Министерство образования и науки Украины Луганский национальный педагогический университет имени Тараса Шевченко Реферат на тему Студента 4 курса факультета ЕГФ специальности ХБ Згонника Вячеслава Луганск, 2005 План 1. История а актуальность темы. 2. Получение стекломассы а подготовки сырых материалов б смешивания их в определнных соотношениях в варка шихты 3. Получение стеклянных изделий а подогрев стекломассы б формование изделий в охлаждение изделий г термическая, механическая или обработка 4. Применение и виды стекла. 5. Выводы. 6. Источники. 1.История Полтораста лет назад стекло варили только в огнеупорных сосудах. В них засыпали вручную шихту, состоящую из кварцевого песка, соды, мела, доломита и других материалов.
Шихта при высокой температуре превращалась в прозрачную массу. Из жидкой стекломассы стеклодувы выдували различные сосуды, бутылки, посуду или цилиндры, из которых затем получали листы стекла.
Это был тяжелейший труд. В 30 гг. прошлого столетия в России появились первые ванные печи для промышленного производства стекла. Потребность в нем росла очень быстро. Стали делать стекло делательные заводы. И на каждом - одна или несколько ванных печей, выпускавших за сутки тонны стекла. Современные ванные печи - большие сооружения. Длина печи для производства оконного стекла - несколько десятков метров. Шихту в печь загружают непрерывно по 10-15т в час с помощью механических устройств.
Печь вмещает более 2500 т стекломассы и дает в сутки 350т стекла и больше. Даже при высокой температуре стекломасса обладает большой вязкостью, в десятки тысяч раз большей, чем вода. Поэтому в ней надолго задерживаются пузырьки газов, выделяемых содой, мелом и другими компонентами шихты. Кроме того, сотни тонн вязкой стекломассы трудно перемешать и сделать однородной. Чем больше ванная печь и чем выше температура варки стекла, тем производительнее работает печь. Повысить температуру варки стекла можно, если не только обогревать печь газом или жидким топливом, но и использовать еще и электротермический эффект в самой стекломассе.
Ведь расплав стекла при высокой температуре проводит электрический ток. Сейчас температуру ванных печей повышают до 16000С и широко применяют электрообогрев. Каждый год мы выпускаем сотни миллионов квадратных метров оконного стекла. Мало того, из стекла научились делать прочные трубы, стекловолокно, стеклопластик, бронестекло, пустотельные строительные блоки, сложную, термостойкую лабораторную посуду.
Стекло успешно конкурирует с металлом. Это очень перспективный материал в самых различных отраслях народного хозяйства. Огромно значение стекла и в нашем быту - это различная посуда, вазы, зеркала Чем больше ванная печь и чем выше температура варки стекла, тем производительнее работает печь. Повысить температуру варки стекла можно, если не только обогревать печь газом или жидким топливом, но и использовать еще и электротермический эффект в самой стекломассе.
Ведь расплав стекла при высокой температуре проводит электрический ток. Сейчас температуру ванных печей повышают до 16000С и широко применяют электрообогрев. Технология получения стекла состоит из двух производственных циклов 1 Получение стекломассы включает операции а подготовки сырых материалов Сырые материалы, применяемые для стекловарения, делятся на главные и вспомогательные.
Последние служат для улучшения качества стекла и получения стекла с особыми свойствами. Главные сырые материалы содержат кремнезм, борный и фосфорный гидриды, оксид алюминия, оксиды щелочных и щлочноземельных металлов, оксиды свинца, цинка и др. Кремнезм, являющийся главной частью стекла, вводится в виде молотого кварца. Пригодность песка для стекловарения определяется содержанием в нм примесей и гранулометрическим зерновым составом. Вредными примесями являются прежде всего соединение железа и хрома, придающие желтовато-зелный цвета.
Размер зрен песка для стекловарения должен находиться в пределах примерно 0,2 0,5 мм. Оксид алюминия, применяемая в производстве большинства промышленных стекол, вводится с глиной, каолином, гидратом окиси алюминия или в виде чистого глинозма. Оксид натрия вводится с кальцинированной содой либо частично с селитрой. Оксид калия вводится в виде солей кислой или азотнокислой селитра применяется главным образом в производство посуды, цветных, оптических и некоторых технических стекол.
Оксид лития используется при выработке опаловых и некоторых специальных стекол и датся в виде содержащих литий минералов. Оксид кальция вводится преимущественно в виде мела или известняка оксид магния в виде доломита, магнезита или жжной магнезии. Оксид бария применяется в виде углекислого, азотнокислого и реже сернокислого бария используется при производстве оптических стекол и хрусталя. В тех же производствах находит применение оксид свинца, который вводится в виде сурика или глта. Оксид цинка датся как таковая или в виде цинковых белил применяется в производство оптических, химико-лабораторных и некоторых других стекол.
В стекловарении используются также материалы, содержащие одновременно соответственные горные породы, доменный шлак, стеклянный бой и др. К вспомогательным сырым материалам относятся осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, а также восстановители углеродистые вещества. В качество осветлителей, способствующих удалению из стекла пузырей, применяют в небольших количествах сульфаты натрия и аммония, хлористый натрий, трхокись и пятиокись мышьяка в сочетании с селитрой, плавиковый шпат. Некоторые из этих веществ одновременно являются обесцвечивателями.
Химическое действие обесцвечивателей сводится к окислению в стекло соединений железа. При применении физического методов обесцвечивания в шихту вводятся в незначительных количествах вещества, окрашивающие стекломассу в дополнительный к зелному цвет селен, соединения кобальта, марганца и др В качестве красителей применяют соединения кобальта, никеля, железа, хрома, марганца, селена, меди, урана, кадмия, серу, хлорное золото и др. Рассеивающие свет, т.е. белые, мало прозрачные стекла называются глухими или заглушенными.
В зависимости от степени глушения различают молочные наиболее заглушенные, опаловые и опалесцирующие. В качестве глушителей применяются различные фтористые соединения, фосфаты, соединения сурьмы, олова и др. Предварительная заготовка и формование горла изделия производятся при этом способе прессованием в черновой форме, а остальная часть изделия выдуванием в чистовой форме. Подготовка сырых материалов заключается в сушке, измельчении в дробилках, просеивании и смешивании в. определнных весовых отношениях.
Однородная смесь сырых материалов составляет шихту. б смешивания их в определнных соотношениях, в соответствии с заданным химическим составом стекла в однородную шихту в варки шихты в стекловаренных печах для получения однородной жидкой стекломассы.
Стекловарение ведтся при температурах порядка 1400 1600. В нм .различают три стадии. Первая стадия провар, или варка в собственном смысле слова, когда происходит химическое взаимодействие между составными частями шихты и образование вязкой массы. Так как при нагревании из шихты обильно выделяются газы, то в вязкой массе оказывается огромное количество пузырьков. Во второй стадии, называемой очисткой или осветлением, происходит удаление пузырьков, а также растворение еще оставшихся нерастворнными зрен песка в этой стадии стекло выдерживается в печи в течение нескольких часов при наиболее высокой температуре.
Третья, заключительная, стадия т. и. студка стекломассы, когда она охлаждается до такой температуры в зависимости от процесса производства и, следовательно, вязкости, при которой становится возможным и наиболее удобным изготовлять из не те или иные изделия. Варка стекла производится в стекловаренных печах.
Выбор того или иного типа печи обусловливается видом применяемого топлива, ассортиментом вырабатываемых изделий, размерами производства и прочее. Управление современной стекловаренной печью строго контролируется и в значительной мере автоматизировано. Контроль доведн до высокой степени точности. Например, давлениеразрежение газов в рабочем пространстве печи измеряется с точностью до 0,02 мм водяного столба, уровень стекломассы с точностью до 0,1 мм и т.д. Автоматически регулируются давление тяга в печи соотношение газообразного или жидкого топлива и воздуха количество подаваемого в печь топлива уровень стекломассы в ванне и другие параметры.
Каждый из них влияет на температуру в печи, поэтому, регулируя их в совокупности, можно обеспечить постоянство температурного режима варки стекломассы и, следовательно, надлежащее е качество. Процесс варки стекла некоторых видов, например оптического, кварцевого, стеклянного волокна, отличается специфическими особенностями. Так, при производстве оптического стекла, к которому предъявляются особо жсткие требования в отношении постоянства оптических свойств, однородности, прозрачности и прочее, требуется на всех стадиях варки длительное размешивание массы. В связи с очень большой е вязкостью и применением высоких температур своеобразна техника варки кварцевого стекла.
Прозрачное кварцевое стекло изготовляется из горного хрусталя в графитовых тиглях, разогреваемых под вакуумом до 1900 2000 индукционными токами высокой частоты, либо прямым пропусканием электрического тока электропроводность стекла значительно возрастает при повышении температуры.
В конце варки в печь впускают воздух под атмосферным или повышенным от компрессора давлением. Другой способ варки этого стекла сплавление кварцевого порошка в пламени кислородно-водородной горелки. Непрозрачное кварцевое стекло получается путм оплавления кварцевого песка на угольном или графитовом стержне, разогретом электрическим током до 1800. 2 Получения стеклянных изделий складывается из операций а доведения стекломассы до температуры и вязкости, требуемой условиями формования из не разнообразных стеклянных изделий б формования изделий Формование иначе выработка стеклянных изделий из стекломассы на протяжении тысячелетий производилось вручную.
Значительно эффективнее ручного машинное формование. В зависимости от вида вырабатываемых изделий на практике используют несколько способов формования. 1 Прессование применяется в производстве некоторых видов посудных изделий чайные стаканы, пивные кружки, маслнки, сахарницы и т. п стеклянной тары, архитектурных деталей и др. Оно может быть как ручным, так и машинным.
Для ручного прессования служат пружинные или эксцентриковые прессы. 2 Выдувание - специфический метод формования, применяемый в технике только к стеклу. Возможности этого метода весьма широки производство сортовой столовой посуды, узкогорлой тары, электровакуумных изделий и т. д. При производстве не массовых изделий до сих пор применяется ручной способ выдувания.
Основным инструментом рабочего выдувальщика является стеклодувная трубка. В течение долгой истории стеклоделия выдувание производилось ртом, ныне сконструированы и применяются трубки-самодувки. Прессовыдувание применяется в машинном производстве широкогорлой стеклянной тары банки различных типов. 3 Вытягивание изделий из стекломассы, как и выдувание, своеобразный метод формования, применимый только к таким весьма вязким материалам, как стекло, притом с вязкостью, быстро возрастающей при понижении температуры.
Методом вытягивания на различных машинах разными способами изготовляются оконное и техническое листовое стекло, стеклянные дроты трубки малого диаметра, трубы, стержни, стеклянное волокно. 4 Прокатка стекла в е современном виде заключается в том, что струя стекломассы непрерывно поступает из печи в пространство между вращающимися вальцами, где и прокатывается в ленту, убираемую транспортром. Методом непрерывной прокатки изготовляется листовое сткло, различных видов, преимущественно строительное, толщиной в 3 мми большеармированное стекло с закатанной в него металлической сеткой, узорчатое, волнистое имеющее форму кровельного шифера и др. Прокатка применяется также в производстве стеклянных труб стекломасса непрерывно поступает на вращающийся вал и развальцовывается двумя роликами внутренний диаметр трубы определяется диаметром формующего вала. 5 Отливка стеклянных изделий в формы встречается на практике редко так изготовляются, например, крупные диски для астрономических приборов.
Ведутся опыты по отливке фасонных труб с раструбами и фланцами в быстро вращающиеся формы способ центробежного литья. 6 Моллирование способ образования изделий в формах, при подаче в них стекла в виде тврдых кусков.
В результате постепенного нагревания стекла становится вязким и заполняет форму под действием либо собственного веса, либо внешнего усилия прессование. Моллированием формуются заготовки из оптического стекла и крупная стеклянная скульптура. в постепенного охлаждения изделий до комнатной температуры с целью предотвращения растрескивания стекла г термической, механической или химической в отдельности либо во взаимном сочетании обработки отформованных изделий для придания им заданных свойств.
Обработка стекла служит для придания стеклу определенных свойств. Обработка иначе отделка отформованных стеклянных изделий может быть разделена на горячую огневую, холодную механическую и химическую, которые применяются в отдельности либо во взаимном сочетании. 1 Горячая обработка стекла включает отколку, отопку, огневую полировку и другие операции, требующие нагревания изделий.
Отколка колпачков, образующихся на выдувных изделиях после выработки в форме, производится посредством надреза алмазом и последующего прогрева изделия у надреза узким пламенем горелки колпачок отскакивает, по линии надреза, после чего острые края шлифуются или подвергаются оплавлению вручную, с помощью горелки, или на машинах периодического либо непрерывного действия. Огневая полировка оплавление поверхности изделий обычно производится вручную.
Закалка стекла. Закалнные изделия термически и механически гораздо более прочны, чем отожжнные. В результате закалки получается небьющееся стекло, применяемое для остекления окон вагонов, автомобилей, самолтов и т. п. Чтобы закалить листовое стекло, его предварительно разогревают до 600 650, затем быстро охлаждают в обдувочной рештке путм равномерного обдувания воздухом. 2 К холодной обработке стекла относятся его резка, сверление, шлифовка и полировка.
Последние две операции придают стеклу ровную и гладкую поверхность. Шлифовка сначала грубая обдирка, затем тонкая дистировка осуществляется с помощью абразивов и дат матовую поверхность изделий. Полировка сглаживает микро неровности поверхности, остающиеся после шлифовки, и придат стеклу прозрачность и блеск. В производство листового стекла шлифовка и полировка выполняются на одинаковых станках ручных или конвейерных, только при шлифовке применяется металлический плоский диск, а при полировке мягкий например, суконный полировальник.
При массовом поточном производстве автоматические шлифовка и полировка осуществляются на конвейерных линиях, производительность которых определяется сотнями тысяч квадратных метров листового стекла в год. Шлифовка применяется также для нанесения матовых узоров на поверхность стеклянных изделий с помощью пескоструйных аппаратов и для образования на изделиях алмазных граней. 3 Химическая обработка применяется для получения при кислотной полировке, клеймении, художественно-декоративной отделке стеклянных изделий.
Распространнным методом химической обработки является травление стекла азотобразным фтористым водородом или растворами плавиковой кислоты и е солей. Взаимодействие фтористых соединений со стеклом приводит к образованию нерастворимых и малорастворимых химических соединений, и поверхность изделия становится матовой.
При травлении слабыми растворами плавиковой кислоты в смеси с концентрированной серной кислотой на поверхности стекла происходит равномерное образование растворимых соединений, и она становится гладкой и блестящей кислотная полировка. Для нанесения на изделия методом травления рисунков применяют специальные машины пантографы, резец которых вычерчивает рисунок на предварительно нанеснном на изделие защитном кислотоупорном слое, снимая его после этого изделие погружают в ванну с раствором кислоты, которая протравливает стекло в местах, где оно обнажено резцом.
Обработкой парами хлористого олова в сочетании с другими солями получают ирризирующие стекла, поверхность которых похожа на перламутр при комбинированном прогреве слабо окрашенного стекла с молочным стеклом и последующем травлении плавиковой кислотой получают атласные стекла и т.д. 4 Старинным способом украшения посуды является живопись по стеклу путм нанесения на него муфельных красок смеси легкоплавкой глазури и минеральных красок с последующим обжигом.
Для художественной отделки стекла на него наносят также различными способами тончайшие плнки золота и серебра. Основой химических способов золочения и серебрения стекла является осаждение на поверхности изделий коллоидно-дисперсных частиц металла при его восстановлении из растворов солей. Серебрение, а также алюминирование широко применяются в производстве зеркал. Каждый год мы выпускаем сотни миллионов квадратных метров оконного стекла.
Мало того, из стекла научились делать прочные трубы, стекловолокно, стеклопластик, бронестекло, пустотельные строительные блоки, сложную, термостойкую лабораторную посуду. Стекло успешно конкурирует с металлом. Это очень перспективный материал в самых различных отраслях народного хозяйства. Огромно значение стекла и в нашем быту - это различная посуда, вазы, зеркала 4.
Энергосберегающее теплозащитное стекло Оно сейчас расходится на ура во... Есть пленки, которые обладают сразу несколькими свойствами. Причем мож... Стекло - это ткань, из которой шьют костюм для здания. Шихта смесь, например, из 7 компонентов - песок, доломит, мел, сода, г... Большинство отечественных заводов сегодня делают стекло именно этим ме...
Источники 1. httpwww.material.ru 2. httpwww.fio.by.