Читайте также:
|
ВВЕДЕНИЕ
Стекло широко используют почти во всех отраслях народного хозяйства. Стеклом заполнены оконные проемы жилых, общественных и промышленных зданий. Электрические лампочки, абажуры, зеркала, стаканы, банки, бутылки, вазы, обыкновенные очки – вот однако не полный перечень изделий из стекла, которыми люди пользуются повседневно.
Техника обогатилась новыми видами стекол.
Освоена механизированная выработка листового витринного стекла с площадью листа до 20 м2 прогрессивным способом безлодочного вертикального вытягивания.
Мощные конвейеры по односторонней и двусторонней шлифовке и полировке стекла позволяют выпускать высококачественное полированное стекло с максимальной светопропускаемостью. Протягиванием ленты стекла через расплавленный металл также получают полированное стекло, не требующее механической обработки. На поточных линиях выпускают безопасное стекло (многослойное и закаленное) для остекления автомобилей и других средств транспорта.
Глава I. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
Листовое стекло в виде плоских листов небольшой толщины классифицируют на два вида: тянутое, получаемое вертикальным и горизонтальным вытягиванием листа из расплава стекломассы; прокатное, получаемое прокатом стекла между двумя валами или одним валом на литейном столе.
Путем механической обработки обеих поверхностей листа стекла (шлифовки и полировки), а также путем огневой полировки стекла получают полированное стекло.
Производство тянутого и прокатного стекла
Ассортимент листового стекла
Различают следующие виды тянутого листового стекла: оконное, витринное неполированное, фотостекло и цветное.
Оконное листовое стекло предназначено для остекления окон жилых, промышленных и общественных зданий, а также средств транспорта. Его используют, кроме того, как полуфабрикат для изготовления закаленного стекла, зеркал, облицовочных плиток и других изделий.
Витринное неполированное стекло — крупногабаритные листы стекла, предназначенные для остекления витрин.
Фотостекло — тонкое листовое стекло, используемое для изготовления фотопластинок.
Цветное листовое стекло может быть сплошным (закрашено по всей массе) и накладным (состоит из двух разноцветных слоев — основного и накладного); предназначено для сигнализации и архитектурно-художественного оформления.
Тянутое листовое стекло вырабатывают преимущественно на машинах ВВС лодочным и безлодочным способами.
Лодочный способ
Химический состав стекла. Оптимальным для лодочного способа выработки листового стекла следует считать такой состав, который при достаточно высокой рабочей вязкости, т.е. при пониженной температуре формования, обусловливал бы малую склонность стекла к кристаллизации. Высокая рабочая вязкость при формовании обеспечивает необходимую скорость твердения ленты при вытягивании. Малая склонность стекла к кристаллизации исключает возможность появления кристаллов на ленте стекла и способствует значительному увеличению продолжительности работы машин ВВС.
Варка стекла. Для варки листового стекла применяют преимущественно крупные регенеративные ванные печи непрерывного действия. Как правило, варочная и выработочная части таких печей разделены по стекломассе заградительными лодками или другими преградами, а по газовой среде — динасовыми экранами, основанием которых служат сниженные арки. Направление пламени поперечное, число пар горелок от 3 до 9, ширина бассейна от 6 до 10 м. Суточная производительность печей превышает 250 т, емкость бассейна до 2300 т стекломассы. Печи оборудованы механическими загрузчиками и системами автоматического контроля и регулирования.
Оптимальный режим варки листовых стекол устанавливается в зависимости от состава стекла, размеров печи, ее производительности, вида топлива, качества огнеупоров и ряда других факторов. Практически максимальная температура варки оконного стекла находится в пределах 1500—15500 С.
Формование и выработка ленты стекла. Лента стекла формуется в подмашинной камере, где устанавливается лодочка, над которой подвешивается машина ВВС. Стекломасса в подмашинные камеры поступает из ванной печи по выработочным (машинным) каналам. В зависимости от количества и системы расположения машин выработочные каналы могут иметь различную конфигурацию.
Основной принцип, которым руководствуются при определении конфигурации выработочного канала, заключается в том, чтобы обеспечить поступление из центральной части канала к каждой машине свежей стекломассы с одинаковой температурой, не прибегая к дополнительному ее подогреву или искусственному охлаждению.
