Технология производства стекла

1. ТЕХНОЛОГІЧНА  ЧАСТИНА

1.1 Характеристика готової продукції  

     Скло  – аморфне тіло, отримане шляхом переохолодження розплаву та температурної  області твердіння.

     Скло – один з найпоширеніших матеріалів, яке широко використовується у господарстві й побуті: для скління будинків, споруджень, транспортних засобів. Скляний посуд, пляшки, банки, електролампи, освітлювальні прилади, дзеркала – необхідні предмети нашого побуту.

     Листовим  полірованим називають плоске скло, яке отримали в процесі формування на розплаві олова та вогневої поліровки верхніми нагрівачами і поверхні якого оброблені таким чином, що не допускають оптичних перекручувань. Мікронерівності на поверхні полірованого скла не перевищують 0,01 мкм.

     Скло, поліроване термічним способом, виготовляють відповідно до ДЕСТ 111-2001. Роблять поліроване скло у вигляді плоских листів скла довжиною 3200 мм, шириною 2250 мм, і товщиною 5 мм, розміри сторін повинні бути кратними 50 мм.

     В таблиці 1.1 наведено асортимент продукції. 

Таблиця 1.1 – Асортимент продукції

 

     Полірованому  склу притаманні фізико-хімічні властивості, характерні для листових стекол: температура розм'якшення близько 600°С, термостійкість 60-70°С. Скло повинно бути хімічно стійким (ця властивість дуже важлива при виготовленні дзеркал). Скло повинно бути добре відпалене  та  мати   величину внутрішніх  

напруг, що залишилися не більше 100^нм/_см.

     Поліроване  скло не повинно мати оптичних перекручувань. Оптичні перекручування визначають по методу, сутність якого складається в перегляді через

скло  спеціального екрану, що представляє собою систему рівно стоячих паралельних

чорно-білих  смуг, нахилених під кутом 45° до обрію, і у визначенні кута падіння, при якому перекручування чорно-білих ґрат стають непомітними. Цей метод досить простий та одночасно дає досить ясну інформацію про якість полірованого скла.

     Сучасне листове скло у своєму складі має  наступні оксиди: SіO₂, Nа₂O, А1₂O₃, СаО, МgO, Fe₂O₃, SO₃.

     До складів листового скла висувається ряд вимог:

• висока швидкість варіння;
• оптимальна швидкість твердіння, для забезпечення високої швидкості  

     формування стрічки скла;

• температура кристалізації повинна бути нижче температури формування;
• низька схильність розплаву до кристалізації;
• додавання склу необхідних фізико-механічних властивостей і хімічної стійкості.

     Скло, відповідно до його оптичних перекручувань і вмісту пороків, поділяється на марки М0, М1, М2, М3, М4, М5, М6, М7.

     Відповідність до ДЕСТ скло повинно мати прямокутну форму, рівні краї й цілі кути. Різниця діагоналей не повинна перевищувати значень, наведених в таблиці 1.2 

Таблиця 1.2 – Значення різниці довжин діагоналей

       

     Руйнуючі пороки не допускаються. Кількість пороків розміром до 0,5 мм не нормуються, якщо відстань між ними не менш 500 мм. Якщо відстань менш 500 мм, кількість цих пороків включається в загальну кількість пороків, що допускають. Допускається за узгодженням виготовлювача зі споживачем установлювати додаткові вимоги до пороків у краї скла.

     

     

2.  Характеристика основної сировини та допоміжних   

             матеріалів 

     Для виробництва листового скла використають шихту. Шихта являє собою однорідну зволожену суміш попередньо підготовлених сировинних матеріалів, складену відповідно до заданого рецепта. Рецепт шихти розраховується, виходячи із заданого складу скла з урахуванням хімічного складу сировинних матеріалів (кварцового піску, кальцинованої соди, доломіту, карбонату кальцію, польового шпату, сульфату натрію, гранульованого вугілля).

     Зволоження шихти до 4-5 відсотків зменшує запилення й попереджає або зменшує розшарування шихти при її зберіганні й транспортуванні.

     У процесі скловаріння відбувається вигар шихти. Величина вигару шихти  становить 17 відсотків, відповідно коефіцієнт вигару дорівнює 0,83.

