Технология производства стекла.Технология производства листового стекла флоат-методом.

Различные способы изготовления листового стекла.Технологический процесс изготовления листового стекла.Флоат метод и другие технологии.

Стекло получается при расплавлении специальной смеси - шихта. Шихта представляет собой соединение различных материалов искусственного или природного происхождения. Материалы, которые применяются для изготовления стекла и изделий из него, бывают основными и дополнительные. Основные вещества придают стеклу требуемые свойства, а дополнительные влияют на его цвет и способность пропускать свет. Также дополнительные вещества используются для более быстрого и легкого изготовления расплава.
В зависимости от вида стекла и его предназначения подбирается сырье с соответствующими качественными характеристиками, которое в дальнейшем и используется в процессе изготовления. Такие параметры стекла как прочность, внешний вид и термоустойчивость во многом зависят от того, насколько гомогенны по своим физическим и химическим составам вещества, из которых образуется расплав.
Для того чтобы расплав вышел одинаковым исходное сырье для него должно обладать химической однородностью и постоянством состава во времени. Химическая однородность достигается за счет стабильности химического состава отдельной партии сырья, а постоянство во времени, достигается за счет стабильности состава различных партий сырья, которые периодически поступают на производство. Материалы, идущие на изготовление бесцветного стекла, должны иметь строго регламентированное количество примесей, которые могут повлиять на окраску стекла. К таким примесям относятся различные химические соединения как титан, железо, углерод и хром. Содержание тугоплавких веществ, таких как корунд, циркон металлический кремний и кремний природный тоже не должно превышать установленную норму. Эти вещества с трудом растворяются в расплаве и остаются в стекле как посторонние примеси. Сырье считается качественно приготовленным, когда оно в течение всего времени имеет стабильный гранулометрический конгломерат. Существуют нормативы для всех компонентов шихты. Эти нормативы регламентируют предпочтительную величину гранул, которая препятствует образование комков и способствует такому смешению с другими составляющими шихты, при этой величине гранул не возникает расслоений и минимизируется выгорание вещества во время засыпки в печь. Также сырье соответствующее этим требованиям более активно вступает в соединение с другими компонентами и однородно распределяется по расплаву.
В настоящее время разработаны два метода производства стекольного листа: вертикальный и вертикально-горизонтальный. Для вертикального метода различают лодочный и безлодочный. Вертикально-горизонтальный метод не имеет широкого применения.
Лодочный метод производства стекольного листа.
Свойства листового стекла, в зависимости от его назначения и условий эксплуатации зависят от химического состава. Также химический состав стекла делает возможным высокую скорость варки при температурных режимах, определенных в процессе производства, меньшую температуру кристаллизации; необходимую быстроту затвердевания стекольной массы. Присутствие в шихте используется для производства стекла редких, дорогих и токсичных материалов не допускается. Химический состав основной массы выпускаемого листового стекла – это соединение диоксида кремния, оксида кальция и оксида натрия. Впрочем, допускается частичное замещение этих компонентов. Так оксид кальция может быть заменен на оксид магния, диоксид кремния на окись алюминия, оксид натрия на оксид калия. Подобные замещения помогли уменьшить способность к кристаллизации, ускорили формование и повысили химическую стабильность стекла.
Температура в выработочной части печи и в каналах устанавливается в соответствии со свойствами стекольной массы, количества и расположения машин, объемов выработочной части печи и каналов, точек установки контрольных приборов, интенсивности вытягивания и требований, предъявляемых к качеству. Исходной температурной выработкой принято считать температуру луковиц, которая определяется при помощи оптического пирометра. Измерение производится через смотровые окна, установленные в крышках подмашинных камер. Температура производства стекол с обычным составом бывает от 920 до 9800 С, она зависит от лучепрозрачности стекла.
При прохождении стекольной массы от лодочки до уровня отломки листа происходит ее протекание и охлаждение. После того как масса затвердеет она превратиться в стекло. Лодочкой называется щель в оборудовании, через которую истекает стекольная масса.
При формировании, охлаждении и отжиге лента оказывается в трех зонах с различной температурой. Вначале она попадает в зону интенсивного охлаждения, где температура листа изменяется от температуры луковицы, до верхней температуры отжига, затем она попадает в зону отжига, где происходит медленное остывания от верхней температуры отжига до нижней, и в конце лента оказывается в зоне ускоренного охлаждения, где температура понижается до 120 – 1800С. При производстве обычного листового стекла верхняя температура отжига составляет 530 – 5400 С, нижняя - 380-4300 С. В конце зоны интенсивного охлаждения температура под первой парой валиков достигает 540-5600 С. При увеличении скорости вытягивания, температура может увеличиться выше, чем температура на первой пары валиков. В этом случае эту пару валиков отключают, и их роль начинает выполнять вторая пара валиков. В зоне интенсивного охлаждения скорость остывания ленты может достигать от 400 до 700 градусов в минуту.
На скорость охлаждения стекла в зоне отжига влияет максимально допустимое остаточное напряжение в стекле. Как правило, его принимают равным 350 МПа.
Настройка режима отжига осуществляется посредством аккуратного регулирования остывания ленты в подмашинной камере, нагрева стекла в соединительном звене трубчатыми перфорированными горелками, открыванием или закрыванием люков по высоте шахты, регулировании положения скатов на нужном расстоянии относительно валиков; с помощью последнего действия осуществляется подача нужного количества горячего газа в различные секции шахты, чтобы поддерживать в шахте требуемую температуру.
Производство стекольного листа лодочным методом имеет следующие технико-экономические показатели:
Удельная суточная выработка стекла при полезной ширине стекольного листа в один метр, в пересчете на условную толщину 2 мм, достигает 1,5 – 2,0 тысячи м2.
В среднем, непрерывная работа машины между обрывами лент для обновления, длится не меньше чем 500 часов. Тот же показатель при производстве технического стекла определяется заводскими стандартами, но не может быть меньше, чем 200 часов. При производстве одной тонны готового листа расход условного топлива составляет от 430 до 510 килограмм.
Преимущества лодочного метода.
Выработочные машины более простые, сравнительно небольшие затраты на капитальное строительство, машины более просты в обслуживании.
Изъяны лодочного метода.
Более высокая полосность стекла, обрывы стекольной ленты на обновление происходят чаще, меньшая скорость вытягивания стекольной ленты.
Производство стекольного листа методом безлодочного вертикального вытягивания.
Стекольная масса, которая идет на изготовление стекольной ленты при безлодочном методе превышает температуру стекломассы при лодочном методе на полторы тысячи градусов.
Температура стекольной массы в каналах боковых машин моет превышать температуру перед центральными машинами на 150 градусов. При этом луковицы, в соответствии с показаниями оптического пирометра, имеют ту же температуру, что и при лодочном методе.
Время отжига при обоих методах производства листа практически одинаково. Большая скорость вытягивания листа безлодочным методом нивелируется большей высотой машины, применяемой для производства стекла этим методом.
Производство стекольного листа безлодочным методом имеет следующие технико-экономические показатели:
В этом случае непрерывная работа машины между обрывами ленты на обновление будет продолжаться около 1000 часов. При производстве одной тонны готового листа расход условного топлива, приблизительно равен расходу топлива, как и для лодочного метода.
Производство стекла, осуществляется в три основных стадии: отжиг, формование и охлаждение.