По газовой среде подмашинная камера отделена от центральной части‚ канала мостом. Подмашинная камера перекрывается шамотными кронштейнами, между концами которых имеется щель шириной 140 – 160 мм. Через эту щель движется вверх лента стекла и поступает нагретый воздух. Точно по ее центру устанавливается лодочка.
Лодочка имеет ширину 400 – 420 мм и высоту 220 – 250 мм. Длина лодочки зависит от ширины машины и на 350 - 400 мм превышает длину щели, длина же щели примерно на 250 мм больше ширины вытягиваемой ленты.
Ширина щели лодочки неодинакова по длине. В средней части ширина ее 63 – 70 мм, а в суженных участках у концов (конусов) – 29 – 32 мм. Конусы нужны для того, чтобы борта ленты не формовались бы излишне утолщенными.
Щель должна быть тщательно обработана, так как малейшие неровности на ее краях (губах) вызывают появление на ленте стекла полосности. Над лодочкой, на расстоянии 30 – 40 мм от губ, с обеих сторон ленты устанавливают холодильники.
Интенсивность охлаждения луковицы и ленты зависит главным образом от тепловоспринимающей поверхности холодильника и меньше от температуры воды. При односторонне питаемых холодильниках воду принято подводить с наиболее теплой стороны подмашинной камеры. Неравномерное охлаждение создает разницу в степени охлаждения отдельных участков. Отсюда – разнотолщинность ленты и ухудшение её оптических свойств.
Машина ВВС состоит из шахты, валиков, механизма привода валиков, механизма для заглубления лодочки в стекломассу подшахтной коробочки и устройства для задержания падающих осколков стекла.
Шахта машины собирается из четырех-пяти чугунных секций и служит отжигательным каналом для ленты стекла. В боковых стенках нижних секций устроены люки с дверками для наблюдения за движением ленты, удаления боя стекла и в известной мере для регулирования режима отжига стекла. Внутри шахты под четными парами валиков укреплены наклонные плоскости – скаты, которые также улавливают бой стекла. Кроме того, при помощи скатов можно регулировать движение горячего воздуха. По высоте шахты расположены две площадки для обслуживания машины. На верхней площадке отламывается лист стекла.
Асбестовые валики, установленные попарно, служат для вытягивания вверх ленты стекла. Первую пару валиков (внизу машины) называют «рубиконом», т. е. границей, за которой лента стекла становится хрупкой. Большинство машин в зависимости от высоты имеет от 13 до 19 пар валиков. Благодаря обточке и шлифовке на токарном станке асбестовые валики имеют гладкую поверхность и одинаковый диаметр.
Современные машины снабжаются автоматическими приборами для контроля и регулирования температуры в шахте и измерения скорости вытягивания стекла.
Перед пуском машины стекломассу в подмашинной камере нагревают до 1200 – 12500С. В процессе разогрева стекломассу в подмашинной камере 2—3 раза хальмуют, т. е. очищают ее поверхность от загрязнения и зарухшего стекла. Особенно тщательно это надо делать в торцах камеры. Осторожной хальмовке подвергается также стекло внутри щели лодочки.
После разогрева и очистки стекломассы следует операция «наводки глазури», т. е. губы и поверхность лодочки покрывают тонким слоем стекла. Затем стекломассу охлаждают до 960—980° С. Во время студки с верхней площадки к первой паре валиков обратным ходом машины опускается плоская металлическая затравочная рама с зубчатым нижним краем. Лодочку устанавливают точно по центру камеры и на нее опускают нажимные штанги механизма заглубления. Машине дают медленный обратный ход, и зубья затравочной рамы, дойдя до щели лодочки, погружаются в стекломассу на глубину 3—5 см. Далее машину останавливают, быстро ставят основные холодильники и пускают в них воду. После этого механизмом заглубления равномерно вдавливают лодочку в стекломассу и сообщают машине медленный прямой ход. При этом стекломасса, прилипшая к затравочной раме, поднимается из щели лодочки вслед за рамой в виде ленты. В течение первых полутора часов скорость машины доводят до 35 м/ч. Далее, постепенно наращивая скорость вытягивания, толщину ленты доводят до 2 мм.
