ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

Лодочный способ вертикального вытягивания отно­сится к числу наиболее ранних механизированных спосо­бов формования листового стекла. Патент на этот спо­соб получил бельгиец Эмиль Фурко в 1902 г. Массовое производство стекла по этому способу впервые было осу­ществлено в Гостомицах (Чехословакия) в 1919 г. Этот простой и относительно дешевый способ вскоре нашел широкое распространение во всех промышленных стра­нах, в том числе и в СССР, где пока он остается основ­ным. В последние годы он стал частично уступать место другим способам, в частности, способу безлодочного вертикального вытягивания, позволяющему получать стекло более высокого качества.

Состав стекла. Химические составы листового стекла должны обеспечивать заданные свойства изделий в за­висимости от их назначения и условий эксплуатации; достаточно высокую скорость варки при температурах, установленных производственной практикой; более низ­кую температуру кристаллизации расплава по сравнению с температурой формования стекла; достаточную ско­рость твердения стекломассы.

Шихта, идущая на изготовление стекла, не должна содержать дефицитных, дорогостоящих и токсичных сырьевых материалов.

Основа составов большинства видов листового стек­ла— система Si02—СаО—Na20, в которой часть СаО заменена на MgO, часть Si02 — на А1203 и часть Na20— на К20. Такие замены позволили снизить кристаллиза­ционную способность стекломассы, повысить скорость формования и улучшить химическую устойчивость стекла. Одновременно с повышением содержания А120з и MgO в стекле для лодочного способа вертикального вытягивания за последние два-три десятилетия содер­жание Na20 снижено с 15,5—16 до 14,9—15 %. Уменьше­ние содержания щелочных оксидов позволило снизить расход кальцинированной соды в среднем на 5 % и уве­личить химическую устойчивость стекла. Наиболее рас­пространенные составы листового стекла даны в табл. 11.1.

Факторы, влияющие на производительность способа и качество стекла. Схема формования ленты стекла по способу лодочного вертикального вытягивания изложена в п. 9.2. Как указывалось (см. рис. 9.1,6), формова­ние ленты происходит в камере вытягивания (подмашин- ной камере) с помощью стеклоформующей лодочки. Щель лодочки направляет поток стекломассы, придает ему нуж­ный контур перед растягиванием в ленту. В концевых час­тях щели лодочки («конусах») стекломасса охлаждает­ся с трех сторон более интенсивно и растягивается мень­ше, чем в средней части полотна ленты; поэтому для получения ленты одинаковой толщины по всей ее шири­не концевые участки щели делают суженными, что об­легчает также и удерживание бортов.

Формующаяся лента за время подъема от щели ло­дочки до валиков машины ВВС должна охладиться настолько, чтобы контакт с валиками не вызвал деформа - дии ее поверхности. Охлаждают ленту водяные холо­дильники, установленные с двух ее сторон по всей шири­не, а также воздух, циркулирующий в подмашинной ка­мере.

При выходе стекломассы из щели лодочки, над гра­ницей раздела трех сред: расплава, огнеупора лодочки и окружающего воздуха, внешние слои стекломассы по­падают в зону интенсивного охлаждения. Здесь толщи­на потока выходящего расплава резко уменьшается и на относительно небольшой высоте достигает величины, почти равной окончательной толщине ленты. Этот уча­сток ленты, расположенный непосредственно над губами щели лодочки, называется луковицей (так как профиль его сечения напоминает форму луковицы). Контур лу-

Та блица 11.1. Составы

Стекло

Способ

Содержание,

Si02

А12Оа

Fe«03

СаО

Оконное, витрин­ное (неполирован­ное и полирован­ное) , техническое (неполированное и полированное), фотостекло

Лодочное вер­тикальное вы­тягивание

71,8— 72,4

71,8

1,7

1,8—2,2

1,9 2

<0,2

0,12 0,08

6,4— 7

6,65

6,7

Оконное, витрин­ное неполирован­ное, техническое неполированное

Безлодочное

Вертикальное

Вытягивание

72—72,8

72,83 72,9

1,5—1,7

1,53 1,3

0,1

0,08 0,1

8—8,1

8,86 8,6

Полированное

Флоат-способ

73

1

0,09

9

73

1

0,08

8,6

Ковицы и высота ее расположения относительно уровня губ щели при постоянной вязкости стекломассы зависят от глубины погружения лодочки; последнюю погружают настолько, чтобы основание луковицы не опускалось ни­же верхней плоскости щели.

При движении кверху лента стекла растягивается под влиянием действующих на нее противоположно направ­ленных сил: усилий, создаваемых валиками машины, на­правленных кверху, а с другой стороны направленных вниз сил тяжести ленты и сил сцепления стекломассы со щелью лодочки. Этим растягивающим усилиям противо­действуют силы вязкости и поверхностного натяжения, непрерывно возрастающие по мере охлаждения ленты. Чем выше расположен уровень, до которого поднимают-

Листового стекла

% по массе

Примечания

| MgO

NaaO

1 к2о

So,

3,8—4,3

14,5— 14,9

0,5 1,5 (взамен Na20) 0,5

0,32

0,5

Типовой состав, рекомен­дуемый Государствен­ным институтом стекла

4,03 4,1

14,6 14,6

0,4 0,5

Состав стекла Лисичан­ского стекольного завода (СССР)

Состав стекла Гомель­ского стекольного завода (СССР)

3,5—3,8

13,4— 13,5

0,5

0,5

Составы стекла, приня­тые на заводах нашей страны

2,72 3,5

13,68 13,2

0,2

0,3 0,2

Состав стекла Сандо- межского завода (ПНР) Состав стекла заводов фирмы «Питтсбург» (США)

3,2 3,6

13,5 13,4

0,21 0,32

Состав стекла заводов фирмы «Пилкингтон» (Англия)

Состав стекла Борского стекольного завода (СССР)

Ся участки формующейся ленты над щелью лодочки, тем более сильное растяжение вызывает масса части ленты, расположенной ниже этого, уровня, но тем больше воз­растает и противится растяжению вязкость стекла. На определенной высоте подмашинной камеры лента окон­чательно отвердевает и перестает растягиваться, что обеспечивает непрерывность ее движения кверху, а следо­вательно, и непрерывность процесса формования. С увеличением скорости вращения валиков машины лен­та растягивается сильнее; это позволяет сравнительно легко получать заданную толщину ленты и ее изменять.

Производительность формования непрерывной лен­ты стекла по количеству вырабатываемой стекломассы принято выражать скоростью вытягивания, отнесенной к какой-либо толщине стекла (чаще всего к условной тол­щине 2 мм), или, что удобнее, фактором производитель­ности ФП. Под фактором производительности понима­ется объем вытянутой стекломассы, отнесенный к единице ширины стекла. Численно он выражается произве­дением W5, где W — скорость вытягивания, 5 — толщи­на ленты. Условная размерность ФП, принятая в нашей стране, — м-мм/ч, в ЧССР — см-см/мин. Пользуясь зна­чением ФП, можно сравнивать значения производитель­ности формования независимо от толщины вытягиваемой ленты.

Производительность машин ВВС по количеству вытя­нутой стекломассы зависит от следующих факторов: а) физико-химических свойств стекломассы; б) интен­сивности охлаждения луковицы и ленты стекла в под­машинной камере; в) глубины погружения лодочки в стекломассу; г) ширины щели лодочки; д) температуры стекломассы в машинном канале; е) скорости оттягива­ния ленты стекла валиками машины ВВС. Рассмотрим- влияние каждого из этих факторов:

Быстрее формуются стекла с «коротким» интервалом твердения и пониженной теплопрозрачностью. Оксиды, снижающие теплопрозрачность стекла, замедляют при­ток теплоты из средних слоев луковицы и ленты к их поверхности, вследствие чего средние слои охлаждаются медленнее, а внешние — быстрее, чем в случае теплопро­зрачной стекломассы. Быстрое остывание внешних слоев оказывает на процесс формования большее влияние, чем отставание в охлаждении внутренних слоев, в результа­те чего скорость формования увеличивается.

Поверхностное натяжение стекломассы при лодочном способе формования противодействует растеканию лу­ковицы, что очень важно, так как позволяет увеличить глубину погружения лодочки в стекломассу. Однако оно способствует сужению формующейся ленты. Поэтому формование широких лент стекла при высоком поверх­ностном натяжении затрудняется.

Интенсивность охлаждения луковицы и ленты стекла в подмашинной камере — один из важнейших факторов, определяющих скорость процесса формования. Стекло­масса, движущаяся в виде ленты переменной толщины от щели лодочки к первой паре валиков машины, отдает свою теплоту преимущественно излучением поверхностям водяных холодильников и ограждающим поверхностям подмашинной камеры. Часть теплоты передается кон­векцией воздуху, циркулирующему в подмашинной ка­мере. Эта доля составляет около 10—15 % общего коли­чества теплоты, отдаваемой луковицей и лентой.

Количество теплоты, воспринимаемой водяными холо­дильниками, зависит от величины и температуры их по­верхности. Для интенсификации процесса охлаждения увеличивают высоту холодильников и применяют уста­новку дополнительных холодильников над основными. Некоторый эффект достигается также уменьшением рас­стояния холодильников от ленты и приближением ниж­ней их части к луковице и лодочке.

По имеющимся практическим данным, увеличение высоты основ­ных водяных холодильников при лодочном способе с 180 до 300 мм позволяет повысить скорость вытягивания ленты стекла приблизи­тельно на 5—7 °/о, а изменение расстояния от ленты до холодильни­ков на 1 см в сторону приближения или удаления приводит, соот­ветственно, к повышению или понижению скорости от 0,5 % (при высоте холодильников 180 мм) до 0,9 % (при высоте 300 м). Однако устанавливать холодильники слишком близко к ленте не рекомен­дуется, так как потоки газов в подмашинной камере, охлаждающие­ся в пространстве между холодильниками и лентой, вызывают ко­робление (полосность, волнистость) ее поверхности. С целью повы­шения коэффициента теплоотдачи ленты стекла поверхность холодильника, обращенную к ленте, чернят слоем сажи.

Принимают также меры к тому, чтобы на внутрен­ней поверхности стенок холодильников в процессе рабо­ты не образовывалась накипь, которая резко снижает их теплопроводность.

Количество теплоты, воспринимаемой стенами под­машинной камеры от ленты стекла, тем больше, чем ни­же температура их поверхности. По мере увеличения времени вытягивания ленты температура стен камеры снижается и производительность формования несколько увеличивается.

При высокой интенсивности охлаждения луковицы н ленты стекла градиенты температур по толщине малотеплопроводной лен­ты возрастают; это вызывает появление в ленте повышенных на­пряжений, которые могут привести к ее растрескиванию в шахте машины. Поэтому для каждого состава стекломассы, скорости вы­тягивания и толщины ленты применяют холодильники определенных оптимальных размеров. Так, например, при выработке темных сиг­нальных стекол устанавливают холодильники высотой около 100 мм; скорости вытягивания этих стекол значительно ниже, чем бесцвет­ных. При выработке тонких бесцветных стекол с высокими фактора­ми производительности интенсивность охлаждения должна быть мак­симальной.

Глубина погружения лодочки в стекломассу оказыва­ет влияние на гидростатический напор расплава в про­цессе формования, а следовательно, на величину, форму и положение луковицы относительно уровня губ, щели.

Если глубина погружения мала, то основание луковицы опус­кается ниже уровня губ щели лодочки. Это так называемая тощая луковица, наблюдаемая при понижении уровня стекломассы или чрезмерном снижении ее температуры в канале. При тощей луковице ухудшается качество ленты стекла, так как в стекломассе, контак­тирующей с открытыми и охлажденными губами лодочки, образу­ются кристаллы, которые попадают на поверхность ленты. Кроме того, вследствие меньшего поступления стекломассы в конусы щели лодочки и более интенсивного остывания стекломассы в них созда­ется повышенное натяжение бортов ленты при вытягивании, что вызывает ее горбление.

При глубоком погружении лодочки высота и объем луковицы увеличиваются и изменяется ее форма: нижняя часть луковицы ста­новится «выпуклой» («полная» луковица). Количество оттягиваемой стекломассы в данном случае наибольшее: из-за увеличенного объе­ма луковицы возрастает время пребывания стекломассы в зоне ин­тенсивного охлаждения перед ее растягиванием в ленту.

Однако чрезмерное погружение лодочки может привести к на­рушению формования ленты. При этом создается повышенный гид­ростатический напор, который вызывает частичное растекание лу­ковицы из-за того, что в наиболее теплые средние участки щеЛи лодочки периодически поступает увеличенное количество стекломас­сы. Последняя оттягивается в виде утолщений в средней части лен-. ты стекла. Это явление, называемое «елкой» (так как по ширине ленты утолщения распределяются в виде елки), может вызвать в конечном итоге провисание и обрыв ленты стекла.

Аналогичный пульсирующий процесс формования бортов назы­вается «гулянием бортов». «Елка» и «гуляние бортов» могут быть также следствием внезапных повышений температуры стекломассы при установившемся уровне гидростатического напора.

Ширина щели лодочки оказывает влияние на величи­ну гидравлического сопротивления в щели лодочки и на •степень теплового облучения луковицы более нагреты­ми, нижними слоями стекломассы. Чем шире щель, тем меньше должна быть погружена лодочка для достиже­ния заданной производительности машины. С увеличе­нием ширины щели лодочки возрастают объем и охлаж­даемая поверхность луковицы; это способствует увели­чению объема оттягиваемой стекломассы, а следовательно, и повышению производительности машины ВВС. Од­нако при ширине щели более 90—95 мм приток тепло­ты к луковице снизу возрастает настолько, что стекло­масса в щели лодочки и в луковице перестает охлаж­даться, а следовательно, начинает снижаться производи­тельность машины.

Температура стекломассы, поступающей на формова­ние ленты, оказывает самое большое влияние на произ­водительность машины ВВС. С понижением температу­ры начальная вязкость и поверхностное натяжение стекломассы (а значит, и сопротивляемость ленты рас­тягивающим усилиям) возрастают, а время твердения со­кращается. Следовательно, увеличивается количество стекломассы, оттягиваемой валиками машины в единицу времени. Повышенный приток стекломассы из глубинных слоев в этом случае обеспечивают более глубоким по­гружением лодочки без опасения растекания луковицы.

Снижение температуры стекломассы в выработочной канале на 4 °С обеспечивает повышение скорости вытя­гивания стекла лодочным способом приблизительно на 3—3,5 %, причем зависимость эта близка к прямолиней­ной. Однако при пониженных температурах стекломас­сы в канале становится возможной ее кристаллизация, кроме того, более явно выражаются дефекты поверхно­сти ленты стекла, обусловленные пониженной термичес­кой однородностью стекломассы. В связи с этим темпе­ратурный режим стекломассы в выработочных каналах устанавливают индивидуально на каждой системе ВВС в зависимости от требуемого качества стекла.

Максимальная производительность машин ВВС от­вечает толщине ленты стекла около 3 мм. При меньшей и большей толщине ФП понижается из-за усиленного растягивания ленты. При толщине ленты менее 3 мм оно связано с высокой скоростью вытягивания стекла, а при толщине более 3 мм — с замедленным охлаждением цент­ральных слоев по толщине ленты.

Стекло, вырабатываемое способом лодочного вытяги­вания, кроме обычных пороков стекломассы может иметь и дефекты, связанные с самим способом выработки. К ним прежде всего относятся вертикальная полосность и волнистость, а затем уже упоминавшиеся «елка», гор - бление ленты, отпечатки валиков, мелкие трещинки (по - сечки), кристаллы (рух). Для получения стекла высо­кого качества прежде всего необходимы высокая хими­ческая и тепловая однородность стекломассы, поступаю­щей на выработку, а также малая склонность расплава к кристаллизации. Центры кристаллизации стекломас­сы, образующейся по мере увеличения продолжительно­сти работы машин на контакте с поверхностями щели и губ лодочки, являются одной из главных причин полос - ности и поверхностного руха.

Горбление ленты стекла можно предотвратить при равномерном распределении температуры стекломассы по ширине щели лодочки, включая ее конус. Для умень­шения разнотолщинности и волнистости ленты стекла необходимо добиваться высокого качества изготовления стеклоформующей лодочки (гладкой полированной по­верхности щели и губ, отсутствия деформации тела ло­дочки). Луковица ленты стекла должна иметь среднее наполнение, получаемое при отпимальном погружении лодочки в стекломассу. Срыв глазури с поверхностей щели и губ лодочки и их загрязнение осколками стекла ведут к ухудшению качества поверхности стекла.

Степень полосности и волнистости стекла снижается при хорошей герметизации торцовых крышек подмашин- ной камеры и организации в ней восходящей циркуля­ции газов, предотвращающей попадание на луковицу струй охлажденного воздуха. Наконец, для защиты стекла от образования посечек и отпечатков ва­ликов в шахту машины подают сернистый газ, образую­щий на поверхности ленты стекла тонкий слой сульфата натрия.

Конструкция выработочных частей печей и вырабо - точных каналов. Подмашинные камеры являются состав­ной частью выработочных (машинных) каналов, примы­кающих к выработочной части ванной печи. Производи­тельность установок лодочного вертикального вытягива­ния определяется количеством установленных машин и суммарной шириной вытягиваемых лент стекла. Наибо­лее распространены установки с девятью машинами ВВС. Производительность таких установок по сваренной, стекломассе — до 250 т/сут, а по суточной выработке стекла в 2-миллиметровом исчислении — до 40—42 тыс. м2.

Обычно выработочная часть печей при лодочном спо­собе вертикального вытягивания в плане крестообразна, причем на каждом кресте установлены три машины. Ос­новной принцип, которым руководствуются при выборе конфигурации выработочных частей печей, состоит в том, чтобы обеспечить поступление к каждой машине стекло­массы с одинаковой температурой, не прибегая к ее до­полнительному подогреву или искусственному охлажде­нию. Схематический план ванной печи на девять машин представлен на рис. 11.1, а схемы выработочных частей на три и шесть машин даны на рис. 11.2.

Глубина бассейнов выработочных частей печей для лодочного способа вытягивания 1200 мм, а выработоч­ных (машинных) каналов 900 мм. Ширина выработоч­ных каналов обычно на 1000 —1200 мм больше полезной ширины ленты стекла (без бортов). Боковые стены и дно выработочных каналов покрывают тепловой изоляцией.

Устройство подмашинных камер и их оснастка пока­заны на рис. 11.3, а—в.

Камера отделена от центральной части канала гори­зонтальным мостом из огнеупора, погруженным нижней частью в стекломассу на 50—120 мм. Мост представля­ет собой плоскую арку, выполненную из фасонных ша­мотных камней (5—7 шт.), зажатых между пятами. Пя­ты покоятся на стенах бассейна канала и зажаты в гори­зонтальном направлении распорными болтами. Толщина моста 350 мм, высота 500 мм.

В вертикальной торцовой стене камеры расположена система каналов, предназначенная для разогрева под­машинной камеры во время остановок машины, а также для поддержания надлежащих температур в толще самой стены во время работы машины. Сверху подма- шинная камера ограничена шамотными кронштейнами, которые укладывают на мостовые камни. Между конца­ми кронштейнов вдоль камеры оставляют проход шири­ной 140—180 мм, через который движется кверху лента стекла и частично поднимается нагретый воздух. Длину прохода между концами кронштейнов делают равной ширине шахты машины.

Участки подмашинной камеры от прохода до краев перекрываются сплошными шамотными плитами. В пли­тах, ограничивающих проход, имеется по два отверстия для штанг механизмов нажима на лодочку. Между верх­ней плоскостью кронштейнов и нижней секцией машины ВВС располагается специальное чугунное соединитель­ное звено (рис. 11.3,6). Оно крепится к штанге машины и плотно заделывается в кирпичную кладку под крон­штейнами. В торцовых стенках соединительного звена имеются смотровые окна для наблюдения за лентой и съемные крышки для установки различных приспособь

I II "11 II II ІГ1Г |[

І

J---------- —

28500

-

І

ДйШЯШЁ

}

1 II - II II II II II II

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

Рис. 11.1. Схематический план си­стемы ВВС на девять машин

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

Рис. 11.3. Схемы устройства подма

Шинной камеры и машины ВВС а — поперечный разрез; б — про­дольный разрез; в —план; / — ло­дочка; 2 — мост; 3 — Холодильник; 4 — угольники; 5 — шахта машины; 6 — валнки; 7 — скаты; 8 — люк 1 шахты; 9 — подмашннная камера; 10— нажимная штанга; 11—кана­лы системы отопления; 12 — соеди­нительное звено; 13 — вал нажнм - иого механизма; 14 — регулятор по­гружения лодочки; 15 — нажимная лапа

Рис. 11.2. Выработочные каналы системы ВВС на три машины (а) и иа шесть машни (б)

Лений-угольников, «аэропланчиков» и бортовыпрями - тельных устройств. Ширина подмашинной камеры обыч­но составляет 500—600 мм между мостовыми пятами и 600—700 мм по зеркалу стекломассы. Расстояние от зер-

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

Кала стекломассы до оси первой пары валиков 950— 1050 мм.

По центральной оси подмашинной камеры на 0,4— 0,5 м от внутренней поверхности боковой стены и на 0,2— 0,3 м выше дна вставляют термопару из Pt и сплава PtRh для контроля температуры стекломассы под ло­дочкой.

Лодочка. Форма лодочки и ее размеры, зависящие от ширины вытягиваемой ленты стекла, представлены на рис. 11.4, а—в. Длина щели на 300 —380 мм больше полезной ширины ленты (без бортов), причем с увели­чением толщины ленты эта разница уменьшается). Ши­рина щели 60—70 мм, в конусах 28—32 мм. В последнее время для выработки утолщенных стекол применяют ло­дочки с шириной щели до 90 мм. С целью поддержания более высоких температур в торцовых участках щели конфигурацию выреза в нижней части лодочки часто выполняют в виде восьмерки (рис. 11.4, б). Одна из кон­фигураций щели для выработки 2-миллиметрового стек­ла показана на рис. 11.4, в.

Лодочки изготавливают из высококачественной мелкозернистой шамотной массы способом сухого трамбования (преимущественно) или «внатир». Шихта для сухого трамбования состоит по массе иа 75 % шамота и 25 % глины. Сухую глину перед смешиванием про­сеивают через сито № 9 или 10. В зерновом составе шамота содер­жится по массе 53 °/о зерен размером 0,6—0,4 мм и 47 % зерен мень­ше 0,4 мм.

Влажность массы для пневматического трамбования 7—8%. Шамот перед употреблением пропускают через; магнитный сепаратор. Для трамбования лодочек при­меняют различные металлические формы. Губы и всю поверхность выреза щели тщательно полируют стеклян­ными угольниками. Продолжительность сушки трамбо­ванных лодочек 20—30 дней. Лодочки обжигают в окис­лительной среде при температуре не ниже 1200—1250 °С. Продолжительность обжига 8 сут. Их вставляют в под - машинные камеры нагретыми до температуры около 1100 °С.

Холодильники. Основные холодильники устанавлива­ют с обеих сторон ленты на расстоянии от нее около 50 мм и на высоте 40—50 мм от поверхности губ лодоч­ки. Устройство такого холодильника показано на рис. 11.5, а.

