книги из ГПНТБ / Саркисов, П. Д. Технология стеклодувных работ учеб. пособие

венно на правильное формование, является тепловой ре­ жим выработки. Ведь необходимо создать такой режим равномерного охлаждения, чтобы лента стекла на всем пути от стекломассы, выделенной лодочкой, до ее затвер­ девания перед первой парой валков вытяжной машины не сужалась, не коробилась, не растрескивалась и т. д. Для этого по бокам ленты устанавливают водяные холо­ дильники. Без холодильников формуют только очень тол­ стое стекло (20—30 мм), которое медленно вытягивается и успевает затвердеть.

Для формования ленты пользуются еще одним при­ способлением — бортодержателями, которые поддержи­ вают борта ленты и дополнительно охлаждают их за счет отвода тепла по корпусу бортодержателя.

Отформованную ленту стекла далее вытягивают при помощи валков машины вертикального вытягивания стекла.

Более прогрессивными и имеющими ряд преимуществ перед лодочным методом являются безлодочные мето­ ды формования стекла. Основной отличительный признак этих методов — формование ленты стекла со свободной поверхности стекломассы. В результате лента стекла не имеет полосности и волнистости — пороков, характерных

затем при помощи промежуточного валика изгибают на 90° и далее тянут в горизонтальном направлении. Метод

110

горизонтального вытягивания стекла, изобретенный не­ много позже метода вертикального вытягивания, позво­ лил вести выработку стекла без использования шамотной лодочки. В дальнейшем это новшество было использо­ вано при выработке листового стекла вертикальным вы­ тягиванием и благодаря этому был изобретен третий ме­

присущи свои преимущества и недостатки, и в разных странах мира они получили различное распространение.

Вырабатывается листовое стекло на машинах ВВС шириной 1600, 1800, 2000, 2500 и 3000мм, толщиной от

ных стекол, шприцев, термометров и т. д. Вырабатывают­ ся они двумя способами — вертикальным и горизонталь­ ным вытягиванием, но наибольшее распространение по­ лучил способ горизонтального вытягивания.

Этот способ характеризуется тем, что стекломасса из выработочной части ванной печи по желобу льется струей на установленный под небольшим углом (около 20°) вра­ щающийся шамотный мундштук, насаженный на трубу из жароупорной стали. Количество подаваемой по жело­ бу стекломассы регулируется шибером.

Через мундштук, который вращается (4—12 об/мин), подводится сжатый воздух, необходимый для выдувания трубок. Струя стекла поступает на приподнятый конец мундштука и при его вращении стекает, образуя спирале­ видные волны, которые, приближаясь к концу мундштука, постепенно сглаживаются -вследствие поверхностного на­ тяжения. При пуске машины стекающую с мундштука стекломассу захватывают, оттягивают и подают к вытя­ гивающему механизму, который и продолжает вытягива­ ние дрота.

Далее дрот движется по конвейеру со свободно враща­ ющимися асбестовыми роликами. На этом участке пути дрот защищен от резкого охлаждения кожухами, изоли­ рованными изнутри асбестом.

Диаметр и толщину стенок трубок регулируют, изме­ няя количество подаваемого стекла (при помощи шибе-

. 1 "

pa), давление воздуха и скорость вытягивания. Для зна­ чительного изменения диаметра трубки пли штабнка необходимо изменить диаметр шамотного мундштука. Машиной горизонтального вытягивания можно изготов­ лять трубки диаметром от 2 до 50 мм. Качество трубок высокое.

На рис. 18 приведена технологическая схема установ­ ки горизонтального вытягивания трубок.

6

Рис. 18. Машина для горизонтального вытягивания дротов:

стированном к о ж у х е

За рабочей камерой установлен механизм, приводящий во вращение мундштук, так называемая мундштучная машина /. Стекломасса по желобу льется струей 7 из пи­ тателя 6 стекловаренной печи на установленный под не­ большим углом (10—20°)вращающийся керамический мундштук 8, насаженный на трубку 9 из жароупорной стали. При работе установки струя стекломассы, сте­ кающая с мундштука и оформленная в трубку заданного диаметра, роликовым конвейером 10 подается к тянуль­ ному механизму, который и вытягивает стеклотрубку.