Температурный режим выработки зависит от вида и ассортимента стекла. Перед мостами подмашинных камер поддерживается Температура в пределах 1030 - 1070°С. Температура луковицы на 80— 1000С ниже и составляет 920 - 980 0С. В остальных точках канала температура определяется его конструкцией. Температура луковицы измеряется оптическим пирометром, который через смотровое окно наводится на борт ленты, при выходе его из лодочки, всегда на один и тот же участок.
Отжиг и охлаждение ленты стекла происходят в шахте машины ВВС.
В процессе формования, отжига и охлаждения температура ленты стекла должна быть снижена от 920 — 980° С у луковицы до 100—120° С при выходе из машины.
Условно весь путь охлаждения ленты стекла можно разделить на три зоны.
В первой зоне лента охлаждается от температуры луковицы (9500 С) до верхней температуры отжига (530° С). При обычных скоростях вытягивания эта зона охватывает подмашинную камеру и распространяется до подшахтной коробки, а при больших скоростях – до первой пары валиков. В этой зоне нет опасности возникновения напряжений, поскольку лента еще сохраняет некоторую пластичность. Следовательно, в этой зоне допустим любой форсированный режим охлаждения с тем, однако, условием чтобы температура по сечению ленты распределялась равномерно.
Во второй, наиболее ответственной, зоне лента медленно охлаждается, от 500 – 540 до 400 – 3500 С. Начинается эта зона у первой пары валиков и заканчивается в районе 5 – 6 пары валиков.
В третьей зоне (6 – 13 пара валиков) лента охлаждается ниже температуры отжига. В этой зоне необходимо интенсивное охлаждение стекла, однако опять-таки равномерное по всей ширине ленты Температура ленты, выходящей из машины, не должна превышать 140° С, но практически она бывает и выше, а при безлодочном вытягивании иногда превышает 200° С.
При высоких скоростях вытягивания (выше 100 пог.м/ч) необходимо весьма интенсивно охлаждать ленту стекла в третьей зоне, иначе лента выйдет из машины слишком горячей, что может привести к ее растрескиванию из-за превышения предела термостойкости стекла.
Коэффициент использования машины, учитывающий время, необходимое для обновления ленты, текущих ремонтов, смены лодочек и т.д., принимается равным 0,95 – 0,96. Среднее количество отходов стекла на машине по проектным нормам может быть принято равным 7,3%, при резке стекла 3—5%, при транспортировке и упаковке – 2%
Безлодочный способ
Безлодочное вытягивание стекла имеет ряд преимуществ перед лодочным и является более прогрессивным и перспективным способом производства. Однако следует помнить, что успешное освоение и эксплуатация установок по безлодочному вытягиванию стекла возможны только при точном соблюдении технологии и наличии высококвалифицированных кадров.
Стекло, вытягиваемое со свободной поверхности, не имеет полосности, характерной для ленты, вытянутой через лодочку. Иногда на нем заметны «вмятины» (диагональная волнистость), являющиеся следствием воздействия потоков воздуха на свободную поверхность стекломассы. Степень оптических искажений такого стекла мала.
Стекло при безлодочном способе имеет такой состав, что твердеет быстрее, чем стекло, вытягиваемое лодочным способом, что позволяет увеличить скорость вытягивания.
Выработочный интервал вязкостей этого стекла лежит при более высоких температурах, поэтому в выработочных каналах печей безлодочного вытягивания температура стекломассы на 100—130° выше, чем при лодочном способе. Это способствует термической однородности стекла, а значит улучшению его качества.
И, наконец, при безлодочном способе удается достигнуть более высоких скоростей вытягивания, чем при лодочном.
Значительная глубина канала (1200—1500 мм) обеспечивает интенсивный обмен стекломассы.
Ширина свободного зеркала ограничивается с одной стороны противосвильным мостом, погруженным в стекломассу, а с другой стороны - торцовой стеной канала.
Противосвильный мост ослабляет влияние прямого потока стекломассы, движущегося из выработочной части печи, и способствует выравниванию температуры, поступающей к луковице.
Торцовая стена канала оборудована нагревательной камерой для вторичного подогрева стекломассы. Однако в последнее время вторичным подогревом стекломассы не пользуются, и торцовая стена канала тщательно изолируется.
Подмашинную камеру ограничивают мостами L-образного сечения (L-блоки), играющими роль теплоизоляционных экранов.