Холодильники изготавливают из листовой стали тол­щиной 2—2,5 мм. Их высота 250—300 мм. Длина «фар­туков» превышает длину щели на 40—50 мм. Вода

»

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

Рис. 11.4. Стеклоформующая лодочка а — вид сверху и поперечный разрез; б— вид снизу («восьмерка»); в — про» филь щели для ленты с полезной шириной 2000 мм

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

Ф

Сиз

250-300

Рис. 11.5. Холодильники

А — основной (фартучный); б— дополнительный

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

Рис. 11.6. Бортодержатели а — обычный двухсторонний; б —с регулируемым раскрытием усиков; в — водоохлаждаемый со свободным вращением роликов

209

14—468

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

ВЫРАБОТКА СТЕКЛА СПОСОБОМ ЛОДОЧНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ

Рис. 11.7. Машина ВВС

А — вид сбоку; б — вид с торца; 1 — корпус шахты; 2 — дверки люков; 3 — вали­ки; 4—механизм отбортовкн; 5—предохранитель борта; 6 — привод; 7 — вертикаль­ный вал с коническими ше­стернями; 8 — цилиндриче­ские шестерни; 9 — кардан­ный вал; 10 — устройство для развода первой н вто­рой пар валиков; И — под­веска машины; 12 — рычаг подвижного валика с гру­зом («балансом»)

Рис. 11.8. Валикн

1 — неподвижный валик; 2— лента стекла; 3—асбестовые кольца; 4 — подшнпннк; 5 — подвижный валнк

Подается с одного торца холо­дильника и выходит с другого; подачу ее регулируют. При высо­ких скоростях вытягивания над основными холодильниками уста­навливают дополнительные и» труб диаметром 38 мм. Расход воды на одну пару основных хо­лодильников при разности тем­ператур входящей и выходящей, воды 20—25 °С составляет 5— 8 м3/ч.

Бортодержатели — стальные двухсторонние крючки, погру­жаемые в луковицу сверху на расстоянии 30—40 мм от края щели. Основной стержень борто - держателей жестко укрепляется под металлической крышкой под - машинной камеры. Это позволяет механически удерживать борта ленты с помощью крючков; кро­ме того, участки луковицы, обра­зующие кромки борта, на контак­те с более холодным теплоотво - дящим металлом крючка приоб­ретают повышенную вязкость и препятствуют сужению ленты. Устройство клещевидных двух­сторонних бортодержателей по­казано на рис. 11.6, а, б.

В последнее время стали при­менять также более массивные - односторонние крючки, устанав­ливаемые с обеих сторон каждо­го конца щели и отбирающие больше теплоты от стекломассы. При недостаточном погружении крючков в стекломассу борт на­чинает «гулять», при слишком большом их погружении борт может переохлаждаться, в ре­зультате чего может произойти отрыв кромки или горбление при - бортовых участков ленты. Хоро-

14*

211

Шо удерживают борта бортодержатели из свободно вра­щающихся роликов, укрепленных на концах труб, ох­лаждаемых водой (рис. 11.6,в).

Механизмы для погружения лодочки в стекломассу. Схема распространенного в нашей промышленности на­жимного механизма показана на рис. 11.3, б. Лодочку погружают в стекломассу вращением маховичка, сидя­щего на винте 14, укрепленном на колонне и шарнирно- соединенном со штангой 10. Нажимные штанги опира­ются на стальные лапы 15, перекинутые с порожка подмашинной камеры на борта лодочки. При повороте маховичка по часовой стрелке кулачки опускают штан­ги, а последние с помощью лап давят на лодочку. Для подъема лодочки маховичок вращают против часовой стрелки. Используют также нажимные устройства без нажимных штанг и лап, располагаемые внизу у по­рожка подмашинной камеры.

Угольники и аэропланчики. Для отбрасывания в сто­рону осколков стекла, которые могут падать из шахты машины в подмашинную камеру, в соединительном зве­не устанавливают металлические угольники (см. рис. 11.3,а). Верхние края их отстоят от ленты примерно на 5 см. Бортовые участки формующейся ленты защи­щают от падающих осколков аэропланчиками, устанав­ливаемыми на торцы угольников внутри соединительно­го звена. Крылышки аэропланчиков, скользящие по бор­там ленты, футеруются листовым асбестом.

Бортовыпрямители. При высоких скоростях вытягивания ленты стекла иногда наблюдается ее горбление. В этих случаях на ряде заводов применяют роликовые бортовыпрямители, которые уста­навливают в соединительном звене взамен аэропланчиков.

Устройство и техническая характеристика машии ВВС. Такая машина (рис. 11.7, а, б) представляет со­бой вертикальную шахту прямоугольного сечения, со­стоящую из четырех секций. По высоте шахты располо­жены от 13 до 22 пар валиков для транспортирования кверху ленты стекла. Шахту подвешивают над подма­шинной камерой строго по ее оси при помощи лап с болтами, расположенных на третьей секции снизу (иног­да на второй). Болты опираются на металлические бал­ки; ими можно корректировать правильность подвески машины.

Большое число пар валиков необходимо для того, чтобы при подъеме ленты каждая пара оказывала мень­шее удельное давление на ленту, а также чтобы в слу­чае растрескивания ленты ее контакт с большой пло­щадью валиков предотвратил ее обрыв.

Валики (рис. 11.8) состоят из спрессованных между собой асбестовых колец, насаженных на квадратную стальную ось и обточенных на токарном станке. Конце­вые части валиков имеют меньший диаметр, чем цент­ральная цилиндрическая часть для свободного прохож­дения утолщенных кромок бортов ленты стекла. Валики вращаются в роликовых подшипниках, расположенных в гнездах торцовых стенок шахты. Подшипники одного вертикального ряда жестко фиксированы в гнездах шах­ты, подшипники противоположного ряда могут пере­двигаться вместе с валиками в горизонтальном направ­лении. Подвижные валики прижимаются к неподвиж­ным (или к проходящей между ними ленте стекла) при помощи рычагов с балансами.

Такое устройство позволяет транспортировать ленты стекла различной толщины, а также пропускать воз­можные утолщения и включения на ней. Давление на ленту регулируют увеличением или уменьшением длины плеча рычага, а также изменением массы груза. При выработке толстых стекол давление на ленту увеличи­вают. Весь ряд неподвижных валиков получает враще­ние с помощью карданной передачи от вертикального вала через систему конических шестерен, а каждый под­вижный валик получает вращение от неподвижного по­средством цилиндрических.

