Технология производства стекла

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра технологии

 

 

 

 

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ  ЗАДАНИЕ

на тему: Технология производства стекла

 

 

 

 

Студентка                                                                                       .

ФМЭО, 1 курс, ДАЗ-1                                                                   Петько Е.О

Преподаватель                                                    Ковган И. П.

МИНСК  2010

 
Реферат

 

Индивидуальная работа: 28 страниц, 3 таблицы,  5 рисунков.

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС  ПРОИЗВОСДТВА ЛИСТОВОГО СТЕКЛА, ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ, УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА.

 

Изучена и описана технология производства листового стекла. Дана характеристика используемого сырья и получаемой продукции.

С целью определения варианта развития технологического процесса проведен анализ затрат живого и прошлого труда. Установлено, что вариант развития технологического процесса - рационалистический, вид развития - трудосберегающий, тип отдачи дополнительных затрат - убывающий.

Для выявления путей и  закономерностей развития технологического процесса последний разбит на составляющие его элементы (переход, ход). Определены границы рационалистического развития технологического процесса и уровень технологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

Реферат 2

Введение 4

1. Технологический процесс производства продукции и его характеристика 6

1.1. Характеристика получаемой продукции. Виды стекла. Свойства. Области применения. Физико-химические свойства стекла. 6

1.2. Характеристика используемого сырья. 13

1.3. Характеристика технологии производства листового стекла. 16

2. Динамика трудозатрат. 19

3. Уровень технологии технологического процесса производства листового стекла. 22

4. Структура технологического процесса производства хлеба 25

4.1 Пооперационная структура технологического процесса производства вафельного листа 25

4.2 Структура операции «Стекловарение» 26

4.3 Структура технологического перехода «Процесс варения стекла»…. 26

Заключение 28

Список использованной литературы 29

 

 

Введение

Стекло – один из самых распространенных материалов, широко используемых в хозяйстве и быту: для остекления зданий, сооружений, транспортных средств. Стеклянная посуда, бутылки, банки, электролампы, осветительная аппаратура, зеркала – необходимые предметы нашего быта. Так же его применяют в строительстве, архитектуре, санитарной технике, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Стекло известно людям  около 55 веков. Самые древние образцы  обнаружены в Египте. В Индии, Корее, Японии найдены стеклянные изделия, возраст которых относится к 2000 году до нашей эры. Согласно раскопкам, на Руси знали секреты производства стекла более тысячи лет назад.

В любом случае, изобретение  стекла в 2200 году до н. э. попало в список самых значимых открытий в истории  эволюции материалов. Вслед за керамикой  стекло стало вторым обрабатываемым неметаллом из известных на тот момент материалов.

Страной, где изготовление стекла было известно издревле, был Египет. Стеклянные бусы и амулеты находили в гробницах, которые относятся к 7000 году до н. э. Около 1500 года до н. э. египтяне уже делали собственное стекло. Для этого они использовали смесь измельчённой кварцевой гальки и песка. Они также обнаружили, что если прибавить к этой смеси кобальт, медь или марганец, то можно получить стекло голубого, зелёного и пурпурного цветов. После 1200 года до н. э. египтяне научились отливать стекло в стеклянных формах. Но трубка для выдувания стекла была неизвестна вплоть до начала христианской эры, когда её изобрели финикийцы. В некоторых странах мира такими трубками пользуются в стеклодувных мастерских и сейчас.

Большими умельцами по части изготовления стекла были римляне, которые первыми начали делать тонкие оконные стекла. Художественными  изделиями из стекла прославилась Венеция. В 13 веке многочисленные заводы по изготовлению изделий из стекла переместились  из Венеции на соседний остров Мурано, из-за частых пожаров, вызываемых круглосуточной работой стекловаренных печей. Итальянский Мурано до настоящего времени - центр изготовления штучных изделий из стекла вручную.

В XVI веке стекло уже производили  по всей Европе. В настоящее время  широко известно своей красотой богемское  стекло, выпускаемое в Чехии. Далее  благодаря изобретению англичанином Джорджем Равенкрофтом в 1674 г. нового способа  производства хрусталя, был получен  более качественный состав стекломассы, чем у итальянских мастеров.

Равенкрофт заменил поташ  оксидом свинца высокой концентрации и получил стекло с высокими светоотражающими свойствами, которое очень хорошо поддавалось глубокой резке и  гравировке. Основными странами производства высококачественной хрустальной столовой посуды из стекла с высоким содержанием  свинца стали Швеция, Англяи и Ирландия.

Первое упоминание о русском  стекольном заводе - он был построен под Москвой возле деревни  Духанино - относится к 1634 году.

И только в конце XIX века стеклоделие  из ремесленного стало перерастать  в массовое промышленное производство и стало предметом повседневного  быта.

 

1. Технологический процесс производства продукции и его характеристика

1. Характеристика получаемой продукции. Виды стекла. Свойства. Области применения. Физико-химические свойства стекла.

Как строительный материал, стекло обладает рядом положительных  технических свойств. Физико-механические свойства стекла характеризуются следующими показателями: твёрдость 5-7 по шкале  твёрдости: предел прочности при  растяжении 30-80 МПа, при сжатии 700-1000 МПа, при изгибе не менее 45 МПа, объёмная масса и плотность 2450-2550 кг/м.куб. Из-за низкого коэффициента теплопроводности и значительного коэффициента расширения стекло имеет малую термостойкость; при сильном и резком нагревании или охлаждении в нём возникают  большие напряжения, вызывающие растрескивание изделия.

Листовое оконное стекло – наиболее распространённый вид  плоского стекла. Выпускают его толщиной 2-6 мм. Светопропускаемость стекла в зависимости от толщины колеблется от 90 до 85% и понижается с увеличением толщины.

Листовое стекло имеет  очень широкий ассортимент: полированное и неполированное витринное, узорчатое (листовое стекло, одна поверхность  которого имеет декоративную обработку; большинство узорчатых стекол может  использоваться в энергосберегающих  или звукопоглощающих стеклопакетах), армированное (в середине листа параллельно  его поверхности помещена металлическая  сетка с квадратными ячейками), солнцезащитное (покрытие наносится  на стекло в процессе производства, путем распыления оксида метала на ленту стекла в печи при температуре  около 600оС), теплозащитное. Кроме того, листовое стекло так же делится на окрашенное и бесцветное. Из них  изготавливают различные виды строительного  стекла – стеклянные блоки, профильное стекло, стеклошифер, стеклоплитку и  другие облицовочные материалы. Из листового  стекла изготавливают безопасные стекла (закаленное, триплекс) для остекления автотранспорта, самолетов и др.

В соответствии со способом выработки листовое стекло классифицируют на:

• тянутое;
• прокатное;
• полированное.

По назначению стекло классифицируют на:

• Оконное – бесцветное прозрачное тянутое листовое стекло с гладкими поверхностями. Основными требованиями предъявляемыми к оконному стеклу, являются высокая светопрозрачность (в зависимости от толщины от 84 до 87 %), достаточная механическая прочность, высокая химическая устойчивость, минимальные неровности на поверхности (полосность или волнистость), вызывающие искажения просматриваемых через стекло предметов, минимальное содержание инородных включений (пузыри, камни).
• Витринное – представляет собой бесцветное прозрачное листовое стекло с гладкими плоскостями больших размеров.
• Техническое – наиболее высококачественное тянутое полированное стекло.
• Мебельное – преимущественно бесцветное прозрачное листовое стекло, неполированное или полированное.
• Зеркальное – прозрачное листовое стекло толщиной 4-7,6 мм, высококачественное тянутое, полированное или полученное флоат-способом.
• Фотостекло – тонкое тянутое бесцветное листовое стекло, предназначенное для изготовления фотопластинок.

В современном строительстве  зачастую используют также и стеклопакеты. Стеклопакеты представляют собой два  или несколько листов стекла, герметично соединённых между собой по периметру. Между стёклами имеется плоскость, заполненная сухим воздухом. Стеклопакеты изготавливают из оконного, витринного, армированного, узорчатого и другого  стекла толщиной 2-8 мм, расстояние между стёклами может быть 15-20 мм. Стеклопакеты выдерживают большую нагрузку, чем отдельные стёкла той же толщины. Стеклопакеты применяют для остекления промышленных, гражданских и общественных зданий.

Полированное витринное  стекло применяют для остекления внутренних и наружных витрин и проёмов  магазинов, ресторанов, клубов, выставочных  залов, вокзалов и т.п. Полированное витринное стекло используют преимущественно  в строительстве первоклассных  и уникальных зданий.

