Производство листового стекла флоат-способом

Содержание.

 

Введение

1 Классификация, назначение  и области применения листового

  полированного стекла флоат-способом.

2 Состояние производства  в России и за рубежом,

    достижения перспективы развития и совершенствования.

3 Требования нормативно- технической документации и

    их технологическое обеспечение.

4 Обоснование выбора  химического состава стекла 

5 Расчет технологических  характеристик и определение 

темературно – временных параметров основных стадий процесса

    5.1 Кристаллизационная способность стекла 

    5.2 Расчёт f_Si и g для выбранного состава стекла и оценка

         типа его структуры.

    5.3 Расчет физико-химических свойств стекла

6. Характеристика этапов  технологического процесса

    6.1 Рациональный выбор сырьевых материалов

    6.2 Расчет шихты

    6.3 Выбор и  описание технологии приготовления  шихты.

    6.4 Особенности процесса стекловарения

    6.5 Выбор способа  формования

    6.6 Особенности  и расчет режима отжига

7 Обоснование и расчет  производительности технологической  линии

Заключение

Литература

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Стекло - уникальный светопрозрачный строительный материал, границы и возможности использования которого постоянно расширяется в соответствии с новыми требованиями рынка стекла по цветной гамме, светотеплозащитным и прочным характеристикам, габаритам остекления

Производство зеркального  стекла развивалось с 1688 года до первой мировой войны, только развитие это шло очень медленно. Стекло расплавлялось в стекловаренных горшках, затем оно прокатывалось в лист между механическими валками. Одновременно велись поиски метода, позволяющего сделать процесс прессования непрерывным.

В результате сотрудничество компании Пилкингтон с Фордом это  открытие получило успешное развитие. Разработанный процесс успешно сочетал плавильную печь непрерывного действия с непрерывным прокатом ленты стекла[2].

В 1923 году был сделан шаг  в направлении непрерывности  производства, фирма Пилкингтон представила шлифовальную и полированную машину непрерывного действия. В 1935 году началась эксплуатация машины, на которой шлифование ленты стекла осуществлялось одновременно с обеих сторон по мере выхода из печи для отжига[2].

Процесс шлифования толстого стекла применения до 1960 годов. Он отвечал всем требованиям, предъявляемым к производству толстого и тонкого неискажающего оконного стекла. Большие отходы стекла, доходящие до 20%, высокие капитальные и эксплутационные расходы. Многие умы хотели получать стекло с полировкой и дешевизной листового стекла (процесса) и, обладающего неискажающими свойствами полированного стекла. Это было успешно достигнуто в 1959 году когда было заявлено о разработке флоат-процесса.

Флоат-процесс открыл дорогу для других радикальных разработок в производстве плоского стекла.

Одним из примеров является электро-флоат процесс, о котором было заявлено в 1967 году, и который сам представляет собой крупное изобретение. Первый продукт под названием "Спектрафлолат" был применен в зданиях и в прототипе автомобилей со стеклянной крышей.

В мире работают свыше 240 заводов по производству флоат-стекла, которые выпускают около 5 тыс. км² листового стекла в день, доля России в данном производстве примерно 3 %.

За последние 10 лет  в стекольной промышленности России произошли глубокие структурные изменения. Практически остановлено 40 - 42 завода, вырабатывающих листовое стекло по старой технологии. В настоящее время работают 20 заводов. Из них только три - Борский (Нижегородская обл.), Салаватский (Республика Башкортостан), Саратовский (Саратовская обл.) - ежегодно выпускают 900 - 1200 тыс. т флоат - стекла по современным технологиям.

Ежегодно в Россию импортируется 350 - 400 тыс. т стекла.

Для строительства флоат-линий  нужны большие капитальные затраты (от 60 до 160 млн. долларов США, в зависимости от места строительства, наличия производственных корпусов, инфраструктуры и других факторов). Однако сложившийся дефицит высококачественного листового стекла, стекла в России и разница в цене между отечественным и импортным стеклом делают оправданными такие вложения, поскольку обещают их быструю окупаемость.

1. Классификация, назначение и области применения

листового полированного стекла флоат-способом

 

Создание и внедрение  флоат-способа в стекольной промышленности можно без преувеличения назвать  технологической революцией. Она  оказала влияние не только на производство строительных материалов, но и на строительство и архитектуру. Возможность получения высококачественного листового стекла в больших объемах позволяет проектировщикам рассматривать стекло не только как материал для остекления оконных проемов, но и как облицовочный и конструкционный материал для стен и кровли. Сейчас стали нередки офисные здания со сплошным остеклением фасадов.

 В табл. 1 представлена классификация листовых стекол по ГОСТ[3].

Таблица 1

Марка стекла	Толщина стекла, мм	Условное наименование	Рекомендуемая область  применения
М1	2,0-6,0	Зеркальное улучшенное	Изготовление высококачественных  зеркал, встроенных стекол легковых  автомобилей
М2	2,0-6,0	Зеркальное	Изготовление зеркал массового  применения, безопасных стекол средств транспорта
М3	2,0-6,0	Техническое полированное	Изготовление декоративных зеркал, изделий для мебели, безопасных стекол средств транспорта
М4	2,0-6,0	Оконное полированное	Высококачественное остекление светопрозрачных  конструкций, изготовление изделий для мебели, безопасных стекол средств транспорта
М5	2,0-6,0	Оконное неполированное улучшенное	Остекление светопрозрачных конструкций. изготовление изделий для мебели, безопасных стекол сельскохозяйственных машин и тихоходного транспорта
М6	2,0-6,0	Оконное неполированное	Остекление светопрозрачных конструкций
М7	6,5-12,0	Витринное полированное	Высококачественное остекление витрин, витражей
М8	6,5-12,0	Витринное неполированное	Остекление витрин, витражей, фонарей

Классификация листовых стекол

 

Стекло с успехом применяют при проектировании малых архитектурных форм: торговых павильонов, павильонов ожидания транспорта и т.п. Все это приводит к существенному расширению ассортимента листового стекла. В результате сам флоат-процесс должен развиваться, чтобы отвечать этим растущим требованиям. Необходимо разрабатывать новые технологические процессы и приемы, дающие возможность производить стекло новых видов.

 

 

4 Обоснование  выбора химического состава стекла

 

К составам листовых стекол предъявляются ряд следующих требовании:

- высокая скорость  варки при температурах, установленных  производственной практикой, позволяющая достигать максимальных удельных съемов;

- более низкая температура  кристаллизации расплава по сравнению  с температурой формования стекла;

- оптимальная скорость  твердения, обеспечивающая достаточно  высокую скорость формования листового стекла;

- обеспечение в стекле  необходимых физико-механических  свойств и химической устойчивости, соответствующей II-III гидролитическому классу [5].

Химический состав флоат-стекла близок к составам обычных листовых стекол.

Наиболее распространенные составы листового стекла приведены  в табл.4.

Таблица 4

Составы листовых стекол [16].

Способ выработки	Содержание оксидов, % по массе
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	SO3
ВВС	71,8-72,4	1,8-2,2	<0,2	6,4-7	3,8-4,3	14,5-14,9	0,5	0,5
БВВС	72-72,8	1,5-1,7	0,1	8-8,1	3,5-3,8	13,4-13,5	0,5	0,5
Прокат	72,5	0,8	8,9	3,5	3,5	13,2	0,5	-
Флоат	71,8-73	0,9-2	0,1	8,2-9	3,3-3,8	13,2-13,4	-	-

 После анализа и  сравнения составов выбираем состав стекла для использования в дальнейших расчетах курсовой работы.

Исходный химический состав стекла, масс.%:

SiO2	Al2O3	CaO	MgO	Na2O
72,0	2,0	9,0	3,8	13,2

 

Этот состав малощелочной, а входящий в него оксид натрия уменьшает температуру варки, снижает поверхностное натяжение, в результате чего быстрее протекают диффузионные процессы и массообмен.

Отношение MgO/CaO=0,42. При таком соотношении наблюдается большая скорость варки. Количество MgO не превышает 4%, так как при более высоком содержании уменьшается химическая стойкость и возрастает вязкость.

В состав стекла входят оксиды Mg и Al, которые снижают склонность к кристаллизации, что важно в процессе варки и формования. Как известно, минимальной кристаллизационной способностью обладает стекла, удовлетворяющие следующему требованию: ∑( Al₂O₃+RO+R₂O)=27-28%. Выбранный состав удовлетворяет этому требованию (∑=27,7%) [5].

Отношение Al₂O₃/ MgO составляет 0,42, что также ведет к уменьшению кристаллизационной способности стекла.

В состав стекла входят оксиды алюминия, кремния и кальция, увеличивающие химическую стойкость, а также способствующие повышению механической прочности и твердости стекла.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод о том, что выбранный состав стекла является пригодным для производства листового стекла флоат-методом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Характеристика этапов технологического процесса

6.1 Рациональный выбор сырьевых материалов

 

К основным критериям  пригодности сырья для приготовления  стекольной шихты относят[5]:

- постоянство химического  состава;

- максимальное содержание  основного вещества;

- возможность обеспечения  заданного состава;

- минимальное содержание  оксидов железа и других красящих  примесей;

- однородность химического  состава;

- постоянный и определенный  гранулометрический состав.

Подбираем сырьевые материалы  для использования по производству листового флоат-стекла.

Кремнезем является главной составной частью промышленных стекол. Основным сырьевым материалом, который вводит оксид кремния, является песок. Качество песков для стекловарения оценивают по их химическому и зерновому составом. Главное требование к пескам – максимальное содержание оксида кремния и минимальное содержание окрашивающих примесей. Будет использоваться кварцевый песок Раменского месторождения марки С-070-1, со следующим химическим составом по ГОСТ 2251, масс.%: