створення необхідної в‘язкості при формуванні виробів.

Дуже важливо, щоб під час охолодження не виникало порушення рівноваги між розплавом та газами. В цьому випадку виникають пороки – бульбашки та вторинна „мошка”, звільнитися від яких практично не можливо тому, що в’язкість скломаси вже висока.

Ванна скловарна піч представляє собою складний теплотехнічний агрегат, конструкція якого залежить від способу підігріву, напрямку руху димових газів, способу розділення басейну та полум’яного простору. Вона складається з робочої камери, пальників, пристроїв для використання тепла димових газів, перевідних клапанів, фундаментів, опор та каркасу. Напрямок руху газів в великих регенеративних печах поперечний, а в малих – підковоподібне або поздовжньо – поперечне. При виробці склотари звичайно використовують скловарні печі з поперечним напрямком руху полум’я, бо вони дозволяють краще регулювати тепловий режим по довжині печі, створювати необхідні теплові умови в зонах варіння, освітлення та гомогенізації. Схема печі представлена на рисунку 4.4.

Рисунок 4.4. - схема регенеративної ванної печі з протоком з поперечним напрямком полум’я.

В регенеративних печах з поперечним рухом полум’я можна використовувати секційні регенератори, які дозволяють регулювати температуру підігріву повітря для відповідного пальника. Найбільш продуктивними є проточні печі з пристроєм для бурління скломаси, без виробного басейну. Крім того процес перемішування та освітлення протікає у тонкому шарі скломаси. Перемішування скломаси в зоні варіння бурлінням дозволяє прискорити процеси силікато – і склоутворення. Тонкошарове освітлення дозволяє здійснити більш кращий прогрів скломаси і інтенсифікувати процес. Завдяки цьому прямоточні печі забезпечують високу продуктивність при досить невеликих розмірах.

Основною вимогою до конструкції високопродуктивних промислових скловарних печей з полум’яним прогрівом - забезпечення високотемпературних режимів варіння скла до 1600-1650⁰С. Цьому повинні відповідати конструкції завантажувальних кишень, газопальникових пристроїв і протоків.

Завантажувальні кишені повинні бути закритими, для попередження вибивання факелу та підсмоктування холодного повітря. Особа увага повинна приділятися до раціонального розміщення факелу та високому ступеню прогріву повітря(до 1400-450⁰С).

Для варіння скломаси вибираємо ван­ну скло­ва­р­ну піч без­пе­ре­р­в­ної дії, ре­ге­не­ра­ти­в­ну, про­то­ч­ну, з по­пе­ре­чним на­пря­м­ком ру­ху по­лу­м’я. Піч має п’ять пар па­ль­ни­ків. Ба­сей­ни ва­ри­ль­ної та ро­бо­чої ча­с­тин по­єд­на­ні про­то­ком.

Технічна характеристика скло­ва­р­ної печі[5]

Кла­д­ка ван­ної пе­чі

Ба­сей­ни ва­ри­ль­ної та ро­бо­чої ча­с­тин, від­по­ві­да­ль­ні

конс­тру­к­ції – вльо­ти, про­ток, ар­ка то­р­це­вої сті­ни ба­кор.

По­лу­м’я­ний про­с­тір ва­ри­ль­но­го про­с­то­ру ба­кор;

Ро­бо­ча ча­с­ти­на ди­нас;

Дно пе­чі ша­мот, ба­ко­ро­ва пли­т­ка

Го­ло­вне зве­ден­ня та зве­ден­ня

ро­бо­чої ча­с­ти­ни, зве­ден­ня ре­ге­не­ра­то­рів склоди­нас;

Ре­ге­не­ра­то­ри ди­нас, ша­мот

На­са­д­ка ша­мот.

Ва­рін­ня за­без­пе­чу­єть­ся спа­лю­ван­ням га­зу у над­ли­ш­ку по­ві­т­ря α=1-1,2. по­ві­т­ря про­пу­с­ка­єть­ся крізь ре­ге­не­ра­то­ри де во­но пі­ді­грі­ва­єть­ся до те­м­пе­ра­ту­ри 9000С. Якість про­ва­рю­ван­ня за­без­пе­чу­єть­ся си­с­те­мою ба­р­бо­ту­ван­ня. На пе­чі пра­цює 13 то­чок , що роз­та­шо­ва­ні у ша­хо­во­му по­ряд­ку.

Скло­ма­са від­би­ра­єть­ся крізь п’ять фі­де­рів, які ма­ють са­мо­стій­не опа­лен­ня при­ро­д­ним га­зом і ма­ють три ро­бо­чі зо­ни. Те­м­пе­ра­ту­ра по зо­нам за­да­єть­ся в за­ле­ж­но­с­ті від з’є­му скло­ма­си та асо­р­ти­ме­н­ту на фі­де­рі

Па­ра­ме­т­ри пе­чі

За­га­ль­на пло­ща пе­чі, м² 130,7

Пло­ща ва­ри­ль­ної ча­с­ти­ни, м² 122

Пло­ща ро­бо­чої ча­с­ти­ни, м² 8,7

Гли­би­на ва­ри­ль­но­го ба­сей­ну , мм 900

Гли­би­на ви­ро­б­но­го ба­сей­ну, мм 500

Про­ток; до­в­жи­на /ви­со­та/ши­ри­на, мм 1200/300/600

Рі­вень скло­ма­си в ба­сей­ні, мм 80± 1

За­ва­н­та­жу­ва­ль­на ки­ше­ня: ширина/глибина, мм 4000/1250

Кі­ль­кість за­ва­н­та­жу­ва­ль­них ві­кон, шт 3

Роз­мір ві­к­на: ши­ри­на/висота, мм 850/420

Про­ду­к­ти­в­ність пе­чі (в за­ле­ж­но­с­ті від з’є­му скло­ма­си), т/до­бу 115-160