Техническое стекло – используют для остекления автомобилей, самолетов, судов, а также для других технических  целей.

В пищевой и химической промышленности применяют трубы, аппараты и реакторы из стекла. Высокопрочные  стеклянные нити, вытянутые из расплава стекла используют для изготовления технических тканей - химически стойких, электро-, тепло-, звуко- и гидроизоляционных, а также в качестве арматуры при  изготовлении стеклопластиков и  бетонов. Стеклянные нити используют и  в качестве световодов.

Физико-химические свойства стекломассы (стекла).

1. ВЯЗКОСТЬ. При движении жидкого или пластичного вещества одни слои вещества перемещаются относительно других. При этом они испытывают сопротивление, вызываемое силами внутреннего трения, т.е. вязкость – есть сила трения между слоями. На отдельных этапах варки и выработки вязкость должна поддерживаться в определенных пределах.  В технологии  стекловарения зависимость вязкости  стекла  от  температуры – температурный ход вязкости - является чрезвычайно важной характеристикой, которая задает параметры процесса варки, формования, отжига и т.д.  На  вязкость  стекла  влияет температура и химический состав стекла. Изменяя содержание в стекле тех или иных компонентов можно изменить вязкость в заданном направлении.

2. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ. Кристаллизация стекла – это один из видов фазового разделения стекла. Поверхностное натяжение жидкости характеризуется работой, которую необходимо совершить для того, чтобы образовать единицу новой поверхности жидкости при постоянной температуре. Действие сил поверхностного натяжения направлено на уменьшение площади поверхности. Поверхностное натяжение расплава стекла в 3-4 раза больше поверхностного натяжения воды, расплавленных солей и близко к поверхностному натяжению расплавленных металлов. Поверхностное натяжение расплава мало зависит от температуры, а в основном зависит от химического состава стекла.

Al₂O₃, MgO – увеличивает поверхностное натяжение.

K₂O, Na₂O, В₂О₃, Р₂О₅ – понижают поверхностное натяжение.

На поверхностное натяжение  может влиять газовая среда: SO₃, NH₃, HCl и Н₂О (пары) снижают поверхностное натяжение.

Действие сил поверхностного натяжения  проявляется на различных стадиях  стекловарения. На стадии стеклообразования  растворение зерен кварца идет быстрее  при низком поверхностном натяжении, при осветлении легче удаляются  мелкие пузыри.

В процессе формования влияние поверхностного натяжения может дать отрицательные  результаты – сужение ленты вытягиваемого  стекла, свили и др.

3. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СТЕКЛОМАССЫ. Образование кристаллов при переходе стеклообразного вещества в кристаллическое называют кристаллизацией. Условия для кристаллизации стекломассы определяются температурой, соответствующей наивысшей скорости роста кристаллов или образования центров кристаллизации, продолжительностью выдержки стекломассы при этой температуре, а также составом стекла и газовой средой. 

Фазовое разделение приводит не только к ухудшению или потере прозрачности изделий, но и нарушению технологических  режимов выработки и формования. Управляемый процесс кристаллизации дает возможность получить стекла с  регулируемой прозрачностью, вплоть до молочно-белого цвета. Склонность к  кристаллизации определяется их химическим составом, температурой и давлением  в печи. Наиболее опасны зоны студки и выработки.

Процесс этот теоретически сложный  – делится на две стадии –  образование центров кристаллизации и рост кристаллов. Обычно это происходит на границе раздела фаз: газовая  атмосфера печи – стекломасса; участки  соприкосновения с огнеупором; свили; газовые включения и т.д. Сначала  в расплаве образуются «зародыши» кристаллов (центры), которые затем растут. Интенсивность  кристаллизации определяется скоростью  образования центров кристаллизации и скоростью роста кристаллов. По мере охлаждения расплава число  центров кристаллизации и скорость роста кристаллов сначала возрастают до максимальных значений, а  затем  уменьшаются.  При  низкой  температуре  образуется большое количество центров  кристаллизации, но вырасти кристаллы  могут только при снижении вязкости, т.е. при повышении температуры.

Если скорость роста кристаллов велика в широком интервале температур, то стекло легко кристаллизуется. В  этом случае кристаллы растут уже  при низких температурах, т.е. когда  образуются центры кристаллизации.

В производстве листового стекла кристаллизация всегда нежелательна. Ни один состав стекла не рекомендуют в производство без  изучения его кристаллизационной способности.