Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Технологические процессы, производства и оборудование. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 99

По источнику тепловой энергии различают пламенные, электрические и пламенно-электрические стекловаренные печи.

В пламенных печах обогрев осуществляют путем сжигания природного газа в пламенном пространстве печи. Максимальная температура газового пространства достигает 1650°С. Тепловой КПД пламенных печей стекловаренных печей очень низок, так как топливо в них расходуется в основном (до 80 – 85%) не на варку, а на нагрев кладки печи и компенсацию потерь теплоты с дымовыми газами, уходящими через ограждающие конструкции.

Электрические стекловаренные печи — печи сопротивления, где нагревателем служит сама стекломасса. Электроды размещают в стенах на дне печи. Бассейн загружают боем стекла, расплавляют с помощью газового обогрева, а затем п о д аю т ш и х т у . П р и э то м КПД таких печей возрастает в 3 раза по сравнению с пламенными и составляет до 40 – 60%. Их преимущества также в отсутствии потерь теплоты с уходящими газами и через ограждения рабочей камеры; создании оптимального теплового режима для процесса стекловарения; уменьшении потерь из шихты и стекломассы летучих соединений; создании необходимой газовой среды над зеркалом стекломассы. Температура стекломассы достигает высоких значений (до 1600°С) по сравнению с пламенными печами (1450 – 1480 °С). Максимальные удельные съемы выше, чем в пламенных печах. К недостаткам электрических печей следует отнести высокую стоимость электроэнергии и электродов.

Существуют также и комбинированные газоэлектрические печи, в которых электроды устанавливают только в самых горячих зонах осветления и гомогенизации, при этом можно повысить температуру варки без существенного вреда для огнеупорной кладки печи. Дополнительный электропрогрев позволяет повысить КПД пламенных печей до 40 – 50%, увеличить длительность кампании печи; стабилизировать тепловой режим, улучшить качество стекломассы и повысить производительность печи на 10 – 60 %.

Существующие способы интенсификации процесса стекловарения можно разделить на две группы: физико-химические и теплотехнические. К физико-химическим относятся:тонкое измельчение компонентов, гранулирование шихты, применение ускорителей варки и осветлителей, механическое перемешивание и бурление стекломассы. К теплотехническим относятся: повышение температуры в зоне варки и применение дополнительного электроподогрева.

Проходя разные этапы получения материал или изделие обладают своеобразной «наследственностью», «памятью», как механической,

определяемой способом измельчения сырьевой шихты, так и тепловой, определяемой способом и режимом термообработки. Значимость «тепловой памяти» особенно велика для стеклоизделий, формуемых из расплава, что даже обусловило необходимость введения в технологическую схему дополнительных операций тепловой обработки.

При быстром охлаждении горячего стеклоизделия наружные слои остывают быстр ее внутренних, что вызывает по явление в стекле механических Напряжений: во внешних слоях — сжатия, во внутренних — растяжения. Когда охлаждение закончится и температура всех слоев выровняется, эти напряжения либо исчезнут (временные), либо останутся (постоянные). Временные напряжения возникают при нагревании или охлаждении стекла вследствие неравномерности температурного поля в объеме изделия и исчезают при выравнивании температуры. Такие напряжения, не вызывающие остаточных деформаций, называют также термоупругими. Напряжения, остающиеся в стекле после выравнивания температуры, называют постоянными или остаточными. Временные напряжения возникают, как правило, при нагревании или охлаждении стекла в области температур ниже Т, т.е. когда стекло находится в твердом состоянии, а постоянные — при его охлаждении от температур выше Т. Чем выше скорость охлаждения и чем массивнее изделие, тем больше перепад температур между поверхностью и внутренними слоями и тем больше остаточные напряжения. Такие напряжения, неравномерно распределенные в изделии, отрицательно сказываются на его механической прочности и могут вызвать разрушение изделий.

Для их снятия необходима дополнительная тепловая обработка — отжиг стекла, в процессе которого происходит не только ослабление и снятие напряжений, но и изменение структуры и свойств стекла, обусловленное стабилизацией структуры и переходом ее в равновесное состояние. Процесс отжига включает: нагрев (или охлаждение) изделия до температуры отжига; выдержку при этой температуре; охлаждение по заданному режиму до низшей температуры отжига, предохраняющее стекло от возникновения остаточных напряжений, превышающих допустимые, и быстрое охлаждение до комнатной температуры. Температурный интервал отжига ограничен верхней температурой отжига Т

и нижней Т

в.о.

. Верхней температурой

н.о.

отжига называют температуру, соответствующую вязкости 1012 Па·с, при которой в течение 3 мин снимается 95 % остаточных напряжений. Нижняя температура отжига — температура, соответствующая вязкости

13,5

Па·с, при которой за 3 мин снимается 5 % напряжений. В

зависимости от состава стекла интервал отжига составляет 50 – 150°С. Режим отжига определяется свойствами стекла, формой и размерами изделий, технологией их изготовления и конструктивными особенностями печи отжига.

Отжиг стеклоизделий осуществляют в печах периодического и непрерывного действия пламенных и электрических, прямого нагрева и муфельных. Наиболее перспективны муфельные печи. В печах периодического действия отжигают изделия сложной конфигурации или с большой толщиной стенок. Отжиг мелкоразмерных изделий производят в основном в муфельных туннельных конвейерных печах. Отжиг ленты стекла осуществляется непосредственно в шахте машины ВВС.

Возможен и другой вариант решения проблемы неравномерности распределения напряжений в остывающем стеклоизделии путем направленного управления распределения напряжений. Этот вариант называют закалкой стекла. Закалка — процесс создания в стекле значительных постоянных внутренних напряжений путем быстрого охлаждения стекла от температуры, превышающей температуру стеклования на 80 – 100 °С. Резкое охлаждение размягченного стекла вызывает уплотнение поверхностных слоев, в то время как внутренние остаются в размягченном состоянии. При дальнейшем охлаждении поверхностные отвердевшие слои препятствуют сокращению внутренних, которые остаются растянутыми и стремятся сжать слои поверхностные. Образующиеся при такой обработке напряжения сжатия в поверхностном слое стекла существенно (в 4—6 раз) повышают его механическую прочность. Наиболее распространенной средой при производстве закаленных стекол является воздух. Закалочные установки состоят из электропечи сопротивления и обдувочного воздухоструйного устройства.

Закаленные стекла имеют повышенную механическую прочность, термостойкость и безопасный характер разрушения. Они разрушаются на мелкие осколки с округлыми нережущими краями.

1.4.4. П р о и з в о д с т в о с т р о и т е л ь н о г о с т е к л а

1.4.4.1. П р о и з в о д с т в о л и с т о в о г о с т е к л а

К листовым видам стекол относят стекла, вырабатываемые в виде плоских листов, толщина которых по отношению к длине и ширине сравнительно невелика.

По способу производства различают листовое стекло: тянутое,

получаемое вертикальным вытягиванием ленты стекла из стекломассы; прокатное, вырабатывемое прокатом стекломассы в ленту прокатными валками и полированное, изготовляемое методом термической полировки.

По способу применения листовое стекло делится на оконное, полированное, техническое, безопасное ( в том числе закаленное, многослойное и армированное).

Принципиальная технологическая схема производства листового стекла не имеет существе нных отличий от других видов и включает следующие технологические операции: предварительную подготовку компонентов шихты, приготовление шихты, варку стекломассы, формование ленты стекла, отжиг ленты, дополнительную обработку (механическую, химическую и т.д.).

Особенностью варки листовых стекол является то, что она осуществляется в мощных стекловаренных печах высокой производительности.

Наиболее существены отличия, связанные со способом формования ленты стекла.

Т я н у т о е с т е к л о

Вытягивание — специфический способ формования, применимый только для стекла, и наиболее распространенный, так как с его помощью производят основную массу листового стекла.

Если в жидкую стекломассу погрузить одним концом плоский металлический лист (приманку), то стекломасса при вязкости 10

ll-12

Па с к нему прилипнет. Если затем этот лист поднимать вверх, то масса будет вытягиваться вслед за ним с поверхности в виде плоской ленты определенной толщины. Однако под влиянием сил поверхностного натяжения лента будет стремиться сузиться по ширине и толщине. Для противодействия силам поверхностного натяжения и предотвращения сужения необходимо натянуть края ленты так, чтобы они удерживались в нужном положении.

При производстве тянутого стекла используют два способа формования: вертикальное вытягивание стекла через лодочку (ВВС) и вертикальное вытягивание стекла со свободной поверхности стекломассы (БВВС).

При вертикальном вытягивании стекла через лодочку принцип формования заключается в том, что в стекломассу, имеющую вязкость порядка 10

3,3

—10

3,7

Пас, погружают шамотную лодочку в виде

прямоугольного параллелепипеда со сквозным продольным вырезом, переходяще м в верхней части в узкую щ ель,

(рис. 1.31).

а б

Рис. 1.31. Установка вертикального вытягивания стекла:

а) 1 - стек ломасса; 2 - лодочк а; 3 - х олодиль ники; 4 - ша хта; 5 - валк и;

6 - скаты для удаления боя; 7 - отломочная площадка;

б) схема устр ойства лодочки: 1 - ст екломасса; 2 - лодочка; 3 - губы щели

лодочки; 4 - лента стекла; 5 - бортодержатель; 6 – холодильник

Верхняя кромка щели, называемая губами лодочки, находится ниже уровня стекломассы в бассейне. При этом под влиянием гидростатического давления стекломасса выдавливается через щель. Силы поверхностного натяжения и повышенная вязкость стекла у щели препятствует растеканию стекломассы, образуя «луковицу». Если теперь опустить в «луковицу» железную «приманку» и оттягивать вверх поступающую из щели лодочки стекломассу, то сама лодочка будет препятствовать сужению ленты.

Кроме того, чтобы лента стекла не сужалась по ширине (за счет сил поверхностного натяжения), ее края захватывают специальными приспособлениями — металлическими бортодержателями, а полотно ленты охлаждают с помощью холодильников. Проходя между холодильниками от лодочки до первой пары валков машины ВВС (рис. 6.10 а), стекломасса охлаждается настолько, что ста- . новится твердой, и валки не оставляют на ней отпечатков (I зона). На этом участке допустима высокая скорость охлаждения — 250 – 300 °С /мин. Далее стекло поступает в шахту высотой около 5 м,которую проходит за 4 мин. В нижней части шахты (II зона) в интервале температур 500 – 400 °С происходит отжиг ленты. В верхней части шахты (III зона) скорость охлаждения снова повышается и стекло

выходит из шахты машины с температурой не более 140 °С. На определенной высоте подмашинной камеры лента окончательно отвердевает и перестает растягиваться, что обеспечивает непрерывность ее движения вверх, а, следовательно, и непрерывность процесса формования. С увеличением скорости вращения валков лента растягивается сильнее, что позволяет сравнительно легко получать заданную толщину ленты и изменять ее. По выходе ленты стекла из машины ее разрезают на листы, которые поступают на раскрой, сортировку и упаковку.

Машина ВВС предназначена для вытягивания ленты стекла и ее транспортирования. Она представляет собой вертикальную чугунную шахту, снабженную расположенными по высоте 13 – 22 парами валков. Скорость вытягивания ленты стекла зависит от ее толщины и составляет 25 – 120 м/ч.

Стекломасса поступает в машину ВВС по выработочным каналам, предназначеным для подачи стекломассы с одинаковой температурой из студочной части печи в подмашинную камеру для формования. Число выработочных каналов соответствует числу машин ВВС (от 3 до 12). Подмашинные камеры предназначены для подготовки стекломассы для формования и создания тепло-физических условий для процесса вытягивания.

Достоинства лодочного способа вертикального вытягивания стекла состоят в простоте выработочных устройств, относительно малых удельных капитальных затратах на строительство установок, простоте обслуживания машин. К недостаткам этого метода следует отнести: невысокую скорость вытягивания, возможность появления такого дефекта стекла, как полосность, нередки обрывы ленты стекла. При безлодочном вертикальном вытягивании лента стекла формуется со свободной поверхности стекломассы (рис. 1.32). Необходимые для формования ленты вязкости получают путем оконтуривания определенного участка зеркала стекломассы подвесными шамотными элементами (L-образными блоками). В стекломассу на глубину 70 – 120 мм погружают огнеупорный поплавок, который способствует созданию направленного потока стекломассы, ее охлаждению до определенной вязкости и стабилизации процесса формования ленты. Меняя глубину погружения поплавка, регулируют температуру и вязкость стекломассы. Для удерживания бортов ленты на уровне поверхности стекломассы применяют специальные бортоформующие ролики принудительного вращения. Далее лента вытягивается способом, аналогичным лодочному методу.

Рис. 1.32. Схема подмашинной камеры для безлодочного вытягивания

стекла:

1 - шамо тный блок; 2 - шамотное тел о (поплавок); 3 - пр отивосвиль ный мост;

4 - холодильник; 5 - машина ВВС; 6 - коробка для улавливания боя стекла

Удельный расход условного топлива при лодочном и безлодочном способах вытягивания примерно одинаков, но при безлодочном вытягивании средняя скорость ленты выше, чем при лодочном способе. Особенно это заметно при выработке ленты с большей толщиной. В 3 – 4 раза повышается также длительность работы формующей машины между обрывами ленты. Кроме того, безлодочный способ позволяет устранить такой дефект стеклолиста как полосность.

К основным недостаткам способа следует отнести: высокую чувствительность процесса формования к колебаниям теплового режима, сложность обслуживания машин. Удельные капитальные затраты на сооружение систем БВВС и зданий для них больше, чем при лодо чном способе (развитая площадь ванных печей и выработочных бассейнов, значительно большая высота шахты). Кроме того, из-за большой ширины отрезаемых бортов (в среднем по 10 см с каждой стороны) резко снижается коэффициент использования стекломассы (до 78 – 82 %). Все это ограничивает использование безлодочного способа вытягивания стекла в стекольной промышленности.

Ф л о а т с п о с о б

Флоат-способ относится к новейшим достижениям в технологии формования листового стекла с полированной поверхностью. Это самый производительный и эффективный способ, позволяющий вырабатывать листовое стекло в большом диапазоне толщин — от 2 до 30 мм при ширине ленты до 4000 мм.

Флоат-способ формования ленты стекла осуществляется в закрытой ванне на поверхности расплавленного металла (олова) путем свободного растекания стекломассы (сливаемой в начало ванны по лотку из печи) и движения по расплаву металла плавающей ленты, которая при этом, постепенно охлаждаясь и затвердевая, непрерывно оттягивается из ванны вращающимися роликами конвейера, расположенного с другого конца ванны. Процесс формования происходит под действием массовой силы и противодействия сил вязкого сопротивления и поверхностного натяжения. В результате контакта нижней поверхности ленты с идеально гладкой поверхностью расплавленного металла и огневой полировки ее верхней поверхности (под действием поверхностного натяжения) достигается исключительно высокое качество поверхности листового флоат-стекла. Для предотвращения окисления олова в ванне при высоких температурах и порчи поверхности стекла (отложение оксидной пленки) в ванне создают изолированную инертную среду (смесь азота с водородом).

Принцип формования заключается в том, что строго дозируемое количество стекломассы из выработочной части стекловаренной печи по сливному лотку стекает на зеркальную поверхность расплавленного олова и, растекаясь по нему, превращается в ленту равновесной толщины. Отформованная лента стекла далее продвигается по поверхности олова, постепенно охлаждается (до 600 °С) и передается в отжигательную печь (рис. 1.33).

Нижняя поверхность ленты получается ровной и гладкой за счет контакта с идеально ровной поверхностью расплавленного олова, а верхняя поверхность получается полированной за счет сил поверхностного натяжения (так называемая огневая полировка). Кроме того, наличие под стеклом расплавленного олова, отличающегося высокой теплопроводностью, способствует достижению высокой термической однородности стекломассы, равнотолщинности ленты стекла и высокому качеству ее поверхностей.

Равновесная толщина формуемого стекла (6,7 мм) достигается в результате уравновешивающего противодействия сил поверхностного натяжения, которые удерживают стекломассу от растекания, и силы тяжести.

К недостаткам способа относятся сложность аппаратурного оснащения, эксплуатации технологической линии (в частности, ванны, газостанции по выработке и снабжению защитной атмосферой), а также необходимость применения олова и аммиака.

Рис. 1.33. Схема получения полированного стекла по методу флоат-процесса

1— канал выработки; 2 — отсечный шибер; 3 — стекломасса; 4 — сливной лоток; 5 —

бассейн ванны расплава; 6 — олово; 7 — холодильник; 8 — бортоудерживающие ролики; 9 — графитовые ограничители; 10 — отжигательная печь

., Общая технология силикатов

Технология строительной керамики

Список литературы:

1. Сулименко Л. М

/ Л. М. Сулименко. – М.: Идора 2004. – 335 с.

2. Чаус К .В., Технология производства силикатных материалов,

изделий и конструкций / К. В. Чаус, Ю. Д. Чисшков, Ю. В. Лабзина. – М.: Стройиздат, 1988. – 448 с.

3. Морозов И. И.,

/ И. И. Морозов. – Киев: Вища школа, 1980. – 382 с.

4. Подлесный В.Н., Рубанов В.Г. Простой частотный критерий

робастной устойчивости одного класса линейных интервальных динамических систем с запаздыванием // Автоматика и телемеханика. - 1996. - №29. - С. 137-139.

5. Рубанов В.Г., Подлесный В.Н. Достаточный критерий

робастной устойчивости замкнутых систем с интервальным объектом и фиксированным регулятором // Электромеханика. Известия высших учебных заведений. - 1995. - №3. - С. 43-48.

6. Рубанов В.Г., Подлесный В.Н. Достаточные условия

робастной устойчивости интервальных полиномов // Электромеханика. Известия высших учебных заведений. -

1995. - №1-2. - С. 59-63.

7. Маматов А.В., Подлесный В.Н., Рубанов В.Г. Обобщенный

критерий модальности линейных систем с эллиптической неопределенностью параметров // Автоматика и телемеханика. - 1999. -№2. - С. 83-94.

8. Солинов Ф.Г. Производство листового стекла. -

М.:Стройиздат, 197б.-288с.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 99

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]