Тиск у ва­ри­ль­ній та ро­бо­чій ча­с­ти­ні

ней­т­ра­ль­ний або сла­бо по­зи­ти­в­ний, Па 1-3;

Га­зо­ва се­ре­да α=1-1,2

Па­ли­во, ккал/м³ при­ро­д­ний газ, ка­ло­рій­ність 8000

Тиск га­зу на ГРП це­ху, кгс/см² 0,53

Те­м­пе­ра­ту­р­ний ре­жим ва­рін­ня за­без­пе­чу­єть­ся трьо­ма зо­на­ми го­рін­ня

Ха­ра­к­те­ри­с­ти­ка зон

1 зо­на 1 па­ра па­ль­ни­ків ши­ри­на вльо­тів – 1600мм;

2 зо­на 2-3 па­ра па­ль­ни­ків ши­ри­на вльо­тів – 1600мм;

3 зо­на 4-5 па­ра па­ль­ни­ків (від­по­ві­д­но) ши­ри­на вльо­тів – 1400 та 1200 мм.

Ви­тра­ти га­зу по зо­нам:

1 зо­на 500 м³/год;

2 зо­на 600 м³/год;

3 зо­на 400 м³/год.

Те­п­ло­вий ре­жим

Те­м­пе­ра­ту­ра в по­лу­м’я­но­му про­с­то­рі пе­чі ко­н­т­ро­лю­єть­ся за до­по­мо­гою тер­мо­па­ри ТПР-30/6, та утри­му­єть­ся в на­сту­п­них ме­жах по зо­нам:

За 1 па­рою па­ль­ни­ків 1485±5⁰С;

За 3 па­рою па­ль­ни­ків 1535±5⁰С;

За 5 па­рою па­ль­ни­ків 1510±5⁰С;

В зо­ні ви­ро­б­ки 1200±5⁰С.

Те­м­пе­ра­ту­ра ви­зна­ча­єть­ся за по­ка­зан­ня­ми тер­мо­пар та ко­н­т­ро­лю­єть­ся що­го­ди­ни тер­мо­еле­к­т­ри­ч­ни­ми пе­ре­тво­рю­ва­ча­ми, що вста­новле­ні в скле­пін­ні пе­чі ко­ж­ної зо­ни. Тер­мо­еле­к­т­ри­ч­ні пе­ре­тво­рю­ва­чі опу­ще­ні ни­ж­че скле­пін­ня пе­чі на 50 мм. Ко­н­т­роль на­грі­ву ни­зу та вер­ха на­са­док ре­ге­не­ра­то­рів ви­ко­ну­єть­ся за до­по­мо­гою тер­мо­еле­к­т­ри­ч­них пе­ре­тво­рю­ва­чів, що вста­но­в­ле­ні в ру­ба­ш­ках ре­ге­не­ра­то­рів.

По­ка­зан­ня КІП ар­хі­ву­ють­ся та фі­к­су­ють­ся ко­н­т­ро­ле­ром, а та­кож від­мі­ча­ють­ся в ро­бо­чо­му жу­р­на­лі чер­го­вим скло­ва­ром ко­ж­ні 30 хви­лин. Те­м­пе­ра­ту­ра ди­мо­вих га­зів ви­мі­ря­єть­ся тер­мо­па­рою, що вста­в­ле­на у кла­д­ку під­на­са­до­ч­но­го ка­на­лу. Пе­ре­ве­ден­ня по­лу­м’я ви­ко­ну­єть­ся ав­то­ма­ти­ч­но або ди­с­та­н­цій­но че­рез ко­ж­ні 30 хви­лин.

4.6. Підготовка скломаси до формування[2]

В сучасному виробництві склотари найбільш розповсюдженим э крапельне живлення склоформуючих машин. Формування краплі проходить наступним чином: скломаса з виробної частини печі надходить по каналу в чашу 1 живильника. В дні чаші є отвір, який зачиняється очком 4. Над отвором очка в скломасу занурений циліндричний вогнетривкий плунжер 2. Для утворення краплі з скломаси, що витікає крізь очко плунжеру надають зворотно-поступального руху. Процес утворення краплі за допомогою плунжера починається з моменту, коли її відрізають ножицями 5. Скломаса, що виступає під очком витягується і під дією сил поверхневого натягу округлюється. Коли плунжер рухається вверх він затягує за собою скломасу, в наслідок чого залишок скломаси, що виступає затягується всередину очка. При русі плунжера вниз крізь очко виштовхується гаряча в’язка скломаса. При русі плунжера вверх виникає стоншення (шийка) в струмені скла. Крапля відрізається в місці стоншення. Для перемішування скломаси в чаші в деяких живильниках встановлюють спеціальний вогнетривкий циліндр – бушинг 3, який обертається навколо плунжера.

Існують пневматичні та механічні живильники. В пневматичних живильниках синхронізація роботи та привід плунжера, ножиців і склоформуючої машини відбувається за допомогою стисненого повітря. робота пневматичних живильників непостійна із-за змін тиску в мережі стисненого повітря. В механічних живильниках всі механізми приводяться у рух від електроприводу або від механізму приводу склоформуючої машини.

