ПОРОКИ СТЕКЛОМАССЫ
ГАЗОВЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ. Пузыри могут быть различных размеров и формы. Мельчайшие пузыри, размером менее 0,8мм называют «мошкой». Располагаются они на поверхности стекла или в его толще.
Первичные пузыри образуются в результате неполного удаления газообразных продуктов разложения шихты, остаются в стекломассе при затянувшемся осветлении. Это происходит при неравномерном зерновом составе песка, недостатке осветлителей, сухой шихте, недостаточном времени пребывания стекломассы в зонах варки и осветления, низких температурах в зоне осветления, завышенных съемах стекломассы, недостаточном количестве теплоты или ее неправильном распределении по длине зон варки и осветления, что ведет к ослаблению потоков сыпочного цикла. Первичные пузыри обычно имеют мелкие размеры.
Вторичные пузыри чаще всего возникают при вторичном нагревании стекломассы, содержащей остатки карбонатов и сульфатов натрия. Опасная температура разложения этих остатков 1150-1200оС. Если вторичный нагрев неизбежен, то необходимо избегать перегрева и вспенивания стекломассы. Вторичные пузыри образуются на границе фаз:
стекломасса – включение; стекломасса – шихтные остатки; стекломасса свили. Источником пузырей служат также и огнеупоры (вкрапления в огнеупорах железа, углерода и т.д.).
Чем ближе к месту выработки образуются пузыри, тем больше их размер.
СТЕКЛОВИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ. Свили – включения стекла другого состава, отличаются от основного стекла по химическому составу и физико-химическим свойствам. Причины их образования – неполное растворение и гомогенизация зерен кварца; неточное дозирование компонентов шихты; плохое смешивание шихты; загрузка боя другого химического состава; вовлечение застойных зон в выработочный поток; неправильное распределение теплоты; свили от огнеупорных материалов; продукты взаимодействия огнеупоров с пылевидными компонентами шихты. Способность свилей растворяться зависит от поверхностного натяжения.
ТВЕРДЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ. Это опасный порок стекломассы. Они вызывают локальные напряжения, которые снижают механическую прочность и термическую устойчивость изделий и часто приводит к самопроизвольному разрушению. Твердые включения могут быть:
-шихтными – непроварившиеся компоненты шихты, которые образуются в результате содержания примесей тяжелых минералов в песке, неоднородности шихты, не хватки плавней, расслоения шихты, неправильного режима варки, образования кремнеземистая пленка;
-огнеупорными – образуются в результате использования некачественного огнеупора, нарушения эксплуатации стекловаренной печи (перелеты пламени, колебание уровня стекломассы и др.), а также в случае попадания огнеупора в печь со стеклобоем;
-сульфатными (щелочными);
-продуктами кристаллизации стекломассы;
-посторонними загрязнениями («черные точки», металл и др.).
§ 2.3 ПРОЦЕСС ФОРМОВАНИЯ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА НА РАСПЛАВЕ МЕТАЛЛА
Способ формования листового стекла на поверхности расплавленного металла (флоат – процесс) впервые предложили американцы Хил и Хичкок независимо друг от друга в 1902г. Хичкок усовершенствовал свое изобретение в 1925г.
Сущность этого способа непрерывного производства листового стекла состоит в том, что регулируемое количество стекломассы в виде струи поступает из стекловаренной печи на поверхность расплавленного металла и, продвигаясь по ней, превращается в ленту стекла с огненно – полированными поверхностями.
В результате контакта нижней поверхности ленты стекла с идеально гладкой поверхностью расплавленного металла и огневой полировки ее верхней поверхности (под действием поверхностного натяжения) достигается исключительное качество поверхности листового стекла.
Критерии выбора металла: металл должен быть жидким при температурах 600 – 1050оС; должен иметь плотность больше плотности стекла, т.е. больше 2500кг/м3,чтобы удерживать ленту на поверхности; упругость пара при1027 оС должна быть меньше 13,33Па. Этим требованиям отвечает олово (Sn):
-температура плавления - 232 оС;
-температура кипения 2623 оС;
-плотность при 1050оС составляет 6500 кг/м3;
-упругость пара при1027 оС равна 0,25Па.
Первые образцы флоат-стекла были получены в 1953г. английской фирмой «Пилкингтон».
Процесс формования ленты стекла на расплаве металла осуществляется в ванне расплава, представляющей собой тепловой агрегат, содержащий слой расплавленного металла, защитную восстановительную атмосферу, средства подачи стекломассы и вывода ленты из ванны расплава в печь отжига.
Подача стекломассы из стекловаренной печи в ванну расплава осуществляется через сливной узел, состоящий из мелкого выработочного канала, сливного лотка, отсекающего и дозирующего шиберов. С помощью отсекающего шибера производится прекращение подачи стекломассы в ванну расплава. Дозирующим шибером осуществляется регулируемая подача стекломассы в ванну расплава на формование.
Дно мелкого выработочного канала и лоток выполняются из плавленного огнеупора типа бакор со сроком службы не менее 3-х лет. Шибера изготовлены формованием из порошка кварцевого стекла на кремнеземистой связке. Срок службы шиберов не менее 3-х месяцев.
Температура стекломассы в выработочном канале поддерживается:
-на ЛТФ-1 1100 - 1115 оС (в зависимости от задания)
-на ЛТФ-2 1095 – 1115оС (в зависимости от задания)
-на ЛТФ-4 1095 - 1160 оС (в зависимости от задания)
Температура на выходе из ванны расплава:
-на ЛТФ-1 590-610 оС (16 зона по пирометру 620+1оС)
-на ЛТФ-2 610-620 оС (в зависимости от задания)
-на ЛТФ-4 620 +5 оС
Ванна расплава имеет огнеупорную футеровку, выполненную из шамотных брусьев. Срок службы огнеупоров ванны расплава до капитального ремонта не менее 10 лет. Проектные длина ванн расплава и уровень олова на ОсОО «Интергласс» составляют:
-ЛТФ-1 длина 49,709 м, уровень олова 50 мм в мелкой части, 70 мм в средней, 100-110 мм в глубокой части;
-ЛТФ-2 длина 40,4 м, уровень олова 55 мм в мелкой части и 105 мм в глубокой;
-ЛТФ-4 длина 30,769 м, уровень олова 50 мм в мелкой части и 100 мм в глубокой.
Ванна расплава снабжена:
-сводовыми нагревателями, обеспечивающими в период разогрева ванны температуру по газовому пространству не менее 1000оС и имеющими срок службы не менее 2-х лет;
-системой контроля и плавного регулирования электрической мощности нагревателей;
-системой регулирования потоков расплавленного олова (рассекатели, ограничители);
-системой телевизионного контроля границ стекломассы в зоне ее максимального растекания, в зонах формования ленты стекла с помощью утоняющих устройств;
-стационарными контрольно-измерительными приборами для контроля температуры стекла в выработочном канале, температуры олова в ванне, скоростей растягивания ленты утоняющими устройствами, количества и параметров качества защитной атмосферы.
Процесс формования ленты стекла на расплаве металла делится на следующие технологические операции, которым соответствуют последовательные участки ванны расплава:
- непрерывная регулируемая подача стекломассы из выработочного канала стекловаренной печи и ее слив на расплав олова в головном участке ванны расплава;
- растекание стекломассы на поверхности расплава олова до образования плоского слоя стекла равновесной толщины;
- «активное» формование ленты стекла, где под действием сил вытягивания, прилагаемым к формуемой ленте, она приобретает заданную толщину и ширину;
- охлаждение формуемой ленты до температуры ее выхода из ванны расплава на тянущие валы.
Стекломассу сливают на расплав олова в головной части с носика лотка. Растекание стекломассы ограничивается задним смачиваемым брусом, рестрикторами и боковыми ограничителями. Стекломасса, которая течет от носика лотка к заднему брусу, образует «затек». Важнейшим требованием в процессе формования ленты стекла, является постоянное движение стекломассы в «затеке», чтобы не допустить ее застоя и кристаллизации. В конце участка растекания поток стекломассы под действием сил тяжести и поверхностного натяжения формуется в плоскопараллельный слой толщиной около 7мм. При свободном растекании равновесие сил, действующих на стекломассу, приводит к установлению толщины слоя 6,5-6,8мм, называемого равновесной толщиной. Непременным требованием для получения ленты стекла с высоким качеством по разнотолщинности является достаточная завершенность процесса растекания.
На участке «активного» формования ленту стекла в вязком состоянии подвергают действию сил вытягивания. Существует два способа вытягивания стекла: способ прямого вытягивания и способ продольно-поперечного вытягивания. Продольное вытягивание осуществляют действием сил, передаваемых от роликов печи отжига вдоль затвердевающей ленты. Продольно-поперечное растягивание ленты выполняют с помощью утоняющих машин.
На участке охлаждения теплосъем осуществляется через футеровку ванны и дополнительно холодильниками различных конструкций. Величину теплосъема регулируют изменением количества холодильников. Выравнивание температуры олова по ширине ванны может быть достигнуто изменением электронагрева по участкам и установкой ограничителей потоков олова и холодильников.
Для защиты металлического расплава олова от окисления в ванну расплава подается защитная газовая атмосфера, состоящая из азота и водорода. Подача защитной атмосферы в ванну расплава осуществляется через свод.
Станция получения азотно-водородной смеси (АВС) состоит из 8 установок АВУ-450 общей мощностью 3600м3/ч. Станция предназначена для выработки азотно-водородной смеси, которая содержит от 2 до 12% водорода, до 0,0005% кислорода, СО2 – 0,005%, СО – 0,01%, NO 0,0001%, содержание азота от 76 до86%. Давление на выходе со станции до 0,3кгс/см2