ЛИНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОГО ПОЛИРОВАННОГО СТЕКЛА

Область техники
Полезная модель относится к промышленности строительных материалов, в частности к устройствам для производства стекла непрерывным методом.
Уровень техники
Из уровня техники известна производственная линия непрерывного проката для производства листового стекла. Линия включает ванную печь, прокатную машину, печь для отжига стекла, полярископ, механизм для отбортовки, механизм для отломки, рольганг с ускорителем, рольганг торцового укладчика, торцовый укладчик, тельфер с присосной рамой и стол резчика. При непрерывном способе проката стекломасса, сваренная в ванной печи, через специальный желоб (сливной лоток) поступает в прокатные вальцы и в виде непрерывной ленты - в туннельную отжигательную печь. При односторонней обработке листов стекла лента, выходящая из печи, разрезается на отдельные листы. При двусторонней обработке лента подается на конвейер неразрезанной (см. Л.М.Бутт, Технология стекла, гос. изд. Литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, Москва, 1960 г., стр.251-256).
Данным способом непрерывного проката вырабатывают прозрачное листовое стекло, идущее на шлифовку и полировку. Непрерывный прокат - высокопроизводительный способ производства. Одна машина шириной 3 м способна выработать до 250 т стекломассы в сутки. Однако этот способ имеет и недостатки: им вырабатывают стекло толщиной более 4-5 мм; кроме того, стекло полученное методом непрерывного проката, требует шлифовки и полировки. Чтобы уменьшить затраты на обработку и потери стекла, стремятся получить ленту как можно более равномерной толщины и с возможно более гладкой поверхностью. При хорошем качестве проката с каждой стороны листов снимают при шлифовке всего 0,3-0,5 мм стекла.
В конце 50-х годов английской фирмой "Пилкингтон бразерс Лимитед" был разработан новый способ получения полированного стекла методом формования ленты стекла на расплаве олова, получившего название флоат-процесса (плавающего стекла). Новый способ оказался настолько перспективным, экономически рентабельным и технически совершенным, что он за короткое время (10-15 лет) полностью заменил механические конвейеры по обработке стекла и стал доминирующим в мире (Н.М.Павлушкин, Химическая технология стекла и ситаллов, Москва, стройиздат, 1983 г, стр.233-234).
Принцип формования заключается в том, что строго дозируемое количество стекломассы из выработочной части стекловаренной печи по сливному лотку стекает на зеркальную поверхность расплавленного олова и растекаясь по нему, превращается в ленту равновесной толщины. Отформованная лента стекла далее продвигается по поверхности олова, постепенно охлаждается (до 600°С) и передается в печь отжига.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является поточная непрерывная линия для производства строительного полированного стекла, известная из "ПРОИЗВОДСТВО СТЕКЛА", В.В.Тарбеев и др., ФГУИПП "Нижполиграф", Нижний Новгород, 2002, стр.136-138. Известная линия включает ванную стекловаренную печь, включающую загрузочный карман с загрузчиками шихты, варочную часть, пережим, студочную часть, выработочный канал, флоат-ванну.
Из стекловаренной печи через питающий канал стекломасса поступает во флоат-ванну, где преобразуется в ленту стекла и по подъемным валам с другого конца ванны поступает в печь отжига и далее на рольганг. Движущаяся лента проходит визуальный контроль по порокам и контроль отжига. Затем на участке поперечной резки лента разделяется на заготовки, поступающие на участок резки. По специальной программе листы стекла автоматически подаются с рольганга на резные столы, где раскраиваются на заготовки-полуфабрикаты и устанавливаются автоматически на пирамиды,
которые затем автопогрузчиками транспортируются на склад. Бракованные заготовки, бой сбрасываются в бункера либо в специальные контейнеры для боя. Производительность всего оборудования поточной линии определяется варочной способностью стекловаренной печи.
Из недостатков можно отметить, что нерасплавленная шихта в варочном бассейне стекловаренной печи распространяется в сторону по направлению к его боковым стенкам, накапливается у последних, забивает проход как для поступления шихты в варочный бассейн, так и выходное отверстие из него, причем взаимодействие шихты с футеровкой печи приводит к ее разрушению и тем самым сокращается срок службы стекловаренной печи, что в свою очередь приводит к уменьшению производительности линии; кроме того в данном техническом решении не предусмотрена возможность управления циркуляционными потоками стекломассы в продольном и поперечном сечении ванной стекловаренной печи, что не позволяет обеспечить однородность стекломассы по температуре и химическому составу при поступлении в выработочный канал стекловаренной печи, а так же не позволяет отодвигать шихту от боковых стенок стекловаренной печи.
Раскрытие полезной модели
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение возможности управления температурными полями, а также продольными и поперечными конвекционными потоками стекломассы в стекловаренной печи, и регулирования расположения шихты по площади стекловаренной печи, стабилизация положения границ шихты на необходимом расстоянии от боковых стен, обеспечение однородности стекломассы в основном за счет химического, а также термического усреднения. Решение поставленной задачи позволит улучшить качество и увеличить количество вырабатываемой продукции, а также продлить срок службы линии для производства листового полированного стекла.
Поставленная задача решается тем, что в линии для производства листового полированного стекла, содержащую ванную стекловаренную печь,
включающую загрузочный карман с загрузчиками шихты, варочную часть, пережим, студочную часть и выработочный канал, флоат-ванну, согласно полезной модели варочная часть включает отапливаемую зону и зону конденсирования, ванная стекловаренная печь снабжена водоохлаждаемым элементом, содержащим крепежную и холодильную секции, соединенные переходной секцией и размещенным вдоль продольной оси указанной печи перпендикулярно к торцевой стенке загрузочного кармана между загрузчиками шихты, причем отношение площади отапливаемой зоны варочной части к площади холодильной секции водоохлаждаемого элемента выбрано из соотношения 1:(0,013-0,038), в пережиме размещены две водоохлаждаемые мешалки установленные навстречу друг другу и перпендикулярно боковым стенкам пережима, и выполненные в виде трубы с водоохлаждаемыми U-образными лопастями, при этом отношение площади пережима стекловаренной печи к площади водоохлаждаемой поверхности лопастей мешалок выбрано из диапазона 1:(0,026-0,036), а стекловаренная печь дополнительно снабжена двумя водоохлаждаемыми элементами перпендикулярными к торцу стенки загрузочного кармана, размещенными в непосредственной близости от боковых стен стекловаренной печи, кроме того водоохлаждаемые мешалки установлены с возможностью возвратно-поступательного движения.
В результате повышается качество строительного стекла и увеличивается срок службы линии, причем экспериментально было установлено, что выбранные вышеуказанные диапазоны, обеспечивают улучшение однородности стекломассы и защиту футеровки стекловаренной печи.
На основании расчетно-экспериментальных данных полученных при моделировании и исследовании температурных полей и потоков стекломассы, стекло требуемого качества может быть получено при соблюдении следующих условий:
- ширина загрузочного кармана стекловаренной печи относится к длине загрузочного кармана, как 1:(0,22-0,26);
- ширина варочной части стекловаренной печи относится к длине варочной части стекловаренной печи, как 1:(3,4-3,8);
- ширина пережима стекловаренной печи относится к длине пережима стекловаренной печи, как 1:(1,10-1,50);
- ширина студочной части печи относится к длине студочной части стекловаренной печи, как 1:(1,80-2,20);
- ширина выработочного канала стекловаренной печи относится к длине выработочного канала, как 1:(1,26-1,67);
- общая площадь поверхности зеркала стекловаренной печи относится к площади загрузочного кармана стекловаренной печи, как 1:(0,03-0,04);
- общая площадь поверхности зеркала стекловаренной печи относится к площади варочной части стекловаренной печи, как 1:(0,60-0,70);
- общая площадь поверхности зеркала стекловаренной печи относится к площади отапливаемой зоны стекловаренной печи, как 1:(0,46-0,52);
- общая площадь поверхности зеркала стекловаренной печи относится к площади зоны конденсирования стекловаренной печи, как 1:(0,20-0,26);
- общая площадь поверхности зеркала стекловаренной печи относится к площади пережима стекловаренной печи, как 1:(0,053-0,063);
- общая площадь поверхности зеркала стекловаренной печи относится к площади студочной части стекловаренной печи, как 1:(0,24-0,30);
- общая площадь поверхности зеркала стекловаренной печи относится к площади выработочного канала стекловаренной печи, как 1:(0,010-0,014).
Краткое описание чертежей
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен план линии для производства листового полированного стекла, на фиг.2 изображен вид сверху ванной стекловаренной печи, на фиг.3 продольное сечение ванной стекловаренной печи, на фиг.4 продольное сечение ванной
стекловаренной печи с циркуляционными потоками стекломассы, на фиг.5 поперечное сечение пережима ванной стекловаренной печи.
Линия по производству листового полированного стекла включат в себя: (см. фиг.1) 1 - загрузчики шихты (4 шт.), 2 - загрузочный карман, 3 - ванную стекловаренную печь, 4 - арочный холодильник, 5 - выработочный канал, 6 - горелки (6 пар), 7 - регенераторы (6 пар), 8 - холодильник в пережиме печи, 9 - флоат-ванну, 10 - водоохлаждаемый элемент (бортовой холодильник) 1 пара, 11 - водоохлаждаемый элемент (осевой холодильник), 12 - механизм утонения ленты стекла, 13 - мешалку стекломассы (1 пара), 14 - шлаковую камера, 15 - печь отжига, 16 - сканер, 18 - опускная секция, 19 - бункер стеклобоя, 20 - командоаппарат резки ленты, 21 - балку продольной резки (2 шт.), 22 - рольганг, 23 - поперечную резку (2 шт.), 24 - вал отломки, 25 - секцию борт отлома, 26 - опускную секцию, 27 - дробилку, 28 - ротатор, 29 - установку обдува стекла, 30 - установку нанесения порошка, 31 - укладчик вертикальный (2 шт.), 32 - укладчик горизонтальный (2 шт.), 33 - секцию бортотлома, 34 - установку обдува стекла, 35 - установку нанесения порошка, 36 - стол перереза, 37 - укладчик, 38 - стол перереза.
Ванная стекловаренная печь 3 включает в себя (см. фиг.2) загрузочный карман - 2, четыре загрузчика шихты - 1 непрерывного режима работы, варочную часть, состоящую из отапливаемой зоны и зоны конденсирования (на чертежах не показаны), пережим 39 (см. фиг.5), студочную часть (на чертежах не показана) и выработочный канал 5 (фиг.1).
Ванная стекловаренная печь 3 снабжена водоохлаждаемым элементом (осевым холодильником) 11 (фиг.3), содержащим крепежную 11а и холодильную 11с секции, соединенные переходной секцией 11b и размещен вдоль продольной оси печи перпендикулярно к торцевой стенке загрузочного кармана 2 между загрузчиками шихты 1.
Пережим 39 ванной стекловаренной печи 3 снабжен двумя мешалками стекломассы 13. Мешалки 13 установлены навстречу друг другу и перпендикулярно боковым стенкам пережима 39, выполнены в виде трубы с
тремя водоохлаждаемымй лопастями 40 (фиг.5) и выполненными с возможностью возвратно поступательного движения.
Ванная стекловаренная печь 3 снабжена двумя водоохлаждаемымй элементами 10 (бортовыми холодильниками), см фиг.2 выполненными перпендикулярными к торцу стенки загрузочного кармана 2 в непосредственной близости от боковых стен ванной стекловаренной печи 3.
Осуществление полезной модели
Линия для производства листового полированного стекла работает следующим образом.
Шихта, загружаемая в ванную стекловаренную печь 3 через загрузочный карман 2, плавится в варочном бассейне ванной стекловаренной печи 3, образуя стекломассу 41 (фиг.4). Стекломасса 41 непрерывно движется под действием выработки и тепловой конвекции. Снижая температуру стекломассы 41 вдоль продольной оси ванной стекловаренной печи 3 ниже температур, установившихся у боковых стен, водоохлаждаемый элемент (осевой холодильник) 11 и бортовой холодильник 10 перераспределяют циркуляционные потоки стекломассы 41, направляя их от боковых стен ванной стекловаренной печи 3 к продольной оси - центру ванной стекловаренной печи 3, на фиг.4 показаны циркуляционные потоки стекломассы в продольном сечении ванной стекловаренной печи 3. Шихта, плавающая на поверхности стекломассы 41, перемещается этими потоками на некоторое расстояние от боковых стен ванной стекловаренной печи 3 к ее центру.
С целью интенсификации процесса студки стекломассы 41 по всей ширине пережима 39 установлены две мешалки 13 стекломассы 41. Водоохлаждаемые мешалки 13 снижают температуру стекломассы 41 не только за счет охлаждения, а также вследствие их тормозящего влияния на циркуляцию стекломассы 41. Необходимо отметить, что мешалки 13 не только выполняют функцию водоохлаждаемой преграды, но и существенным
образом влияют на обеспечение однородности стекломассы 41 в основном за счет химического, а также термического усреднения.
После выработочного канала 5 стекломасса поступает во флоат-ванну 9. Строго дозированное количество стекломассы 41 стекает на зеркальную поверхность расплавленного олова и, растекаясь по нему, превращается в ленту равновесной толщины. Отформованная лента стекла далее продвигается по поверхности олова, постепенно охлаждается (до 600°С) и подается в печь отжига 15. Движущаяся лента стекла проходит 8 тепловых зон и выходит охлажденной до 60°С с внутренним напряжением в пределах допустимых норм.
После печи отжига 15 лента стекла поступает на рольганг концевых операций 22, и сканер 16 определяет пороки в стекле и выдает задание по порезке ленты стекла на листы. Лента стекла проходит под балками продольной 21 и поперечной резки 23, при этом наносятся резы на стекле продольный и поперечный. Вал отлома 24 отламывает надрезанный лист и он на ускорительном рольганге поступает в секцию бортотлома 25, где опускными роликами отламываются надрезанные борта. При некачественном отломе листа, стекло с пороками отправляется в дробилку 27 опускной секцией 26 и превращается в стеклобой. Лист стекла размера (2250×3210) разворачивается на ротаторе 28 на 90° и направляется по рольгангу на укладчики с предварительном обдувом листов с помощью установки обдува стекла 29 и напылением защитного порошка с помощью установки нанесения порошка 30. Съем стекла производится на четырех укладчиках: два вертикальных 31 и два горизонтальных 32, лист стекла размера (3210×6000) не разворачивается на ротаторе 28 и борта не отламываются. Отламывание бортов листа стекла JS происходит на отдельной дополнительной секции бортотлома 33. Лист стекла с предварительным обдувом листов с помощью установки обдува стекла 34 и напыление защитного порошка с помощью установки нанесения порошка 35 поступает на укладчик стекла 37. При определении местных пороков в листе стекла он отправляется на стол
перереза 36 для стекла (2250×3210) и на стол перереза 38 для стекла (3210×6000) для отделения стекла высокого качества от низкокачественного.
Применение изобретения позволяет увеличить срок службы стекловаренной печи, улучшить качество вырабатываемой продукции, увеличить выработку стекла.