Между каждой парой валиков (кроме расположен­ных в верхней открытой секции) в боковых стенках шах­ты имеются люки с металлическими крышками; они предназначены для очистки машины от осколков стекла, наблюдения за движением ленты, выведения трещин, а также для частичного регулирования режима отжига в шахте. Верхняя секция не имеет боковых стенок. Это позволяет усилить охлаждение. ленты по выходе ее из третьей секции, а также производить надрезку бортов и листов стекла. Нижние две секции футерованы изнутри асбестовой изоляцией для лучшего отжига ленты. Под каждой четной парой валиков (в закрытой части) рас­положены наклонные щитки (скаты), прикрепленные болтами к шахте машины. Назначение их — задержи­вать падающий бой стекла и направлять его в люки, че­рез которые он удаляется из шахты. Кроме того, скаты необходимы для настройки режима отжига стекла. В тор­цовых стенах шахты также имеются небольшие лючки с задвижками для наблюдения за бортами и очистки валиков от осколков стекла. В связи с тем что скорости вытягивания стекла повысились, последние модели ма­шин ВВС отличаются большей высотой.

Температурный режим выработки. В выработочной части печи и в каналах температурный режим устанав­ливают индивидуально для каждой системы ВВС в за­висимости от свойств стекломассы, числа и размещения машин, размеров выработочной части печи и каналов, места расположения контрольных приборов, скоростей вытягивания и требований к качеству стекла.

За исходные температуры выработки принимают тем­пературы луковиц, измеряемые оптическим пирометром через смотровые окна в крышках подмашинных камер. Для стекол обычных составов эти температуры состав­ляют 920—980 °С и зависят от лучепрозрачности сте­кол. При одной и той же температуре стекломассы в выработочной канале в случае выработки стекол с ма­лой лучепрозрачностью температура луковиц будет ни­же, чем при выработке бесцветных лучепрозрачных сте­кол. При настройке режимов формования необходимо кроме температур руководствоваться факторами произ­водительности, которые должны составлять 140— 150 мм • м/ч для стекол толщиной 6 мм и 160—240 мм • м/ч для стекол толщиной 2,5—3 мм. Температура в вырабо­точных каналах перед мостами машин, измеряемая тер­мопарой с потенциометром, обычно на 80—100°вышетем - пературы луковиц и составляет 1030—1О7О0С. Темпера­туру газовой зоны в центре крестов (под сводом) поддерживают по термопаре 1140—1170 °С, а в перешей­ке— 1260—1280 °С. Допускаемые колебания температуры в выработочной части печи и каналах — не более±2°С.

Отжиг и охлаждение ленты стекла. На пути от ще­ли лодочки до уровня отломки листов стекло охлажда­ется. Его температура снижается с 900—960 до 120— 180°С. При высоте шахты машины 5,45 м и скорости движения ленты 60 м/ч весь период охлаждения длился 7 мин, а при скорости 120 м/ч — 3,5 мин. Такое время достаточно для получения отожженной ленты стекла с допустимыми остаточными напряжениями. Но в каж­дом конкретном случае в зависимости от толщины и ско­рости вытягивания ленты, вязкостных и теплофизичес- ких свойств стекла устанавливают оптимальное распре­деление температуры по высоте шахты обеспечиваю­щее минимальные напряжения (рис. 11.9).

В процессе формования, охлаждения и отжига лента стекла проходит три тем­пературные зоны: зону ин­тенсивного охлаждения от температуры луковицы до верхней температуры отжи­га, собственно зону отжига, т. е. медленного охлажде­ния от верхней до нижней температуры отжига, и зо­ну ускоренного охлаждения от нижней температуры от­жига до 120—180 °С.

Для обычных листовых стекол верхнюю температу­ру отжига принимают 530— 540°С, нижнюю температу­ру отжига в расчетах при­нимают меньше на 100— 150 °С, т. е. по абсолютному значению около 380—430 °С. Первая зона — зона интен­сивного охлаждения — за­канчивается при температу­ре 540—560 °С под первой парой валиков. При повышенных скоростях вытяги­вания уровень этих температур может подняться выше первой пары валиков; тогда эту пару отключают и ее роль переходит ко второй паре валиков.

В первой зоне допускается высокая скорость охлаж­дения ленты (jp 400—700 град/мин). Максимально до­пустимая скорость охлаждения ленты во второй зоне отжига зависит от максимально допустимых остаточных напряжений в стекле, обычно принимаемых не более 350 МПа или 100 ммкм/см (см. п. 10.2). Режим от­жига настраивают путем осторожного изменения интен­сивности охлаждения стекла в подмашинной камере, по­догрева ленты в соединительном звене с помощью труб­чатых перфорированных горелок, открытия (или за­крытия) люков по высоте шахты, установки скатов на требуемом расстоянии от валиков; последнее позволя­ет пропустить в ту или иную секцию шахты объем го­рячих газов, нужный для поддержания в ней заданной температуры. В целях уменьшения разницы температур
по ширине ленты в шахтах машин новейшей конструк­ции борта обогревают с помощью газовых горелок, ус­тановленных в углах секций шахт.

Чем выше производительность машины, тем больше теплоты вносит лента в шахту машины и тем благоприят­нее условия ее отжига. При малой производительности машины нередко наблюдается преждевременное охлаж­дение ленты и ее растрескивание, причем трещины опус­каются к нижним парам валиков. В таких случаях при­бегают к дополнительному подогреву ленты в соедини­тельном звене, причем прибортовые участки подогрева­ют сильнее, чем средние.

Нижние люки в боковых стенах шахты, соответствую­щие по высоте зоне отжига, как правило, держат закры­тыми, а верхние, расположенные на участке интенсив­ного охлаждения, — открытыми. Если в процессе отжига в ленте стекла образовались трещины, машинисты с по­мощью газовых горелок или горящих лучин («спичек») разогревают стекло у концов трещин и придают им го­ризонтальное направление («выводяттрещины на борт»). Возможность и легкость этой операции зависят от рав­номерности толщины ленты.

Трещины при боении ленты распространяются в боль­шинстве случаев по ее утоненным участкам. Поэтому если средняя часть ленты тоньше, чем прибортовые участ­ки, трещины идут посередине и «выводить» их на борт весьма затруднительно. Нередко трещины распростра­няются и в прибортовых участках, если в них имеются местные утонения и утолщения.

При низких и средних скоростях вытягивания в обыч­ной шахте машины высотой 5,45 м лента стекла успева­ет охладиться до 120—140°С. При повышенных же ско­ростях вытягивания температура ленты на выходе из такой машины достигает 180—200 0°С. Такая темпера­тура резко ухудшает условия обслуживания и может вызвать растрескивание стекла при порезке и хранении.

Для снижения температур ленты в нашей стране и за рубежом стали применять машины высотой шахт до 8 м, а при безлодочном способе вытягивания — даже до 12 м.

Контроль процесса формования и качества отжига ленты стекла предусматривает: непрерывное измерение скорости вытягивания стекла с помощью показывающе­го и записывающего прибора; замеры толщины ленты в 5—6 точках по ее ширине с помощью микрометра дваж­ды в смену и ежесменную проверку значений остаточных напряжений в стекле с помощью поляриметра. О каче­стве отжига судят также по поведению стекла при резке: хорошо отожженное стекло легко режется и отламыва­ется ровно по линии надреза.

Подготовка к пуску и пуск машин ВВС. С течением времени работы машины на губах щели лодочки и на ленте стекла появляются поверхностные кристаллы (рух), а в щели лодочки, особенно в торцах («конусах»), наблюдается объемная кристаллизация стекломассы, и качество вытягиваемой ленты заметно ухудшается, преж­де всего по полосности. В связи с этим процесс вытяги­вания периодически прерывают, обрывая ленту стекла, разогревают стекломассу в подмашинной камере и вновь пускают машину ВВС.

Перед пуском машины стекломассу в подмашинной камере с целью расплавления застывших и закристал­лизованных участков расплава хорошо разогревают с помощью газовой горелки (инжекционной или с прину­дительной подачей воздуха), вставляемой в камеру че­рез рабочее окно. Температура разогрева 1200—1250 °С по оптическому пирометру, визированному на стекло­массу; температура стекломассы по глубинной термопа­ре (она находится на 200 мм выше дна) должна быть не ниже 1050 °С.

Для предохранения асбестовых валиков от выгорания и предотвращения прогиба шеек валов и их осей подма - шинную камеру в период разогрева плотно перекрывают шамотными плитами в соединительном звене и с торцов. Валики машины в течение всего разогрева (5—6 ч) дол­жны непрерывно вращаться, а температура вблизи пер­вой пары не должна превышать 550 °С. В процессе ра­зогрева стекломассу дважды «хальмуют» — удаляют ме­таллическими лопатками и гребками загрязненные и кристаллизованные участки. После разогрева и хальмов ки губы лодочки покрывают тонким слоем стекла («на­водят глазурь»). Для более равномерного распределе­ния глазури на губах лодочки камеру держат еще 15— 20 мин под огнем, затем подачу газа прекращают и ох­лаждают стекломассу до 950—1000 °С. Во время студки подмашинной камеры к первой паре валиков опускают сверху обратным ходом машины затравочную раму из полосовой стали с зубчатым (в виде гребенки) нижним краем.

По окончании студки удаляют перекрывные плиты, ставят в соединительное звено угольники и устанавли­вают лодочку в подмашинной камере соосно с машиной и на равных расстояниях от торцовых стенок шахты. Установку корректируют визуально с верхней площадки. Затем на концы лодочки накладывают металличес­кие лапы и устанавливают штанги нажимного механиз­ма. После этого машине дают обратный ход, затравоч­ная рама опускается и, дойдя до щели лодочки, погру­жается зубьями в стекломассу на глубину 3—5 см.

Машину останавливают, быстро устанавливают в ка­мере основные водяные холодильники, пускают в них воду и дают машине прямой ход кверху, одновременно погружая лодочку в стекломассу и закрывая окна ка­меры металлическими крышками. Стекломасса, прилип­шая к зубьям затравочной рамы, поднимается из щели лодочки вслед за рамой в виде ленты. Образовавшееся на зубьях рамы утолщение пропускают через три пары валиков, раздвигая их подъемом рычагов.

После прохождения ленты через третью пару вали­ков в соединительном звене устанавливают аэроплан­чики и закрывают его торцы крышками, бортодержа - тели закрепляют под крышками камер (после достиже­ния устойчивого хода бортов при малой скорости движения ленты), после чего крышки плотно обмазыва­ют глиной. Поднявшуюся затравочную раму удаляют из машины, а ленту стекла после прекращения боения начинают надрезать по всей ширине; по надрезанным местам начинают отламывать листы заданных размеров. По достижении устойчивой работы машины ленту посте­пенно переводят на заданную толщину, изменяя ско­рость вытягивания.

Особое внимание при пуске машины обращают на правильность установки лодочки относительно шахты и валиков машины. При не­симметричной относительно торцовых стенок шахты установке ло­дочки борта ленты будут двигаться на разных расстояниях от ци­линдрической части валиков. Это ограничивает возможность повы­шения скоростей вытягивания, так как кромка самого близкого борта при сужении ленты, вызванном повышением скорости, будет заходить в цилиндрическую часть валиков и раздавливаться. Сме­щение оси щели лодочки относительно оси машины вызывает горб - леиве ленты. Перекос лодочки при ее погружении, когда одна губа находится выше другой, вызывает «прилипание» луковицы к при­поднятой стороне, что приводит к горблению ленты и неравномер­ному натяжению бортов.

