Производство листового стекла флоат методом

Содержание

 

 

Введение         3

1. Сырье и добавки.       5

1.1 Основные материалы       5

1.2 Вспомогательные материалы и  добавки   7

2. Производство листового стекла  способом

 продольно-поперечного вытягивания.    10

2.1 Подготовка сырьевых материалов и

приготовление шихты.       10

2.2 Варка шихты и доведение  стекольного

 расплава до формовки       10

2.3 Формование листового стекла  методом

 продольно- поперечного вытягивания.    15

2.4 Отжиг листового стекла.      18

2.5 Резка и упаковка  стекла.      20

3 Расчет оборудования       24

4 Контроль производства листового стекла.   32

5   Правила техники безопасности, охраны труда.           34

Заключение          35

Список используемой литературы                                            37   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Стекло - один из самых  распространенных материалов, широко используемых в народном хозяйстве  и в быту. Прозрачными листами  стекла заполняют световые проемы зданий и остекляют средства транспорта.

Широчайшее применение находит стекло в современном строительстве. Прозрачные изделия из стекла - листы с узорчатой поверхностью или армированные металлической сеткой, профильное стекло в виде швеллеров и коробок - применяют для кладки наружных стен и внутренних перегородок.

Первоначальное назначение стекла было чисто бытовым. В бронзовом веке из природного вулканического стекла - обсидиана делали зеркальца, ножи, бритвы. Стеклоделие появилось 4-5 тыс. лет тому назад в странах Ближнего Востока (Месопотамии, Финикии, Египте). На огне костров сплавляли смесь песка с золой и получали вязкую, пластическую массу, из которой при помощи щипцов делали бусы, браслеты, статуэтки и сосуды. После завоевания Ближнего Востока Римской империей в 1 в. до н.э. в Риме появились стекольные мастерские с примитивными печами-горнами, в которых можно было сплавлять горячую жидкотекучую массу. Из нее с помощью впервые примененной стеклодувной трубки были получены выдувные изделия; тогда же начали отливать стекло в пластины, шлифовать и полировать их.

Одновременно стеклоделие  распространялось по другим территориям Римской Империи.

На Киевской Руси с III в. н.э. делали эмали для ювелирных  изделий, а стеклоделие как ремесло  появилось в Х-ХI в., видимо, благодаря  связям с Византией. Первый стекольный завод в России появился в 1639 году и был запущен шведом Елисеем Коетом в Духанино, близ Воскресенска (под Москвой). Позже благодаря содействию Петра I производство стекла в России стало развиваться быстрее.

В настоящее время  стекольная промышленность развивается  динамично, так как возрастает спрос в таком материале и в изделиях, особенно из листового стекла.

Листовое стекло изготавливается  из двух основных компонентов –  кварцевого песка и карбоната  натрия. Изначально при изготовлении стекла использовался метод вертикального  вытягивания, однако в настоящее время он устарел из-за высокой себестоимости и низкого качества получаемого материала. Современным способом производства листового стекла является флоат-метод, который заключается в помещении стекломассы в ванну с расплавленным оловом

Наиболее распространено изготовление листового стекла флоат-методом, однако в ряде стран, включая Казахстан, на отдельных предприятиях стекло производится путем вертикального вытягивания. В ближайшее время в связи с устаревшими технологиями ожидается полный переход к флоат-методу изготовления стекла.

 В промышленных  объемах листовое стекло стало  изготавливаться много десятилетий  назад, однако и сейчас стекло  является современным и востребованным  материалом. Во многом популярность  стекла поддерживается благодаря открытию новых технологий и приданию стеклу уникальных качеств. Так, среди ассортимента можно встретить огнестойкое, термостойкое, теплозащитное, ударопрочное, закаленное, ламинированное и прочие виды стекла.

 Многообразие позволяет  применять листовые стекла в самых различных отраслях, однако главными потребителями являются строительство и автомобилестроение. Высокие темпы автомобилизации населения в докризисные годы способствовали росту производства стекла, причем в данной отрасли стекло является незаменимым материалом. Рост потребления также происходит вследствие увеличения использования стекла в строительстве. Этим и обосновывается актуальность темы данной курсовой работы.

 

1. Сырье и добавки.

Применяемое в производстве стекла сырье подразделяют на основное и вспомогательное. Основным сырьем являются стеклообразующие материалы; вспомогательным – материалы, применяемые для осветления, обесцвечивания, окрашивания стекла и регулирования режима варки.

 

1.1 Основные материалы.

К основным материалам относятся кварцевый песок, борный ангидрид, сода, сульфат натрия, поташ, известняк, доломит, магнезит, глинозем, окислы свинца и др.

Кварцевый песок —  основной материал для производства стекла. Содержит 99-99,5% кремнезема и  около 1% примесей окислов железа, хрома, ванадия и др. Чем меньше примесей в песке, тем выше его качество.

Окислы железа придают  стеклу желто-зеленоватый оттенок, снижают его светопрозрачность. Поэтому в песке для стекломассы, используемой в производстве столовой посуды, допускается не более 0,025% окислов железа, а для хрусталя – не более 0,012%. Неравномерный по величине зерен песок также способствует появлению дефектов.

Борный ангидрид повышает термическую и химическую устойчивость стекла, его оптические и механические свойства, ускоряет варку, улучшает осветление стекла. Борные соединения применяют при изготовлении специальных термостойких стекол, химической и лабораторной посуды, а также для посуды, изготовляемой механизированным способом.

Соду (углекислый натрий) Na2CO3 природную или искусственную применяют для введения в стекломассу окиси натрия. В основном используют кальцинированную (безводную) соду. Содержание окиси натрия в стекле ускоряет стеклообразование, но снижает термостойкость и повышает коэффициент расширения стекла.

Сульфат натрия Na2SO4 способствует осветлению стекла. Его получают из природных сульфатов (мирабилитов, тенардитов, астраханитов, глауберитов) и как побочный продукт при производстве соляной кислоты. Варка сульфатной шихты сложнее, чем содовой, и проходит дольше.

Поташ K2СО3 используют для введения в стекло окиси калия, которая улучшает оптические свойства стекла, придает ему повышенный блеск, прозрачность и чистоту.Поташ получают из золы подсолнечника, свеклы и соломы, а также из минералов сильвинита и карналлита.

Известняк, реже мел и мрамор обогащают стекло окисью кальция, которая повышает его химическую стойкость, способствует осветлению и ускоряет варку.

Для производства столовой посуды допускаются известняки с  содержанием окиси железа не более 0,03%.

Доломит CaCO3MgCO3 – природная двойная соль кальция и магния, которую добавляют для введения в состав стекла окиси кальция вместе с окисью магния, повышающей химическую устойчивость и механическую прочность стекла и улучшающей его структуру (снижает тенденцию стекла к кристаллизации).

Магнезит MgCO3 – природный  или искусственный карбонат магния; применяют для обогащения сортового  и других видов стекла окисью магния за счет соответствующего уменьшения окиси кальция.

Глинозем Аl2O3 – техническая  окись алюминия; повышает термостойкость, вязкость, механическую прочность и химическую стойкость стекломассы, снижает ее кристаллизационную способность.

В шихту глинозем вводят в основном в виде полевого шпата K2O·Al2O3·6SiO2, каолина глины, пегматита, сиенитов и других минералов, богатых соединениями алюминия. В обычном стекле содержится до 1,5-3 % глинозема, в жароупорном – до 7 %.

Свинцовый сурик Pb3O4 и  глет РbО применяют при производстве хрусталя и оптического свинцового стекла для введения окиси свинца. Окислы свинца придают стеклу повышенный блеск, увеличивают показатель преломления, повышают удельный вес, способствуют лучшей обрабатываемости. Содержание окислов железа в свинцовом сурике и глете не должно превышать 0,001%.

Окись свинца может быть заменена окисью бария, которую вводят в виде барита BaSO4 или витерита ВаCO3. Окись бария повышает блеск, коэффициент преломления стекла и частично ускоряет процесс варки.

 

 

 

1.2 Вспомогательные материалы  и добавки

К вспомогательным материалам относятся осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, ускорители варки.

Осветлителями являются аммонийные соли NH4NO3, NH4Cl, (NH4)2SO4 и их смеси, калиевая и натриевая селитра, трехокись мышьяка, карбонаты щелочных и щелочноземельных элементов, сульфат  натрия, фтористые соединения. Они  способствуют освобождению стекломассы от пузырей, т. е. ее осветлению. В процессе варки осветлители разлагаются с выделением газа; происходит соединение мелких пузырей в крупные, которые удаляются из стекломассы.

Обесцвечиватели применяют  для устранения оттенков, появляющихся от примесей железа, хрома, ванадия, придающих зеленый и другие цветные оттенки. Применяют физический и химический способы обесцвечивания.

При физическом обесцвечивании в стекломассу вводят красители, окраска которых нейтрализует нежелательные цвета, поглощая избыток зеленых и желтых лучей; в результате стекло становится бесцветным. Селен (красный краситель) нейтрализует зеленую окраску,закись кобальта (синий краситель) – желтую. Эффективно обесцвечивание окислами редкоземельных металлов (неодима, европия), которые, кроме того, увеличивают прозрачность стекла.

Химическое обесцвечивание заключается в окислении железа веществами, выделяющими кислород, который переводит интенсивно окрашенную закись железа в окись. Химические обесцвечиватели  – селитра натриевая, калиевая, сульфаты, хлориды и фториды щелочных металлов, трехокись мышьяка, окись сурьмы. Выделяющиеся при разложении окислителей летучие вещества способствуют бурлению (бурному выделению газовых пузырей) и осветлению стекломассы.

Красители придают стеклу необходимый цвет. Применяют молекулярные и коллоидные красители.

Молекулярные красители - окрашивают стекломассу, растворяясь  в ней. К ним относятся главным  образом окислы тяжелых металлов – марганца, кобальта, никеля, хрома, ванадия, железа, урана и др.

Коллоидные красители  – соединения золота, меди, селена, сурьмы и серебра; находятся в  стекле в коллоиднодисперсном состоянии. Степень и цвет окраски стекла этими красителями зависят от температуры и продолжительности  вторичного нагрева (наводки) стекла.

Соединения редкоземельных элементов являются новой группой  красителей стекла. Цвет стеклоизделий, окрашенных окислами редкоземельных элементов, характеризуется особой прозрачностью  и чистотой, легкими, красивыми и  разнообразными полутоновыми оттенками.

При окраске окисью церия  стекло приобретает красивый желтый цвет с красноватым оттенком, при  добавлении окиси титана – золотисто-желтый. Окись самария придает стеклу желтый цвет; окись празеодима –  золотисто-зеленый, окись неодима  — фиолетово-сиреневый; смесь окислов неодима и селена – пурпурный (неодимовый рубин); окись эрбия – темно-розовый.

Глушители – материалы, придающие стеклу непрозрачность. Они  растворяются в стекле при температуре  его варки, а при охлаждении выделяются в виде микрокристаллов, отражающих и рассеивающих свет. Непрозрачные стекла бывают опаловыми (слабо заглушёнными) и молочными (сильно заглушёнными). Для получения опалового стекла применяют апатит, костяную муку и другие глушители; для получения молочного стекла – криолит, плавиковый шпат, кремнефтористый натрий. Используют также окись олова, трехокись мышьяка, окись циркония, тальк и др. Особый вид цветного, прозрачного или глушеного стекла – цинкосульфидное стекло. Для его получения в шихту вводят сульфид цинка, являющийся глушителем. Глушащий эффект усиливается при быстром охлаждении и повторном разогревании заготовки. Цветные оттенки цинкосульфидному стеклу придает сернистое железо (образуется при взаимодействии серы с железом, присутствующим в шихте). Цвет зависит от количества сернистого железа, добавления красителей и режима температурной обработки. Сульфидное стекло может быть прозрачным, опаловым, мраморным, двухцветным и многоцветным, напоминать янтарь, агат, яшму, лазурит, авантюрин и др.

Ускорители варки снижают  вязкость стекломассы, при нагревании выделяют пары воды и другие летучие соединения, тем самым способствуя стеклообразованию.

Ускорители варки –  фтористый кальций, кремнефтористый  натрий, борный ангидрид, сульфат аммония  и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Производство листового стекла способом продольно-поперечного вытягивания.

2.1 Подготовка сырьевых материалов и приготовление шихты.