ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

Стекло — один из самых распространенных материалов

Стекло — один из самых распространенных материалов, широко используемых в народном хозяйстве и в быту. Прозрачными лис­тами стекла заполняют световые проемы зданий и остекляют сред­ства транспорта. Стеклянная посуда, бутылки, банки, электролампы, осветительная арматура, зеркала, очки — необходимые предметы на­шего быта.

Широчайшее применение находит стекло в современном строи­тельстве. Прозрачные изделия из стекла — листы с узорчатой. по­верхностью или армированные металлической сеткой, блоки, про­фильное стекло в виде швеллеров и коробок и др. — применяют для кладки наружных стен и внутренних перегородок. Непрозрачными окрашенными плитками и цветными стеклянными панелями облицо­вывают стены зданий. Плиты из шлакоситалла (кристаллического материала, полученного на основе стекла) являются покрытием для полов и цоколей зданий. Из легкого, пористого пеностекла выпол­няют тепло- и звукоизоляционные панели.

Опыт использования стекла для остекления автомобилей и са­молетов положил начало производству безопасных стекол — упроч­ненного закалкой и многослойного с прокладками из пластичной пленки. В пищевой и химической промышленности нашли широкое применение трубы, аппараты и реакторы из стекла. Высокопрочные нити, вытянутые из расплава стекла, используют для изготовления технических тканей — химически стойких, электро-, тепло - и гидро­изоляционных, а также в качестве арматуры пластполимерных ма­териалов (стеклопластиков) и бетона. Их применяют для волокон­ной оптики — световодов, необходимых в медицине и связи. Изоля­торы из стекла для низковольтных и высоковольтных линий эффективно заменяют фарфоровые.

Стекла и получаемые на их основе кристаллические материалы (ситаллы) специальных химических составов и с заданными свой­ствами используют для изготовления деталей приборов, необходимых в физике, химии, биологин и других науках, а также в радиоэлек­тронике, телевидении, кинематографии. Способность ряда стекол из­бирательно поглощать или пропускать электромагнитные световые лучи и проникающие излучения с определенной длиной волны ис­пользуется при создании светофильтров и защитных стекол.

Первоначальное назначение стекла было чисто бытовым. В брон­зовом веке из природного вулканического стекла — обсидиана делали зеркальца, ножн, бритвы. Стеклоделие появилось 4—5 тыс. лет тому назад в странах Ближнего Востока (Мессопотамии, Финикии, Егип­те). На огне костров сплавляли смесь песка с золой и получали вязкую, пластичную массу, из которой при помощи щипцов делали бусы, браслеты, сосуды, статуэтки. После завоевания Ближнего Вос­тока Римской империей в I в. до н. э. в Риме появились стекольные мастерские с примитивными печами-горнами, в которых можно было сплавлять горячую жидкотекучую массу. Из нее с помощью впер­вые примененной стеклодувной трубки были получены выдувные из­делия; тогда же начали отливать стекло в пластины, шлифовать и полировать их.

Одновременно стеклоделие распространилось и в Римской импе­рии: в I—II вв. н. э. в странах Западной Европы, а в V в. в Визан­тии (Константинополе); здесь вырабатывали главным образом стек­лянную цветную мозаику для церквей. С IX в. н. э. серьезным кон­курентом Византии становится Венеция. Особенно бурное развитие стеклоделия здесь отмечается с XIII в. Несмотря на продолжаю­щийся прогресс стеклоделия в Западной Европе, где с XII в. на­учились изготовлять оконное стекло выдувным способом, Венеция до XVII в. остается центром производства стекла. Изделия венеци­анских мастеров, тщательно хранивших секреты изготовления сте­кол, по художественному уровню остаются непревзойденными до наших дней. В XVII в. стеклоделие широко развивается и во Фран­ции, Фландрии, Германии.

На Киевской Руси с III в. н. э. делали эмалн для ювелирных изделий, а стеклоделие как ремесло появилось в X—XI вв., видимо, благодаря связям с Византией. Первый стекольный завод в Рос­сии был пущен в 1639 г. шведом Елисеем Коетом в Духанино, близ Воскресенска (под Москвой). В то время заводы строили около больших городов, в лесах (лес шел на топливо), рядом с залежами песков. На заводе в Духанино до 1702 г. выдували оконное стеклр и посуду. Через 30 лет пустили государственный («казенный») за­вод в Измайлове, под Москвой, где мастера из Венеции изготовляли красивую столовую посуду, частично вывозимую в Персию. В XVIII в. благодаря содействию Петра I производство стекла в России стало быстро развиваться. В первой половине XVIII в. под Москвой работают шесть заводов, однако в 1747 г. строительство новых заводов запрещается царским указом. Вскоре из-за истреб­ления лесов закрывают и те, которые действовали.

В XVIII в. в России впервые создается производство цветного стекла. С 1752 по 1798 г. в Усть-Рудице, под Лугой (б. Петербург­ская губ.), работает фабрика цветной стеклянной мозаики, постро­енная великим русским ученым М. В. Ломоносовым. Горячий поклон­ник стекла М. В. Ломоносов разработал для этой фабрики более 2 тыс. рецептов цветных стекол. Во второй половине XVIII в. куп­цом Мальцевым основаны заводы в Гусь-Хрустальном (Владимир­ской губ.) и на Брянщине; в конце века построен государственный завод в Петербурге, выпускавший зеркала и хрусталь. Изделия этого завода отличались высоким качеством.

В конце XIX в. в странах Западной Европы и США предприни­маются первые попытки механизировать выработку стеклянных из­делий. Реальной основой для механизации производства послужила созданная в Германии Сименсом в 1870 г. первая непрерывно дейст­вующая стекловаренная ванная печь. Появляются стеклоформующие машины для выдувания банок, бутылок, стаканов, колб электроламп. В конце века по способу, предложенному в Англии Любберсом и Чемберсом, начинается механизированное производство выдувных стеклянных цилиндров, которые затем разглаживали в листы окон­ного стекла. В 1902 г. бельгиец Эмиль Фурко получает патент на механизированный способ вытягивания непрерывной ленты стекла из стекломассы в ванной печи с применением специального огнеупор­ного поплавка (лодки); в 1919 г. в Чехословакии пускают завод по лодочному способу. Тремя годами раньше в США было организова­но вертикально-горизонтальное вытягивание непрерывной ленты стек­ла по способу Кольберна—Либби—Оуэнса, а в 1928—1930 гг. в США и Западной Европе открывают производство вертикально тя­нутого стекла по безлодочиому способу, предложенному Грегориу - сом (фирма «Питтсбург»). С 1923 г. в США наряду с непрерывным механизированным вытягиванием листовое с текло получают также и способом непрерыиного проката.

В 1913 г. в России работали 275 кустарных стекольных заводов с ручным трудом и ничтожной энерговооруженностью, на которых было занято 75 тыс. рабочих. Выпускались главным образом изделия бытового назначения, а также небольшое количество оконного стек­ла (один завод в среднем выпускал такого стекла 400—500 тыс. м2 в год).

После Великой Октябрьской социалистической революции отече­ственная стекольная промышленность из кустарной превратилась в одну из технически передовых отраслей советской индустрии. В ее развитии можно проследить два ведущих направления. Так, произ­водство стекла укрупнялось, механизировалось и переводилось на со­временный технический уровень. Кроме того, многообразные расту­щие потребности народного хозяйстиа обусловили появление новых производств строительного, оптического и технических стекол, стек­лянных труб, стекловолокна и изделий из него, специальных и свето­технических стекол, автомобильного и полированного стекла и т. д. Для этого строились новые крупные заводы и реконструировались старые. Заводы строили в районах, располагающих топливом (в боль­шей степени торфом, каменным углем и в меньшей лесом), а также вблизи месторождений стекольных песков.

В 1926 г. в местечке Огни Дагестанской АССР на базе место­рождения природного газа вошел в строй первый механизированный завод по производству оконного стекла, получаемого вертикальным Вытягиванием по лодочному способу Э. Фурко. Завод получил на­звание «Дагестанские Огни». До 1941 г. был введен в действие еще ряд механизированных заводов оконного стекла. Часть из них были пущены после реконструкции старых заводов, часть была по­строена вновь. Это заводы «Белый Бычок» (Чагода Вологодской обл.), Лисичанский механизированный, Гомельский, Борский (Горь- ковская обл.), Гусевский им. Дзержинского (Гусь-Хрустальный Вла­димирской обл.), Улан-Удэнский, Ашхабадский. На заводах «Авто­стекло» (Константиновка Донецкой обл.) и им. Бадаева (Поповка Ленинградской обл.) вырабатывали строительное листовое стекло по способу проката. На заводах Гомельском и «Пролетарий» были пу­щены первые конвейерные линии шлифовки и полировки стекла.

В годы Великой Отечественной войны стекольные заводы Бело­руссии и Украины и некоторые заводы России были разрушены. Их восстановили на современной технической основе, механизировали, установили новое или модернизированное оборудование. Во время войны началось интенсивное строительство заводов оконного стекла в восточных районах страны. Построили и ввели в действие Маг­нитогорский, Ирбитский (Свердловская обл.), Анжеро-Суджеиский (Томская обл.) и Тулунский (Иркутская обл.) заводы. В дальней­шем построили и ввели в действие ряд заводов в районах значи­тельного потребления оконного стекла: Райчихинский (Амурская обл.), Сылвенский (Пермская обл.), Саратовский, Салаватский (Башки­рия), Сумгаитский (Азербайджан), Львовский, Паневежский (Ли­товская ССР), Чирчикский (Узбекская ССР), Токмакский (Киргиз­ская ССР). Пустили конвейерные линии по производству полиро­ванного стекла на заводах Гусевском им. Дзержинского, Борском, «Пролетарий», Саратовском.

В этот период в механизированных шихтных цехах крупных за­водов были введены в действие отделения для обогащения стеколь­ных песков. В 1959—1960 гг. начался перевод заводов листового стекла на отопление природным газом и жидким топливом, что зна­чительно облегчило и интенсифицировало работу стекловаренных печей. На ряде заводов — Львовском, «Пролетарий», Паневежском, Лисичанском, Саратовском, рижском «Саркандаугава», Токмак - ском — вертикально тянутое листовое стекло стали вырабатывать способом безлодочного вытягивания. В шестидесятых годах по вы­пуску листового стекла Советский Союз вышел на первое место в мире.

Большой техническим прогресс отечественного стеклоделия был достигнут в восьмой — десятой пятилетках. В связи со строитель­ством новых автомобильных заводов-гигантов резко увеличился спрос на полированное и упрочненное автомобильное стекло. В 1952— 1959 гг. в Англии фирмой «Пилкингтон» была создана новая высоко­производительная технология производства полированного стекла без его механической обработки — путем формования непрерывной ленты стекла на поверхности расплавленного олова. По этой тех­нологии, получившей название «флоат-процесс», с 1971 г. работает поточная линия по производству полированного стекла на Борском заводе. Резко возросла мощность производства автомобильного безопасного стекла.

Автономные цехи по выпуску стеклянных труб работают на Го­мельском и Бучанском (вблизи Киева) заводах. Ивотский завод в Брянской обл. и цехи других заводов специализированы на выпуске стекловолокна и изделий на его основе для целей тепло - и гидроизо­ляции. Сигнальные цветные стекла и светотехнические изделия, стек­лянные изоляторы и другие технические изделия из стекла выпус­каются на многих заводах страны.

Грандиозные масштабы жилого и промышленного строительства в нашей стране обусловили широкое развитие производства строи­тельных стекол — прокатного армированного и узорчатого, а также архитектурно-строительных изделий: стеклопрофилита, стеклоблоков, стемалнта. Более 20 заводов выпускают облицовочные и коврово - мозаичные плитки. Заводы в Константинова, «Автостекло» и им. Ок­тябрьской революции специализировались на производстве изделий из шлакоситаллов.