Рисунок 4.5 – схема утворення краплі на різних стадіях роботи живильника

Крім того механічні живильники розділяються за способом обігріву скломаси на 4 групи:

з рідинним опалюванням;

з газовим опалюванням;

з електричним опаленням;

з комбінованим опаленням.

До роботи живильника ставляться жорсткі вимоги. Він повинен в заданому режимі видавати в форми склоформуючої машини порції скломаси у вигляді крапель, які мають визначенні параметри: температуру(в’язкість), масу(об’єм) і форму. Швидкість утворення крапель залежить від методу і конструкції склоформуючої машини, від товщини виробів, їх форми, складу скла. Частота відрізу крапель повинна бути рівномірною. Необхідно дотримуватися синхронності роботи живильника та склоформуючої машини. Скломаса повинна мати температуру, яка перевищує верхню межу її кристалізації.

В’язкість і межі температур кристалізації скломаси залежать від її хімічного складу. Маса краплі повинна відповідати масі виробу і знаходитися в межах стандарту. На відхилення від цього стандарту, а також на зміну маси і конфігурації краплі, можна впливати шляхом зміни температури. Форма краплі повинна відповідати конфігурації формуючої частини чернової форми видувної склоформуючої машини.

Стабільність об’єму (маси) краплі, що видається живильником, забезпечується постійністю рівню скломаси в печі і в каналі живильника, надійністю настройки механізмів живильника, своєчасним чищенням або заміною очка живильника.

В сучасному виробництві склотари найбільш розповсюдженим э крапельне живлення склоформуючих машин. Існують пневматичні та механічні живильники. В пневматичних живильниках синхронізація роботи та привід плунжера, ножиців і склоформуючої машини відбувається за допомогою стисненого повітря. робота пневматичних живильників непостійна із-за змін тиску в мережі стисненого повітря. В механічних живильниках всі механізми приводяться у рух від електроприводу або від механізму приводу склоформуючої машини.

До роботи живильника ставляться жорсткі вимоги. Він повинен в заданому режимі видавати в форми склоформуючої машини порції скломаси у вигляді крапель, які мають визначенні параметри: температуру(в’язкість), масу(об’єм) і форму. Швидкість утворення крапель залежить від методу і конструкції склоформуючої машини, від товщини виробів, їх форми, складу скла. Частота відрізу крапель повинна бути рівномірною. Необхідно дотримуватися синхронності роботи живильника та склоформуючої машини. Скломаса повинна мати температуру, яка перевищує верхню межу її кристалізації.

В’язкість і межі температур кристалізації скломаси залежать від її хімічного складу. Маса краплі повинна відповідати масі виробу і знаходитися в межах стандарту. На відхилення від цього стандарту, а також на зміну маси і конфігурації краплі, можна впливати шляхом зміни температури. Форма краплі повинна відповідати конфігурації формуючої частини чернової форми видувної склоформуючої машини.

Стабільність об’єму (маси) краплі, що видається живильником, забезпечується постійністю рівню скломаси в печі і в каналі живильника, надійністю настройки механізмів живильника, своєчасним чищенням або заміною очка живильника.

Таб­ли­ця 4.4. – тех­ні­ч­на ха­ра­к­те­ри­с­ти­ка живильника 2ПМГ-521

тип жи­ви­ль­ни­ка		2ПМГ-521
тип жи­в­лен­ня		од­но кра­пе­ль­не	двох кра­пе­ль­не
про­ду­к­ти­в­ність, крап/хв		18.7	36.14
тип ма­ши­ни		ВВ-7
ма­са кра­п­лі, г		до 1500	до 450
ді­а­метр отво­ру ві­ч­ка, мм		29-95
хід плу­н­же­ру, мм		30-100
від­стань від рі­в­ня скло­ма­си до рі­в­ню під­ло­ги це­ху, мм		3290
від­стань від бру­су пе­чі до центра ві­ч­ка, мм		5.065
то­в­щи­на слою скло­ма­си в ка­на­лі, мм		155
ши­ри­на ка­на­лу, мм:	в зо­ні охо­ло­джен­ня	660
	в зо­ні кон­ди­ці­ю­ван­ня	360-420
при­ро­д­ний газ:	тиск, МПа	0.02-0.05
	ви­тра­ти, м3/с	0.0091
сти­с­не­не по­ві­т­ря:	тиск, Па	0.21-0.35
	ви­тра­ти, м3/с	0.066
ве­н­ти­ля­то­р­не по­ві­т­ря	тиск, Па	1470
	ви­тра­ти, м3/с	0.4444
во­да для охо­ло­джен­ня но­жи­ців та зли­в­но­го ло­т­ку	тиск, Па	0.1
	ви­тра­ти, м3/с	0.007
поту­ж­ність дви­гу­на, кВт		2.8
роз­мі­ри живильника, мм:	до­в­жи­на	5600
	ши­ри­на	2300
	ви­со­та	5605
ма­са, кг		13050

4.7. Формування скловиробів[2],[3],[6]

Формування виробів виконується на роторних склоформуючих машинах ВВ-7.

Машина ВВ-7 має два столи – чорновий та чистовий на яких знаходяться 7 чорнових та 7 чистових формових комплекти. Чорновий стіл розташований над чистовим.

Формування виробів на роторних машинах виконується наступним чином. Перед прийомом чергової краплі скломаси форма змащується за допомогою двох форсунок високого тиску, що розбризкують мастило. В момент подавання краплі в чорнову форму в горловій її частині починає діяти вакуум. Дія вакууму припиняється після оформлення горла виробу. За цей час направляюча вирва відводиться в сторону, і чорнову форму, яка обернулася вверх дном зверху замикає донний затвор. видування пульки виконується знизу вверх, після чого чорнова форма відчиняється, і пулька обертаючись на 180⁰ разом з горловими кільцями передається на чистовий стіл, де після розкривання горлових кілець виконується вакуумне видування виробу. Перед відчиненням чистової форми дія вакууму припиняється, відставлювач захоплює виріб за горлову частину і встановлює його на охолоджуючий стіл.

Рисунок 4.6 - схема виготовлення пляшок на автоматі ВВ-7

Охолоджуючий стіл призначений для зовнішнього охолодження виробів. На відміну від машини охолоджуючий стіл виконує переривчасті рухи. На столі можливо встановлення пристроїв для внутрішнього охолодження виробів або для оплавлення вінчику виробів.

Форми машини охолоджують вентиляторним повітрям, яке поступаючи у полу центральну колону, направляється по спеціальним каналам до керованих повітряних патрубків обдування форм чорнового та чистового столів. Ці машини можуть бути оснащенні як одномісцевими та і двохмісцевими формами. Продуктивність машини ВВ-7 при однокрапельному живленні становить до 50 пляшок місткістю 500 мл за хвилину та до 80 пляшок за хвилину при використанні двохкрапельного живлення.

4.8. Відпал виробів[5]

Під час формування виробів та їх охолодження між поверхневими та внутрішніми шарами виникає різниця температур, яка пов’язана з низькою теплопровідністю скла. В результаті нерівномірного охолодження внутрішніх за зовнішніх шарів скла в склі виникають напруження стиску та розтягання. швидкість зникнення напруження прямо пропорційна текучості та зворотно пропорційна в’язкості середи.

Після повного охолодження скла, тобто, коли температура по всьому об’єму стане однаковою, напруження, які виникли під час охолодження, або зникають або залишаються. Перше спостерігається, коли процес швидкого охолодження протікає при температурах, що виключають в’язкі деформації. Другий випадок пов’язаний з в’язкими змінами форми скла і дуже розповсюджений при отриманні загартованого або відпаленого скла.

Залишкові внутрішні напруження в склі тим більше, чим більше швидкість охолодження, чим товстіше стінка виробу і чим вище температура, від якої починається охолодження.

Якщо швидко охолоджувати позбавлене напружень скло, починаючи від температур, при яких воно набуває крихкість, тобто, якщо його в’язкість дорівнює10¹³-10¹⁴ Па*с , то незалежно від того, яку швидкість охолодження використано, залишкові напруження в склі вже не виникатимуть.

Від­пал скло­ви­ро­бів про­во­дить­ся в чо­ти­ри ста­дії: 1) по­пе­ре­дній на­грів або охо­ло­джен­ня ви­ро­бів до ви­щої те­м­пе­ра­ту­ри від­па­лу; 2) ви­три­м­ка ви­ро­бів при цій те­м­пе­ра­ту­рі; 3) по­ві­ль­не охо­ло­джен­ня, в ін­тер­ва­лі від­па­лу; 4) шви­д­ке охо­ло­джен­ня ви­ро­бів від ни­ж­чої те­м­пе­ра­ту­ри від­па­лу до но­р­ма­ль­ної те­м­пе­ра­ту­ри.

Від­пал про­во­дять в пе­чах від­па­лу по по­пе­ре­дньо роз­ра­хо­ва­но­му ре­жи­му. Від скло­фо­р­му­ва­ль­ної ма­ши­ни до пе­чі від­па­лу ви­ро­би по­да­ють­ся у за­кри­тих з вер­ху та з бо­ків кон­ве­є­рах. Для за­по­бі­ган­ня ви­ни­к­нен­ня за­то­рів на по­во­ро­тах до транс­по­р­те­ру та вхо­ді в піч від­па­лу вста­но­в­лю­єть­ся ди­ск-­ді­ли­ль­ник для фо­р­му­ван­ня щі­лин по­між ви­ро­ба­ми. Пе­ре­ста­в­ник фо­р­мує па­ра­ле­ль­ні ря­ди ви­ро­бів з щі­ли­на­ми про­між ни­ми в ря­ду 5-30 мм. Та­кі са­мі щі­ли­ни під­три­мує кон­ве­єр пе­чі від­па­лу. вхід та ви­хід пе­чі те­п­ло­ізо­льо­ва­ні ”п –по­ді­б­но­ю” што­р­ко­ю. Най­більш зру­ч­ні, про­с­ті та ефе­к­ти­в­ні еле­к­т­ри­ч­ні пе­чі від­па­лу. Во­ни ма­ють на­грі­ва­чі опо­ру, які роз­мі­щу­ють­ся все­ре­ди­ні пе­чі та кон­це­н­т­ру­ють­ся на тих або ін­ших ді­ля­н­ках пе­чі у від­по­ві­д­но­с­ті до кри­вої від­па­лу.

У виробництві склотари найкращішими себе виявили циркуляційні печі. Вони характерні тим, що для вирівнювання температури в них створюють перемінний рух повітря по висоті тунелю.

Рисунок 4.7. – схема дії конвективного теплообміну

Циркуляційним вентилятором 3 гаряче повітря забирається в верхній частині тунелю і поступає по боковим каналам поступає під конвеєрну стрічку 2, при цьому воно обмиває знизу вверх встановлені на ній вироби. Підігрів циркулюючого повітря здійснюється в бокових каналах за допомогою нагрівачів 1. циркуляційні вентилятори забезпечують вирівнювання температури виробів по довжині та по ширині відповідних секцій печі.

Для забезпечення заданої температури по довжині тунелю одночасно з нагрівачами встановлені охолоджуючі пристрої. Для охолодження передбачені вентилятори 4, які подають зовнішнє повітря у канали, які примикають до нижньої та бокових сторін тієї частини тунелю, що опалюється. Ці вентилятори вмикаються тоді, коли температура в тій чи іншій секції перевищує задану. Контроль за температурою виконується за допомогою термопар. Також можливим є автоматичне регулювання заданого режиму відпалу.

Для кожного типу виробів, тобто для виробів маса та товщина стінок яких відрізняються неістотно розраховується окремий режим відпалу.

Таб­ли­ця 4.5 – тех­ні­ч­на ха­ра­к­те­ри­с­ти­ка печі від­па­лу

тип пе­чі		ПЕО 323
про­ду­к­ти­в­ність, кг/год		2500
роз­мі­ри ро­бо­чо­го про­с­то­ру, м	ви­со­та	0.45
	ши­ри­на	1.2
	до­в­жи­на	16
га­ба­ри­ти пе­чі, м	ви­со­та	2,51
	ши­ри­на	3,26
	до­в­жи­на	23,67
ши­ри­на транс­по­р­ту­ю­чої сі­т­ки, м		1800
шви­д­кість сі­т­ки, м/хв		0,04-0,8
ви­тра­ти еле­к­т­ро­ене­р­гії,кВт		250

4.9. Нанесення захисного покриття

На­не­сен­ня за­хи­с­них ок­си­д­но ме­та­ле­вих по­крит­тів на зо­в­ні­ш­ню по­ве­р­х­ню скля­ної та­ри з ме­тою під­ви­щен­ня її екс­плу­а­та­цій­ної на­дій­но­с­ті здій­с­ню­єть­ся шля­хом об­ро­б­лян­ня сві­жо від­фо­р­мо­ва­них скло­ви­ро­бів па­ро­по­ві­т­ря­ною су­мі­ш­шю , яка вмі­щує те­т­ра­х­ло­рид оло­ва або ти­та­ну, у спе­ці­а­ль­но­му при­ла­ді, який мо­н­ту­єть­ся на кон­ве­єр, що з’єд­нує скло­фо­р­му­ва­ль­ну ма­ши­ну та піч від­па­лу. Че­рез вза­є­мо­дію па­ро­по­ві­т­ря­ної су­мі­ші з по­ве­р­х­нею скля­ної та­ри утво­рю­єть­ся за­хи­с­на плі­в­ка з ок­си­ду оло­ва або ти­та­ну, яка за­хи­щає по­ве­р­х­ню від впли­ву на­вко­ли­ш­ніх чин­ни­ків. Установка монтується на „гарячому конвеєрі” на відстані 1-1,5 м від стола охолодження скловиробів. Контроль кількості стисненого повітря, здійснюється ротаметрами. В конструкції парад бачено підігрів реагенту в випарнику з автоматичним підтриманням заданої температури. Для цього під випарником закріплений вузол підігріву.

Тетраізопропілат титану – світло – жовта рідина, горить, при контакті з водою розкладається і перетворюється в кристалічний гідроокис титану. розчиняється у бензолі, гексані, ацетоні. Температура підігріву тетраізопропілату титану 100-120⁰С. Якщо його перегріти, то він втрачає свої властивості. При нанесенні на вироби, температура яких перевищує 350⁰С розкладається.

Таблиця 4.6 – технічна характеристика устаткування для нанесення захисного покриття

асортимент виробів, які можна оброблювати	скляні пляшки та банки
продуктивність, шт./год	в залежності від продуктивності склоформувальної машини
хімікат для нанесення покриття	тетраізопропілат титану (СН3-СНО-СН3)4Ті
спосіб нанесення покриття	осадження пароповітряної суміші
робоча температура хімікату	в залежності від хімікату
витрати хімікату, л/добу	1,5-2
кількість випарників, шт.	2
місткість випарників, л	6
тиск стисненого повітря, МПа	0,3
витрати стисненого повітря, м3/год	0,25
підігрів реагенту	електричний
живлення системи підігріву
напруження? V	220
частота, Гц	50
потужність нагрівачів, кВт	20,75
кількість зон підігріву	2
вентилятор наддуву
оберти двигуна, хв.-1	2800
двигун	5KG 56-2B/6
живлення двигуна
напруження, V	380АС
частота, Гц	50
потужність, кВт	0,12

4.10. Ко­н­т­ро­ль яко­с­ті ви­ро­бів[2],[3]

Контроль за якістю починається з вхідного контролю сировинних матеріалів. З кожної завезеної партії сировини відбирається проба та передається у центральну заводську лабораторію, де видається паспорт на сировину, її відповідність нормам та стандартам. Наступний контроль відбувається після змішування шихти. Вона повинна відповідати всім вимогам – однорідності, відповідності паспорту. На однорідність контролюється кожний кюбель. Склад шихти перевіряється раз за зміну. Контроль за якістю скломаси здійснюється скловаром шляхом відбору проб перед протоком, а при необхідності з робочої зони. Контроль проводиться візуально, на провар.

Якість від­па­лу, яка оці­ню­єть­ся по кі­ль­ко­с­ті за­ли­ш­ко­вих вну­т­рі­шніх на­пру­жень та по їх роз­по­ді­лен­ні у ви­ро­бі, ви­зна­чає екс­плу­а­та­цій­ну на­дій­ність скля­ної та­ри. По­га­ний від­пал при­во­дить до зни­жен­ня тер­мо­стій­ко­с­ті і ме­ха­ні­ч­ної мі­ц­но­с­ті та­ри, а ча­с­то до її са­мо­ві­ль­но­го руй­ну­ван­ня без зо­в­ні­ш­ньо­го впли­ву. Останній етап - перевірка виробів на від­су­т­ні­с­ть або на­яв­ні­с­ть по­двій­них швів, по­сі­чок, плям від зма­щен­ня форм, змо­р­шок, по­ко­ва­но­с­ті, по­те­р­то­с­ті, за­ди­рок, рі­жу­чих швів, слі­дів від но­жи­ців, не­до­фо­р­мо­ва­но­с­ті ший­ки ви­ро­бів. Цей контроль проводиться постійно.

Ва­ж­ли­ве зна­чен­ня має жо­р­с­т­ке до­три­ман­ня ста­н­да­р­т­них гео­ме­т­ри­ч­них роз­мі­рів і по­вної су­мі­с­но­с­ті скля­ної та­ри. Де­фе­к­ти гео­ме­т­ри­ч­них роз­мі­рів, а са­ме: не­па­ра­ле­ль­ні­с­ть то­р­ця ві­н­чи­ку пло­щи­ні дна, ова­ль­ні­с­ть ший­ки та ко­р­пу­су, від­хи­лен­ня­ вісі шийки від ві­сі корпусу, відхилення маси від стандарту, зменшення або збільшення наливної ємності виробів контролюються раз на зміну Де­фе­к­ти ви­ро­б­ки скло­та­ри ви­зна­ча­ють її ме­ха­ні­ч­ну ви­три­ва­лість і тер­мо­стій­кість, мо­ж­ли­вість її ви­ко­ри­с­тан­ня на ав­то­ма­ти­ч­них лі­ні­ях роз­ли­ву, ве­ли­чи­ну втрат скло­та­ри та ха­р­чо­вих про­ду­к­тів. Окре­мі де­фе­к­ти ви­ро­б­ки мо­жуть бу­ти шкі­д­ли­ви­ми для здо­ро­в’я спо­жи­ва­ча­(­рі­жу­чі шви, за­ди­р­ки та ін).

Якість та­ри мо­же зна­ч­но по­гі­р­ши­тись при транс­по­р­ту­ван­ні, збе­рі­ган­ні і за­ва­н­та­жу­ва­ль­но – роз­ва­н­та­жу­ва­ль­них ро­бо­тах. не­за­до­ві­ль­на упа­ко­в­ка і умо­ви збе­рі­ган­ня при­во­дять до по­яви ще­р­бин, від­ко­лів, трі­щин, по­те­р­то­с­тей. Кількість бракованих виробів прямо залежить від з’єму скломаси: - зі збільшенням з’єму скломаси підвищується процент браку. Та при максимальних з`ємах процент браку становить 5-7%, а при нормальній роботі - 3-4%.

4.11. Пакування готових виробів[2]

Склотару упаковують різноманітними способами: в ящики, контейнери, та ін., але найбільш раціональним є спосіб упакування в безтарні пакети на піддонах – полети. Як показала закордонна та вітчизняна практика кращим способом упаковки, а особливо з точки зору схоронності якості тари, є безтарне пакування.

В цьому випадку дуже спрощується процедура пакування, виникає можливість використовувати електричні навантажувачі, крім того, забезпечується достатня чистота виробів, тому замість миття достатньо ополіскування внутрішньої поверхні виробів водою. Упаковування в безтарні пакети на піддонах різко знижує кількість бою при перевезенні та навантажувально - розвантажувальних роботах.

Безтарний пакет уявляє собою укладені в кілька рядів на піддон низькобортні лотки ( з гофрованого картону) із пляшками. Зверху на лотки та піддон натягується рукав термоусадочної плівки, після чого піддон термічно обробляється (Тобробки=2000⁰С) та утягується двома капроновими стрічками.

Упаковування в безтарні пакети має ряд переваг: Механізована та автоматизована зборка та розбирання пакетів, механізоване завантаження та розвантаження на вантажні машини та в залізничні вагони, складування пакетів виконується навантажувачами у два яруси.

Безтарні пакети по зрівнянню з груповими зв’язками забезпечують: - збільшення продуктивності праці при упаковці, зменшення необхідної для складування пляшок території в 1,7 рази, а зменшення працемісткості та кількості поїздок навантажувачів в 1.3 рази, зменшення працемісткості завантаження та закріплення пляшок у залізничні вагони в 4,1 рази, зменшення працемісткості при розвантаженні пляшок з залізничних вагонів у 11,6 рази, зменшення працемісткості при видачі пляшок зі складу на лінію розливу у 5,5 рази, підвищення рівня механізації на операціях збирання та розбирання, завантажувально - розвантажувальних і складських роботах в 1,6 рази, зменшення бою пляшок у 8 разів, скорочення загальних витрат на 1 млн. пляшок у 1.58 рази.

4.12. Внутрішньозаводське транспортування готових виробів[2]

Внутрішньозаводське транспортування готових виробів виконується за допомогою конвеєрів, ліфтів та електричних вилочних навантажувачів.На території цеху працює 4-5 вилочні навантажувачі, які виконують доставку сформованих пакетів до ліфтів(рівень 13.8 м). Ліфтами пакети опускаються на перший поверх(рівень 0 м), і далі перевозяться до складських приміщень.

4.13. Складування готових виробів[2]

Складування виконується за допомогою виделкових навантажувачів. Пакети ставлять у два яруси. Допускається складування готових виробів просто під відкритим небом, але протягом двох місяців.

5. Матеріальний баланс виробництва[8] 5.1. Розрахунок виробничої програми

За нормами технологічного проектування цехів безупинного формування пляшок передбачені наступні показники:

Таблиця 5.1. – норми технологічного проектування цеху

№	найменування
1	тип склоформуючої машини	ВВ-7
2	об’єм виробництва млн. шт./рік	170
3	коефіцієнт використання скломаси	0,87
4	тип живильника	ПК1552
5	річний фонд робочого часу, діб	365
асортимент виробів		од. виміру	пляшки
1	об’єм виробів	мл.	500	250
2	вага виробу	г	430	260
3	швидкість формування	шт.\хв	40	50
4	коефіцієнт використання машин за часом		0,88	0,88
5	коефіцієнт виходу придатних виробів		0,95	0,95

Виробнича програма розраховується на задану річну продуктивність для кожної стадії.

5.2. Визначення загальних технологічних показників цеху, що проектується:

Коефіцієнт використання скломаси (КВС),%;

КВС=, (5.1) де А – товарна продукція, т; Е – кількість звареної скломаси, т.

КВС=.

Питомі витрати скла на одиницю продукції, т\т;, (5.2)

.

Кількість зворотного бою скла, т\рік;, (5.3) де Д– кількість скломаси, що надходить на виробку, т\рік.

Відсоток бою скла за відношенням ло скломаси:, (5.4)

.

Розраховуємо добову продуктивність склоформувальної машини за формулою:

, (5.5) де V – швидкість виготовлення пляшок шт./хв;  – коефіцієнт використання машини.

Для пляшки 500мл при виготовленні пляшок у одномісних формах:

, шт./добу.

Для пляшки 200мл.

, шт./добу.

Необхідна кількість склоформуючих машин:

, (5.6) де Д – кількість пляшок з урахуванням витрат на всіх стадіях виготовлення, шт.; Р – продуктивність машини, шт./добу; Т – кількість робочих днів машини.

Кількість робочих днів машини на рік визначаємо, знаючи коефіцієнт використання машини за часом:, тоді N дорівнюватиме, шт.:

 шт.

Для виготовлення пляшок ємністю 500 мл. приймаємо 4 склоформуючі машини ВВ-7, а для пляшок ємністю 250 мл – 1 машину ВВ-7.

При цьому коефіцієнти запасу продуктивності складатиме:

Для виробництва пляшок ємністю 500 мл:

Для виробництва пляшок ємністю 250 мл: ,

тобто 13 та 5,3 відсотка відповідно(що знаходиться у межах допустимих нори запасу продуктивності обладнання).

Таблиця 5.2. – Виробнича програма цеху

найменування виробу	одиниці виміру	склад готової продукції			сортування виробів			відпал та обробка виробів			вироблення виробів			варіння скломаси
		випуск	%відходів	надійде	випуск	%відходів	надійде	випуск	%відходів	надійде	випуск	%відходів	надійде	випуск	%відходів	надійде
пляшка 500мл	млн. шт./рік	79,2	0,5	79,6	79,6	0,5	79,99	79,99	4	83,19	83,19	5	87,35	87,35	0,5	87,79
	т/рік	34056		34226,28	34226,28		34397,41	34397,41		35773,31	35773,31		37561,97	37561,97		37749,78
пляшка 250мл	млн. шт./рік	30,8		30,95	30,95		31,11	31,11		32,35	32,35		33,97	33,97		34,14
	т/рік	8008		8048,04	8048,04		8088,28	8088,28		8411,81	8411,81		8832,402	8832,402		8876,56
загалом	т/рік	42064		42274,32	42274,32		42485,69	42485,69		44185,12	44185,12		46394,38	46394,38		46626,35
		А		Б	Б		В	В		Г	Г		Д	Д		Е

А – товарна продукція, млн. шт./рік, т/рік;

Б – кількість (маса) виробів з врахуванням витрат при складуванні; ;

В – кількість (маса) виробів з врахуванням відходів при сортуванні

Г – кількість (маса) виробів з врахуванням відходів при обробці;

Д – кількість (маса) виробів з врахуванням відходів при виробленні;

Е – кількість (маса) виробів з врахуванням відходів

Таблиця 5.3. – технічна характеристика склоформувальної машини ВВ-7 [6]