ПРОКАТКА

Прокатка — один из наиболее старых способов формо­ вания стекла. Этим способом можно получить ленту стек­ ла очень больших толщин (до 50—100 мм), причем фор­ мовать можно стекла самых различных составов,

m

' I V

валов может изменяться до 25—30 мм для регулирования толщины ленты стекла.

Приемный лоток, изготовленный из шамотных брусь­ ев, устанавливается в одной плоскости со сливным бру­ сом печи; зазор между ними ие должен превышать 3 мм.

Секционная приемная плита предназначена для при­ ема и охлаждения ленты стекла, выходящей из прокатной машины. Во избежание прилипания стекла она охлажда­ ется водой. Скорость прокатки стекла регулируют изме­ нением окружной скорости валов при помощи реостата. Во избежание коробления и провисания ленты стекла по вы­ ходе из прокатной машины ее оттягивают. С этой целью

114

ные асбестовые валики и далее по транспортеру поступа­ ет в отжигательную печь.

Ассортимент прокатных изделий. На прокатных ма­ шинах марки ПЛ1-160 могут вырабатываться стекла ши­ риной 1600—1800 мм при толщине от 5 до 30 мм. Макси­ мальная скорость прокатки 3,73 пог-м/мин. Мощность электродвигателя 6,25кет. Все большеераспроетранение получают машины марки НП-1001, позволяющие прока­ тывать стекла шириной 3150 мм.

Стекла, выработанные способом непрерывной прокат­ ки, как правило, подвергают шлифовке и полировке. По­ лированные широкоформатные стекла находят большое применение для остекления культурно-бытовых и других зданий (дворцов культуры, кинотеатров, магазинов и др.). На этих же прокатных машинах вырабатываются узор­ чатые и армированные стекла.

ФО Р М О В А Н ИЕ НА РАСПЛАВЛЕННОМ МЕТАЛЛЕ

Впоследние годы разработан весьма прогрессивный способ формования ленты стекла на расплавленном ме­ талле. Этот способ позволяет получать непрерывную ленту полированного стекла, не требующего механиче­ ской обработки.

Схема получения ленты стекла приведена на рис. 21.

Стекломасса / из стекловаренной печи 2 поступает пона-

Ш

Регцпиробка газооой среди

Нагред

Рис. 21. Схема формования ленты стекла на расплавленном ме­ талле:

115

клонному лотку 5 в ванну 4 с расплавленным металлом, откуда, передвигаясь по поверхности металла, попадает в отжигательную печь 3. Ванна разделена на три зоны:/ — нагревания, // — огневой полировки и /// — охлаждения. Лента стекла в ванне обогревается снизу расплавленным металлом, а сверху газом, нагретым до 1000° С, благода­ ря чему все неровности иа ее поверхности исчезают и она приобретает огненно-полированную фактуру.

Производительность установок по производству поли­ рованного стекла высока, она достигает, около 5 млн. м1 стекла в год.

Г Л А В А VIII

ОТЖИГ СТЕКЛА

§ 29. З А К О Н О М Е Р Н О С Т И П Р О Ц Е С С А О Т Ж И Г А

При формовании или термической обработке изделий из стекла в них появляется разность (перепад) темпера­ тур между поверхностью и внутренними слоями. Такой перепад температур между отдельными участками тела неизбежно приводит к возникновению временных или ос­ таточных внутренних напряжений. Временные, или тер­ моупругие, напряжения исчезают после выравнивания температуры в различных участках тела. Остаточные, или постоянные, напряжения действуют в теле и после его охлаждения до комнатной температуры.