Очень важно правильно установить ширину подмашинной камеры, поскольку при безлодочном способе борт ленты стекла формуют вблизи стенки. Камеры, как правило, должны быть на 200 мм шире лент с бортами, чтобы между бортами и стенками образовался зазор по 100 мм.
По оси подмашинной камеры в стекломассу погружен поплавок — огнеупорное тело. Поплавки могут быть со сквозной щелью и без нее. Поплавок способствует созданию направленного потока стекломассы, помогающего стабилизировать процесс формования ленты и тем самым уменьшить ее волнистость. Меняя степень погружения поплавка, можно регулировать температуру стекломассы, а следовательно, ее вязкость. При большом погружении поплавка температура стекломассы повышается, а толщина ленты стекла уменьшается, и наоборот. Обычно поплавки устанавливают ближе к торцовой стене канала, чтобы луковица имела одинаковую температуру.
Крайне важна точность установки всех приспособлений в подмашинной камере. Отклонения должны быть не более +5.
Так как температура стекломассы у одного из бортов, расположенного ближе к печи, часто бывает выше, чем у другого (со стороны канала), то и скорости вытягивания бортов должны быть разными. Поэтому предпочтительней применять ролики с самостоятельными приводами.
Формование бортов при помощи роликов приводит к несколько повышенным отходам стекла, так как ширина отрезаемых прибортовых полос достигает 10 – 20 см.
В комплекте с бортоформующими роликами непосредственно у внутреннего обреза стены подмашинной камеры на высоте около 50 мм от уровня стекломассы устанавливают чугунные чаши. Их назначение - экранизировать место формования борта от охлаждаемых роликов. Под чашами располагают инжекционные горелки, которые поддерживают постоянную температуру бортов.
В связи с большой излучающей поверхностью стекломассы в подмашинной камере ее свод выполняют из секционных холодильников. Это предупреждает перегрев ленты стекла, входящей в шахту.
Холодильники необходимо устанавливать на точном расстоянии от ленты и зеркала стекломассы и постоянно проверять их положение.
По безлодочному способу машина может работать без обновления до 6 месяцев. При правильном конструктивном оформлении камеры и ее тщательной изоляции машина практически может работать с перерывами лишь для профилактических ремонтов.
Наряду с вертикальным применяют также горизонтальный способ вытягивания стекла.
Особенностью безлодочного способа горизонтального вытягивания стекла заключается в том, что лента вытягивается со свободной поверхности сначала вертикально на высоту порядка 600 – 700 мм, а затем еще в размягченном состоянии при температуре 700 – 7600 С перегибается через охлаждаемый металлический вал и в горизонтальном положении поступает в роликовую печь отжига.
Благодаря простоте регулирования температурного режима в горизонтальных печах можно вытягивать стекла толщиной от 0,7 - 0,8 мм до 30 мм. другим преимуществом горизонтального способа является его высокая производительность: скорость вытягивания, например, 2-миллиметрового стекла достигает 150 - 180 м ч. Этому способу присущи, однако, и недостатки.
Конструкция подмашинной камеры и машины при горизонтальном вытягивании стекла сложнее, чем при вертикальном. Кроме того, при перегибании размягченной ленты стекла через валик на поверхности ленты появляются неровности, что ухудшает качество стекла. По этим причинам способ горизонтального вытягивания распространен в меньшей степени, чем способы вертикального вытягивания.
Обработка стекла после вытягивания и отжига
Под обработкой стекла подразумевают комплекс операций, при помощи которых вытягиваемую ленту стекла превращают в товарную продукцию.
При обработке вытянутой ленты стекла выполняются следующие операции: надрезка бортов ленты; поперечная надрезка ленты; отломка листа; охлаждение и транспортировка на конвейере к резным столам; раскрой листа и резка на форматы; сортировка и группировка; упаковка. До последнего времени все эти операции совершались вручную. Сейчас большинство из них механизировано и автоматизировано.
Производство листового стекла методом проката
Методом периодического или непрерывного проката изготовляют листы стекла больших размеров, предназначенные для последующей обработки, а также цветное глушеное стекло, стекло с узорчатой поверхностью (орнаментное) и с закатанной в толщу листов металлической сеткой (армированное стекло).
