Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Производство стекла

Производство стекла



Основные технологические операции при производстве стекла:
- подготовка сырьевых компонентов,
- расчет состава и приготовление сырьевой шихты,
- варка стекла,
- формование изделий,
- термическая обработка.
Подготовка сырья и приготовление сырьевой смеси (шихты).
Подготовка включает операции складирования сырьевых материалов, их обработки, дозирования и смешивания компонентов, подачи шихты в бункера-накопители и далее в бункера стекловаренных печей.
Поступающий на производство песок обогащают различными способами, сушат и просевают с целью удаления крупных фракций. Производятся дробление, сушка, помол и просеивание известняка, доломита и других кусковых материалов. Обработку иных компонентов, например соды, обычно не производят.
Расчет состава шихты выполняют по заданному составу стекла в процентах массы. При расчете считают, что сырьевые компоненты при варке разлагаются, оксиды переходят в стекломассу, а влага и газовая фаза удаляются.
Компоненты шихты дозируют в соответствии с расчетом и перемешивают. Шихта, поступающая в стекловаренную печь, должна быть однородной по химическому и зерновому составу.
Варка стекла. При диссоциации компонентов шихты (например, карбонатов натрия, калия, кальция и магния) выделяются газообразные продукты реакции. Большая часть газов улетучивается в атмосферу, но значительное количество остается в стекломассе как в растворенном состоянии, так и в виде пузырьков. Стекломассу перед выработкой необходимо освободить от пузырьков газа - осветлить. Скорость выделения пузырьков зависит от вязкости расплава, поэтому его температура постепенно повышается. Для того, чтобы получить пригодную для формования стекломассу необходимо выровнять ее химический состав (гомогенизировать). Гомогенизация обеспечивается молекулярной диффузией и перемешиванием. Последней стадией подготовки стекломассы к выработке является ее охлаждение (студка), обеспечивающее необходимую для формования вязкость.
Стекло варят в ванных печах непрерывного и периодического действия. Самые крупные печи имеют длину бассейна свыше 50 м, ширину до 10 м и глубину 1,5 м (рис. 4.2). Они футеруются огнеупорным кирпичом и могут вмещать до 2000 т стекломассы. Печь имеет варочный и выработочный бассейны, соединенные протоками. Шихта подается в загрузочные карманы, расположенные по боковым сторонам. Варочный бассейн отапливается природным газом. Печь проточная, шихта и стекломасса в ней перемещаются от загрузки к выработке.
Производство стекла

По характеру процессов, протекающих в печи, и в зависимости от температуры стекломассы печь разделяют на четыре зоны - варки, осветления, студки и выработки. Шихта, загруженная в печь, с повышением температуры претерпевает превращения. При температуре выше 400 °C начинается диссоциация компонентов шихты с выделением газов, а также образование силикатов (натрия и кальция) и спекание. Эта стадия варки называется силикатообразованием. При последующем повышении температуры шихта расплавляется, образуется непрозрачный расплав, содержащий пузырьки газов. После завершения процессов образования силикатов в расплаве остаются зерна кварцевого песка; процессы растворения кварца в расплаве называются стеклообразованием. По затратам времени стеклообразование занимает 60-70 % общей продолжительности варки.
Формование изделий из стекла. Применяются различные способы формования. В зависимости от типа изделия выбирают наиболее эффективный способ. Способы формования можно разделить на свободные, когда стекломасса не контактирует с твердой поверхностью (выдувание), и контактные, при которых изделия получают из стекломассы, находящейся в контакте с формующей поверхностью.
Вытягивание
Шамотный лодочный способ. На поверхность стекломассы помещается прямоугольный брус со сквозным продольным вырезом - лодочка (рис. 4.3). Если на стекломассу в щели лодочки опустить стальную гребенку и поднимать ее вверх с помощью валиков, то за гребенкой потянется лента стекла. По обе стороны ленты устанавливаются холодильники, которые способствуют быстрому повышению вязкости стекломассы. Толщина листа регулируется изменением частоты вращения валиков, при увеличении частоты толщина листа уменьшается. Отформованная лента стекла постепенно охлаждается и от нее отрезают листы требуемых размеров. Листовое стекло способом вытягивания можно получить без лодочки. Для того чтобы избежать поперечного сжатия листа силами поверхностного натяжения, устанавливаются бортоформующие ролики.
Производство стекла

