Листовое стекло, производимое флоат-способом

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Терещенко Игорь Михайлович Казак Георгий Степанович Петухова Раиса Васильевна Громыко Инна Владимировна Новикова Наталья Ивановна Кравчук Александр Петрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Листовое стекло, производимое флоат-способом, включающее 2, 23, 2, 2 и 3, отличающееся тем, что содержит 72,7-73,0 мас.2, 1,2-1,3 мас.23, 12,9-13,2 мас.22, 1,7-2,1 мас., соотношение / составляет от 5,0 до 6,8 и дополнительно стекло содержит 0,3 мас.3. Изобретение относится к технологии стекольных производств, а именно к изготовлению листового стекла методом плавающей ленты (флоат-процесс). Химические составы флоат-стекол традиционно проектируются в системе 223-2, где 2 - 22, причем 2 вводится как примесный компонент в составе полевошпатового сырья и его содержание не превышает 0,5 . Основным щелочным компонентом листовых стекол является 2, вводимый в состав стекла кальцинированной содой - наиболее дорогостоящим компонентом (70 общей стоимости шихты). В практике стекловарения постоянно стремятся к разработке составов стекол с минимально возможным для данного технического уровня производства содержанием 2,что позволяет выпускать продукцию с наиболее низкой себестоимостью. Оксид алюминия вводят в состав листовых стекол в количестве 0,8-2,0 из-за положительного влияния его на химическую устойчивость и кристаллизационную способность стекла. Однако в то же время 23 повышает тугоплавкость стекол, что затрудняет варку и выработку стекломассы, вследствие чего его концентрацию следует ограничивать. Как правило, в состав флоат-стекла вводится 3-4 с целью уменьшения его склонности к кристаллизации и повышения химической устойчивости стекла. Однако введениеприводит к резкому возрастанию вязкости стекол в области температур варки, осветления и выработки. 15419 1 2012.02.28 Оксид кальция положительно влияет на ряд свойств стекол механическую прочность,оптические свойства, снижает высокотемпературную вязкость, увеличивает скорость твердения расплава. Недостаток, связанный с увеличением содержанияв составе листового стекла,связан с его способностью повышать склонность стекломассы к кристаллизации и снижать водостойкость стекол, в связи с чем его содержание обычно ограничивается 8,5-9 . В связи с вышесказанным целесообразным является увеличение содержанияв составе флоат-стекол при снижении содержанияи 2. Однако простое замещениеприводит к повышению склонности к кристаллизации стекломассы при выработке. Таким образом, для достижения положительного результата необходим поиск оптимальных соотношений всех оксидов, входящих в состав стекла. В патенте 1 приведена область составов стекол, вырабатываемых флоат-способом,включающая (мас. ) 2 - 70,0-73,0 23 - 0,15-1,5- 8,5-11,5- 2,5-4,5 22 - 13,5-14,5. Составы допускают повышенное содержаниеи сниженное(до 2,5 ) содержание , однако имеют высокое содержание щелочных оксидов(22)13,5-14,5, что обусловливает повышенный расход соды и, как следствие,увеличение затрат на приготовление шихты. Известен состав стекла 2, включающий основные компоненты в следующем соотношении, мас.2 - 71,6 2 О 3 - 1,8 23 - 0,26-10,3- 1,7 22 14,1- 0,01- 0,13. При низком содержаниисостав, однако, содержит повышенное количество щелочных компонентов, а также 23, что приводит к ухудшению варочных и выработочных свойств стекол из-за высокой вязкости расплава в области температур 1400-1550 С. Типовым технологическим регламентом стран СНГ 3 рекомендована область составов натриево-кальциево-силикатных стекол для производства флоат-стекла, ограниченная следующим соотношением оксидов 22 - 13,4-14,0- 8,2-9,0- 3,3-3,8 23 - 0,9-1,9 2 - 71,8-73,0 3 - 0,3-0,5. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является один из составов представленной области, используемый на ОАО Гомельстекло 4 для производства листового стекла (прототип), который включает следующие компоненты 22 - 13,4- 8,6- 3,6 23 - 1,1 2 - 73,3 3 - 0,3 (сверх 100 ). Состав содержит повышенное содержаниепри низком содержании . В итоге температура варки весьма высока и составляет 1575-1585 С, что приводит к повышенному расходу топлива при получении расплава. При этом способность стекломассы к гомогенизации невысока, что обусловливает снижение выхода продукции высоких марок (0,1) из-за повышенного количества дефектов (слоистость, свиль, пузыри, включения), а также отрицательно влияет на механические и оптические характеристики листового стекла. Так, предел прочности при центральном изгибе составляет 65-68 МПа, при сжатии - 660-670 МПа, светопропускание стекол - 85-86 . Задачей настоящего изобретения является улучшение варочных и выработочных свойств листового стекла, повышение качества продукции и снижение затрат на производство. Поставленная задача достигается тем, что листовое стекло, получаемое флоатспособом, включающее 2, 23, 2, 2, ,и 3, отличается тем, что содержит 72,7-73,0 мас.2, 1,2-1,3 мас.23, 12,9-13,2 мас.22, 1,72,1 мас., соотношение / составляет от 5,0 до 6,8 и дополнительно стекло содержит 0,3 мас.3. Составы известного и предлагаемых листовых стекол представлены в табл. 1. 15419 1 2012.02.28 Таблица 1 Составы известного и предлагаемых составов Наименование оксидов 1 2 3 Прототип 2 72,9 73,0 72,7 73,3 23 1,2 1,3 1,2 1,1 2,1 1,8 1,7 3,6 22 13,2 13,0 12,9 13,4 3 (сверх 100 ) 0,3 0,3 0,3 0,3 Для приготовления шихты используют следующие материалы песок кварцевый, сода кальцинированная, полевошпатовое сырье, мел, доломит, сульфат натрия, углерод. Приготовленная шихта подается в стекловаренную печь непрерывного действия, максимальная температура варки - 1530-1540 С. Из выработочной части стекловаренной печи стекломасса подается в ванну с расплавленным оловом, где растягивается в ленту с заданными геометрическими размерами (толщина и ширина). После вывода ленты из печи, она подвергается отжигу и резке на форматы. Свойства предлагаемых и известного составов стекол представлены в табл. 2. Таблица 2 Выработочные характеристики известного и предлагаемых составов стекол Свойства 1 2 3 Прототип варки (1) 1472,0 1474,7 1461,6 1504,9 нач. формования (25) 1109,8 1112,2 1105,7 1122,9 ц 3,7 947,2 949,4 945,7 955,149 842,0 844,0 842,0 846,9 Литтлтона (6,65) 728,2 729,8 729,6 729,5 отжига верхняя (12) 559,8 562,5 564,2 552,3 Относительная скорость 109 110 111 106 формования,Безопасный интервал 85 80 85 120 кристаллизации Содержание 23,0,063 0,059 0,055 0,088 Опытные стекла характеризуются пониженной вязкостью при температурах варки и выработки и, наоборот, повышенной - в области твердения стекла. В итоге, температура варки предлагаемых стекол ниже на 30-45 С, что снижает расход топлива на варку на 5-7 , а скорость твердения выше, что позволяет повысить скорость выработки, а значит, и производительность установки. Предлагаемые составы имеют меньшую величину безопасного интервала кристаллизации, в сравнении с промышленным составом, однако его значение остается достаточно большим и проблем с кристаллизацией стекол при выработке не наблюдается. Снижение содержания 23 в составе стекол на 0,025-0,033 , вследствие снижения содержания доломита в шихте - основного источника загрязнения стекла соединениями железа, обеспечивает повышение стабильности процессов варки и выработки стекла, а также приводит к повышению интегрального светопропускания на 2-3 . В табл. 3 приведены основные технико-эксплуатационные характеристики известного и предлагаемых стекол. 15419 1 2012.02.28 Таблица 3 Основные технико-эксплуатационные характеристики стекол Характеристики стекол 1 2 3 Промышленный Плотность, т/м 3 2,51 2,52 2,51 2,490 Предел прочности (для 4 мм) при изгибе, МПа 81-83 80-83 80-85 64-68 при сжатии, МПа 720-730 700-720 710-730 660-680 Водостойкость, мл/г 0,36 0,37 0,37 0,41 Интегральное свето 89 89 88 86 пропускание,Состав 1 прошел промышленную апробацию на поточной флоат-линии в условиях ОАО Гомельстекло. Выпущена опытная партия листового стекла объемом 1,2 млн. м 2. В ходе испытаний отмечены следующие особенности предлагаемого состава стекла повышается скорость провара шихты, улучшена степень осветления и гомогенизации стекломассы в период варки улучшаются свойства стекла, определяемые степенью однородности микротвердость,прочность на излом повышается выход годной продукции и ее марочность. Источники информации 1.2200627 , опубл. 10.08.88. 2.1423025, опубл. 28.01.76. 3. Горина И.Н., Жильцов А.П. Зависимость свойств листового стекла от его состава // Стекло и керамика. -10. - 1991. - С. 2-4. 4. Технологический регламент ОАО Гомельстекло (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4