При прокате получают «сырое» стекло с неровной кованой поверхностью. Это происходит потому, что стекло, соприкасающееся со столов или прокатными валками, охлаждается быстро, неравномерно, без огневой полировки. из сырого стекла путем шлифовки и полировки получают листовое стекло с гладкой поверхностью.
Периодический способ
Периодический способ проката применяют лишь для производства листового стекла специального назначения: оптического, цветного, глушеного и т.п. Максимальная толщина листов стекла, полученного этим способом, составляет 40 – 50 мм.
При периодических способах проката стекломассу варят в горшковых печах в горшках емкостью до 1000 кг стекломассы.
Горшок с охлажденным стеклом при помощи ухвата извлекают из печи и переносят к литейному столу. С боковых сторон стола при прокате помещают металлические рейки, ограничивающие ширину и высоту листов. Прокатный вал располагается над одной из торцовых сторон стола. Стекло из горшка осторожно при помощи крана выливают на стол, а затем приводят в движение вал, в последний перемещается вдоль стола, прокатывая в разравнивая порцию стекла. После того как лист стекла затвердел, его сдвигают со стола в отжигательную печь.
Периодический способ проката трудоемок, малопроизводителен и дает стекло низкого качества.
Непрерывный способ
При непрерывном способе проката стекломасса, сваренная в ванной печи, через специальный желоб (сливной лоток) поступает в прокатные валки. Отформованная непрерывная лента идет далее в туннельную отжигательную печь. При односторонней шлифовке стекла лента, выходящая из печи, разрезается на отдельные листы. При двусторонней обработке лента подается на конвейер неразрезанной.
Этот способ применяют для выработки прозрачного листового стекла, подвергаемого шлифовке в полировке, а также узорчатого, армированного и волнистого стекла. Для непрерывного проката используют стекла с высоким содержанием окислов кальция в магния (12 - 14%) в невысоким - щелочей (13 - 14%); содержание А1203 в них обычно не более 1,5%. Такие стекла хорошо шлифуются и полируются и достаточно химически устойчивы.
Непрерывный прокат — высокопроизводительный способ производства. Однако этот способ непригоден для формования стекла толщиной менее 3 мм; кроме того, как уже указывалось, сырое стекло требует шлифовки в полировки. Стекло непрерывного проката варят в ванных печах открытого типа (без преград).
В конце студочной части печи имеется сливная щель (сливной порог), ширина которой соответствует ширине прокатной машины. Через эту щель стекломасса по сливному брус поступает в приемный лоток прокатной машины, откуда она затягивается в прокатные валки. Нижний валок непосредственно примыкает к приемному брусу.
Самая ответственная часть машины прокатные валки из жароупорной стали, охлаждаемые умягченной водой, поступающей внутрь валков через трубки с отверстиями. Поверхность валков при прокате сырого стекла для полировки должна быть слегка рифленой: это улучшает распределение стекла на валках, а при обработке - его контакт со шлифовальником. При прокате узорчатого стекла на верхний валок наносят рельефный рисунок.
Для того чтобы лента стекла, выходящая из прокатной машины, не провисала и не коробилась, ее оттягивают, сообщая валикам конвейера отжигательной печи несколько более высокую скорость, чем у прокатных валков (на 10—30%). Для получения ленты постоянной толщины и ширины необходимы стабильные темпера и уровень стекломассы в сливном лотке.
На выходе из прокатных валков лента стекла по водоохлаждаемому «носику» поступает на группы из шести асбестовых валиков, расположенных под углом к прокатным валкам. С асбестовых валиков лента сходит на рольный стол, передающий ее в отжигательную печь.
Прокатанную ленту стекла отжигают в электрической отжигательной печи, нагреватели которой расположены ниже ленты стекла и в своде печи. Транспортирующие валики печи в головной части охлаждают водой; скорость их вращения регулируют. Лента, выходящая из лера, поступает на стальные валики открытого рольганга. Здесь завершается ее охлаждение и она надрезается на отдельные листы специальным устройством, движущимся поперек стекла и включающимся автоматически. Надрезанные листы отламываются на валике, вращающемся эксцентрично, отрываются от общей ленты рольгангом-ускорителем и передаются рольганг сырого стекла с откатчиком, с которого они снимаются перекладчиком с вакуум-присосным устройством. Перекладчик укладывает лист на стол шлифовального конвейера.
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 113 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |