ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

ПРОИЗВОДСТВО ПЛОСКОГО ЗАКАЛЕННОГО СТЕКЛА

Технологический процесс производства плоского за­каленного стекла состоит из нескольких стадий: подго­товки стекла, нагревания его до температуры закалки, резкого и равномерного охлаждения и контроля качест­ва полученных изделий.

Подготовка стекла. Для изготовления плоских зака­ленных стекол различного профиля, применяемых в ав­томобильном транспорте, из отобранных листов стекла по определенным шаблонам вырезают форматы, соот­ветствующие по размерам автомобильным рамам. Стек­ло, подвергаемое закалке, не должно содержать свили, шлиров, камней, крупных пузырей и царапин. Перечис­ленные пороки приводят к растрескиванию стекла в про­цессе закалки, так как в месте расположения дефекта образуются напряжения, резко отличающиеся от напря­жений в других участках стекла.

Края вырезанных форматов подвергают механичес­кой обработке на фацетных станках или шайбах. Все операции механической обработки стекла (резка, свер­ление отверстий, обработка кромок) необходимо прово­дить до стадии термической обработки, так как самые незначительные повреждения поверхностей или краев закаленного стекла вызывают его разрушение. В поряд­ке исключения небольшие поверхностные дефекты (де­формация от зажимов) закаленных стекол могут быть выправлены с помощью слабой обточки краев изделия, однако при этом нельзя применять крупнозернистые аб­разивы и ударные нагрузки. Следует помнить, что пос­ле обработки величина остаточных напряжений в стек­ле уменьшается пропорционально квадрату отношения толщины листа после шлифования к исходной его тол­щине, т. е. прочность закаленного стекла понижается.

Нагревание — наиболее важная операция в производ­стве закаленного стекла, причем процесс нагревания до температуры закалки должен протекать в условиях, обе­спечивающих равномерность нагрева его поверхностей. Температура закалки зависит от химического состава стекла и всегда несколько выше температуры стеклова­ния Тд. Следует помнить, что температура закалки сте­кол одного и того же химического состава находится также в зависимости от скорости охлаждения и может быть определена как температура, выше которой при выбранном режиме охлаждения не наблюдается увеличе­ния степени закалки. Закалка стекол, нагретых до тем­пературы, не достигающей оптимального значения, при­водит к уменьшению степени закалки, а затем к самопро­извольному разрушению стекла в процессе охлаждения.

Установлено, что температура и продолжительность нагревания стекол взаимосвязаны между собой. Чем вы­ше температура нагрева стекла, тем менее продолжитель­ным он должен быть при прочих равных условиях. Так, например, листовое стекло вертикального вытяги­вания в заводской практике закаляют при темпера­туре 610—650 °С. Продолжительность нагревания стекла толщиной 6 мм в данном случае составляет от 3 мин 40 с до 5 мин, или, как это практикуется, в расчете на 1 мм толщины листа находится в пределах 36—50 с. Таким образом, расчет времени нагрева в зависимости от тол­щины стекла основан на том, что для данного состава стекла в определенных пределах продолжительность на­гревания в печи прямо пропорциональна его толщине.

Закаленное стекло высокого качества может быть по­лучено только при условии равномерного нагрева изде­лия, подвергаемого закалке. Для этой цели лучше всего использовать электрические печи сопротивления, в ко­торых при разогревании стекла не образуется продуктов горения и которые 'легко поддаются автоматическому контролю температуры.

При изготовлении плоского листового закаленного или полузакаленного стекла наибольшее распростране­ние получили закалочные установки вертикально-щеле­вого типа, состоящие из проходной электрической печи сопротивления мощностью до 90 кВт, питаемой от сети трехфазного тока, и обдувочного устройства (рис. 17.1).

Нагревательными элементами такой печи являются нихромовые спирали толщиной 3—4 мм. Нагреватели располагают в огнеупорной кладке печи по обе стороны

Рис. 17.1. Технологическая схема производства плоского закаленного стекла

/ — загрузочный стол; 2 — станок вырезки фигурных заготовок; 3 — станок для обработки кромки стекла; 4— моечно-сушнльная машина; 5 — заготовка стекла; 6 — зажнмы; 7 — нагревательная электрическая печь; 8 ■— обдувочная решетка; 9 — устройство для контроля закаленного стекла; 10 — транспорти­рующая тележка

От обрабатываемого стекла, так что обе стороны листа подвергаются одинаковому равномерному тепловому воздействию. Печь имеет автоматическое двухпозицион - ное управление и может работать в двух режимах: нор­мальном (70 кВт) и форсированном (90 кВт). Возмож­ность форсирования режима нагрева позволяет интен­сифицировать разогрев печи. Размеры рабочего простран­ства печи (2000X800X300 мм) рассчитаны на нагрев ли­ста с максимальным размером (1300X700 мм).

После предварительной механической обработки и мойки стекло, предназначенное для закалки, подвешива­ют вертикально за край при помощи зажимов в специ­альных тележках, которые по подвесным путям направ­ляют в печь для нагревания. Тележки могут передви­гаться ручным или механическим способом.