Надрезка ленты и бортов, отломка листов, отбортов - ка, резка, сортировка и упаковка стекла. Надрезку лен­ты стекла перед отломкой от нее листов заданных раз-

Г-

Меров производят с помощью стального победитового ролика, закрепленного в каретке, которая двигается по­перек ленты. Во время рабочего и холостого ходов ка­ретка включается и перемещается автоматически спе­циальным механизмом.

Надрезку бортов производят роликовыми бортореза - ми, стационарно установленными над верхней площад­кой в одном из промежутков между валиками машины ниже линии надреза листов. Борторезы крепят на гори­зонтальной тяге под действием пружин и делают над­резы на ленте в вертикальном направлении. Положение их относительно кромки борта ленты регулируют в за­висимости от шириы отрезаемого борта.

Для отломки надрезанных листов в настоящее вре­мя применяют преимущественно рамные отломщики. Листы отламывают наклоном рамного отломщика с пе­реводом его из вертикального в горизонтальное положе­ние, после чего их передают на сочлененный с отломщи - ком горизонтальный роликовый конвейер. По старой технологии, сохранившейся на ряде заводов, операции по отломке бортов, резке, сортировке и упаковке стекла и сейчас производят вручную. В настоящее время разра­ботаны' и внедрены в производство поточные автомати­ческие линии, на которых все указанные операции, вплоть до группировки стекла в стопы, автоматизирова­ны.

Крупноразмерное витринное стекло обрабатывают на специальных столах (см. п. 13.1), к которым листы подают от отломщиков по роликовым конвейерам, а за­тем с помощью снижателей передают в складское по­мещение на первом этаже цеха.

Для упаковки оконного стекла в настоящее время получили широкое распространение предложенные В. С. Подъельским возвратные пирамидальные контейнеры, позволяющие экономить значительные количества пило­материалов и гвоздей на сбивку ящиков. Крупногаба­ритное витринное и оконное стекло упаковывают в дере­вянные ящики.

Технико-экономические показатели производства стекла по лодочному способу. Скорость вытягивания ленты стекла лодочным способом и факторы производи­тельности приведены в табл. 11.2.

Удельная суточная выработка стекла на 1 м полез­ной ширины ленты в условном (2 мм) исчислении со­ставляет 1500—2100 м2.

Таблица 11.2. Скорость вытягивания и факторы производительности при лодочном способе производства листового стекла

Толщина стекла, мм

Скорость вытягиваняя,

Фактор производитель»

М/ч

Иости, м-мм/ч

2

70—120

140—240

3

55—75

165—225

6

22—30

132—180

Средняя продолжительность непрерывной работы машины между обрывами лент на обновление составля­ет не менее 500 ч, а при выпуске технического стекла оп­ределяется принятыми на заводе стандартами, но соста­вляет не менее 200 ч.

Коэффициент использования стекломассы, представ­ляющий собой отношение массы годной продукции к мас­се сваренной стекломассы, характеризует величину от­ходов при вытягивании, резке, сортировке и упаковке (а следовательно, в нем отражается и стабильность ра­боты машин). При средней ширине отрезаемых бортов, равной 5 см, он составляет 84—86 % •

Коэффициент использования машин во времени, учи­тывающий потери рабочего времени на обновление лен­ты, смену лодочек, текущие ремонты и т. д., составляет обычно 0,95—0,96. Действительная суточная выработка одной машины Ми м2/с, определяется по формуле

МЇ = 24оШі,

Где v — скорость вытягивания, м/ч; Ь — ширина ленты, м; k — ко­эффициент использования стекломассы; k — коэффициент использо­вания машины во времени.

Удельный расход условного топлива на 1 т готовой про^ дукции 430—550 кг.

Достоинства и недостатки лодочного способа верти­кального вытягивания стекла и пути его совершенство - вания. Достоинства способа: простота выработочных устройств, относительно малые удельные капитальные затраты на строительство установок, простота обслужи­вания машин.

Основные недостатки способа: повышенная полос - ность стекла, частые обрывы лент стекла на обновление, относительно невысокие скорости вытягивания ленты стекла.

Большинство работ по усовершенствованию лодочно­го способа направлены на снижение полосности стекла.

Главная роль отводится при этом улучшению химичес­кой и термической однородности стекломассы путем по­вышения температуры варки, применения бурления, пе­ремешивания и др.

Один из путей снижения полосности стекла — проду­вание газов, нагретых до 450—500 °С, в горизонтальном направлении через отверстия в крышках подмашинных камер между основанием ленты и холодильниками для устранения нисходящих потоков воздуха в камере.

Для удержания бортов в данном случае применяют роликовые бортодержатели со свободным вращением роликов.

В последние годы осуществлен новый перспективный способ производства листового тянутого стекла, в котором лодочка замене­на парой валков из огнеупорного материала; нижняя часть валков по­гружена в стекломассу. Форма зазора между валками такая же, как и форма щели лодочки. Валки периодически приводятся во вра­щение с очень малой скоростью, в направлении от оси подмашинной камеры к ее ограждениям. При этом стекломасса в промежутке меж­ду валками непрерывно обновляется и в ней не образуются крис­таллы.

ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

МНОГОСЛОЙНОЕ СТЕКЛО

Многослойное стекло относят к группе защитных без­опасных безосколочных стекол, которые отличаются наи­более совершенными защитными свойствами. Наиболь­шее распространение получило трехслойное стекло — триплекс, состоящее из двух листов стекла и эластичной прокладки. …

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ШЛАКОВЫХ СТЕКОЛ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НЕМУ

Химический состав исходных стекол, предназначен­ных для получения шлакоситаллов, должен удовлетво­рять ряду требований; одни из них определяются эксплу­атационными свойствами конечного материала, другие диктуются технологией их промышленного производства. Первые из них требуют, …

СТЕКЛЯННЫЕ ПУСТОТЕЛЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ БЛОКИ

Характеристика изделий. Стеклянные строительные блоки представляют собой изделия с герметически за­крытой полостью, образованной в результате сварки двух отпрессованных коробок с гладкими или рифлеными по­верхностями. Их выпускают квадратными, прямоуголь­ными, шестиугольными, угловыми; …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.