книги из ГПНТБ / Волгина, Ю. М. Теплотехническое оборудование стекольных заводов учебник

ленты. Для регулирования режима отжига и охлажде­ ния ленты стекла с обеих сторон в шахте имеются лю­ ки 12, прикрываемые подвешенными на петлях крыш­ ками. Внутри шахты установлены наклонные щитки — скаты 13 из листового железа, которые также служат для регулирования режима отжига и задержания кусков стекла при обрыве ленты.

Лента стекла на своем пути от щели лодочки до ме­ ста отломки листов, составляющем около 7 м, охлаж­ дается с 900 до 90—100° С. Весь период охлаждения при скорости движения ленты 60 м/ч длится 7 мин, а при скорости 120 м/ч — 3,5 мин. В процессе формования и охлаждения лента стекла проходит три температурные зоны: зону охлаждения от температуры луковицы до температуры начала отжига, зону отжига и зону охлаж­ дения ниже температуры отжига. На рис. 57 приведена кривая охлаждения и отжига ленты стекла при скоро­ сти движения 65 м/ч и толщине 2,2 мм. Характер кривой отжига зависит от скорости движения и толщины лен­ ты, а также от физических свойств стекломассы.

Лодочный способ вытягивания цветного накладного стекла. При производстве накладного стекла способом вертикального вытягивания через шамотную лодочку машинами ВВС используют установки, состоящие из двух непрерывно действующих стекловаренных печей, соединенных в один блок (рис. 58). В первой печи варят бесцветное, а во второй — цветное накладное стекло. Составы бесцветного и цветного накладного стекла вы­ бирают близкими для того, чтобы обеспечить одинаковое тепловое расширение этих стекол. Если коэффициент теплового расширения цветного стекла больше, то на­ кладываемый слой будет приобретать сетку трещин. Бес­ цветная и окрашенная стекломассы из выработочных бассейнов поступают в общую подмашинную .камеру (рис. 59) и с помощью лодочки вытягиваются в ленту. Шамотная лодочка кроме основной щели имеет допол­ нительную боковую щель, соединенную с основной, через которую поступает цветная стекломасса.

Цветная стекломасса через сливной порог 1, располо­ женный на глубине 70—80 мм ниже уровня зеркала стекла, поступает в боковую щель лодочки 2, по ней про­ двигается к основной щели лодочки, формирующей луко­ вицу, и в виде тонкого слоя накладывается на вытяги­ ваемую ленту бесцветного стекла. Толщина накладывае-

162

Рис. 58. Установка для вытягивания цветного накладного стекла

Рис. 57. Кривая ох­ лаждения и отжига ленты стекла в под­ машинной камере и шахте машины ВВС

мого слоя регулируется уровнем цветного стекла в выра­ ботанном бассейне печи, который на 5—6 мм превышает уровень бесцветного стекла. Во время работы установки лодочка находится в неподвижном состоянии, так как перед пуском машины ее плотно прижимают к сливному порогу заклинками 3, расположенными между лодочкой и мостом 4. Цветная стекломасса, проходящая через по­ рог и поступающая к лодочке, все время подогревается за счет теплового излучения от скошенного перекрывного бруса 5. Для повышения устойчивости сливного бруса служит холодильник 6. Холодильник 7 охлаждает цвет­ ную стекломассу при остановке машин и тем самым пре­ пятствует ее прониканию в подмашинную камеру.

В производстве цветного накладного стекла исполь­ зуют значительно менее мощные установки — на одну или две машины ВВС, причем ширина ленты стекла не превышает 1200—1600 мм. Скорость вытягивания ленты накладного стекла зависит от толщины бесцветного стек­ ла и накладываемого слоя и колеблется в пределах 15— 35 м/ч.

Температурный и газовый режимы устанавливают в зависимости от состава стекла и применяемых краси­ телей. Цветные прозрачные стекла варят обычно при темлературах 1450—1480° С.

Безлодочный способ вытягивания ленты стекла. При выработке листового стекла безлодочным способом тем­ пература стекломассы в канале значительно выше, чем при лодочном способе, что позволяет использовать со­ ставы стекол с меньшим количеством щелочных окислов. Практически применяют следующие составы стекол (в %): Si02 — 72—73; А120 3— 1—1,5; СаО — 8,5—9,5; MgO— 2,5—3,5 и Na20 — 13,5—14.

В отличие от лодочного способа, при котором стекло­ масса, поступающая на формование ленты, ограничива­ ется шамотными поверхностями, образующими узкую щель, при безлодочном способе лента стекла формуется непосредственно с сильно развитой поверхности стекло­ массы, выходящей за пределы подмашинной камеры. Для безлодочного вытягивания ленты стекла применя­ ют два типа установок: с подвесными и погруженными мостами.

Выработанные каналы при безлодочном способе вы­ тягивания ленты стекла строят на четыре и шесть ма­ шин ВВС (рис. 60). Для выравнивания потоков стекло-

164

массы, поступающей к машинам, выработочные каналы имеют развитые объемы. Глубину этих каналов прини­ мают от 1200 до 1500 мм. Для кладки стен каналов при­ меняют высокоглиноземистые огнеупоры. Дно выклады-

°) Стекломасса

вают из шамотного бруса, а сверху (по брусу) выстила­ ют электроплавленые огнеупоры (например, бакор) тол­ щиной 100 мм. •

Высокотемпературная варка листового стекла (1550—1600° С) резко улучшает однородность стекло­ массы, что дает возможность увеличивать количество машин на выработочных каналах при безлодочном спосо­ бе вытягивания ленты стекла. В настоящее время разра­ батываются многомашинные каналы для безлодочного вытягивания ленты стекла (БВВС) на 8, 10 и 12 машин БВВС с шириной ленты до 3 м. Схемы таких каналов показаны на рис. 53, б, в и г.

На рис. 61 показан продольный разрез (по машинно­ му каналу) установки со стационарными подвесными мостами. Свободная поверхность зеркала стекломассы, с которой вытягивается лента стекла, ограничена с од­ ной стороны подвесным глухим мостом 1 с подведенным под него шамотным телом 2, погруженным в стекломас­ су на 300—400 мм, а с другой — торцовой стеной кана­ ла 3. Глухой мост ограждает подмашинную камеру 4 от влияния колебаний температуры и давления газовой среды выработочного канала, способствует выравнива­ нию температур и одновременно служит упором для ша­ мотного тела. Благодаря шамотному телу поток стекло­ массы, движущийся из канала, не вызывает отклонения луковицы в сторону торцовой стены. Кроме этого, ша­ мотное тело, находясь на пути движения стекломассы из студочной части печи к месту формования, способст­ вует уменьшению разности температур потоков стекло-

165

1 7

EZZ2

Рис. 61. Подма­ шинная камера установки со ста­ ционарными под­ весными мостами при безлодочном вытягивании ленты стекла (продоль­ ный разрез по ма­ шинному каналу)

Рис. 62. Попереч­ ный разрез подма­ шинной камеры для безлодочного вытягивания ленты стекла

166

массы по глубине машинного канала. Для поддержания стабильной температуры стекломассы, поступающей к луковице, торцовая стена снабжена мощной тепловой изоляцией и резервной системой отопления. Подмашин­ ная камера имеет ширину 600 мм и ограничена мостамиширмами 5, подвешенными на расстоянии 20—25 мм от уровня стекломассы. Луковица ленты стекла образуется с помощью специального шамотного тела 6 со сквозной щелью, погруженного в стекломассу на глубину 70— 80 мм ниже зеркала стекломассы и ориентированного по оси машины. Отформованная лента стекла поступает

вшахту 7 машины ВВС.

Втаких установках для безлодочного вытягивания

ленты стекла бассейн машинного канала имеет длину (по зеркалу) 4000 мм, ширину 2600 мм (для машин с по­ лезной шириной ленты 1600 мм) и глубину 1200 мм.

