11.2. Устаткування для формування листового будівельного скла

Виробництво будівельного скла мето­дом витягування здійснюється листофор-мувальними машинами вертикального витягування скла (BBC). Ці машини вста­новлюють над підмашинними камерами скловарних печей.

В одній скловарній печі залежно від продуктивності можна встановлювати різ­ну кількість листоформувальних машин. Продуктивність установки з дев'ятьма ма­шинами BBC досягає 250 т за добу зва­реної скломаси.

Продуктивність машин BBC за кіль­кістю витягнутої скломаси залежить від її хіміко-фізичних властивостей, інтенсив­ності охолодження «цибулини» і стрічки скла в підмашипній камері, глибини за­нурення човна в скломасу, ширини щіли­ни човна, температури скломаси в машин­ному каналі, швидкості витягування стріч­ки скла валиками машини BBC.

За човнового способу стрічка скла ви­тягується в спеціальних підмашшших ка­мерах, що з'єднуються з ванною піччю і відділені від неї горизонтальним мос­том 2 (рис. 11.4) із вогнетриву, зану­реного на 50... 120 мм нижньою части­ною в скломасу. Основне призначення мосту — перешкодити прямому надхо­дженню поверхневих, більш забруднених і термічно менш однорідних потоків скло­маси.

У торцевій стіні підмашинної камери 9 розміщенні газові канали // для розігрі­вання і підтримання заданих температур у стіні, що забезпечує можливість ство­рення і регулювання автономного темпе­ратурного режиму в камері. Всередині підмашинна камера облицьована шамот­ними плитами, у яких залишено по два отвори для натискних штанг 10 механізму керування човном /.

Стан поверхонь склоформувального чов­на (рис. 11.5) багато в чому визначає якість поверхонь скла, тому до якості виготовлен­ня човнів ставляться підвищені вимоги. Розміри човна залежать від ширини стрічки скла, що витягується. Довжина щілини, як правило, на 300.. .380 мм більша від корис­ної ширини стрічки (без бортів).

Для інтенсивного охолодження «цибули­ни» і стрічки скла в процесі формування застосовують спеціальні холодильники З (див. рис. 11.4), що мають вигляд метале­вих порожнистих екранів, через які прохо­дить вода для охолодження. їх установ­люють по обидва боки від стрічки на від­стані 40... 50 мм від неї і на висоті ЗО.. .40 мм від верхнього краю щілини. Поверхні хо­лодильників охолоджуються проточною во­дою, витрата якої становить 5...8 м³/год.

Для відкидання осколків скла, що мо­жуть падати із шахти 5 машини BBC у підмашинну камеру, встановлено схили 7,

Рис. 11.4. Схема пристрою підмашинної камери і машини BBC

Рис. 11.5. Склоформувальний човен:

а — вигляд зверху і поперечний переріз; б ~ вигляд знизу (вісімка); в — профіль щілини для стрічки з корисною шириною 2000 мм

а в з єднувальніи ланці, що розділяє ка­меру і машину BBC, — скоси 4.

Над підмашинною камерою точно по її осі встановлено машину для вертикаль­ного витягування скла, що є вертикаль­ною шахтою-піччю, в якій витягується стрічка скла з одночасним відпалюван­ням і охолодженням. Ступінь охолоджен­ня можна регулювати відкриванням лю­ків 8 шахти. Щоб стрічка скла під дією сил поверхневого натягу не звужувалась, її борти захоплюються спеціальними при­строями — бортотримачами.

Піднята за допомогою валиків 6 стрічка скла заходить у проміжок між парними азбестовими валиками машини BBC, що, зближаючись, стикаються з поверхнею стрічки. Валики 6 змонтовані у чавунно­му корпусі. У шахті вертикального витя­гування стрічка скла піднімається за допо­могою парних роликів у визначеному за­даному режимі — спочатку повільно, по­тім швидко.

Шахта 5 (рис. 11.6) машини BBC скла­дається із шести секцій, з'єднаних між собою. Три нижні секції виконані з бічних і лобових стінок, відлитих із жаростійко­го чавуну і скріплених болтами. Верхні три секції з бічних сторін відкриті. По вертикальній осі шахти розміщені від 13 до 31 пари тягових валиків 7 для транс­портування догори стрічки скла. Велика кількість пар валиків потрібна для того, щоб при підніманні стрічки скла кожна пара менше тиснула на неї, а також для того, щоб при розтріскуванні стрічки ЇЇ кон­такт із валиками запобіг її обриванню.

У зоні відповідального відпалу вну­трішні поверхні секцій покриті теплоізо­ляційними матеріалами: бічні стінки — азбестовим картоном, а лобові — перліто-цементними плитами.

У бічних стінках нижніх секцій улашто­вані люки з кришками, що відкриваються на петлях догори, а в торцевих стінках — вікна з засувками. Люки і вікна призна­чені для спостереження за рухом стрічки скла, усунення помічених у процесі витягування дефектів, видалення бою скла, а також для регулювання температурного режиму відпалу.

Рис. 11.6. Машина для вертикального витягування скла

Всередині шахти під парними парами валиків укріплені скоси для склобою, що є похилими площинами, виконаними з ли­стової сталі. Скоси призначені як для під­тримання заданого температурного режи­му в шахті, так і для відведення шматків склобою до люків шахти і наступного ви­далення їх із шахти. Під шахтою встановлені два короби 9 із жаростійкої сталі для уловлювання склобою при відриванні стрічки. По висоті шахти розміщені два-три майданчики для обслуговування ма­шини.

Машина встановлена на двох балках, що спираються на металеві колони. Опор­ними деталями є чавунні кронштейни 6.

Точність установлення машини по верти­калі регулюють спеціальними пристроя­ми 3. У нижній частині машини па крон­штейнах укріплений натискний механізм 8 для регулювання глибини занурення чов­на.

Заданий температурний режим у шахті підтримується системою 2 газового обі­грівання і системою / охолодження стріч­ки повітрям, що подається вентилятором.

Азбестові валики призначені для ви­тягування вгору стрічок скла. Валики (рис. 11.7) складаються з осей / і стале­вих труб з увареними в кіпці труб «коро-тишами». На труби щільно напресовані і стягнуті гайками 2 азбестові диски. Обто­чуванням і шліфуванням на токарному верстаті азбестовим валикам надають пра­вильної циліндричної форми і гладень­кої поверхні по всій робочій довжині. Відхилення діаметрів, що мають контакт з витягуваною стрічкою скла робочої по­верхні окремих валиків, не повинні пере­вищувати 0,1 мм. Із країв азбестові ва­лики обробляються на конус для пропус­кання стовщених бортів стрічки скла і гарячих газів із підмашинної камери.

У кожній парі один з валиків обертаєть­ся на підшипниках у нерухомо закріпле­них корпусах 3, змонтованих у торцевих стінках секцій, а другий — у рухомих корпусах 4 підшипників, умонтованих у вантажні важелі 5. Унаслідок цього дру­гий валик має можливість віддалятися від першого, що дає змогу витягувати стрічку до потрібної товщини і пропускати скло з місцевими стовщеннями. Тиск валиків на стрічку можна регулювати переміщен­ням вантажів по важелях.

Валики обертаються від одного електро­двигуна через систему карданних валів, черв'ячних і циліндричних чи конічних і

Рис. 11.7. Азбестові валики

циліндричних передач (рис. 11.8). Ви­конання передач забезпечує зачеплення й обертання кожної пари валиків навіть у разі вимкнення рухомих валиків.

Привід машини здійснюється від елек­тродвигуна / постійного струму з плав­ним регулюванням частоти обертання в широкому діапазоні. Потреба у регулю­ванні спричинена тим, що під час пуску машина має працювати на дуже малих швидкостях. Стрічку різної товщини тяг­нуть з різними швидкостями. Отже, чим товща стрічка скла, тим меншою має бути швидкість протягування. Через черв'яч­ний редуктор 2, шестірня якого закріпле­на на вертикальному валу 3, приводяться в обертання валики. Вертикальний вал складається з окремих частин, що з'єдну­ються муфтами 4. Кожна частина вала входить до складу окремих черв'ячних редукторів 5, що складаються з черв'яка і двох коліс. Колеса через карданні ва­ли 6 приводять в обертання відповідну пару тягових валиків. Обертання першій і другій парі валиків передається від вали­ків третьої і четвертої пари через ланцю­гову передачу 7.

До складу підмашиніюї камери входять бортові чаші 4 (див. рис. 11.б), що фор­мують борт стрічки скла. Вони розміщу­ються на висоті 50...80 мм над рівнем скломаси і мають радіальний виріз, у який входить край «цибулини», що утворює на­плив борта стрічки. Чаші, зрізуючи край­кою вирізу зайвий обсяг підтягуваної скломаси, подають до розміщених над ни­ми бортоформувальним роликам 3 част­ково сформований борт. Бортоформу-вальиі ролики призначені для формуван­ня бортів у стрічки скла, а також запобі­гання звуженню стрічки.

Біля країв «цибулини» скломаса більш в'язка, тому стрічка з бортів має більшу товщину, ніж усередині. Бортоформу-вальні ролики обертаються зі швидкістю, що становить ЗО.. .40 % швидкості стрічки. У результаті гальмівного впливу роликів краї стрічки набувають потрібного на­тягу.

Розрахунок потужності машини BBC Машина BBC працює за човновим спосо-

Рис. 11.8. Кінематична схема машини ВВС-ЗА

бом і виготовляє будівельне скло завтов­шки 2 мм із шириною стрічки 3000 мм; швид­кість витягування становить 120 м/год.

Довжину стрічки скла приймаємо з урахуванням відстані між нижньою і верх­ньою парами азбестових валиків (4750 мм) плюс відстань від дзеркала скломаси до першої нари валиків (1500 мм).

Отже, азбестові валики мають тримати і піднімати стрічку, яка має загальну дов­жину (висоту) 7250 мм. Приймаючи пи-тому вагу скла у = 25 Н/см^3, д^{істанемо} вагу стрічки, що витягується,

0 = 7250 • 300 • 0,2 • 2,5/1000 «1090 Н.

Для витягування скломаси через щі­лину човна потрібно прикласти зусилля,

Рис. 11.9. Схема до розрахун­ку потужності машини ВВС

що має бути достатнім для відтягування стрічки від скломаси. За дослідними да­ними ири поперечному перерізі стрічки 60 см² потрібне зусилля, що дорівнює 1200 Н.

Підняття стрічки скла здійснюється за рахунок сил тертя між обертовими вали­ками і склом. Загальне стискальне зусил­ля має дорівнювати вазі стрічки плюс зу­силля для відтягування стрічки:

Т = 1090 + 1200 = 2290 Н.

Для забезпечення надійності роботи машини приймемо, що у витягуванні одно­часно беруть участь 13 пар валиків. Та­ким чином, кожна пара валиків має за­безпечити піднімальну силу 7^ = 229 Н. Під час обертання азбестових валиків на стрічку скла діють такі сили (рис. 11.9): сила Р\ - 229 Н, сила Р тиску валиків, на­прямлена перпендикулярно до поверхні скла, і дотичні сили ІР/Чсили тертя).

Для роботи машини потрібно, щоб ви­конувалися умови

де С — вага вантажу.

Із формули (11.1) матимемо

Взявши коефіцієнт тертя між склом і азбестовими валиками /'=0,3, отримаємо

Р = 229/0,6 = 382 Н.

Крутний момент для одного азбестово­го валика при його діаметрі В = 0,18 м:

м_кр =

= 10,3 Н-м.

Для подолання опорів, що виникають під час обкатування валиків по склу й у цапфі, потрібен додатковий момент

М _в =ііР + щг^Р^г+С^г,

де \х = 0,0005 м — коефіцієнт тертя кочен­ня; \х_х =0,01 — зведений коефіцієнт тертя для роликопідшипників; г = 0,0225 м — радіус цанфи; С = 2400 Н — вага валика. Звідси

М_в =0,0005-382 +

+ 0,01-0,0225л/з82² + 240² =0,738 Н-м. Сумарний момент для десяти валиків ) = 110,4Н-м.

У цій формулі не враховується мо­мент, затрачуваний на холостий хід трьох пар валиків, через його невелике зна­чення.

Потужність, потрібна для обертання ва­ликів,

^Рв = ^Мсум<°-

Кутова швидкість валика при швид­кості витягування V = 120 м/год і діа­метрі валика И = 0,18 м:

Таким чином,

Р_в =110,4 0,37 = 40,9 Вт. Необхідна потужність електродвигуна

Рис. 11.10. Схема пристрою для формування стрічки скла спосо­бом безперервного прокатування

Загальний ККД машини

де щ =0,96 — коефіцієнт, що враховує втрати на тертя в шарнірній передачі; т)2 =0,98 — те саме, у циліндричній пере­дачі (передається половина потужності) між шарнірними валами; х\_{3 -} 0,96 — те са­ме, для конічних пар: вертикальний вал — валики; щ =0,90 — те саме, у підшипни­ках вертикального вала; ті₅ =0 96 — те саме, у конічній зубчастій парі: редуктор — вертикальний вал; щ =₀,85 — ККД ре­дуктора.

Загальний ККД машини п = 0,663.

Отже, Р_д = 40,9/0,663= 61,6 Вт = = 0,062 кВт.

Якщо витягувати стрічку скла завтов­шки, наприклад, 20 мм, то швидкість ви­тягування має бути зменшена до 8 м/год, тобто в 15 разів. У цьому разі, викопавши розрахунки, аналогічні викладено­му, отримаємо потужність електродвигу­на NA = 0,004 кВт.

Прокатна машина для виробни­цтва листового скла (рис. 11. 1 0) має прокатні вальці 2 і 3 із жаростійкої сталі, виготовлені порожнистими для охоло­дження проточною водою. Між собою і з ведучим валом вальці з'єднані ланцюго­вою передачею з чотирма роликовими лан­цюгами.

Висоту шару скломаси, що надходить з печі /2 до машини, регулюють піднімаль­ним шибером //. Рівномірність темпера­тури скломаси забезпечують газові паль­ники ¹3, розміщені над крайніми зонами зливального порога. Скломаса 9 по зли­вальному брусу 10 і зливальній лійці 8, розміщеній між зливальним брусом і ниж­німи прокатними вальцями 2, надходить спочатку па чавунну приймальну плиту /, охолоджувану зсередини водою, а потім

Рис. 11.11. Схема формування стрічки скла флотаційним способом

на приймальний похилий роликовий кон­веєр 17 і далі у випалювальну піч.

Для регулювання зазору між вальця­ми і, відповідно, товщини вироблюваної стрічки скла підшипники верхніх вальців З встановлюють у напрямних стояках 5, у яких верхній вал може переміщатися в межах 4...25 мм. Для точного установ­лення підшипники посаджені на спе­ціальні клини, які можна переміщати пер­пендикулярно до осі нахилу вальців за допомогою регулювального пристрою 7. Підшипники нижніх вальців установле­ні в станині 4 нерухомо. Пристрої, що роз­міщені на стояках станини і мають шка­ли з ноніусом, забезпечують паралель­ність.

Потрібний тиск на стрічку, що проко­чується, з боку верхніх вальців забезпе­чується за допомогою пружин, що діють на підшипники вальців через регулю­вальні гвинти 6.

Для нормального процесу прокатуван­ня має забезпечуватися певний натяг стрічки, що створюється збільшенням час­тоти обертання роликів порівняно з час­тотою обертання прокатних вальців.

Машина приводиться в рух електро­двигуном постійного струму через шесте­ренний і черв'ячний редуктори.

Для компенсації температурної усад­ки, що має максимальне значення в цен­трі стрічки, діаметр верхніх вальців по­середині роблять на 0,3.. .0,4 мм менший, ніж на кінцях, що дає змогу отримати стрічку скла рівномірної товщини по всій ширині.

Для встановлення машини передбачені регулювальні гвинти по висоті відносно площини зливального бруса. Машина змонтована на візку 1 4, що дає можливість відкочувати її від печі по рейках 15, про­кладених поперек напряму руху стрічки скла. Всі вузли прокатної машини змон­товані на зварній зі швелерних балок рамі 16 візка. Колеса візка з боку, зверненого до печі, виконані з двома ребордами, що охоплюють рейки, по яких вони рухають­ся. Це дає змогу фіксувати положення машини відносно торця зливального по­рога ванної печі. Колеса з протилежного боку візка реборд не мають.

При формуванні стрічки скла флота­ційним способом (рис. 11.11) із виробле­ної частини ванної печі скломаса 2 по вузькому каналу / надходить на похилий зливальний лотік З _- Зливальний лотік роз­міщений трохи вище від поверхні роз­плавленого олова 6 у ванні 4, скломаса затікає під лотік, утворюючи калюжу, з якої формується стрічка скла. При цьому нижні шари розплаву, що прилягали до поверхні лотока, надходять на утворення бортів, а саме полотно стрічки формуєть­ся тільки з верхніх шарів розплаву, що не торкаються матеріалу лотока.

На початку ванни товщина шару скла становить 20...25 мм. На відстані поряд­ку 4,5 м від лотока скломаса перестає роз­тікатися. Тут стрічка досягає так званої рівноважної товщини — приблизно 6 мм, нижче від якої швидкість розтікання різко зменшується. У цій зоні ванни скломаса охолоджується до 1273... 1323 К. Для

отримання стрічки, товщина якої менша ніж 6 мм, її слід розтягувати.

Бортоутримувальні ролики 9 забезпе­чують потрібне розтягування стрічки в ширину. Графітові обмежувачі 10, вста­новлені при виході стрічки з ванни, обме­жують розтікання скломаси при виготов­ленні скла, товщина якого більша за рівно­важну. При цьому перед надходженням у зону обмежувачів скломасу злегка охо­лоджують встановленими під нею водя­ними холодильниками 8.

Флотаційна ванна облицьована вогне­тривким матеріалом і міститься у метале­вому кожусі. Вона розділена перегород­ками на три частини, у кожній з яких до­тримується свій тепловий і газовий режи­ми. Якщо скло виробляють завтовшки менше ніж 3 мм, то перегородок у фло­таційній ванні немає і температура скла рівномірно знижується вздовж неї.

Для захисту від окиснення і запобіган­ня утворенню плівки оксиду олова на нижній поверхні стрічки під склепіння ванни безупинно подають суміш азоту і водню. Захисна атмосфера створює не­великий надлишковий тиск у порожнині ванни. Під склепінням 7 ванни й усере­дині шару олова встановлені електрич­ні нагрівники 5, за допомогою яких під­тримується потрібний температурний ре­жим.

Після флотаційної ванни розміщений роликовий пристрій, що відтягує стріч­ку // з ванни і передає її у відпалюваль­ну піч 12.