Остаточные напряжения могут быть первого и второго рода, структурные и замороженные высокоэластические. Напряжения второго рода, структурные и замороженные высокоэластические определяются самой структурой стекла и условиями ее формирования. Напряжения пер­

к разрушению или ослаблению стеклоизделйй, если их величина превышает допустимую. В связи с этим почти все технологические процессы изготовления изделий из стекла включают как обязательную стадию термическую обработку изделий с целью предотвращения, удаления или уменьшения внутренних напряжений. Такую терми­ ческую обработку называют о т ж и г о м .

116

Отжигу подвергают листовое тянутое й прокатное стекло, стеклотару, химико-лабораторные изделия из стекла, электровакуумные стеклоизделия, технические стекла и другие промышленные стеклоизделия. Приме­ ром исключения из правила могут служить производства тонкостенных стеклянных трубок и стержней малого диа­ метра, где отжиг не применяется.

Особое внимание придается отжигу оптических сте­ кол. В этом случае оказывается недостаточным устра­ нить внутренние напряжения в изделии. Необходимо в процессе термической обработки добиться стабилизации структуры, оптической однородности стекла, причем чем ответственнее изготовляемый прибор, тем более оптиче­ ски однородным должно быть стекло.

Стабилизация структуры стекла имеет большое зна­ чение и при изготовлении термометров. Нестабилизированные термометрические стекла могут постепенно изме­ нять свои свойства, что вызывает положительное или от­ рицательное смещение нулевой точки.

Оптические и термометрические стекла для улучше­ ния их свойств подвергают специфическим видам терми­ ческой обработки: оптические стекла — тонкому отжигу, термометрические — старению при повышенной темпе­ ратуре.

В целом отжиг промышленных стекол заключается в нагревании их до температур, соответствующих вязкости 1013—1014 пз, выдержке при этих температурах для уда­

с релаксацией напряжений в стекле всегда происходит релаксация структуры.

Релаксация напряжений в стекле определяется его составом, температурой, величиной исходных напряже­ ний. Адаме и Вильямсон показали, что при температурах отжига процесс релаксации напряжений может быть опи­ сан уравнением следующего вида:

аОо

где а и о"о—величины напряжений в момент времени t

117

й в начальный момент; Л — константа, зависящий от сос­

Из табл. 10 видно, что продолжительность отжига рез­ ко увеличивается при незначительном снижении темпера­ туры. При уменьшении температуры отжига на 40—50° С, например, длительность процесса отжига увеличивается примерно в 30 раз.

Температурный режим отжига разрабатывается для каждого вида изделий в зависимости от состава стекла, размеров изделий и особенностей технологического про­ цесса их формования.

Процесс отжига стеклоизделий включает следующие основные стадии: пердварительный нагрев или охлажде­ ние; выдержка при постоянной температуре; медленное охлаждение; быстрое охлаждение.

На первой стадии изделия доводят до температуры отжига юо скоростью, не вызывающей их разрушения; на второй — выдерживают при температуре отжига в тече­ ние времени, достаточного для заданного снижения вели­ чины напряжений. На стадии медленного охлаждения из­ делия охлаждают со скоростью, не допускающей возник­ новения новых напряжений; на стадии быстрого охлаж­ дения — со скоростью, обеспечивающей возникновение временных напряжений по величине меньше допустимых.

Важное значение на производстве имеет контроль ка-

118

чества отжига изделии из стекла. Контролируют каче­ ство отжига чаще всего поляризацнонно-оптическпм ме­ тодом, основанным на том, что в стекле под действием внутренних напряжений возникает двойное лучепрелом­ ление, проявляющееся в появлении окраски при про­ смотре в полярископе.

Количественный контроль напряжений на приборе ПКС-500 производят с применением ступенчатого клина из анизотропных пластинок, называемого эталоном раз­ ности хода. В этом случае сравнивают окраску изделия с окраской отдельных участков эталона.

Для измерения внутренних напряжений в стекле ис­ пользуют также поляриметры различных конструкций,

119