§ 247. Технология получения стекла и стеклоизделия

Технология получения стекла и стеклоизделий складывается из следую­щих основных операций:

1. подготовки исходных материалов и приготовления шихты;

2. варки стекломассы;

3. выработки стеклоизделий;

4. обработки стеклоизделий.

1. Подготовка исходных материалов и приготовление шихты. Исходное сырье — песок, мел, известняк, доломит и др. — очищают от вредных загрязнений и примесей, просушивают в специальных печах и измельчают. После этого в специальных смесителях приготовляют шихту — однородную смесь исходных составляющих, взятых в определенных весовых соотноше­ниях, и смешивают.

2, Варка стекломассы. Наиболее распространенными стекловаренными печами являются горшковые и ванные, отапливаемые в основном генератор­ным газом.

Кварцевое — силикатное стекло получают при температуре порядка 2000^е, поэтому для производства его применяют электрические лечи.

Приготовленную шихту порциями загружают в стекловаренные печи (горшковые и ванные, отапливаемые генераторным газом, или электриче­ские), где они постепенно нагреваются до температур порядка 1200—1500°.

Во время нагрева и последующей выдержки при конечной температуре шихта претерпевает сложные физико-химические изменения, в результате которых образуется расплавленная стекломасса. Общая продолжительность всего цикла варки 12—15 час.

3. Выработка стеклоизделий. Процесс производства или выработки стеклоизделий заключается в формовании последних из расплавленной стекломассы. Из всех физико-химических свойств, характеризующих стекло

как материал, важнейшую роль в процессе горячего формования играют вязкость и поверхностное натяжение.

В настоящее время известен ряд технологических способов формования стеклоизделий.

Литье. Расплавленную стекломассу разливают в металлические формы и в них подвергают отжигу. После охлаждения отливку извлекают из формы и подвергают отделочным операциям (шлифованию, полированию и т. д.).

Э тим способом изготовляют литые оптические диски, худо­жественную скульптуру и архитектурно-строительные детали.

Прокатка. Горячую стекломассу (1000—1100°) про­катывают металлическим валком на чугунном столе (фиг. 458) или пропускают между двумя валками, вра­щающимися навстречу друг другу (фиг. 459). Полу­ченные таким образом стеклянные листы подвергают за­тем отжигу и последующей отделке. Таким методом получают листовое зеркальное, армированное (фиг. 460) и другие виды стекол.

Прессование. Определенное количество расплавленной стекломассы помещают в прессформу (фиг. 461) и под дей­ствием внешнего давления прессуют. Готовое изделие, из­влекаемое из прессформы в охлажденном состоянии, подвергают отжигу и последующей механической обра­ботке.

Изготовление стеклоизделий методом прессования в настоящее время осуществляют на ручных, полуавтома­тических и автоматических поессах пазличной конструкции, позволяющих получать полые изделия весом 0,02—2 кг (стеклянную посуду, стеклотару изоляторы, линзы, автокары, рефлекторы и т. п.).

Вытягивание. Изготовление стекла вытягиванием осуществляют несколь­кими способами: вытягиванием ленты стекла через лодочку, вытягиванием ленты стекла по свободной поверхности стекломассы и др.

Сущность формования ленты стекла лодочным способом заключается в следующем.

В охлаждаемую до температуры выработки (порядка 1000°) стекло­массу погружают так называемую лодочку со сквозным продольным вы­резом, переходящим в верхней части в узкую щель (фиг. 462). При погру­жении лодочки в жидкую стекломассу последняя выдавливается через щель,

захватывается асбестовыми валками (фиг. 463) и оттягивается ими кверху в виде ленты. Поступающая вверх лента подвергается охлаждению, про­ходя через систему водяных холодильников, а затем отжигу. Затверде­вшая готовая лента разрезается на куски нужных размеров в верхней части машины. Этим методом изготовляют тонкие листовые стекла (типа оконного), а также стеклянные трубки и стержни.

Фиг. 464 Схема технологического процесса выровотки изделия на прессо-выдувной машине:

/ — прием капли; 2 ~ выпрессование пульки в черновой форме; 3 и 4 — передача пульки из черновой формы в чистовую; 5 — выдувание изделия в чистовой форме; 6 — установка готового изделия на конвейер,

Выдувание. Сущность этого метода формования заключается в том, что расплавленная стекломасса набирается на выдувальную металлическую трубку, через которую подается сжатый воздух. Трубка с находящейся на ней стекломассой, заключенной снаружи в специальную металлическую форму, вращается с определенной скоростью при постепенной подаче воз­духа, раздувающего массу. Через некоторое время стекломасса принимает профиль и размеры формы, т. е. получается готовое изделие. Этим способом изготовляют самые разнообразные изделия.

В настоящее время в подавляющем большинстве случаев формование по методу выдувания осуществляют на прессовыдувных машинах. Схема технологического процесса выработки стеклянной тары на автоматической прессовыдувной машине карусельного типа представлена на фиг. 464.

Применяемые машины карусельного типа для таких процессов автомати­зированы.

4. Обработка стеклоизделий. Из существующих видов обработки-стекла термической, химической и механической — первая является наиболее важ­ной для придания стеклоизделиям необходимого комплекса физико-механи­ческих свойств. Такая разновидность термической обработки, как отжиг, является важным звеном технологии изготовления большинства стеклоизделий. Процесс отжига заключается в том, что отформованную деталь выдерживают при температурах в пределах 500—550°, обеспечивающих устойчивость приданной формы и в то же время допускающих определенную подвижность мельчайших частиц материала. Во время этого процесса устра­няются внутренние напряжения, возникающие в стекле при его охлажде­нии, которые снижают качество изделий (склонность к растрескиванию и разрушению от механических и температурных воздействий).

Закалка — нагрев при более высокой температуре, чем при отжиге, и более быстрое охлаждение — придает стеклам более высокие прочностные характеристики. Прочность при изгибе у них может достигать 29 кг/мм³, тогда как для отожженных стекол этот показатель не превышает 4 кг/мм*.

Химическую обработку стекла и стеклоизделий (травление) применяют в основном для декоративной отделки. Она заключается в обработке наме­ченных участков изделия плавиковой кислотой или ее солями.

Стекла и изделия из них при применении специального инструмента и соблюдении соответствующих режимов поддаются различным видам меха­нической обработки.