5. Технология производства листового стекла и ее технико-экономическая оценка

 

Расплав, из которого вырабатывают стеклянные изделия, получают из смеси природных или искусственных сырьевых материалов (шихты). Сырьевые материалы стекольного производства можно подразделить на главные (необходимые для получения стекол заданного химического состава) и вспомогательные (предназначенные для окрашивания стекла, придания ему непрозрачности или, наоборот, высокого светопропускания, а также для ускорения и облегчения подготовки расплава).

Качество  каждого сырьевого материала должно отвечать требованиям, соответствующим виду и назначению стеклянных изделий, в производстве которых этот материал применяется. Механическая прочность и термическая устойчивость стекла, а также внешний вид и срок службы изделий зависят от химической и физической однородности исходных расплавов.

Для получения  однородных расплавов сырьевые материалы должны иметь постоянный химический состав как в объеме партий, поступающих в производство (химическая однородность или постоянство состава внутри партии), так и во времени между последовательно поступающими партиями (постоянство состава во времени) В материалах, идущих на производство бесцветных стекол, строго нормируется допускаемое содержание примесей, окрашивающих стекло: соединений железа, титана, хрома, углерода. В сырьевых материалах ограничивают также содержание примесей тугоплавких веществ (корунда АlОз, циркона ZrSiCu, металлического кремния, природного кремня), которые с трудом, медленно растворяются в расплавах стекла и могут остаться в изделиях в виде инородных включений. Хорошо подготовленный сырьевой материал должен иметь однородный и постоянный во времени зерновой (гранулометрический) состав. Для каждого вида сырья нормируются наиболее желательные (оптимальные) размеры зерен, при которых этот материал не комкуется, хорошо, без расслоения, смешивается с другими компонентами шихты, меньше улетучивается (выгорает) при загрузке в печь, активно вступает в химические реакции и равномерно растворяется в расплаве.

Существует два способа вытягивания листового стекла: вертикальный и вертикально-горизонтальный. Вертикальное вытягивание, в свою очередь, делится на лодочное и безлодочное. Но вертикально-горизонтальный метод не получил достаточного распространения.

Рассмотрим  вначале лодочный способ.

Химические  составы листового стекла должны обеспечивать заданные свойства изделий  в зависимости от их назначения и  условий эксплуатации; достаточно высокую  скорость варки при темпераутрах, установленных производственной практикой; более низкую температуру кристаллизации расплава по сравнению с температурой формования стекла; достаточную скорость твердения стекломассы. Шихта, идущая на изготовление стекла, не должна содержать дефицитных, дорогостоящих и токсичных сырьевых материалов. Основа составов большинства видов листового стекла – система SiO₂ – CaO – Na₂O, в которой часть CaO заменена на MgO, часть  SiO₂ – на Al₂O₃ и часть Na₂O – на К₂О. Такие замены позволили снизить кристаллизационную способность стекломассы, повысить скорость формования и улучшить химическую устойчивость стекла.

В выработочной части печи и в каналах температурный  режим устанавливают индивидуально  в зависимости от свойств стекломассы, числа и размещения машин, размеров выработочной части печи и каналов, места расположения контрольных приборов, скоростей вытягивания и тербований к качеству стекла. За исходные температурные выработки принимают температуры луковиц, измеряемые оптическим пирометром через смотровые окна в крышках подмашинных камер. Для стекол обычных составов эти температуры составляют 920-980⁰ С и зависят от лучепрозрачности стекол.

Стекломасса на пути от щели в оборудовании (лодочки) до уровня отломки листов протекает  и охлаждается, затвердевая, она  превращается в стекло.

В процессе формования, охлаждения и отжига лента стекла проходит три температурные зоны: зону интенсивного охлаждения от температуры луковицы до верхней температуры отжига, собственно зону отжига, то есть медленного охлаждения от верхней до нижней температуры отжига, и зону ускоренного охлаждения от нижней температуры отжига до 120-180⁰ С. Для обычных листовых стекол верхнюю температуру отжига принимают 530-540⁰ С, нижнюю температуру отжига принимают в расчетах меньше 100-150⁰ С, то есть по абсолютному значению около 380-430⁰ С. Первая зона – зона интенсивного охлаждения – заканчивается при температуре 540-560⁰ С под первой парой валиков. При повышенных скоростях вытягивания уровень этих температур может подняться выше первой пары валиков; тогда эту пару отключают и ее роль переходит ко второй паре валиков. В первой зоне допускается высокая скорость охлаждения ленты (до 400-700 град/мин). Максимально допустимая скорость охлаждения ленты во второй зоне отжига зависит от максимально допустимых остаточных напряжений в стекле, обычно принимаемых не более 350 МПа или 100 ммкм/с. Режим отжига настраивают путем осторожного изменения интенсивности охлаждения стекла в подмашинной камере, подогрева ленты в соединительном звене с помощью трубчатых перфорированных горелок, открытия (или закрытия) люков по высоте шахты, установки скатов на требуемом расстоянии от валиков; последнее позволяет пропустить в ту или иную секцию шахты обьем горячих газов, нужный для поодержания в ней заданной температуры.