Плоское листовое стекло подвергают закалке при 650 °С, когда печь работает в форсированном режиме. Время пребывания стекла в печи зависит от толщины ли­ста (например, для стекла толщиной 5,5 мм оно состав­ляет 3 мин 20 с). Увеличение толщины стекла на 0,1 мм влечет за собой увеличение времени выдержки на 4 с. Следовательно, для листа толщиной 6,5 мм продолжи­тельность выдержки достигает 4 мин.

Введение холодного стекла в печь приводит к резко­му понижению ее температуры в начальный момент. За время выдержки стекла температура в печи успевает подняться до исходного значения (650°С). При этой тем­пературе стекло выводят из печи и по подвесным путям передвигают к обдувочной решетке. Установлено, что из печи стекло можно выводить и при более низкой темпе­ратуре, однако не ниже 620 °С во избежание разруше­ния стекла в обдувочной решетке.

Охлаждение стекла — второй по важности процесс в производстве закаленного стекла, поскольку интенсив-

Ность охлаждения стекла в конечном счете определяет степень закалки. Режим охлаждения подбирают таким образом, что скорость охлаждения стекла, его толщина и химический состав определяют степень закалки изде­лий.

Охлаждение стекла можно производить при помощи различных охлаждающих сред, обеспечивающих быст­рый отбор теплоты — воздуха, масел, кремнеорганичес - ких жидкостей, расплавов солей и металлов. Наиболь­шее распространение получили способы закалки стекол воздухом, причем самое большое распространение полу­чил воздухоструйный способ закалки. При этом способе на поверхность закаляемого изделия симметрично под давлением подается множество перпендикулярно направ­ленных воздушных струй. Воздухоструйный способ за­калки осуществляют при помощи обдувочных решеток, подающих сжатый воздух через большое количество от­верстий— сопел малого диаметра, расположенных в шахматном порядке.

Обдувочиая решетка (рис. 17.2) состоит из двух ря­дов полых секций, в которые, как отмечалось выше, на­гнетается сжатый воздух. Каждая секция имеет отвер­стия диаметром около 5 мм, расположенные в шахмат­ном порядке с шагом 50 мм. С помощью эксцентрикового механизма обдувочиая решетка совершает в горизон­тальном направлении возвратно-поступательные движе­ния на расстояние до 40 мм, чем достигается равномер­ное охлаждение стекла.

Давление воздуха в обдувочной решетке зависит от требуемой степени закалки и толщины закаленного из­
делия. При производстве автомобильного стекла толщи­ной 5,5—6,5 мм в обдувочной решетке поддерживают дав­ление около (53,2—59,85) 102 Па. Для подачи воздуха в обдувочную решетку используют турбовоздуходувки про­изводительностью 150 м3/мин. Время перемещения стек­ла из электрической печи к обдувочной решетке должно быть минимальным и не превышать 3 мин.

В зарубежной практике производства плоского закаленного стек­ла применяют решетки, совершающие вращательное движение в вер­тикальной плоскости, при этом каждая струйка воздуха совершает полный круг.

При упаковке готовое закаленное стекло по всей по­верхности прокладывают мягкой оберточной бумагой, не содержащей царапающих примесей. Затем пять-шесть изделий складывают в пачку, которую завертывают в та­кую же бумагу и укладывают в прочный деревянный ящик. Пространство между изделиями и стенками ящи­ка заполняют сухим упаковочным материалом (струж­кой, сеном, соломой). Упакованные изделия хранят в за­крытых помещениях.

Контроль качества. Сопротивление удару закаленно­го стекла определяют при помощи металлического шара. При толщине изделия более 5 мм закаленное стекло должно выдерживать без разрушения удар свободно па­дающего стального шара массой 800 г с высоты 1200 мм, а при толщине до 5 мм — с высоты 800 мм. Изделия при разрушении должны рассыпаться на куски размером не более 32 мм.

Сортность закаленного стекла устанавливают в зави­симости от наличия в нем различных пороков. Внешние дефекты (мошка, пузыри, свиль и т. д.) выявляют осмот­ром невооруженным глазом в проходящем свете, поме­щая изделия на расстоянии 0,6 м от глаза наблюдателя в условиях нормального дневного освещения. Размеры дефектов определяют обычным измерительным инстру­ментом.

Толщину изделий проверяют микрометром в четырех точках. Степень деформации стекла, т. е. их кривизну, проверяют следующим образом: кладут такое стекло на выверенную горизонтальную плоскость и замеряют стре­лу прогиба щупом.

Изделие должно быть бесцветным. Допускаются сла - •бо-зеленоватый или слабо-голубоватый оттенки. Свето - пропускание в пересчете на 1 см толщины изделия дол­жно быть не менее 84 %.

Прогрессивным способом производства плоского за­каленного стекла, исключающим недостатки вертикаль­ного способа (наличие таких специфических дефектов, возникающих в местах крепления, как оттяжка и искрив­ление стекла), является поточная закалка стекла на твердых опорах (рис. 17.3). При этом способе производ­ства закаленного стекла листы, прошедшие предвари­тельную обработку, двигаются горизонтально по роли­ковому конвейеру из асбестированных валов внутри электрической печи, где они подвергаются асимметрич­ному нагреву — сверху более интенсивно, чем снизу. При таком нагреве стекло изгибается выпуклостью вверх, поэтому основная поверхность листов не касается вал­ков конвейера. В охлаждающем устройстве листы стек­ла снова принимают плоскую форму благодаря более интенсивному охлаждению их сверху.