В установках второго типа (рис. 62) бассейн машин­ ного канала имеет длину 2400 мм и глубину 1200 мм. Выработочная камера отделена от студочной части печи подвесным шамотным швеллерообразным телом 1, по­ груженным в стекломассу на глубину 350—400 мм. Под­ весная конструкция позволяет легко регулировать глу­ бину погружения тела. Торцовая стена 2 машинного ка­ нала имеет тепловую изоляцию. Подмашинная камера 3 шириной 850—950 мм ограничена двумя L-образными шамотными мостами — ширмами 4, подвешенными на расстоянии 20—40 мм от уровня стекломассы. Ширина открытого пространства между этими мостами равна 550 мм. Верхняя часть подмашинной камеры перекрыта щитами 5, представляющими собой систему трубчатых холодильников. По оси подмашинной камеры в стекло­ массу на глубину 60—70 мм погружено широкое шамот­ ное тело 6, нижняя плоскость которого находится при­ близительно на одном уровне с нижним краем швелле­ рообразного разделительного шамотного тела. Шамот­ ное тело обеспечивает необходимую температурную под­ готовку стекломассы, поступающей на формование. Стекломасса поступает в подмашинную камеру снизу вверх как бы через два протока и, огибая шамотное те­ ло, подходит к месту формования с двух сторон. В связи с относительно большой шириной подмашинной камеры и высокой температурой формования в ней устанавлива­ ют (по высоте) четыре пары холодильников 7 различ­ ных сечений.

167

В этой установке при относительно большой глубине канала и небольшой его длине обеспечивается меньший перепад температур стекломассы по длине за счет повы­ шенного притока лучистого тепла к торцовой стене че­ рез стекломассу из центральной части выработочного канала.

При безлодочном способе вытягивания ленты стекла температура в выработочном канале поддерживается бо­ лее высокой, чем при лодочном.

Температура открытой поверхности стекломассы в подмашинной камере установки первого типа 980— 1000° С, а второго — 1040—1050° С. Температура стекло­ массы в выработочном канале перед разделительными стенками подмашинных камер соответственно 1120— 1140° С и около 1200° С.

§ 38. Непрерывный прокат листового стекла

Способом вертикального вытягивания машинами ВВС вырабатывают листовое стекло максимальной тол­ щиной 6 мм. Для получения листового стекла толщиной 6—15 мм применяют способ непрерывного проката. При этом способе получается шероховатая поверхность про­ катанного стекла, поэтому его необходимо шлифовать и полировать на специальных агрегатах или на поточных автоматических линиях конвейерного типа. Способом не­ прерывного проката вырабатывают также армированное стекло с запрессованной в него металлической сеткой, узорчатое и орнаментное листовое стекло, на поверхности которого при формовании создается рифленый рисунок.

Наиболее типичный состав листового стекла, выра­ батываемого способом непрерывного проката, следую­ щий (в %): Si02 — 72—75; А120 8 — 0,1; СаО — 8,5—10; MgO — 0—3,5; Na20 — 13—15; Fe20 3 — 0,05—0,1.

В производстве прокатанного стекла используют крупные ванные печи непрерывного действия с попереч­ ным направлением пламени и общим бассейном, имею­ щие небольшую студочную часть, так как стекло выраба­ тывают при достаточно высоких температурах— 1100— 1200°С (см. рис. 51,г). Студочная часть отделена от ва­ рочной части по стекломассе заградительными лодками, а по газовой среде — сниженным сводом и плоской ар­ кой. В направлении выработки студочная часть посте­ пенно сужается и переходит в выработочную часть, вы­

168

полненную в виде щели, ширина которой соответствует ширине прокатной машины.

На отечественных заводах непрерывный прокат лен­ ты стекла осуществляется машинами НП-1001 и ПЛ-1-160. На машинах НП-1001 получают ленту стекла шириной 3000—3200 мм, а на машинах ПЛ-1-160 —

Рис. 63. Схема непрерывного проката листового стекла

1600—1800 мм; максимальная скорость прокатки состав­ ляет соответственно 180 и 225 м/ч.

Основной формующей частью прокатной машины яв­ ляются полые прокатные вальцы из жаростойкой кова­ ной стали, охлаждаемые внутри водой. Все узлы маши­ ны смонтированы на тележке, представляющей собой жесткую сварную раму на колесах.

Схема непрерывного проката ленты стекла приведена на рис. 63. Стекломасса из выработочной части печи не­ прерывно поступает по сливному брусу 1 в приемный лоток 2 прокатной машины и прокатными вальцами 3, вращающимися в разные стороны, формуется в ленту. Отформованная лента стекла подается на охлаждаемую металлическую плиту 4 и далее по роликам 5 направля­ ется в туннельную печь для отжига и охлаждения.

Температура расплавленной стекломассы у сливного бруса 1100—1250° С, а ленты стекла на выходе из про­ катных вальцов 850—950° С.

В настоящее время разработан конвейерный способ изготовления полированного стекла с помощью расплав­ ленного металла. При таком способе отсутствует поточ­ ная автоматическая линия для шлифовки и полировки прокатанного стекла, так как поверхность ленты стекла получается полированной и без механической обработки. Нижняя поверхность ленты стекла полируется за счет со­

169

прикосновения с расплавленным металлом при движении по его поверхности, а верхняя—за счет огневой поли­ ровки нагретыми газами. На рис. 64 изображена принци­ пиальная схема получения полированного стекла мето­ дом плавающей ленты (флоат-процесс). Из стеклова­ ренной печи 1 расплавленная стекломасса 2 поступает на

Рис. 64. Схема получения полированного стекла способом горячего формования

вальцы 3 прокатной машины и по наклонной плите лента стекла направляется в специальную ванну 4 с расплав­ ленным металлом (оловом или сплавом с преобладанием содержания олова) и движется по его поверхности.

Ванна, представляющая собой электрическую печь с мощными нагревателями, разделена на отдельные зо­ ны— нагревательную /, огневой полировки II и охлаж­ дения III.

Пространство ванны над лентой стекла заполнено защитной атмосферой (смесью азота и водорода). За­ щитная атмосфера предохраняет металл от окисления. Во избежание подсосов холодного воздуха в газовом пространстве ванны поддерживается положительное давление. Огнеупорная кладка стен, свода и бассейна ванны выполняется герметичной и заключается в метал­ лический кожух. На заполнение бассейна ванны требует­ ся около 120 т олова. В ванне лента стекла обогревается снизу расплавленным металлом, а сверху нагретым га­ зом. Температура в нагревательной зоне ванны поддер­ живается около 1000° С. Все неровности и шероховато­

170

сти ленты стекла в этой зоне исчезают и благодаря по­ верхностному натяжению ее толщина получается абсо­ лютно одинаковой. Из зоны огневой полировки лента стекла поступает в зону охлаждения ванны, температу­ ра в которой понижается до 600° С, а затем в печь отжи­ га 5. По выходе из печи лента нарезается на листы за­ данного формата. Установка по производству полирован­ ного стекла способом огневой полировки производитель­ ностью 5 млн. м2 стекла в год работает на Борском сте­ кольном заводе. При этом способе скорость движения ленты стекла достаточно большая. Выработка стекла толщиной 6 мм ведется со скоростью 250 м/ч, а толщи­ ной 5 мм — со скоростью 300 м/ч. Скорость движения ленты при выработке стекла толщиной 3 мм более 500 м/ч. Ширина ленты стекла составляет 3—3,3 м. Про­ изводительность современных установок достигает 700 т стекла в сутки.

§ 39. Механизированная выработка штучных стеклоизделий

Для выработки штучных тарных стеклоизделий су­ ществует много типов стеклоформующих автоматических машин. Работа стеклоформующих машин зависит от со­ става и температурной подготовки стекломассы, а также точности ее дозировки при подаче в черновую форму.

По способу питания стекломассой стеклоформующие машины делятся:

а) на машины с капельным или струйным питанием, имеющие особое устройство для подачи стекломассы — п и т а т е л ь ( фидер);

б) на вакуумные машины, в которых стекломасса по­ ступает в черновую форму засасыванием из специально­ го приемника — в р а щ а ю щ е й с я ч а ши или н е п о д ­ в и ж н о г о вы р а б о т о ч н о г о б а с с е й н а с пе ­ р е м е ш и в а ю щ и м у с т р о й с т в о м .

При выработке стеклоизделий на фидерных машинах стекло должно иметь примерно следующий состав (в %): Si02 — 72,5—73,5; А120 3 — 1,5—3; СаО — 6—6,5; MgO —

171