В настоящее время в отечественной стекольной промышленности решаются задачи повышения технико-экономической эффективности производственных процессов и улучшения качества стекла. В этих целях создаются механизированные поточные линии с агрегатами большой единичной мощности, достигаемой благодаря интенсифика­ции технологических процессов (высоким температурам стекловарен­ных печей, увеличенной скорости формования изделий и др.). Соору­жаются централизованные фабрики по обогащению песков, постав­ляемых стекольным заводам. На предприятиях широко внедряется автоматическое управление технологическими процессами — от ло­кальных систем до общезаводских АСУ с электронно-вычислитель­ными машинами.

Для сооружения стекловаренных печей применяют огнеупорные материалы, стойкие к воздействию стекломассы и газовой среды. Их выпускают Щербинский завод электроплавленных огнеупоров, цех на Саратовском заводе технического стекла, Лисичанский механизиро­ванный стекольный завод, производящий динас, н др. На нужды стекольной промышленности работают машиностроительные заводы в Москве н Орле. Оборудование производят также цехи крупных стекольных заводов.

Техническое перевооружение отечественной стекольной промыш­ленности происходит при активном участии научно-исследователь­ских и учебных институтов, а также проектно-конструкторских ор­ганизаций. В первые годы существования Советской власти, в 1918 г., по инициативе В. И. Ленина был основан Государственный оптиче­ский институт. В 1919 г. для обслуживания действующего производ­ства была создана Государственная испытательная стекольно-кера - мическая станция, впоследствии преобразованная в Институт силикатов. В 1930 г. был организован Государственный эксперимен­тальный институт стекла. На его базе в 1943 г. создан Институт стеклянного волокна, а в 1959 г. — два филиала Государственного института стекла в Саратове и Гусь-Хрустальном. С этого же вре­мени работает исследовательский центр на заводе «Автостекло» в Коистаитиновке. В 1975 г. Саратовский филиал Института стекла преобразован во Всесоюзный научно-исследовательский институт строительного и технического стекла.

Фундаментальные научные исследования в области стекла ве­дутся в Институте химии силикатов АН СССР, созданном в 1948— 1950 гг., иа кафедрах некоторых учебных институтов — МХТИ им. Менделеева и МЭИ в Москве, ЛТИ им. Ленсовета, Киевского, Минского, Львовского, Тбилисского, Томского, Владимирского, Чим­кентского политехнических институтов.

Крупнейшие проектные организации отрасли; Всесоюзный инсти­тут Гипростекло (Ленинград), выполняющий проекты стекольных заводов, ВНИПКИ Стекломаш, ГСКБ СП в Орле, проектирующие новые стеклоформующие машины и поточные линии, а также КБ Государственного института стекла и его Гусевского филиала, ВНИИ Техстройстекло в Саратове и завода «Автостекло» в Кон­стантинова, создающие нестандартные установки и оборудование.

Научно-исследовательские и проектные организации работают в творческом содружестве с коллективами стекольных заводов, созда­вая новые технологические линии, совершенствуя и интенсифицируя производство. Широкое мировое признание получили работы совет­ских ученых А. А. Лебедева, И. В. Гребенщикова, И. М. Китайго­родского, О. К - Ботвинкина, М. В. Охотина, Н. Н. Качалова и др. Большой вклад в развитие стекольного производства внесли М. Г. Степаненко, А. А. Соколов, Д. Б. Гинзбург, Н. А. Захариков. Хорошо известны труды многих исследователей, инженеров и пере­довых производственников, удостоенных Ленинских и Государствен­ных премий, а также имена ведущих изобретателей и рационализа­торов — С. И. Королева, А. X. Миллера, М. И. Козьмина и др.

XXVI съезд КПСС поставил перед работниками стекольной про­мышленности неотложные задачи по увеличению выпуска продук­ции, расширению ее ассортимента и резкому улучшению качества за счет реконструкции и технического перевооружения действующих заводов при интенсификации производственных процессов и исполь­зовании новейших достижений науки и техники.

Темпы развития отечественной науки и техники требуют от уча­щихся быстрейшего и более глубокого освоения знаний, необходи­мых для успешной работы в непрерывно усложняющихся условиях производства. Оказание всемерной помощи учащимся в этом боль­шом труде — главная задача настоящего учебника.