Технология производства стекла

     Принципи формування полягають у тім, що дозована кількість скломаси з виробіточної частини скловарної печі по зливальному лотку стікає на дзеркальну поверхню розплавленого олова й, розтікаючись по ньому, перетворюється в стрічку рівноважної товщини. Відформована стрічка скла далі просувається по поверхні олова, поступово прохолоджується (до 600 ^оС) і передається в піч відпалу, по виходу з якої вона розрізається на аркуші.

     

     Нижня поверхня стрічки виходить рівною й гладкою за рахунок контакту з ідеально рівною поверхнею розплавленого олова, а верхня поверхня виходить полірованою за рахунок сил поверхневого натягу. Крім того, наявність під склом розплавленого олова, що відрізняється високою теплопровідністю, сприяє досягненню високої термічної однорідності скломаси, рівнотовщіності стрічки скла й високій якості її поверхонь. Рівномірна товщина скла, що формується, досягається в результаті протидії, що врівноважує, сил поверхневого натягу, які утримують скломасу від розтікання, і сили ваги. Сучасні флоат-установки дозволяють формувати стрічку скла з товщиною 2 - 30 мм і шириною до 4,1 м. Досягнуто високі швидкості формування стрічки, які для скла товщиною 2 мм становлять 914 м/год, скла товщиною 6 мм – 200 - 400 м/год. Тривалість безперервної роботи установок становить 5 років.

     Основним  напрямком у розвитку флоат - процесу продовжує залишатися збільшення одиничної потужності флоат -установок за рахунок введення нових технологій. Це висуває нові завдання по збільшенню продуктивності скловарних печей, підвищення швидкостей формування, розробки технічних засобів для одержання скла з малою товщиною. 
 

4.  Опис технологічного процесу та контроль виробництва

 

     Виробництво листового скла способом термічного формування на розплаві металу включає наступні основні процеси виробництва:

• варіння скла в скловарній печі;
• формування стрічки скла на розплаві металу;
• випал стрічки скла в печі відпалу;
• розкрій на формати, нанесення прокладочних матеріалів, упакування й

відвантаження.

     Схема виробництва листового скла методом  термічного формування представлена на рисунку 1.1. 

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

 

Рисунок 1.1 – Схема виробництва листового  скла методом термічного 

                формування 

    Процес  варіння скла включає:

• завантаження шихти й склобою
• варіння скломаси, гомогенізація та студка.

     

     Процес  варки скломаси умовно ділять на п’ять  стадій: силікатоутворення, склоутворення,освітлення, гомогенізація та студка.

     Силікатоутворення для звичайного скла починається при температурі 300^оС і закінчується при 800-900^оС. Наприкінці процесу силікатоутворення закінчуються основні хімічні реакції між компонентами шихти, з’являється рідка фаза, відходить основна маса газів.

     На  стадії склоутворення відбувається розчин зерен кварцового піску в силікатному розплаві і одночасно взаємний розчин силікатів один в одному. Наприкінці   процесу    склоутворення,    який    закінчується    при    температурах 1400-1450^оС,  скломаса  стає  прозорою,  в ній відсутні  непроварені частки, однак міститься велика кількість пузирів та свілей.

     Процес  склоутворення протікає повільніше, ніж силікатоутворення і складає 60-70 відсотків загального часу провару шихти. Швидкість процесу склоутворення залежить від складу скла та температури.

     Третя стадія скловаріння – освітлення – характеризується виділенням із розплаву газів, які перенасичують  скломасу після закінчення процесу  склоутворення, та протікає при максимальній температурі варки 1560-1600^оС, при цьому температура поверхневих шарів скломаси складає 1500-1520^оС. Наприкінці цієї стадії скломаса звільняється від видимих газових включень.

     Четверта  стадія процесу варки – гомогенізація  – має забезпечувати хімічну однорідність скломаси, що поряд з термічною однорідністю грає велику роль в виробництві листового скла.

     П’ята і остання стадія процесу варки  – охолодження скломаси до температур, відповідних робочій в’язкості, яка необхідна для формування стрічки. Для покращення хімічної та термічної однорідності скломаси в цей період необхідно перемішувати скломасу перед формуванням.

     Відношення  всієї кількості скломаси, яка  рухається в вироботочну частину до вироботочної її кількості, називається коефіцієнтом потоку скломаси. Коефіцієнт потоку в ванних печах листового скла складає 4-10.

     Для підготовки скломаси до формування, вирівнювання термічної та хімічної однорідності скломаси застосовують:

• вдування повітря в підсводовий простір студочної частини печі, що дозволяє знизити коливання температури скломаси;
• перемішування скломаси в виробіточному каналі.

     Завантаження  шихти та бою в піч забезпечується тонкошаровими стільними завантажувачами. Вони повинні забезпечувати рівномірне покриття шихтою дзеркала скломаси по ширині варильної частини печі. Рівень скломаси в басейні ванної печі повинен підтримуватися постійним. Контроль  і підтримування  постійності рівня скломаси здійснюється автоматично.

     Подача  газу в піч здійснюється через  пальники типу ГТР-2, установлені під вльотами:

     - витрата газу на ванну піч відповідає споживанню тепла в тій або іншій зоні печі, забезпечує створення необхідного температурного максимуму й поточну продуктивність;

     

     - витрата газу по сторонах печі повинен бути однаковим для забезпечення рівного ступеня нагрівання скломаси по ширині басейну ванної печі;

     - хімічний склад газового середовища печі характеризується значенням коефіцієнта надлишку повітря в газах, що відходять, на кожній парі пальників.

     Найважливішою умовою стабільної роботи ЛТФ є підтримка  постійного положення границь шихти й варильної піни. Шихта в печі проварюється в районі до осі другої пари пальників. У цьому районі скломаса повинна бути щільно закрита

піною й шихтними включеннями. Варильна піна не повинна проходити до осі четвертого пальника. Кордонів варіння скла не повинні мати перекосів і повинні підтримуватися постійними.

     Процес  формування  листового  скла  на  розплаві  металу включає:

• регульована подача скломаси на поверхню розплавленого металу;

     

     - активне формування та охолодження готової стрічки.

     Принципи  формування полягають у тім, що строго дозована кількість скломаси з вироботочної частини скловарної печі по зливальному лотку стікає на дзеркальну поверхню розплавленого олова та, розтікаючись по ньому, перетворюється в стрічку рівноважної товщини.

     Процес  формування стрічки скла на розплаві  металу ділиться  на 
наступні технологічні операції, які відповідають послідовності ділянок у ванні розплаву:

     - безперервна регульована подача скломаси з вироботочного каналу скловарної печі та її злив на розплав олова в головній ділянці ванни;

     - розтікання скломаси на поверхні розплаву олова до утворення плоского шару скла рівномірної товщини;

     - «активне формування» стрічки скла, де під дією сил витягування, прикладеним до формуючої стрічки вона здобуває задану товщину й  ширину;

     - охолодження стрічки до температури її виходу з ванни розплаву на валки.

     Скломасу  зливають на розплав олова зі зливного лотка. Розтікання скломаси назад і в поперечному напрямі обмежується заднім змочувальним брусом та боковими обмежувачами. Скломаса, яка тече від носика лотка до заднього бруса, утворює «затік». Важливою вимогою в процесі формування скла є постійний рух скломаси в затік, щоб не допустити її застій та кристалізацію. Температура скломаси на зливі має бути нижче 1050^оС.

     В кінці участку розтікання потік скломаси під дією сил ваги та поверхневого натягу формується в плоскопаралельний шар товщиною близько 7 мм. Обов’язковою вимогою для отримання стрічки скла з високою якістю по різнотовщинності є достатня закінченість процесу розтікання, для чого необхідно, щоб в’язкість скломаси не перевищувала 10³ Па, що відповідає температурі 1060-1020^оС.

     На  ділянці активного формування стрічки  скла у  в’язкому  стані діють

Дії  сил витягування. Відрізняють  два   методи витягування скла: пряме та

подовжньо-поперечне. Подовжнє (пряме) витягування здійснюють дією сил, які передаються від роликів печі відпалу в довжину стрічки, яка твердіє. Подовжньо-поперечне витягування стрічки при другому способі витягування за допомогою утоняючих машин.

     На  ділянці охолодження теплоз’єм здійснюється через футеровку ванни та додатково технологічними водяними холодильниками. Величину теплоз’єму регулюють зміною кількості технологічних холодильників.

     Вирівнювання  температури олова по ширині ванни  відбувається зміною потужності по ділянкам сводового електронагріву, а також установкою розсікателем та холодильниками з переважаючим охолодженням центральної частини стрічки.

     Контроль  температури олова здійснюється термоелектричними перетворювачами, які встановлені по обидві сторони ванни.

     Для захисту металевого розплаву від окислення у ванні використовується захисна газова атмосфера, яка отримується методом каталітичного спалювання природного газу та яка складається із азоту та водню.

     Захисна атмосфера, яка подається у ванну, має відповідати наступним вимогам:

     

•  азот  – 98-85 відсотків;
• водень – 2-15 відсотків;
• кисень – не більше 0,0005 відсотків;
• вуглецевомісткі з’єднання – не більше 0,05 відсотків;
• волога – не більше 0,00106 г/м³ (крапка роси мінус 60^оС).

     В газовому просторі ванни захисна  атмосфера має містити:

• кисню не більше 0,001 відсотка;
• вологи не більше 0,001 г/м³ (крапка роси мінус 27^оС).