05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17839
Переглянути
Документ Низькоемісійні флоат-стекла зі зміцненими магнетронними покриттями(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Яїцький, Сергій МиколайовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - технологія тугоплавких неметалевих матеріалів. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертацію присвячено розробці складу та технологічних параметрів виробництва енергозберігаючого І-скла із зміцненими магнетронними покриттями для використання у будівельній та архітектурній галузях. Суттєвими недоліками сучасних найбільш розповсюджених в світі світлотеплозберігаючих низькоемісійних флоат-стекол, або Double Low-E, з "м'якими" нанопокриттями є недостатня їх механічна міцність та неможливість гартування таких стекол при існуючій технології виробництва на провідному українському підприємстві ТОВ "Лисичанський скляний завод". Встановлено умови сумісного використання для одержання високоякісного лужнокальційсилікатного флоат-скла кварцових пісків Новоселівського й Старовірівського родовищ та вплив вогнетривкої футерівки ванної скловарної печі на якість флоат-скла, специфічні особливості руйнування бакорових вогнетривів підвісних стін її продуктивної частини після довготривалої служби та визначено оптимальні параметри вогнетривів й режими їх експлуатації. Розроблено принципи зміцнення м'яких магнетронних покриттів для одержання низькоемісійних Double Low-E стекол та склад, комбінації шарів й технологічні параметри нанесення багатошарових нанопокриттів загальною товщиною до 140 нм, що вперше дозволило гартувати І-скло з ними. Відпрацювання та впровадження технологічних параметрів отримання низькоемісійних І-стекол з розробленими покриттями забезпечило необхідні спектральні та експлуатаційні показники даних скловиробів за міждержавними стандартами ГОСТ EN 673-2016 й ГОСТ EN 410-2014 та підвищення до 94 % випуску годної продукції, яка практично не поступається кращим закордонним аналогам, але є менш вартісною, і широко використовується при склінні багатоповерхових будівель.Документ Низькоемісійні флоат-стекла зі зміцненими магнетронними покриттями(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Яїцький, Сергій МиколайовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів" (161 - Хімічні технології та інженерія). - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Зміст анотації В теперішній час одним з найважливіших завдань у світовій науці та практиці є суттєве енергозбереження у різних сферах. В архітектурі та будівництві це вирішується шляхом зниження втрат тепла крізь вікна, що дозволяє підвищити температуру в приміщеннях. З цією метою у багатьох країнах використовують низькоемісійні флоат-стекла, яким властиві поглинання сонячної теплової радіації, дуже значне зниження пропускання у видимій частині спектру, створення більш комфортного у порівнянні з безкольоровим склом освітлення та можливість захисту внутрішніх приміщень від руйнівної дії ультрафіолетових променів. Створення та виробництво означених стекол є одним з найбільш перспективних напрямків у світовій скляній індустрії. Серед них слід відмітити загартовані безпечні стекла. які знаходять все більш широке використання у багатоповерхових громадських будівлях для забезпечення норм безпеки. Малі значення випромінювальної здатності (емісії) низькоемісійних стекол досягаються шляхом фарбування скломаси в бронзовий, блакитний. зелений та інші кольори оксидами металів, що забезпечує поглинання сонячної теплової радіації і зниження пропускання у видимій частині спектру, або нанесенням на поверхню полірованих стекол спеціальних світлотеплозахисних покриттів. Значним недоліком першого з перелічених засобів є їх суттєва вартість через уведення у весь об’єм скломаси дорогих та дуже дефіцитних, особливо в Україні, барвників – оксидів перехідних металів. Тому сьогодні в світі як найефективніший засіб досягнення малих значень випромінювальної здатності (емісії) низькоемісійних стекол визнано нанесення на їх поверхню спеціальних "твердих" (К-скло, або Low-E) та "м'яких" (I-скло, або Double Low-E) світлотеплозахисних покриттів. Суттєвим недоліком, однак, більш енергоефективних I-стекол, які мають широкий діапазон колірних характеристик і виробляються такими відомими міжнародними корпораціями, як Pilkington, GUARDIAN, Saint-Gobain, а в Україні – провідним вітчизняним скляним підприємством ЗАТ "ЛСЗ "Пролетарій" (нині ТОВ "Лисичанський скляний завод"), є недостатня механічна міцність м'яких покриттів, що наносять магнетронним вакуумним напиленням. Окрім того, технологія виготовлення I-стекол з такими покриттями, яка використовується на вказаному українському підприємстві, не дозволяє здійснювати їх гартування, що значною мірою обумовлює імпортнозалежність в даній галузі. Тому розробка складу та оптимального технологічного режиму одержання І-скла зі зміцненими м’якими магнетронними покриттями є актуальним науково-практичним завданням, на вирішення якого спрямовано дану дисертаційну роботу. На основі результатів аналізу науково-технічної літератури щодо сучасного стану технологій флоат-стекол, зокрема І-стекол з енергозберігаючими покриттями, обґрунтовано вибір напрямків, задач і методики досліджень процесів формування та властивостей стекол з урахуванням того, що забезпечення високої якості І-скла можливе тільки при виконанні комплексу таких заходів: виробництво високоякісного листового флоат-скла для наступного нанесення низькоемісійного багатошарового покриття, сталий процес варки бездефектної скломаси за умови використання стійкої вогнетривкої футерівки скловарної печі, розробка складу та технологічних режимів нанесення зміцнених м’яких багатошарових магнетронних покриттів з певними експлуатаційними характеристиками й можливістю гартування таких стекол. Обґрунтовано комплекс критеріїв до скла-основи в системі R₂O-RO-SiO₂ для одержання низькоемісійних флоат-стекол, головні з яких - можливість масового виробництва та певні фізико-хімічні, оптичні, міцносні й теплофізичні властивості за міжнародними стандартами, у зв’язку з якими обрано лужнокальційсилікатний склад. Вперше встановлено можливість сумісного використання для одержання високоякісного флоат-скла різних за хімічним та гранулометричним складом й формою зерен кварцових пісків Новоселівського та Старовірівського родовищ Харківської області за умов забезпечення максимальної питомої поверхні та реакційної активності при певному співвідношенні фракцій та власно пісків (3 : 1) й гострокутної форми їх зерен. Це обумовило підвищення вмісту у піщаній суміші основної фракції 0,4-0,16 мм до 89,43 % та зменшення кількості Fe₂O₃ до 0,028 % і, в підсумку, значне зниження дефекту "мошка", оптичних спотворень та, що особливо важливо, високий коефіцієнт світлопропускання Т = 88 ÷ 90 % готового флоат-стекла. Розроблено математичні моделі, які дозволяють встановити та спрогнозувати вміст заліза в окремих фракціях піску й визначати спектральні характеристики результуючего флоат-скла. Дослідження стану вогнетривких матеріалів кладки скловарної ванної печі і особливостей їх руйнування після 1,5 років експлуатації при виробництві листового скла флоат-способом на Лисичанському склозаводі "Пролетарій" показали, що найбільш вразливими дільницями варочної частини є головне склепіння, підвісні стіни та вліт горілок. Основною причиною їх корозії є пиління та випаровування шихти і термічне навантаження вогнетривів під дією полум’я. У разі ж бокових стін варочної частини інтенсивна корозія вогнетривів обумовлена дією агресивного середовища межі газ-склорозплав-вогнетрив. Руйнування насадок регенератора утворюється внаслідок високого температурного навантаження при різкій зміни температур та значного навантаження в результаті змінення окисно-відновного стану середовища. Специфічні особливості руйнування бакорових вогнетривів підвісних стін продуктивної частини виявилися в утворенні потужного граничного реакційного шару завтовшки ≈ 20–30 мм внаслідок агресивного впливу летких компонентів шихти і розплаву, особливо в зоні варильного басейну, у вльотах пальників і безпосередньо – від завантажувальної кишені до 3-ї пари пальників. Виявлено лінійний характер температурної залежності глибини роз’їдання розплавом лужнокальційсилікатного флоат-скла бакорової футерівки в продуктивній частині басейну в інтервалі 1400-1560 °С, що обумовлено зростанням кількості склофази навіть в таких стійких й відповідальних вогнетривах, як бакор 41. Петрографічні дослідження бакорових вогнетривів марок 33, 36 і 41 після 5,5-річної експлуатації показали, що проникнення скла з поверхневої скоринки в пори й тріщини, особливо на контакті перехідної і робочої зон, призводить до збільшення тріщин та руйнування вогнетривів із засміченням скломаси їх уламками й утворення дефектів флоат-скла. Тому при створенні та будівництві високопродуктивних печей нового покоління доцільно використовувати високоякісні вогнетривкі матеріали з мінімумом склофази, виготовлені за передовими технологіями, зменшити кількість швів, не допускати безпосереднього контакту вогнетривів, що взаємодіють між собою та з розплавом з утворенням легкоплавких малов’язких евтектик, та виключити виникнення дрібних тріщин при виводку печі. Розроблено спосіб зміцнення м’яких магнетронних покриттів для одержання низькоемісійних Double Low-E стекол, який полягає у коригуванні складу та властивостей його адгезійного, діелектричного та функціонального шарів шляхом легування (адгезійний шар), регулювання потужності роботи магнетронів та використання відповідних газів для формування певних сполук в шарах. Встановлено закономірності розташування шарів плівкової системи Si₃N₄/NiCr/Si₃N₄ для витримування термічної обробки стекол системи R₂O-RO-SiO₂ та розроблені принципи коригування спектральних й механічних характеристик залежно від концентрації та співвідношення компонентів тонкоплівкового наношару, що сприятиме створенню варіаційного ряду флоат-стекол з необхідним рівнем відбиття в інфрачервоному спектрі. Отримання складу і комбінації шарів і технологічних параметрів нанесення багатошарових нанопокриттів загальною товщиною до 140 нм вперше дозволило загартовувати І-скло з ними. Відпрацювання і. впровадження технологічних параметрів отримання низькоемісійоного І-стекол з розробленими покриттями на ТОВ "Лисичанський склозавод" забезпечили необхідні спектральні і експлуатаційні показники даних скловиробів згідно з міжнародними стандартами ГОСТ EN 673-2016 та ГОСТ EN 410-2014 і призвели до підвищення до 94 % випуску придатної продукції, що практично не поступається кращим зарубіжним аналогам , але є більш дешевою, та широко застосовується при склінні багатоповерхових цивільних і житлових будівель. Економічний ефект складає 356,7 грн./м2, що в перерахунку на середнє житлове приміщення з 4 вікнами загальною площею 9-10 м2 дорівнює 3567 грн. за опалювальний сезон. На основі результатів виконаних досліджень також розроблено державний стандарт України ДСТУ EN 1036-1 : 2019.