Формование листового стекла на поверхности расплавленного металла (флоат-процесс). Формование листового стекла осуществляется в ванне на поверхности расплавленного олова (ванна расплава). Стекломасса из стекловаренной печи непрерывно подается в ванну расплава на формование, далее она растекается по поверхности расплава формуется (вытягивается) и охлаждается (рис. 4.4 и приложение, рис. А.35). Для того чтобы исключить окисление олова, формование ведут в газовой среде, состоящей из азота и водорода. При контакте стекломассы с поверхностью олова и полировке верхней поверхности листа получают листовое стекло высокого качества.
Производство стекла
Производство стекла

Прокатка. Стекломассу пропускают между охлаждаемыми валками, вращающимися навстречу друг другу. Способом непрерывной прокатки получают листовое стекло - оконное, узорчатое, армированное металлической сеткой. Если края листа загибают в форме швеллера или коробки, то получают профильное стекло (стеклопрофилит).
Выдувание. Порцию стекла раздувают воздухом под давлением. Воздух подают при помощи трубки или дутьевой головки. Выдувание производят в форме, где изделие охлаждается. Чаще используются разборные формы. Способом выдувания получают художественное стекло.
Прессование. Стекломассу распределяют в форме с помощью керна (рис. 4.5), прессованием получают крупные изделия - стеклоблоки, светильники.
Производство стекла

Центробежное формование. Стекломассу помещают в форму, которая вращается с частотой 800-1200 об/мин. Под действием центробежной силы стекломасса распределяется по стенке формы. Такой способ применяют при производстве изделий, имеющих форму тела вращения - труб, цилиндров и др. Способ формования - периодический.
Термическая обработка стекла
Отжиг. Вследствие сравнительно невысокой теплопроводности стекла температура на поверхности и в центральной части изделия изменяется с разной скоростью. Из-за неравномерного охлаждения в стекле возникают напряжения, которые остаются после окончания процессов охлаждения (остаточные напряжения). Чем выше скорость охлаждения и толщина стенки изделия, тем выше уровень остаточных напряжений, которые могут быть причиной разрушения изделий. При медленном охлаждении происходит релаксация напряжений, что позволяет получить прочные и надежные в эксплуатации изделия. Процессы тепловой обработки, способствующие снижению остаточных напряжений до уровня, обеспечивающего длительную эксплуатацию изделий, называют отжигом. Отжиг осуществляется либо путем медленного снижения температуры, либо выдержкой при температуре, позволяющей осуществить быструю релаксацию напряжений (изотермическая выдержка), и считается качественным, если остаточные напряжения в стекле не превышают 5 % разрушающих напряжений. Отжиг производится в специальных печах - камерных, вагонеточных, циркуляционных.
Закалка. Закалкой называют процессы тепловой обработки стекла (нагревание и быстрое охлаждение), которые приводят к образованию равномерно распределенных напряжений сжатия в поверхностной части стекла и растяжения - во внутренней. Предел прочности при растяжении стекла в 15-20 раз ниже Rсж. Целью закалки является снижение максимальных напряжений растяжения в стекле путем повышения максимальных напряжений сжатия. Закалка повышает прочность (в том числе динамическую) и термостойкость стекла, предел прочности при сжатии повышается в 4-5 раз. Изделие равномерно нагревается до температуры закалки, которая зависит от химического состава стекла (для листового стекла - 600-650 °C), и затем быстро охлаждается.

Добавлено Serxio 29-01-2016, 07:03 Просмотров: 2 338
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent