Курсовая работа: Разработка технологической схемы производства листового полированного стекла

Практика показывает, что интенсивность гомогенизации стекломассы в крупных печах оказывается выше, чем в малых печах. С повышением производительности печи процесс усреднения ухудшается. Значительное влияние на усреднение стекломассы оказывает глубина печи. В мелких печах этот процесс протекает менее интенсивно.

Наиболее однородное стекло получают при механическом перемешивании стекломассы, которое приводит к деформации элементарных ячеек и их вытягиванию в тончайшие нити с высокой удельной поверхностью контакта между слоями, способствующей взаимной диффузии.

1.3 Анализ обзора литературы, выбор рационального состава стекла и технологической схемы производства листового полированного стекла

В аналитическом обзоре рассмотрены особенности способов производства листового полированного стекла на различных стадиях технологического процесса.

В соответствии с отечественными стандартами выбран следующий химический состав стекла, мас.%: SiO₂ - 72,8; Al₂O₃ - 1,2; CaO - 9,7; Na₂O - 13,6; MgO - 2,7. Так как производство листового стекла является массовым производством, то при выборе сырьевых материалов сделан упор на использование недефицитного природного сырья.

Для снижения количества вводимой дорогостоящей соды дополнительно используется полевошпатовый материал, который так же вносит в шихту Al₂O₃ и MgO. SiO₂ вводится недефицитным песком кварцевым, CaO - мелом техническим.

При подготовке шихты будем ориентироваться на порошковый способ, который обеспечивает получение однородной по гранулометрическому и химическому составам шихты.

Варка стекломассы будет осуществляться в ванной регенеративной печи непрерывного действия. Максимальная температура варки 1580-1600 °С. Выработка стекла осуществляется способом термического формования, основанным на формировании ленты стекла на поверхности расплавленного олова.

В состав линии включаются:

- ванная стекловаренная печь с поперечным направлением пламени;

- ванна расплава;

- печь отжига;

- роликовый транспортер с механизмами поперечной резки, отломки бортов;

- оборудование по концевым операциям раскроя стекла, обеспечивающая выпуск всех необходимых типоразмеров и их упаковку.

2. Технологический раздел

2.1 Ассортимент продукции и требования, предъявляемые к ней

К листовому стеклу относят группу изделий, вырабатываемых в виде плоских листов, толщина которых мала по отношению к их длине. В настоящее время стекольная промышленность производит листовое стекло с толщиной от 0,6-0,7 до 32 мм. Длина и ширина листов стекла варьирует от 0,5 0,4 м до 6,0 3,2 м (формат «Джамбо»).

Пример форматов листового стекла, выпускаемого на ОАО «Гомельстекло».

Рисунок 2.1 - Примеры формата стекла

Флоат-способом производятся следующая продукция:

? бесцветное прозрачное стекло;

? цветное листовое стекло.

Бесцветное прозрачное стекло, изготавливаемое по технологии флоат либо методами вертикального вытягивания без какой-либо дополнительной обработки поверхности в виде плоских прямоугольных листов. Применяют этот вид стекла для заполнения световых проемов в зданиях и сооружениях жилищного, гражданского, промышленного и сельскохозяйственного назначения в качестве материала, обеспечивающего зрительную связь человека с окружающей средой, а также - естественное освещение помещений.

Традиционными сферами применения бесцветного листового стекла является остекление мебели, заполнение больших проемов и витрин общественных и торговых зданий.

Весьма актуальным в настоящий момент является производство тонкого ( < 2 мм) стекла, используемого при получении утоненного триплекса, а также для нужд часовой, фото- и компьютерной отраслей промышленности. Просветленное листовое стекло чаще изготавливается способом «флоат». При этом за счет выведения из состава шихты красящих оксидов получаемый продукт отличается повышенным пропусканием света и теплоты.

В последнее время отношение к рассматриваемому виду стекол изменилось. Все большая часть производимого прозрачного листового стекла подвергается промышленной переработке: нанесению покрытий, закалке, ламинированию и др.

Это стало возможным благодаря широкому внедрению флоат технологии, обеспечивающей высокое качество продукции. В мире сейчас функционирует более 250 флоат-линий и рынок в основном насыщен качественным листовым стеклом.

Снижение прибылей компаний-производителей листового стекла заставили перенести акцент на производство функциональной стекольной продукции, которая позволяет, например, снизить энергозатраты на отопление и кондици- онирование помещений или гарантировать безопасность и защиту людей и имущества, обладает пожаростойкостью, обеспечивает хорошую звукоизоляцию и др., а кроме того имеет существенно большую стоимость.

В итоге полированное прозрачное стекло стало универсальным базовым продуктом (сырьем), используемым для производства автомобильных стекол, стеклопакетов, витрин, витражей, дверей, порталов, при возведении внешних ограждающих и внутренних разделительных архитектурных сооружений, то есть в тех местах, где предъявляются высокие требования к пропусканию света либо к эстетическому оформлению конструкций.

Цветное листовое стекло. Окрашивание стекла издавна используется для повышения декоративности изделий из него, придания им выразительности. Цветное листовое стекло широко применяется в архитектуре для оформления фасадов, изготовления витражей и мебели, будучи произведенным различными методами (флоат, прокат, вытягивание).

Особое значение приобрели тонированные стекла, окрашивание которых не препятствует сохранению ими прозрачности. Важно, что тонированные листовые стекла помимо улучшенных эстетических характеристик могут приобретать новые функции, например, регулирование светового и теплового режимов в помещениях и др.

Основные функции тонированных стекол - декоративность, эстетическая выразительность, а также защита от солнечного излучения, благодаря повышенной абсорбции теплоты. Окрашивание листового стекла может быть объемным, либо поверхностным.

Традиционно объемное окрашивание (в массе) осуществляется при варке стекла путем загрузки в печь шихты, содержащей соответствующие красящие компоненты, обеспечивающие получение желаемого тона. Краситель при этом равномерно распределен по толщине изделия. Окрашенное в массе стекло может производиться как по технологии флоат, так и методами вертикального вытягивания, а также прокатом.

Проблемы, связанные с получением окрашенных в массе стекол, следующие:

- большие потери стекломассы при переходе с одного цвета на другой;

- повышенный расход дорогостоящих красителей.

Поэтому в разное время были разработаны способы удешевления технологии окрашивания стекла. К ним относятся:

- производство накладного листового стекла методом вертикального вытягивания, состоящего из основного бесцветного и тонкого цветного слоев (в настоящее время практически не культивируется);

- окрашивание сваренной бесцветной стекломассы в выработочном потоке (в канале питателя), получившее широкое распространение в производстве полых изделий, а также архитектурно-строительного стекла. Поверхностное окрашивание листового стекла может осуществляться:

- электрохимическим способом, предназначенным для флоатстекла. При этом процесс окрашивания происходит непосредственно в ходе формования ленты в ванне расплава за счет диффузии в нее окрашивающих металлических ионов (в режиме ON LINE);

- за счет нанесения тонких пленок на поверхность стекла в режиме ON LINE либо в ходе промышленной переработки базового бесцветного стекла.

Тонкие ( 12 мкм) покрытия на основе некоторых металлов, их оксидов или нитридов способны придавать высокие декоративные свойства листовому стеклу, поскольку цвета получаемого стекла отличаются большим разнообразием (серо-стальной, золотистый, желтый, бронзовый, фиолетовый, синий, голубой и др).

Каждый из цветов имеет ряд оттенков. Коэффициент пропускания видимого света для таких стекол может варьировать от 7 до 80%, а коэффициент отражения от 15 до 60%.

Например, листовое стекло с пленочным покрытием, полученным на основе оксида железа Fe₂O₃, в зависимости от толщины пленки и концентрации исходного раствора стекло может быть окрашено в соломенно-желтый, золотистый либо в краснооранжевый цвета.

При этом светопропускание изменяется от 75 до 40%, соответственно. Красивая окраска и блеск (коэффициент отражения R 35%) позволяет использовать такое стекло как декоративное. Однако при этом покрытие задерживает до 40% тепловой солнечной радиации, то есть придает стеклу солнцезащитные свойства, а также задерживает ультрафиолетовые лучи.

Таким образом, практика показывает, что нанесение оксиднометаллических и полимерных пленок на поверхность бесцветного флоатстекла кроме окрашивающего эффекта может придать новые функции стеклу.

Так появились теплоотражающие, теплоизоляционные, токо- проводящие, защитные от излучений различных типов, упрочненные, фотохромные стекла, полупрозрачные зеркала и др. Разработаны пленочные покрытия, придающие стеклу сразу несколько новых функций, как например, пленки на основе Fe₂O₃, рассмотренные выше.

Пленки на основе SnO₂ способны проводить электрический ток, отражать и частично поглощать тепловые лучи, защищать от радиоизлучений, упрочнять изделия из стекла. В итоге, в настоящее время в ходе промышленной переработки традиционного прозрачного листового стекла получают продукцию, обладающую совершенно новыми характеристиками.

Листовое стекло по показателям качества (оптические искажения и количество допустимых пороков) разделяются на 8 марок: М₀, М₁, М₂, М₃, М₄, М₅, М₆, М₇.

В соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 111-2014 изготавливается бесцветное листовое стекло номинальной толщины, с регламентируемыми отклонениями по толщине и разнотолщинности листов.

Таблица 2.1 ? Регламентируемые отклонения по толщине и разнотолщинности листов

Листовое стекло в зависимости от категории размеров разделяют на:

– стекло твердых размеров (ТР);

– стекло свободных размеров (СВР).

Предельные отклонения размеров по длине и ширине стекла не должны превышать значений, указанных в таблице 2.2.

Таблица 2.2 ? Предельные отклонения размеров по длине и ширине стекла

Косоугольность листов контролируется длиной диагоналей, разность которых не должна превышать значений, приведенных в таблице 2.3.

Таблица 2.3 ? Разность длин диагоналей

Отклонение от плоскостности листа не должно быть более 0,1% длины меньшей стороны.

Условное обозначение стекла состоит из обозначения марки, категории размеров, длины, ширины, толщины и стандарта.

Примеры условного обозначения ЛС:

– М1-ТР - 1800x1200x4 ГОСТ 111-2001 - стекло листовое марки М1 твердых размеров длиной 1800 мм шириной 1200 мм, толщиной 4 мм;

– М5-СВР - 2000x1500x6 ГОСТ 111-2001 - стекло листовое марки М5 свободных размеров длиной 2000 мм шириной 1500 мм, толщиной 6 мм.

По оптическим искажениям стекла должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 2.4.

Таблица 2.4 ? Требования к оптическим искажениям стекол