|
|
Способ выработки (формования)
стекла зависит от вида получаемых изделий. Для выработки листового
строительного стекла применяют вытягивание, прокат и огневую полировку
(флоат-способ). Вытягиванием получают оконное стекло толщиной до 6 мм, прокатом и флоат-способом — витринное, армированное и другие виды стекла.
Вытягивание листового стекла подразделяется на
вертикальное (ВВС) и горизонтальное, при этом по виду узла формования оно
может быть лодочным и безлодочным.
Формование ленты стекла при лодочном способе на машинах
вертикального вытягивания (ВВС) происходит с помощью специальной шамотной
«лодочки», имеющей форму прямоугольного бруса с сужающейся кверху щелью. Лодочку
погружают в стекломассу на несколько сантиметров ниже ее боковых стенок, в
результате чего возникает гидростатический напор, стекломасса продавливается
снизу через щель лодочки и образует на поверхности так называемую луковицу,
из которой образуется лента стекла, вытягиваемая валками машины вверх. В
начальный период при запуске машины процесс вытягивания стекла через лодочку
производят с помощью металлической рамы с зубцами — приманки, устанавливаемой
между валками.
Машина ВВС представляет собой чугунную шахту
высотой 5—7 м из четырех-пяти секций, подвешиваемую строго вертикально над
подмашинной камерой. Шахта снабжена 13—19 парами асбестовых валков для
вытягивания ленты стекломассы. Скорость вытягивания достигает 120 м/ч; ширина
ленты стекла— до 4,5 м. Для интенсификации процесса твердения стекломассы при
формовании ленты служат водяные холодильники.
В шахте машины осуществляется отжиг вытягиваемой ленты
стекла, при этом температура ее понижается от 920—980 °С у луковицы до
100—120 °С при выходе из шахты. Условно шахту делят на три зоны. Первая зона
— интенсивного охлаждения стекла до температуры отжига (530—540 °С), вторая —
отжига ленты стекла и медленного охлаждения до 400—350°С для снятия
внутренних напряжений, третья — окончательного охлаждения стекла. При выходе
стеклоленты из последней пары валков производится поперечная надрезка и
отломка листов по линии надреза автоматами. Затем листы подаются иа резные
столы для раскроя, сортировки и упаковки. Схема технологической линии
получения листового стекла способом вертикального вытягивания приведена на
6.6. Недостатком лодочного способа вытягивания стекла является сложность
полного устранения дефектов стекла (полосности и волнистости).
При безлодочном способе лента стекла формуется со
свободной поверхности стекломассы ( 6.7). По оси подмашинной камеры в
стекломассу погружают огнеупорный поплавок со сквозной щелью или без нее,
который способствует созданию направленного потока стекломассы и образованию
луковицы ленты стекла. Регулируя глубину погружения поплавка, меняют температуру
и вязкость стекломассы, поступающей к луковице, и изменяют толщину
стеклоленты. Безлодочный способ обеспечивает получение стекла с более
качественной поверхностью, чем лодочный, но требует более точного
выдерживания технологического режима в печи и выработочном канале.
Безлодочный способ имеет две разновидности: вертикальный и горизонтальный.
При горизонтальном безлодочном способе вытягивания лента стекла формуется
вначале вертикально, а затем еще в пластичном состоянии перегибается валиком
в горизонтальное направление и отжигается в специальной печи-лере ( 6.8).
Этот способ обеспечивает высокую скорость вытягивания стекла (до 180 м/ч) и
возможность получения стекол различной толщины (0,6—30 мм).
Способом проката получают крупноразмерное цветное и бесцветное
утолщенное листовое стекло, а также армированное, узорчатое и волнистое.
Способ проката основан на формовании стеклоленты металлическими валками из
жароупорной стали, охлаждаемыми водой. Прокат может быть периодическим и
непрерывным. Периодический прокат применяют при использовании для варки
стекла горшковых печей или ванных печей периодического действия. Формование
ленты стекла при периодическом прокате производится на неподвижном
металлическом столе под давлением катящегося металлического вала, охлаждаемого
водой, либо на движущемся или наклонном столе между двумя металлическими
валками, вращающимися навстречу друг другу и охлаждаемыми водой.
Периодический прокат — низкопроизводительный способ, трудно поддающийся
автоматизации. Его применяют для изготовления листового стекла специального
назначения: термостойкого, глушеного, цветного, высокого светопропускания и
др.
В настоящее время для получения прокатного стекла
применяют в основном непрерывный способ с использованием для варки стекла
ванных печей непрерывного действия. Данный способ заключается в непрерывном
формовании стеклоленты толщиной 3—40 мм и шириной до 3000 мм двумя металлическими валками прокатной машины, охлаждаемыми водой ( 6.9). Для выработки
стекла в конце студочной части ванной печи имеется сливной порог (щель),
ширина которого соответствует ширине прокатной машины. После прохождения
стекломассы через прокатные валки отформованная пластичная стекломасса
поступает на охлаждаемую металлическую плиту и далее по рольгангу с
охлаждаемыми водой роликами подается в печь для отжига (лер). Над рольным
столом может быть установлен металлический валик для разглаживания
поверхности ленты. Температура стекломассы перед валками 1100—1180 °С, после
валков 850—950 °С.