     Шихту завантажують у піч, де з неї при відповідній температурі одержують розплав – скломасу, що витримують у печі певний час для того, щоб вона придбала необхідну однорідність. Потім температуру розплаву знижують. Це збільшує в'язкість і дає можливість формувати стрічку скла. Після формування стрічку скла піддають термічній обробці, що проводять повільно й поступово (відпал). Остаточна обробка виробів передбачає різання стрічки скла на задані розміри й упакування готового скла.

     Сировинні матеріали, які застосовуються для виробництва скла, умовно ділять  на основні й допоміжні. До основних сировинних матеріалів для

виробництва листового скла відносяться кварцовий пісок, сода, доломіт, польовий шпат, карбонат кальцію. До допоміжних сировинних матеріалів відноситься сульфат натрію, вугілля.

     До  основних  сировинних  матеріалів  відносяться  природні  або штучні речовини,  які   служать  для  введення  в  скломасу  кислотних,   лужних   і лужноземельних окислів, що є основою для утворення скла широко розповсюджених промислових складів.

     

     До  допоміжних сировинних матеріалів відносяться різні з'єднання численних хімічних елементів, які використовуються для фарбування й глушіння скла, поліпшення якості скломаси та прискорення варіння скла.

     Більшість природних сировинних матеріалів не може бути використані для складання скляної шихти без попередньої підготовки. Характер підготовки залежить від природи та призначення сировинного матеріалу. Лише штучні сировинні матеріали, що є продуктами переробки природних, як правило, не мають потреби в попередній підготовці.

     Для підготовки й приготування шихти на заводі передбачений складальний цех, що має великі механізовані склади для приймання й зберігання сировини.

     Для підготовки піску, доломіту, вапняку, соди, сульфату, вугілля й інших матеріалів передбачені самостійні технологічні лінії.

     Процес  обробки сировинних матеріалів і  приготування шихти включає наступні основні операції: приймання, зберігання, обробку сировини, дозування, зволоження й переміщення доз компонентів шихти. Обробка сировинних матеріалів здійснюється на самостійних технологічних лініях.

     Приготування  шихти здійснюється на автоматичних дозувальних лініях.

     Контроль  технологічного процесу обробки  сировинних матеріалів і виробництва  шихти здійснюється в чотири стадії:

• вхідний контроль сировинних матеріалів для перевірки відповідності ГОСТ та ТУ;
• дійсний контроль сировинних матеріалів для коректування рецепту шихти;
• періодичний контроль сировинних матеріалів для контролю рецепту шихти;
• контроль хімічного складу шихти на відповідність заданому складу.

     

     Характеристика  сировинних матеріалів, з яких виготовляється скло, наведена в таблиці 1.3. 

Таблиця 1.3 – Характеристика сировинних матеріалів

 
 

Продовження таблиці 1.3

 

     При складанні шихти, сировинні матеріали  зважуються на відповідних вагових лініях за рецептом, виданим лабораторією на дане число місяця із вказівкою точного часу.

     

     З шихтою в скловарну піч подається  склобій. Хімічний склад зворотнього бою має відповідати складу скла. Склобій ретельно відсортовується. Всі сторонні домішки, шматки скла  зі  включеннями непровару та  шамотного

каменю  викидаються. Зворотній бій слід дробити до максимального розміру  шматків 120 мм. Склобій зберігається в спеціальних ємностях, які виключають його забруднення сторонніми домішками, а також зворотнім боєм різних підприємств та різних кольорів. 

1.3 Метод виробництва та його обґрунтування 

     До  початку нинішнього сторіччя поліроване скло одержували напівмеханізованим методом: скло формували на пропарених столах і потім його піддавали механічному шліфуванню й поліруванню на індивідуальних верстатах, а також виготовлення скла на машинах ВВС (вертикальне витягання скла) човниковим та безчовниковим методом. Зародження й розвиток автомобілебудування значно розширило потреби в полірованому склі, що різко підвищило інтенсифікацію й механізацію технологічних процесів. Тому з'явився прогресивний метод одержання листового скла з якістю поверхні, що відповідає полірованій, але без механічної обробки. Це так званий спосіб вогневого полірування (плаваючої стрічки), тобто одержання листового скла на

розплаві  металу. Відповідним металом для формування стрічки скла виявилось олово. Економічна доцільність нового методу визначається його високою продуктивністю й значно більш низькими питомими капіталовкладеннями та експлуатаційними витратами в порівнянні з іншими способами одержання полірованого скла.