Технико-экономические  показатели производства стекла по лодочному способу.

Удельная  суточная выработка стекла на 1 м  полезной ширины ленты в условном (2 мм) исчислении составляет 1500-2100 м².

Средняя продолжительность непрерывной  работы машины между обрывами лент на обновление составляет не менее 500 ч, а при выпуске технического стекла определяется принятыми на заводе стандартами, но составляет не менее 200 ч. Удельный расход условного топлива на 1 тонну готовой продукции 430-550 кг.

Достоинства лодочного способа:

Простота  выработочных усройств, относительно малые удельные капитальные затраты на строительство установок, простота обслуживания машин.

Недостатки  лодочного способа:

Повышенная  полосность стекла, частые обрывы лент стекла на обновление, относительно невысокие  скорости вытягивания ленты стекла.

Выработка стекла способом безлодочного вертикального вытягивания.

Температура стекломассы, идущей на формование ленты, при безлодочном способе в  среднем приблизительно на 150⁰ С выше, чем при лодочном. Стекломасса в каналах боковых машин на 10-15⁰ С горячее, чем перед центральными машинами. Однако температура луковиц, измеренная оптическим пирометром, такая же, как и при лодочном вытягивании.

Продолжительность отжига при лодочном и безлодочном  способах отличается мало, так как  большие скорости вытягивания при безлодочном способе компенсированы увеличением высоты машины.

Технико-экономические  показатели производства стекла безлодочным  способом.

При безлодочном  способе продолжительность непрерывной  работы машины между обрывами ленты  на обновление составляет около 1000 ч. Удельный расход топлива на 1 тонну готовой продукции составляет примерно тот же уровень, что и при лодочном способе.

Основные  стадии производства:

1.   – Отжиг;

2.   – Формование;

3.   – Охлаждение.

6. НТД на листовое армированное стекло, нормируемые показатели   качества в соответствии с требованиями стандартов

 

 

ГОСТ 111-90 «Стекло листовое. Технические условия»

ГОСТ 7481-78 «Стекло армированное листовое. Технические  условия»

нормируемые показатели   качества по ГОСТ 7481-78 «Стекло армированное листовое. Технические условия»

ГОСТ 7481-78 «Стекло армированное листовое. Технические  условия» распространяется на бесцветное и цветное стекло, армированное металлической  сеткой, предназначенное для заполнения световых проемов и устройства ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения.         

Размеры

Размеры листов стекла должны быть, мм:

-     от 800 до 2000 - по длине;

-     от 400 до 1600 - по ширине;

-     5,5 - по толщине для бесцветного стекла;

-     6,0 - по толщине для цветного стекла.

Допускается по соглашению изготовителя с потребителем изготавливать листы стекла других размеров.

Отклонения  от размеров листов стекла не должны превышать, мм:

-     ±3 - по длине и ширине;

-     ±0,6 - по толщине - для бесцветного стекла;

-     ±1,0 - по толщине - для цветного стекла.     

Технические требования по ГОСТ 7481-78 «Стекло армированное листовое. Технические условия»

Листы стекла должны иметь прямоугольную  форму. Разность длин диагоналей листов стекла не должна превышать 7 мм.

Листы стекла должны иметь равномерную  толщину. Разнотолщинность, т.е. колебание  толщины одного и того же листа  стекла, не должна превышать 1 мм для  бесцветного и 1,2 мм - для цветного стекла. Разнотолщинность листов стекла высшей категории качества не должна превышать 0,6 мм.

Листы стекла должны иметь ровные кромки и целые углы.

Сколы и щербины в кромках листа  не допускаются длиной (считая от края к центру листа) более 5 мм и глубиной по толщине стекла более 3 мм.

Повреждения углов листов стекла не допускаются размером более 5 мм по биссектрисе.

Поверхности листов стекла могут быть гладкими (коваными) или одна поверхность  гладкой (кованой), а другая рифленой или узорчатой.

Рифленой  считают поверхность с рифлениями высотой менее 0,3 мм, а узорчатой - с рифлениями высотой более 0,3 мм.

Поверхность листов стекла не должна иметь радужных и матовых пятен и других следов выщелачивания.

На одной  из поверхностей листа стекла допускаются  неровности от заглубления сетки  в виде незначительных складок в  пределах допускаемых отклонений по толщине стекла.

Бесцветное  стекло может иметь зеленоватый  или голубоватый оттенки, не снижающие  коэффициент общего светопропускания стекла.

Цвет, а  также рисунок рифленой или узорчатой  поверхности стекла должны соответствовать  эталонам, утвержденным в установленном порядке.

Допускается по соглашению изготовителя с потребителем поставка стекла переходных цветов.

По показателям  внешнего вида (порокам) листы стекла должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 1. 

Таблица 1. Нормируемые показатели внешнего вида 

 

Коэффициенты  общего светопропускания бесцветного  стекла должны быть не менее указанных в табл. 2.