тип	роторний з безперервним обертовим рухом стола
продуктивність, шт./хв.:
при масі краплі 260г для виробів місткістю 0,25 л:	80
при масі краплі 430г для виробів місткістю 0,5 л:	60
розмір виробів в одномісних формах, мм:
діаметр корпусу	до 70
діаметр шийки	до 45
загальна висота	до 305
розмір виробів у двохмісних формах, мм:
діаметр корпусу	до 70
діаметр шийки	до 45
загальна висота	до 250
встановлена потужність приводу, кВт:	3
кількість формуючих секцій, шт.:	7
кількість місць у формах, шт.:
в одномісних чернових та чистових	7
в двохмісних чернових та чистових	17
діаметр по центрам форм, мм:
одномісних	1332
двомісних	1414 та 1250
видача виробів на стіл охолодження:	механічний переставлювач
привід формуючих вузлів:	механічний
тиск стисненого повітря, Па:	(11,7-14,7)*104
витрати стисненого повітря, м3/хв.:	4,3
глибина вакууму, Па:	96*103
об’єм повітря, що відкачується вакуумним насосом, м3/хв.:	15
повітря для охолодження форм:
тиск, Па	3,7*103
витрати, м3/хв.	790
подача скломаси:	автоматична від механічного живильника 2ПМГ-521
відстань від пола до торця вічка живильника, мм:	2700-3000
габаритні розміри, мм:
довжина	1635
ширина	9155
висота	2370
маса автомата, кг:	9170

Розрахунок продуктивності печі

Час робочих днів печі на рік складає:, (5.7) де Х. Р. – тривалість холодного ремонту печі, діб; К. П. – тривалість кампанії печі.

 діб.

Продуктивність печі визначаємо двома способами: із виробничої програми, по кількості скломаси, фактично виробленою машиною (Q₁) і з врахуванням коефіцієнту використання скломаси (Q₂), т/добу.

; .

Продуктивність печі встановлюємо за більшим розрахунковим показником. Кількість печей залежить від загальної кількості працюючих машин і кількості машиноліній у цеху.

При виробництві пляшок приймаємо одну піч продуктивністю 160 т/добу.

5.3. Розрахунок шихти

Розрахунок шихти проводимо за заданим складом скла, мас. %

Таблиця 5.4. – хімічний склад скла для виробництва пляшок

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO + MgO	Na2O	SO3
71,±2	2,8±1,3	0,5	11±1.3	14,3±0,9	0,3

Таблиця 5.5.–хімічний склад сировинних матеріалів, мас. %

матеріал	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	C	в.п.п.
пісок	98,64	0,44	0,65	-	-	-	-	0,27
каолін	46,35	36,7	0,52	1,18	-	-	-	15,25
доломіт	2,14	0,58	0,11	37,82	14,75	-	-	44,6
сода	-	-	-	-	-	58,5	-	0,8
сульфат натрію	-	-	-	-	-	41,5	-	0,39
крейда	-	-	0,03	56,25	0,12	-	-	43,6
вугілля	-	-	-	-	-	-	94	-

Беремо до уваги, що при варінні скломаси деякі сировинні матеріали звітрюються.

Звітрення компонентів становить, мас. %:

Na₂O для соди – 3.2, для сульфату – 5.

Розрахунок шихти на 100 м. ч. скла проводимо з метою визначення кількості сировинних матеріалів та встановлення рецепту шихти.

Позначаємо кількість піску, каоліну, доломіту та крейди відповідно: X, Y, Z, T.

Складаємо систему рівнянь, які вирішуємо за допомогою програми MathCAD.

71.4=0,9864*Х+0,4635*Y+0.0214*Z+0*T;

2.8=0.0044*X+0.367*Y+0.0058*Z+0*T;

8.3=0*X+0.118*Y+0.3782*Z+0.5625*T;

2,7=0*X+0*Y+0.1475*Z+0.0012*T

За результатами розрахунку кількість сировинних матеріалів становить, мас. ч:

пісок каолін доломіт крейда

68,621 6,518 18,286 2,324.

5.3.1. Розрахунок необхідної кількості соди та сульфату натрію

З содою та сульфатом натрію необхідно ввести 14,3 масових частки Na₂O. Співвідношення кількості Na₂O, який вводиться за допомогою соди та сульфату натрію складає 91,8:8,2.

Відповідно до цього з содою вводиться, %:.

Кількість соди, кг: .

З урахуванням летучості (3,2%) кількість соди складатиме, кг: .

З сульфатом натрію вводиться, %: .

Кількість сульфату натрію, кг: .

З урахуванням летучості (5%) кількість сульфату натрію складатиме, кг:.

5.3.2. Розрахунок необхідної кількості вугілля

Для відновлення сульфату натрію використовується вугілля у кількості 6% від маси сульфату натрію, тобто, кг:

Результати розрахунків приведені в таблиці 5.6.

Таблиця 5.6. – розрахунковий склад шихти та скла

назва матеріалу	кількість матеріалів м. ч. на 100 м. ч. скла	вміст оксидів, мас. %							загалом
		SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	SO3
пісок	68,6210	67,6878	0,3019	0,4460	-	-	-	-
каолін	6,5180	3,0211	2,3921	0,0339	0,0769	-	-	-
доломіт	18,2860	0,3913	0,1061	0,0201	6,9158	2,6972	-	-
сода	23,1581	-	-	-	-	-	13,1274	-
сульфат натрію	2,9668	-	-	-	-	-	1,1726	-
крейда	2,3240	-	-	0,0007	1,3073	0,0028	-	-
вугілля	0,1894	-	-	-	-	-	-	-
загалом	122,0633
розрахунковий склад скла		71,1002	2,8001	0,5007	8,2999	2,70	14,300	0,2991	100,0
зданий склад скла		71,1000	2,8000	0,5000	8,3000	2,70	14,300	0,3000	100,0

5.3.3. Розрахунок вигоряння шихти

122,0633 кг шихти – 100 кг скла