Для непрерывного проката стекла применяют прокатные машины
( 6.10). Ширина прокатываемой ленты 3000—3200 мм, толщина 3—40 мм, скорость
проката достигает 240 м/ч и более. Для изготовления узорчатого стекла
способом непрерывного проката на поверхности одного из валков прокатной
машины имеются рифления, соответствующие требуемому рисунку. При изготовлении
армированного стекла металлическая сетка подается с помощью специального
механизма прокатной машины и, проходя между валками, запрессовывается в
стекломассу. Армироваииое стекло может быть одновременно узорчатым при
использовании рельефного прокатного валка. Волнистые армированные листы
получают методом непрерывного проката на специальных гофрирующих станках.
Непрерывный прокат — высокопроизводительный способ
производства стекла. Однако он имеет недостатки: невозможность получения
тонкого стекла (менее 3 мм) и необходимость последующей шлифовки и полировки
изделий из-за получения в процессе выработки стекол с неровной, «кованой»
поверхностью. Для облегчения процесса полировки и шлифовки стеклоизделий
применяют стекломассы с повышенным содержанием оксидов щелочноземельных
металлов (CaO+MgO) — до 12—14 % и пониженным содержанием щелочей — до 13—14
%, что способствует повышению химической стойкости стеклоизделий.
Для шлифовки и полировки стекол применяют машины
периодического действия (ротационные станки с возвратно-поступательным
движением), а также конвейерные установки. Шлифовку стекла производят в
несколько стадий абразивами с постепенно уменьшающимся размером зерна. В
качестве абразивных материалов применяют песок, электрокорунд, естественный
корунд и карборунд. При грубой шлифовке применяют чугунные шлифовальники, при
тонкой шлифовке — чугунные диски с наклеенными на них пластинками эбонита,
органического стекла, винипласта. Для полировки стекла применяют
полировальники из войлока или синтетических материалов, а в качестве
полирующих материалов применяют крокус (красный порошок оксида железа), а
также котельную пыль (отходы производства серной кислоты) и полирит-порошок,
содержащий оксиды редкоземельных металлов. Себестоимость прокатного стекла
из-за необходимости операций шлифовки и полировки значительно выше, чем полученного
на установках вертикального вытягивания.
Рост потребности в полированном высококачественном стекле,
большой расход электроэнергии, высокая стоимость операций шлифовки и
полировки стекол привели к разработке принципиально нового способа
непрерывной выработки стекла — формованию ленты стекла на расплаве металла,
так называемому флоат- способу, получающему в настоящее время широкое
распространение. Флоат-способ заключается в самопроизвольном формовании ленты
стекла при растекании стекломассы на поверхности слоя расплавленного металла
(олова, сплава свинца и меди и др.). Растекаясь по идеально ровной
поверхности расплавленного металла, жидкоподвижная стекломасса образует слой
стекла с плоскопараллельными поверхностями, отличающимися высокой степенью полировки.
Верхняя поверхность ленты получается полированной за счет сил поверхностного
натяжения стекломассы (так называемая огневая полировка).
Установка для непрерывного производства полированного
стекла флоат-способом ( 6.11) состоит из огнеупорной герметизированной ванны
длиной ~45— 55 м, сооруженной из шамотных брусьев, системы трубопроводов для
подачи в установку азотно-водородной смеси с целью предотвращения окисления
олова, а также системы холодильников и электронагревателей, устанавливаемых
как в расплаве олова, так и в газовом пространстве ванны с целью поддержания
строго определенного режима. Непрерывно перемещаясь вдоль ванны, стеклолента
охлаждается с 900—1000 °С до 600—650°С, затвердевает, сохраняя некоторую
способность к пластическим деформациям, отделяется от расплава при
температуре ~600°С и подается для отжига в электро- лер. Флоат-способ
позволяет совместить формование ленты стекла на поверхности расплава металла
с электрохимической обработкой его поверхности и получать стекла со
специальными свойствами (теплопоглощающие, теплоотражающие и др.).
Сущность электрохимического способа обработки поверхности
стекла с использованием флоат-процесса заключается во взаимодействии стекла с
металлическим расплавом, регулируемым электрическим полем. При этом одним
полюсом является расплав металла или его солей, а другим — контактный или
бесконтактный электрод. В результате электрохимической обработки происходит
внедрение ионов металла в стекло на глубину 1—2 мкм и изменение его свойств.
Флоат-способом изготовляют высококачественное бесцветное,
а также цветное листовое стекло серого, бронзового, бронзово-серого цветов с
нейтральным спектральным пропусканием, декоративное рассеивающее свет стекло
типа «метелица», а также специальные виды стекол с защитной пленкой металла.
Этот способ отличается большой производительностью, экономичностью и высоким
качеством получаемых изделий, в связи с чем он постепенно вытесняет
традиционный способ изготовления листового стекла вертикальным вытягиванием.
|