Procesul termic, în urma căruia se formează o topitură omogenă dintr-un amestec (un amestec de materii prime) - topitură de sticlă, se numește fabricarea sticlei. Topirea se realizează în cuptoare de sticlă la o temperatură de 1350-1500 ° C. Există cinci etape de gătit.
1. Formarea silicaților - etapa reacțiilor chimice în fază solidă. Componentele sarcinii sub influența T = 900-950 ° C suferă fizic și modificări chimice, se produc reactii in faza solida cu formarea de carbonati dubli si silicati, apare o faza lichida datorita topirii amestecurilor eutectice. Ca rezultat, se formează o masă densă sinterizată.
2. Formarea sticlei - etapa de obtinere a unei topituri - sticla topita fara incluziuni solide. În această etapă, cu o creștere a temperaturii la 1200–1250 ° C, procesele de formare a silicaților sunt finalizate, masa sinterizată se topește și are loc o dizolvare treptată a excesului de silice (SiO 2) în topitura de silicat. Până la sfârșitul acestei etape, un neuniform compoziție chimică se topește care conține multe bule.
3. Clarificare (degazare) - etapa de eliberare a masei de sticla din incluziunile de gaz vizibile. În această etapă, cu o creștere a temperaturii la T max = 1400–1500 ° C, vâscozitatea topiturii scade (η = 100 poz) și bulele de gaz mici și mari vizibile sunt îndepărtate din topitură. Ca rezultat, obținem o topitură transparentă fără incluziuni de gaz.
4. Omogenizarea - etapa de obtinere a omogenitatii chimice, fizice si de temperatura de catre masa sticlei. Această etapă se desfășoară simultan cu limpezirea la aceleași temperaturi. În cursul proceselor de convecție și difuzie, compoziția chimică a topiturii și proprietățile acesteia sunt nivelate. Ca rezultat, obținem o topitură omogenă - masă de sticlă.
5. Studka - etapa de răcire a sticlei topite. În această etapă, sticla topită este pregătită pentru turnare. Temperatura sticlei topite scade la 1000–1100 ° C, drept urmare vâscozitatea topiturii crește (η = 104–108 poz).
De fapt, împărțirea procesului de topire în cinci etape este arbitrară. Primele patru etape sunt suprapuse una peste alta și merg aproape simultan; sunt separate de a cincea etapă (student) în timp și spațiu. Prima, a doua, a treia și a patra etapă au loc în digestor, iar a cincea în zona de lucru a cuptorului.
Astfel, topirea sticlei topite este un proces fizico-chimic complex. Procesele fizice includ încălzirea sarcinii, evaporarea umidității, topirea componentelor de sarcină, dizolvarea componentelor de sarcină în topitură, transformări polimorfe, volatilizarea componentelor; procese chimice - formarea de silicați, disocierea carbonaților, sulfaților, nitraților, îndepărtarea apei legate chimic.
Să ne oprim asupra fiecărei etape a gătitului în detaliu.
Formarea silicatului durează 10% din timpul de topire. Creșterea temperaturii în interiorul stratului de încărcare este foarte lentă, astfel încât există suficient timp pentru apariția reacțiilor în fază solidă.
Principalele materii prime pentru sticla soda-calciu-silicat sunt soda, dolomita, calcarul, nisipul cuarțos, care interacționează între ele în faza solidă și formează carbonați dubli și silicați prin reacții (3):
Na 2 CO 3 + MgCO 3 = Na2Mg (CO 3) 2 T> 300 ° C
Na 2 CO 3 + CaCO 3 = Na 2 Ca (CO 3) 2 T> 550 ° C
Na2Ca (CO3)2 + 2SiO2 =
Na 2 SiO 3 + CaSiO 3 + CO 2 Т = 600–800 ° C
Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + 2CO 2 T> 700–850 ° C
2CaCO 3 + SiO 2 = Ca 2 SiO 3 + 2CO 2 T> 600 ° C
Eutecticul CaNa 2 (CO 3) 2 –Na 2 CO 3 se topește la Т = 740–800 ° C și compușii se topesc: CaNa 2 (CO 3) 2 la Т = 813 ° C și Na 2 CO 3 la Т = 850 °C. Topitura rezultată învelește boabele de SiO2.
Procesele de disociere a carbonaților sunt în curs (4):
MgCO 3 = MgO + CO 2 (P = 1 bar) T = 540 ° C
CaCO 3 = CaO + CO 2 (P = 1 bar) T = 910 ° C
Na 2 Ca (CO 3 ) 2 = CaO + Na 2 O + 2CO 2 (P = 1 bar) T = 960 ° C
Gazele CO 2 emanate fac turta poroasă. Transformările de modificare ale granulelor de cuarț sunt în curs.
Transformarea α quartz ® β quartz este de o importanță fundamentală, deoarece aceasta duce la o scădere a rezistenței boabelor, în ele apar microfisuri, în urma cărora reactivitatea lor crește.
Reacțiile în sarcina de plumb-potașă sunt oarecum diferite de încărcătura de sifon. Principalele materii prime pentru cristale sunt nisipul de cuarț, potasa și plumbul roșu. Reacțiile de formare a silicaților se desfășoară în următoarea comandă (6):
K 2 CO 3 + SiO 2 = K 2 SiO 3 + CO 2 T = 300 ° C
2Pb 3 O 4 = 6PbO 2 + 2O 2 Т = 445–597 ° C
PbO = SiO 2 = PbSiO 3 Т = 480-580 ° C
2K 2 CO 3 + 3SiO 2 = K 2 SiO 3 + K 2 Si 2 O 5 + 2CO 2 Т = 600–800 ° C
topirea Pb 3 O 4 Т = 830 ° C
topirea PbO Т = 886 ° C
silicat dublu de plumb PbO + SiO 2 = PbSi 2 O 5
Procesele de formare a silicaţilor sunt studiate folosind metodele DTA - analiză termică diferenţială, DTG - termogravimetrie; cu ajutorul unui analizor de gaze se stabileste compozitia calitativa si cantitativa a gazelor formate; folosind XRF - Analiza de fază cu raze X - compoziția calitativă și cantitativă a turtei solide.
Metodele pentru accelerarea stadiului de formare a silicaților includ:
a) creșterea conținutului de componente cu punct de topire scăzut în sarcină (oxizi alcalini și alcalino-pământos, borați);
b) introducerea în încărcătură a acceleratorilor de gătit 1% (fluoruri, cloruri, săruri de amoniu), care reduc temperatura reacțiilor de formare a silicaților cu 80–100 ° C;
c) umezirea încărcăturii până la 3-5%;
d) formarea silicatilor - proces endotermic care are loc cu absorbtie de caldura si necesita multa caldura. Când temperatura crește cu 100-150 ° C, formarea silicaților este accelerată de 2 ori.
Formarea sticlei durează 80% din timpul de topire. După finalizarea etapei de formare a silicatului, aproximativ 30% din excesul de granule de cuarț este prezent în turtă în formă solidă. În stadiul de formare a sticlei, cuarțul se dizolvă în topitura de silicați. Acest proces este foarte lent, merge într-un mod de difuzie (cu o energie de activare E a = 43,7 kcal/mol).
Procesul de dizolvare a SiO 2 solid în topituri se reduce la două etape: distrugerea rețelei cristaline solidși tranziția particulelor la topitură; difuzia particulelor de SiO 2 care au trecut în topitură.
Viteza de formare a sticlei este influențată de următoarele condiții:
a) dimensiunea și forma granulelor de cuarț: boabele unghiulare și mici se dizolvă mai repede decât cele rotunjite și mari ( dimensiune optimă particule r = 0,1–0,7 mm);
b) cu cât concentrația de oxizi alcalini în topitură este mai mare, cu atât timpul de dizolvare a SiO 2 este mai scurt;
c) cu cât temperatura de gătire este mai mare, cu atât mai rapidă este dizolvarea SiO 2: cu o creștere a temperaturii la fiecare 10 ° C, rata de formare a sticlei crește cu 10%;
d) introducerea suplimentară de surfactanți care reduc tensiunea superficială a topiturii ajută la creșterea vitezei de dizolvare (de exemplu, introducerea de sulfuri în cantități de 0,1–0,3% crește viteza de formare a sticlei cu 30%);
e) vâscozitatea mare îngreunează difuzia; este necesară o creștere a temperaturii pentru a reduce vâscozitatea sticlei topite. Temperatura optimă este T = 1550–1600 ° C, în plus, tot SiO2 se transformă în modificarea amorfă;
f) fluxurile convective ale sticlei topite accelerează procesele de difuzie, prin urmare, agitarea mecanică cu ajutorul mixerelor ceramice cu elice în zona de gătire crește viteza de îndepărtare a produselor de dizolvare ai boabelor de SiO2 din zona de difuzie și reduce timpul de dizolvare.
Clarificare - eliberarea sticlei topite din incluziunile de gaz vizibile. Sursele de gaze din topirea sticlei sunt:
a) aer adsorbit de particulele de sarcină;
b) conținutul de umiditate al încărcăturii - 3–7% H 2 O;
c) sublimarea componentelor volatile ale sarcinii As 2 O 3 , NH 4 Cl , CaF 2 etc.;
d) descompunerea componentelor sarcinii: H 3 VO 3 = 3H 2 O + B 2 O 3; Me2CO3 = Me2O + CO2; MeS04 = MeO + S03;
e) interacțiunea sticlei topite cu atmosfera cuptorului, care conține 88% N 2, 12% CO 2, drept urmare risipa de încărcare este de 17–20%.
Eliberarea sticlei topite din incluziunile de gaz are o mare importanță practică pentru lupta împotriva defectelor sticlei - bule. Între gazele eliberate în timpul descompunerii componentelor de sarcină, gazele din atmosfera cuptorului și sticla topită are loc interacțiunea, în urma căreia gazele se dizolvă în sticla topită.
Ar trebui făcută o distincție între dizolvarea fizică și chimică a gazelor. În timpul dizolvării fizice, gazul trece într-o topitură fără a-și schimba forma chimică:
Aproximativ 2 atm. ® О de 2 ori.
În absența ionilor polivalenți, oxigenul O 2 și gazele inerte se dizolvă în principal fizic. În timpul dizolvării chimice, gazul trece într-o topitură, schimbându-și forma chimică:
CO 2 atm. ® (СО 3) de 2 ori.
Apa H 2 O, azot N 2, dioxid de sulf SO 2, dioxid de carbon CO 2, oxigen O 2 (în prezența ionilor polivalenți) se dizolvă în principal chimic. Raportul dintre cantitatea de gaze solubile fizic și gazele solubile chimic este de 1/1000 ... 10000.
Solubilitatea gazelor depinde de compoziția sticlei topite. În topiturile de borat, solubilitatea Н 2 О este mai mare decât în cele cu silicați. Acest lucru se explică prin stabilitatea mai mare a grupelor = B – OH în comparație cu ≡Si – OH. Odată cu creșterea acidității topiturii, solubilitatea SO 3 scade.
Solubilitatea gazelor depinde de temperatură. Pe măsură ce temperatura crește, solubilitatea tuturor gazelor crește, cu excepția celor sulfuroase. Odată cu creșterea T, bulele de SO3 sunt comprimate, prin urmare limpezirea sulfatului se efectuează la o temperatură mai scăzută.
Gazele dizolvate afectează proprietățile topiturii care formează sticla. O scădere a vâscozității sticlei topite este asociată cu distrugerea oxigenului de legătură, cu o scădere a gradului de coeziune a cadrului și cu o creștere a mobilității particulelor. De exemplu, tensiunea superficială a sticlei topite scade, deoarece SO 4 2–, CO 3 2–, OH - sunt deplasate în stratul de suprafață și joacă rolul de surfactanți.
Procesele de egalizare a concentrației de gaz în topitură sau între topitură și atmosfera cuptorului sunt determinate de difuzia gazului dizolvat. Coeficientul de difuzie al tuturor gazelor crește cu temperatura.
Limpezirea sticlei topite are loc după cum urmează. O bulă de gaz se formează în fundul piscinei și este ținută pe o suprafață solidă de forțele de tensiune superficială. Bula de gaz din topitură este acționată de forța de flotabilitate a lui Arhimede și de forța Stokes, care împiedică bula să se miște în sus. În condiția echilibrului, forțele lui Arhimede și Stokes sunt egale, puteți calcula rata de creștere a bulei:
http://investobserver.info/wp-content/uploads/stroimat/image004.png "width =" 93 "height =" 37 ">
unde V este rata de creștere a bulei; r este raza bulei de gaz; ρ c, ρ g - densitatea sticlei și a gazului; η este vâscozitatea sticlei topite.
Ecuația este valabilă pentru bule cu o rază mai mare de 0,4 mm. Studiile cineticii de degajare a gazelor arată că la 175 °C se îndepărtează umiditatea și apa de hidratare, la 525 °C - îndepărtarea apei legate chimic, la 300 °C - CO 2 din MgCO 3 , la 700 ° C - CO 2 din BaCO 3, K 2 CO 3, Na 2 CO 3, la 675 ° C - descompunerea nitraților și eliberarea de O 2, NO 2, NO, la 1050 ° C - eliberarea de O 2 din clarificator: Sb 2 O 5 = Sb 2 O 3 + O 2.
Viteza de limpezire a sticlei topite este influențată de:
a) agitare mecanică (masa de sticlă se amestecă cu ajutorul agitatoarelor mecanice sau cu ultrasunete, ceea ce permite creșterea ratei de limpezire cu 30-60%);
b) găurirea sticlei topite cu aer comprimat prin fundul cuptorului, care este deosebit de eficientă pentru îndepărtarea CO 2;
c) o creștere a temperaturii în zona de limpezire cu 10 ° C, conducând la o creștere a ratei de limpezire cu 5%. În acest caz, vâscozitatea topiturii scade și viteza de creștere a bulelor de gaz crește;
d) încălzirea electrică suplimentară a sticlei topite în zona de clarificare, ceea ce face posibilă accelerarea procesului de 3 ori, deoarece încălzirea induce convecția;
e) introducerea suplimentară de clarificatori 1% în încărcătură - substanțe care se descompun la temperaturi ridicate (mai mult de 1200 ° C) și eliberează bule mari de gaz. Datorită diferenței de presiuni parțiale ale gazelor de clarificare și ale gazelor asociate, precum și difuzării gazelor dintr-o zonă cu o presiune parțială mare într-o zonă cu o presiune parțială scăzută, bulele mici de gaze asociate dispar, iar bulele gazele de limpezire cresc, captând alte incluziuni de gaz și ies la suprafață... Astfel, se realizează procesul de degazare a sticlei topite.
Omogenizarea este procesul de creștere a omogenității sticlei topite. Motivele eterogenității sticlei topite sunt: eterogenitatea compoziției sticlei (deoarece conținutul de oxizi individuali este diferit: SiO 2 - 50–70%, Me 2 O - 15%, MeO - 10%, silicați de compoziție diferită se formează în sticla topită); eterogenitatea materiilor prime de la lot la lot; compoziția granulometrică diferită a materiilor prime; eterogenitatea sau stratificarea sarcinii.
După etapa de limpezire, topitura de sticlă, eterogenă ca compoziție chimică, are o structură celulară. Sarcina etapei de omogenizare este distrugerea structurii celulare, media compoziției chimice și creșterea omogenității acesteia.
Curenții convectivi au un efect semnificativ asupra ratei de clarificare. Sub influența fluxurilor convective de sticlă topită în cuptor, datorită distribuției gradientului de temperatură, celulele se întind în șiruri, incluziuni filamentare subțiri cu o compoziție chimică diferită. Benzile bogate în SiO 2 au o tensiune superficială mai mică decât sticla topită și, prin urmare, se dizolvă ușor în ea. Benzile îmbogățite cu Al 2 O 3 au o tensiune superficială mai mare în comparație cu sticla topită și, prin urmare, se dizolvă slab. Prezența dungilor indică calitatea proastă a sticlei topite.
Forța motrice a convecției este gradientul de temperatură și densitate al sticlei topite. Mișcarea sticlei topite în cuptor este amestecată, numărul Reynolds (Re) variază de la 1-2 la 20-30. Viteza sticlei topite în fluxul de producție este de 2-30 m / h. Există și fluxuri convective transversale (V = 1,5 m/h). Ca urmare a apariției fluxurilor convective longitudinale și transversale, sticla topită face o mișcare elicoidală complexă.
De asemenea rol important difuzia joacă un rol în procesele de omogenizare. Forța motrice a difuziei este gradientul potențialului chimic (gradientul de concentrație al componentei), îndreptat spre scăderea acestuia. Coeficientul de difuzie (D) depinde de natura cationului: coeficientul de difuzie al cationilor modificatori (Na, Li, K) este cu un ordin de mărime mai mare decât cel al cationilor formatori de sticlă Si, B, P; în plus, D scade cu creșterea razei cationilor și cu creșterea temperaturii - crește.
Rata de omogenizare este influențată de:
a) barbotarea sticlei topite cu aer comprimat, care creează fluxuri convective suplimentare și crește viteza de omogenizare de 2 ori;
b) agitare mecanică, care crește viteza de convecție și difuzie și crește viteza de omogenizare cu 12–15%;
c) încălzire electrică suplimentară, care crește viteza de convecție și difuzie cu 20%.
Gradul de omogenitate al sticlei topite afectează randamentul conform ecuației
y = ax 2 + bx + c,
unde y este randamentul produselor adecvate; x este gradul de omogenitate; a, b, c - constante, în funcție de compoziția sticlei topite.
Omogenitatea sticlei topite determină în mod direct durabilitatea produselor din sticlă și le afectează mecanica, Proprietăți chimice si rezistenta la caldura. Se determină prin metoda electrochimică prin căderea potențialului la capetele electrozilor de platină. Pentru sticlă topită omogenă chimic EMF< 3 мВ. Однородность стекла определяют по разбросу значений показателя преломления и плотности стекла, допускаются отклонения Δn и Δd соответственно 0,005 и 0,01 г/см 3 .
Studka este prepararea sticlei topite pentru turnare. Ca urmare a lichefierii, sticla topită trebuie să aibă o viscozitate: 4,8 · 10 8 dPa · s - pentru turnarea manuală a produselor; 10 9 –10 8 dPa · s - pentru formare mecanică; 10 9 –10 8 dPa · s - pentru suflarea mecanică a sticlei lămpii electrice.
Condiția principală pentru răcire este o scădere treptată, continuă și lentă a temperaturii sticlei topite, fără modificarea compoziției și presiunii atmosferei gazoase a cuptorului, pentru a nu provoca formarea de incluziuni secundare de gaz - "mușcăre", ca precum și fără a perturba omogenitatea termică a sticlei topite, ceea ce poate provoca o diferență de grosime a foii de sticlă și fluctuații în greutatea picăturilor pentru mărfurile piese.
Metodele de răcire a topiturii sticlei includ:
a) bariere în spațiul de gaz sub formă de ecran, un pod, o îngustare a bolții pentru a slăbi furnizarea de căldură prin radiație din zona de gătit către zona de lucru a cuptorului;
b) bariere la sticla topita sub forma de barci ceramice, constrictie, conducta, care contribuie la pierderea de caldura prin sticla topita.
Controlul calității sticlei topite se efectuează pe toată durata de preparare. Poziția limitei de spumă și oglinda de topire a sticlei sunt monitorizate de camerele de televiziune. Sticlatorul preia mostre de sticlă topită în fiecare oră din toate zonele de gătit, controlează culoarea, prezența incluziunilor solide și gazoase. Controlul asupra constantei nivelului sticlei topite este efectuat automat de un indicator de nivel, care este blocat cu un încărcător de lot. Controlul asupra stării zidăriei cuptorului se realizează de la ferestrele de vizualizare de la capetele pereților cuptorului. Se efectuează controlul asupra constanței compoziției chimice a sticlei și proprietăților acesteia metode chimiceîn laboratorul fabricii.
Topirea se realizează în cuptoare de sticlă. Conform principiului de funcționare, acestea sunt împărțite în cuptoare discontinue și continue. Cuptoarele cu oală sunt cuptoare acţiune periodică, în același volum, toate cele cinci etape de gătit se desfășoară secvenţial în timp. Sunt folosite pentru topirea sticlelor optice, colorate și a cristalelor. Productivitatea cuptoarelor cu oală este de 0,6–4 t / zi, eficiența este de 6–8%.
Cuptoarele cu cada sunt cuptoare continue cu piese individuale cuptoarele au cinci etape de gătit în același timp. Productivitatea este de 4–400 t/zi, eficiența este de 17–28%. Sunt folosite pentru topirea foilor, recipientelor și sticlei de înaltă calitate. Acestea sunt clasificate:
a) după tipul de combustibil - gaz, electric și lichid;
b) după tipul de schimbător de căldură - recuperator și regenerativ;
c) de către caracteristici de proiectare- cu un canal, cu constricție;
d) gaz în direcția flăcării - cu transversal, longitudinal și în formă de potcoavă;
e) cuptoare electrice bazate pe principiul transferului de căldură - încălzire directă, încălzire indirectăși de înaltă frecvență.
Controlul funcționării unui cuptor de topire a sticlei se realizează prin respectarea modurilor termice și tehnologice de funcționare stabilite ale cuptorului, în funcție de tipul cuptorului, mărimea acestuia, productivitatea, compoziția sticlei și încărcăturii, de tipul de combustibil, automatizare si mecanizare.
Condițiile termice depind de consumul de combustibil, presiunea și compoziția gazelor naturale. Presiunea și compoziția gazelor din cuptor sunt determinate de raportul dintre gaz și aer, intensitatea tirajului (vid în coș). Compoziția gazelor din cuptor poate varia în funcție de condițiile de ardere.
Natura atmosferei gazoase din cuptor este determinată de concentrația de CO și O 2: oxidant - O 2> 2%, reducător - CO = 0,3–0,4%, neutru - CO = 0%.
Schimbatoarele de caldura - regeneratoare si recuperatoare - folosesc caldura reziduala gaze arse pentru încălzirea gazelor de lucru (gaz natural și aer). În recuperatoarele ceramice (tub în tub), temperatura gazului ajunge la 1000 ° C. Avantajul recuperatorului este cost scăzutși constanta temperaturii de încălzire a aerului rece (600–700 ° С). Dezavantajele includ eficiența scăzută.
Regeneratorul constă de obicei dintr-o cameră înaltă. Regeneratoarele sunt amplasate în perechi pe ambele părți ale cuptorului cu baie, camera de regenerare este umplută cu material refractar, grătarul de regenerare este așezat ținând cont de cea mai mare suprafață de contact a gazelor. Gazele de ardere fierbinți care trec prin canale libere încălzesc zidăria regeneratorului. Când refractarele sunt încălzite la o anumită temperatură (1100 ° C), direcția flăcării este comutată automat. Aerul rece este furnizat în camera încălzită, care se încălzește până la 300–500 ° С. Avantajul regeneratorului este mai mult utilizare deplină căldură gaze arse, eficiență mai mare comparativ cu un recuperator.
Materialele refractare sunt necesare pentru construcția cuptoarelor de sticlă. Le sunt impuse următoarele cerințe:
a) refractaritate ridicată (rezistență la căldură). Materialele refractare trebuie să fie rezistente la temperaturi peste 1500 ° C;
b) rezistență ridicată la coroziune. Solubilitate scăzută a materialelor refractare în sticlă topită. Există o regulă: refractare acide - pentru topituri acide din sticlă topită, refractare bazice - pentru topituri bazice;
c) rezistenta la caldura - rezistenta materialelor refractare la fluctuatiile de temperatura. Refractarele cu porozitate mare au rezistență ridicată la căldură, dar rezistență scăzută;
d) rezistență mecanică suficientă;
e) conductivitate termică scăzută a materialelor refractare, care joacă un rol important în distribuția temperaturii și pierderea de căldură în cuptoare;
f) rezistența electrică a materialelor refractare trebuie să fie mai mare decât cea a topiturii de sticlă topită, astfel încât la topirea în cuptoare electrice refractarele nu s-au topit.
Pe baza cerințelor enumerate, pentru cuptorul de topire a sticlei sunt utilizate diferite materiale refractare, care diferă în compoziție și proprietăți.
După metoda de producție, refractarele se împart în ceramică, obținută prin sinterizare, și topite, formate prin turnare.
Refractarele ceramice sunt folosite pentru pereții de zidărie și pentru acoperișul cuptorului. Acestea sunt șamota (Al 2 O 3 30–43%, SiO 2 51–66%), dinas (SiO 2 94–98%), mullita (Al 2 O 3 60–75%, SiO 2 21–40%). Avantajele refractarelor ceramice: rezistență la temperatură ridicată, porozitate ridicată, refractaritate ridicată.
Refractarele topite sunt folosite pentru pereții de zidărie și fundul băii de piscină. Acestea sunt bacor 33 (Al 2 O 3 49–50%, ZrO 2 32–34%, SiO 2 12–13%), cuarț topit (SiO 2 99%). Avantajele refractarelor topite: porozitate scăzută, rezistență mecanică ridicată, rezistență ridicată la coroziune, refractaritate ridicată. Dezavantaje: rezistență la temperaturi scăzute și pericol de radiații.
Cele mai importante criterii de selecție a materialelor refractare sunt durabilitatea, siguranța și fiabilitatea, rezistența la coroziune; preţul refractarelor se ia în calcul ultimul.
Cuptoare de topire a sticlei de diferite tipuri, care diferă ca design, productivitate și mod de funcționare, sunt utilizate pentru a produce produse din sticlă cu diferite proprietăți dorite.
Cuptorul de sticlă este principala unitate de producție a sticlei. În ea au loc procesele de tratare termică a materiilor prime, producția de sticlă topită și producerea produselor din aceasta.
Pentru topirea sticlei se folosesc cuptoare de topire a sticlei cu actiune periodica si continua.
Prin dispozitivul camerei de lucru Cuptoarele pentru fabricarea sticlei sunt împărțite în cuptoare de oală și cuptoare de baie.
Cuptoarele cu oală au acțiune periodică; sunt folosite pentru topirea paharelor optice, de iluminat, artistice și speciale de înaltă calitate.
Cuptoarele de baie sunt de funcționare continuă și intermitentă. Cuptoarele cu baie continuă au o serie de avantaje față de cuptoarele cu oală și baie: sunt mai economice, mai eficiente și mai ușor de întreținut.
Prin metoda de încălzire Cuptoarele de topire a sticlei sunt împărțite în flacără, electrice și gaz-electrice (încălzire combinată cu gaz și electric).
Combustibilul ars servește ca sursă de energie termică în cuptoarele arse. Sarcina și sticla topită din aceste cuptoare primesc căldură din arderea combustibilului lichid sau gazos. Eficiența cuptoarelor cu ardere este de 18-26%. întrucât în ele se consumă combustibil în principal pentru încălzirea zidăriei refractare a cuptorului și compensarea pierderilor de căldură. Cuptoarele electrice au o serie de avantaje în comparație cu cuptoarele cu ardere: dimensiuni mai mici, productivitate mai mare. Sunt economice și ușor de reglat. În timpul funcționării lor, nu există pierderi de căldură cu gazele de eșapament și conditii mai bune muncă. Eficiența cuptoarelor electrice ajunge la 50-60%.
Conform metodei de transfer a căldurii către sticla topită, cuptoarele electrice sunt împărțite în cuptoare cu arc; cuptoare cu rezistență (directă și indirectă) și inducție. În cuptoarele cu arc, căldura este transferată materialului prin radiație de la un arc de volți. Cele mai răspândite sunt cuptoarele cu rezistență directă, în care element de încălzire servește direct ca sticlă topită. În aceste cuptoare, căldura este generată în materialul însuși, care servește drept rezistență în circuit.
Utilizarea sticlei topite ca rezistență la încălzire se bazează pe faptul că sticla conduce la temperaturi ridicate electricitate, iar conductivitatea sa electrică crește odată cu creșterea temperaturii. Trecând prin topirea sticlei, Energie electrica se transformă în căldură, paharul se încălzește și se topește. Pentru alimentarea cuptoarelor electrice directe se folosește un curent monofazat sau trifazat, care este furnizat sticlei topite prin electrozi de molibden sau grafit.
Cuptoarele electrice cu rezistenta directa au diverse modele, totuși, majoritatea sunt băi dreptunghiulare orizontale. Aceste cuptoare sunt folosite pentru topirea sticlelor tehnice și în prezența energiei electrice ieftine și în producția de produse de masă.
În cuptoarele cu rezistență indirectă, căldura este transferată materialului prin radiație sau conductivitate termică de la rezistența introdusă în cuptor.
V cuptoare cu inducție se induce un curent în materialul inclus în circuitul secundar.
Cuptoarele gaz-electrice au încălzire combinată: piscina pentru topirea încărcăturii este încălzită cu combustibil gazos, iar piscina pentru limpezirea topiturii de sticlă este încălzită cu curent electric. Gazele care ies din cuptoare au o temperatura de 1350-1450°C. Caldura lor este folosita pentru incalzirea aerului si gazului furnizat pentru ardere.
Prin utilizarea căldurii gazelor reziduale Cuptoarele pentru fabricarea sticlei sunt împărțite în regenerative și recuperatoare.
Cuptoarele cu regenerare au devenit mai răspândite datorită designului lor simplu și ușurinței de utilizare.
Funcționarea cuptoarelor de topire a sticlei este evaluată prin productivitate, consumul de căldură pentru topirea sticlei și eficiența (eficiența) cuptorului, care este raportul dintre cantitatea de căldură utilă pentru topirea sticlei și consumul total de căldură pentru cuptor.
Productivitatea cuptorului este caracterizată de doi indicatori: productivitatea totală (zilnic) și productivitatea specifică. Productivitatea totală este egală cu numărul de tone de sticlă topită (sau produs bun) scoase din cuptor pe zi. Productivitatea specifică este măsurată prin raportul dintre productivitatea zilnică și suprafața bazinului cuptorului și este exprimată în kg / m2 / zi.
Într-un cuptor de topire a sticlei la o temperatură ridicată, în încărcătură au loc diverse procese și diverse transformări. Cu comparativ temperaturi scăzute(aproximativ 400˚ C) între materialele încărcăturii, începutul substanței chimice. reacţii care duc la formarea de silicaţi. Pe măsură ce amestecul este încălzit în continuare, se transformă într-o topitură de diferite săruri. Silicații formați și resturile componentelor nereacționate sunt sinterizate într-o masă densă. Aceasta este prima etapă de topire a sticlei - formarea de silicati(regim de temperatură - 800-900 ° С).
Odată cu o creștere ulterioară a temperaturii, silicații se topesc și se dizolvă unul în altul. Se formează o topitură spumoasă și opacă, pătrunsă cu particule de materiale de încărcare și bule de gaz eliberate în timpul reacțiilor.
Treptat, reziduurile solide ale încărcăturii se dizolvă în topitură, spuma dispare și se formează o topitură transparentă de sticlă. Aceasta este a doua etapă a producției de sticlă - formarea sticlei(1150-1200 ° C).
Sticla topită rezultată conține incluziuni gazoase de diferite dimensiuni și este eterogenă din punct de vedere chimic. compoziţie. Prin urmare, este încă nepotrivit pentru dezvoltarea produselor.
Procesul de îndepărtare a bulelor din sticla topită (degazare) se numește clarificare (1400-1500 ° C). Constă în eliberarea de incluziuni gazoase din sticla topită în timpul încălzirii sale ulterioare datorită scăderii vâscozității acesteia din urmă. Pentru a accelera procesul, pot trece prin topitura de sticlă aer comprimat sau vapori de apă (barbotare), adăugați clarificatori. Principiul accelerării procesului este saturarea masei de sticlă cu incluziuni gazoase mari. Astfel de bule se ridică relativ ușor la suprafață. În același timp, captează bule mici pe parcurs, care se ridică în mod independent foarte lent sau nu se ridică deloc din cauza vâscozității destul de ridicate a sticlei topite.
Procesul de aliniere chimică compozitia sticlei topite se numeste omogenizare... Este o expunere lungă a sticlei topite la temperaturi mari ah (aproximativ 1500 ° C). În acest caz, ca urmare a difuziei topiturii, sticla topită devine omogenă din punct de vedere chimic.
Sticla topită omogenă rezultată este răcită la o viscozitate necesară pentru modelarea produselor din aceasta (aproximativ 1200 ° C). Procesul este numit un student.
Astfel, în procesul de topire a sticlei, se pot distinge condiționat cinci etape principale: formarea silicaților, formarea sticlei, limpezirea, omogenizarea și răcirea. În practică, doar prima și ultima etapă au loc în timp diferitși în diferite locuri ale sobei de baie. A doua, a treia și a patra etapă încep aproape simultan. Cuptoarele cu oală și baie sunt folosite pentru topirea sticlei. Acesta din urmă poate fi de un principiu de acțiune periodic și continuu.
6. Colorarea sticlei, decolorarea sticlei, transparența sticlei
Colorarea sticlei se realizează prin introducerea de oxizi ai anumitor metale în ea sau prin formarea de particule coloidale ale anumitor elemente. Deci, aurul și cuprul în distribuție coloidală colorează roșu sticla. Astfel de ochelari se numesc aur și, respectiv, rubin de cupru. Argintul în stare coloidală colorează sticla cu galben. Seleniul este un colorant bun. În stare coloidală, colorează sticla roz, iar sub forma compusului CdS · 3CdSe, roșu. Acest pahar se numește rubin cu seleniu. Când este vopsit cu oxizi metalici, culoarea sticlei depinde de compoziția sa și de cantitatea de colorant-oxid. De exemplu, oxidul de cobalt (II) în cantități mici dă sticlă albastră, iar în cantități mari - violet-albastru cu o tentă roșiatică. Oxidul de cupru (II) din sticla de sodiu-calciu dă o culoare albastră, iar în sticla de potasiu-zinc - verde. Oxidul de mangan (II) din sticla de sodiu-calciu dă o culoare roșu-violet, iar în sticla de potasiu-zinc - albastru-violet. Oxidul de plumb (II) îmbunătățește culoarea sticlei și conferă culorii nuanțe vibrante. Sticla de sticlă de calitate scăzută, de regulă, are o culoare care depinde de prezența ionilor Fe 2+ și Fe 3+ în ea. Materiile prime din sticlă sunt greu de îndepărtat din fier și, prin urmare, este întotdeauna prezentă în soiurile ieftine. Deoarece sticla conține simultan atât ioni Fe 2+ cât și Fe 3+, aceștia conferă sticlei o culoare verzuie (culoarea sticlei). și metode fizice de decolorare a sticlei. V metoda chimica depuneți eforturi pentru a transforma tot fierul conținut în Fe 3+. Pentru aceasta, în sarcină se introduc agenți oxidanți - nitrați de metale alcaline, dioxid de ceriu CeO 2, precum și oxid de arsen (III) As 2 O 3 și oxid de antimoniu (III) Sb 2 O 3. Chim. sticla decolorată este doar ușor colorată (datorită ionilor de Fe 3+) într-o culoare gălbuie-verzuie, dar are o bună transmisie a luminii. Cu fizic. decolorare, în compoziția de sticlă se introduc „coloranți”, adică. ionii care îl colorează în tonuri suplimentare față de culoarea creată de ionii de fier sunt oxizii de nichel, cobalt, elemente de pământuri rare, precum și seleniu. Dioxidul de mangan MnO 2 are proprietăți de decolorare atât chimică, cât și fizică. Ca urmare a dublei absorbții a luminii, sticla devine incoloră, dar transmisia sa de lumină scade. Astfel, trebuie făcută o distincție între paharele translucide și cele decolorate, deoarece aceste concepte sunt diferite.De asemenea, trebuie remarcat că sticla colorată protejează uneori conținutul sticlelor de expunerea fotochimică nedorită. Prin urmare, culoarea sticlei sticlei este uneori îmbunătățită în mod special. transparenţă... Cu toate acestea, în unele cazuri, sticla este opaca în mod deliberat prin „amortizare”. Substanțele care contribuie la tulburarea sticlei se numesc amortizoare. Blocarea are loc datorită distribuției celor mai mici particule cristaline în sticla. Ele reprezintă particule nedizolvate ale amortizorului de eșapament sau particule eliberate din masa lichidă atunci când sticla este răcită. În prezent, criolitul Na 3 , spatul fluor CaF 2 și alți compuși cu fluor sunt utilizați în acest scop. Sticlă puternic estompată ( alb) se numește lactate. Criolitul este cel mai adesea folosit pentru fabricarea sa. Sticla de lapte este folosită în principal pentru corpurile de iluminat.
LA Categorie:
Slefuirea si lustruirea sticlei
Cuptoare de topire și topire a sticlei
Etape de gătit. Topirea sticlei este un proces la temperaturi ridicate care transformă o sarcină în vrac într-o topitură de sticlă topită, care, atunci când este răcită, devine o sticlă finită; procesul are loc în cuptoare de sticlă. În mod convențional, procesul de gătire este împărțit în cinci etape: formarea silicaților, formarea sticlei, limpezirea, medierea sau omogenizarea compoziției și răcirea.
Formarea silicaților - stadiul inițial gătit, în timpul căreia, ca urmare a proceselor fizice și chimice, se formează compuși complexi de silicați în stare solidă. Această etapă are loc la temperaturi de 800 ... 1000 ° C.
Materiile prime (componentele de sarcină) în această etapă suferă o serie de transformări: umiditatea se evaporă; hidrații, sărurile, oxizii inferiori se descompun și pierd compuși volatili; siliciul își schimbă structura cristalină. În plus, în această etapă, se eliberează o cantitate mare de dioxid de carbon CO2. Acest gaz sub formă de bule se ridică la suprafața unei topituri vâscoase, unde bulele izbucnesc, astfel încât suprafața unei astfel de topituri arată ca fierberea (de unde și originea termenului - topirea sticlei). În această etapă se formează o masă neomogenă, parțial vitrificată, pătrunsă de un număr mare de bule și care conține multe boabe de nisip nefierte.
Formarea sticlei este a doua etapă a gătirii, în timpul căreia are loc un proces fizic de dizolvare a granulelor de nisip în exces într-o topitură de silicați și calcin. În această etapă, totul se termină reacții chimice... Ca urmare a interacțiunii dintre hidrați, carbonați, sulfați, se formează în final silicați complecși; boabele de cuarț se dizolvă complet și trec în topitură. Temperatura 500 ... 1400 ° С în această etapă este insuficientă pentru topire nisip de cuarț, prin urmare, nu se topește, ci se dizolvă; sticla topită devine relativ omogenă și transparentă fără particule de lot nefierte.
Ca urmare a creșterii temperaturii, mobilitatea atomilor și moleculelor care alcătuiesc masa de sticlă crește, ceea ce duce la o accelerare a dizolvării reciproce a siliciului și a silicaților. Acest lucru egalizează concentrația soluțiilor de silicați în diferite zone. Toate aceste transformări sunt însoțite de eliberarea unei cantități mari de produse gazoase. Vâscozitatea topiturii este încă destul de mare, astfel încât produsele gazoase nu au timp să se evapore, iar sticla topită este saturată. cantitate mare bule.
Ca urmare, în a doua etapă se formează o masă sticloasă neomogenă, pătrunsă cu un număr mare de bule mici de gaz, dar care nu mai conține incluziuni de boabe de nisip nefierte.
Limpezirea este a treia etapă de topire a sticlei. Se caracterizează prin faptul că incluziunile gazoase sunt îndepărtate sub formă de bule vizibile și, ca urmare, se stabilește echilibrul între masa de sticlă (faza lichidă) și gazele dizolvate în aceasta (faza gazoasă). Dintre toate etapele procesului de gătit, clarificarea și următoarea etapă de omogenizare (omogenizare) sunt cele mai responsabile și complexe. Calitatea sticlei topite depinde de cât de complet și intens sunt parcurse aceste etape.
În topitura de sticlă topită se formează gaze ca urmare a descompunerii și interacțiunii componentelor încărcăturii; gaze introduse mecanic împreună cu sarcina; substanțe volatile introduse special în încărcătură; gazele care intră în topitură din atmosferă. Cea mai mare cantitate de gaze este introdusă în sticlă-‘deșeuri cu materii prime. Luminarea îndepărtează numai bulele vizibile. O parte din gaze rămâne în sticla topită, dizolvându-se în ea. Sunt invizibile pentru ochi și, prin urmare, nu distorsionează caracteristici optice sticlă. Pentru a preveni trecerea acestor incluziuni gazoase invizibile în bule vizibile și astfel să strice sticla, în timpul procesului de limpezire se stabilește un echilibru între gazele dizolvate în sticla topită și închise în bule, creând anumite condiții în cuptor.
Clarificarea are loc după cum urmează: bule mari se ridică la suprafață și izbucnesc. Conform legilor fizicii, presiunea din interiorul bulelor mari este mai mică decât din interiorul celor mai mici. Ridicându-se mai ușor la suprafață, bulele mari de pe drum aspiră conținutul bulelor mai mici, în urma cărora sticla topită este limpezită. Bulele foarte mici se dizolvă în topitură.
Dioxidul de carbon, a cărui presiune parțială nu este mare, încercând să-și egalizeze presiunea, trece în bulele formate din descompunerea clarificatorului. Ele cresc, forța lor de ridicare crește, drept urmare se ridică la suprafață și izbucnesc. Gazul conținut în ele trece în atmosfera cuptorului. La rândul lor, gazele formate în timpul descompunerii clarificatorului trec în mici bule de dioxid de carbon, le măresc, contribuind astfel la creșterea lor și, prin urmare, la clarificarea topiturii de sticlă.
Medierea (omogenizarea) compoziției - a patra etapă a procesului de fabricare a sticlei - se caracterizează prin faptul că până la sfârșitul topiturii de sticlă este eliberată de bule, dungi și devine omogenă. În ciuda faptului că o sarcină omogenă, bine amestecată intră în cuptor, procesele fizice și chimice din sarcina dintre componentele sale sunt eterogene, prin urmare, compoziția topiturii de sticlă în diferite părți ale cuptorului se dovedește a fi eterogenă. La temperaturi ridicate, părțile constitutive ale sticlei topite sunt în mișcare naturală continuă, prin urmare, porțiunile locale de sticlă topită de diferite compoziții sunt trase în direcția mișcării, formând frânghii împletite, fire, care se numesc dungi. Dacă o astfel de sticlă este răcită brusc, atunci din cauza diferenței indicilor de refracție, interfața dintre zonele cu compoziție chimică diferită devine vizibilă cu ochiul liber. Astfel, Swile este un defect de sticla care afecteaza aspectul estetic al produsului.
Omogenizarea se realizează în principal datorită mișcării (difuziei) intense a substanțelor care alcătuiesc masa de sticlă. Cu cât temperatura de topire este mai mare și, în consecință, cu cât vascozitatea topiturii de sticlă este mai mică, cu atât condițiile de difuzie sunt mai bune și, dimpotrivă, difuzia într-un mediu vâscos, la temperaturi scăzute, se desfășoară lent și nu se termină până la sfârșitul topire. Prin urmare, în timpul omogenizării, temperatura sticlei topite joacă un rol decisiv.
Accelerează semnificativ omogenizarea eliberării bulelor. Ridicându-se la suprafață, ele întind filmele limită de sticlă de compoziție diferită în cele mai fine filamente cu o suprafață specifică foarte dezvoltată și facilitează difuzia reciprocă a sticlei topite din zonele învecinate. Astfel, procesul de mediere a sticlei este strâns împletit cu clarificarea. Când sticla este topită în cuptoarele industriale, etapele de clarificare și omogenizare se desfășoară simultan în aceleași condiții, deci zona viespilor. ramificarea nu poate fi separată de zona de omogenizare.
Amestecarea artificială este de mare importanță pentru obținerea unei mase omogene de sticlă. La topirea paharelor de cristal se folosesc agitatoare ceramice.
Pentru a obține o masă omogenă în timpul omogenizării mare importanță are omogenitate și finețe de măcinare a încărcăturii. Influențează omogenitatea sticlei topite și spargerea sticlei încărcate cu sarcina în cuptor. De obicei, sticla spartă este oarecum diferită ca compoziție chimică de sticla principală, deoarece în timpul topirii anterioare își pierde unele dintre componentele volatile, se îmbogățește cu gaze dizolvate etc. Prin urmare, sticla spartă este zdrobită și distribuită uniform în lot.
După limpezirea și omogenizarea sticlei topite, calitatea acesteia îndeplinește pe deplin cerințele pentru aceasta, cu toate acestea, datorită temperaturii ridicate a topiturii și a vâscozității scăzute, este imposibil să se formeze. Prin urmare, sarcina etapei finale a fabricării sticlei este de a pregăti sticla topită pentru formare.
Răcirea este a cincea și ultima etapă a procesului de fabricare a sticlei. Se caracterizează prin faptul că temperatura sticlei topite este coborâtă pentru a crea o vâscozitate care îi permite să fie turnat în articole. Temperatura sticlei topite în această etapă este menținută la aproximativ 1200 ° C.
Masa de sticlă este răcită fără probleme și treptat - cu o răcire bruscă, echilibrul dintre fazele lichide și gazoase poate fi perturbat, ceea ce va duce la o nouă formare de incluziuni de gaz sub formă de bule minuscule (mușchii secundare). Este dificil să se elibereze sticla topită de astfel de incluziuni de gaz din cauza vâscozității sale ridicate. Pentru a evita apariția defectelor de sticlă în etapa finală, este necesar să se respecte cu strictețe regimul de presiune stabilit al atmosferei de gaz a cuptorului și scăderea temperaturii.
Cuptoare de sticla... Un cuptor de topire a sticlei este o unitate de inginerie termică cu funcționare periodică sau continuă, în care sticla este topită și pregătită pentru turnare. Cuptoarele sunt încălzite fie cu gaz, fie cu electricitate. Dupa modul de functionare, cuptoarele sunt de functionare periodica (oala) sau continua (baie). În unele cazuri, se folosesc cuptoare discontinue.
Funcționarea cuptorului este caracterizată de indicatori precum productivitatea (înlăturarea topiturii de sticlă pe unitatea de timp, t / zi; îndepărtarea specifică, kg / m2 pe zi), eficiența și consumul de căldură pentru o preparare sau unitate de cantitate de sticlă. Factorul de eficiență (eficiență) al cuptoarelor discontinue este scăzut ( ): cuptoare cu oală - 6 ... 8, băi - 10 ... 15, cuptoare cu baie continuă - 17 ... 28. Cele mai eficiente cuptoare electrice - randament 50-70, totusi, mai mare
i costul energiei electrice față de costul gazului furnizat sau combustibil lichid reține aplicare largă cuptoare electrice.
Pentru topirea sticlei în scopuri artistice, dezvoltarea de noi tipuri de sticlă, conducție munca experimentala iar producția de produse extrem de artistice utilizează furnalele cu oală, în care topirea de sticlă de diferite compoziții sau culori este preparată simultan în creuzete (ghivece) refractare. Dezavantajele acestor cuptoare sunt eficiența scăzută, umplerea manuală a oalelor, necesitatea înlocuirii creuzetelor sparte din mers, consumul crescut de combustibil etc. Calitate superioară din sticlă colorată și care conține plumb (cristal), se folosesc cuptoare regenerative cu mai multe oale cu o sursă de căldură mai mică. Astfel de cuptoare au până la 16 oale cu o capacitate utilă de 300 ... 500 kg și o eficiență de până la 8%.
Ghivecele sunt de obicei rotunde, mai rar ovale; într-o secțiune verticală transversală sub formă de trunchi de con, mai rar un cilindru. Mărimea ghiveciului este selectată în funcție de mărimea produsului care urmează să fie produs.
Încărcarea dintr-un vas de sticlă primește căldură în principal datorită radiației de pe acoperișul cuptorului și parțial datorită conducției căldurii prin pereții vasului. Prin urmare, pentru cuptoarele cu oală, înălțimea boltei cuptorului este de o importanță deosebită: cu cât bolta este mai joasă, cu atât oalele și sarcina conținută în ea se încălzesc mai intens.
Trăsătură distinctivă topirea sticlei în cuptoare de oală - frecvența tuturor proceselor tehnologice, care alternează într-o secvență strictă: încălzirea cuptorului după producerea produselor, umplerea încărcăturii și a calcinului, topirea sticlei, topirea sticlei și producerea produselor din sticlă.
Înainte de a folosi oalele pentru gătit, acestea sunt arse și treptat, fierte fără probleme la o temperatură de 1500 ... 1540 ° C.
Încărcarea și spargerea sticlei într-un raport de 50: 50 sunt încărcate în vase încălzite în mai multe etape: mai întâi, spargerea, apoi încărcarea, iar porțiile ulterioare sunt servite după ce porțiunile încărcate mai devreme s-au topit. Dupa patrunderea ultimei portiuni se ridica la maxim temperatura din cuptor si se realizeaza limpezirea si omogenizarea care poate dura pana la 6 ore Pentru intensificarea acestor procese se foloseste barbotarea sticlei topite, pentru care o bucata de lemn inmuiat se introduce in sticla topita cu ajutorul unei tije metalice. Sub influența temperaturilor ridicate, umiditatea și produsele de ardere sunt eliberate energic din lemn, ceea ce aduce masa de sticlă în mișcare intensă, contribuind la amestecarea și limpezirea acesteia din bulele de gaz. Același efect se obține la găurirea cu aer comprimat, care este introdus în sticla topită sub presiune. După ce topirea este completă, topitura de sticlă este răcită la temperaturi de vâscozitate de lucru și apoi începe producția de produse din sticlă.
De obicei, ciclul cuptorului cu oală durează o zi, repetându-se în fiecare zi timp de un an, uneori mai mult - până când cuptorul este oprit pentru reparații.
Orez. 1. Cuptor cu oală cu alimentare cu flacără inferioară: 1 - Partea de jos pereți (cerc), 2 - ferestre de lucru, 3 - boltă, 4 - cameră de lucru, 5 - sub regenerator, 7 - deschideri pentru întreținerea oală, 8 - oale de sticlă, 9 - găuri pentru arzător (cadi), 10 - deschideri pentru încărcare vase
Luați în considerare dispozitivul unui cuptor cu oală. Elementul principal al cuptorului este camera de lucru, în care este instalat numărul de oale necesare pentru lucru. Ferestrele de lucru sunt situate în partea superioară a pereților laterali. În cercul opus fiecărei oale există o gaură prin care se servesc oalele. Pentru încărcarea de la îndepărtarea oalelor din cerc și deasupra acestuia, a fost făcută o gaură, care este închisă cu plăci în timpul funcționării. K Poziția intermediară între oală și căzi este ocupată de cuptoarele secționale. Ele sunt utilizate în principal în producția de produse de artă. La fel ca în cuptoarele tip oală, în cuptoarele secționale este posibil să se gătească sticlă topită de mai multe compoziții sau culori - în funcție de numărul de secțiuni, care sunt adiacente una cu cealaltă „buzunare” din cărămizi refractareși având un spațiu comun de foc.
Cuptoarele cu baie continuă sunt unități de încălzire mai avansate și mai eficiente, ele fiind cele mai comune în industria sticlei. Când sticla este topită în cuptoarele cu baie, toate etapele de fabricare a sticlei se desfășoară simultan și continuu. Acest lucru face posibilă mecanizarea și automatizarea cât mai mult posibil a întregului proces, de la completarea încărcăturii până la producția de sticlărie.
Partea principală a sobei este o piscină (baie), căptușită cu grinzi refractare, de aceea sobele se numesc băi. Partea de gătit a piscinei (băi) are de obicei o configurație dreptunghiulară în plan. De la un capăt al băii prin buzunarul de încărcare, încărcătura este în mod continuu automat încărcată în cuptor, livrată în containere. Indicatoarele de nivel înregistrează nivelul oglinzii din sticlă topită. Dacă se ridică peste o limită predeterminată, atunci încărcătorul de încărcare este oprit automat. Pe măsură ce nivelul de sticlă topită este epuizat, sistemul de pornire automată a încărcătorului este declanșat și o nouă porțiune a încărcăturii intră în baie. În producția de ustensile de înaltă calitate, se folosesc în principal cuptoare de baie cu conductă, care se află sub nivelul de jos al onoarei de gătit. Topitura de sticlă mai bine gătită și mai răcită este luată din conductă.
Diferitele etape ale fabricării sticlei au loc simultan în zone diferite cuptoare. Temperaturi optimeîn zonele de gătit 1420 ° C, clarificare - 1430, producție - 1260 ° C.
Când sticla este topită într-un cuptor cu baie, natura oxidantă a mediului gazos este menținută în mod constant, o presiune atmosferică neutră este setată în secțiunea de topire deasupra oglinzii de topire a sticlei și o presiune slab pozitivă în secțiunea de lucru. Productivitatea cuptorului este de 6 ... 12 tone de sticlă topită pe zi, îndepărtarea specifică a sticlei în funcție de intensitatea producției este de 450 kg/m2 pe zi. Soba poate fi aprinsă atât cu gaz natural, cât și cu combustibil lichid.
Unul dintre dezavantajele cuptoarelor cu gaz este că volatilizarea oxizilor de plumb duce la epuizarea straturilor de suprafață ale sticlei topite și la poluarea mediului. În cuptoarele electrice, electronii oxid-staniu montați pe perete sunt instalați ca surse de căldură. naştere. Procesul de fabricare a sticlei se desfășoară într-un flux vertical sub un strat de încărcare rece de sus în jos. Prezența unui strat rece al încărcăturii peste masa de sticlă topită reduce volatilizarea oxizilor de plumb, contribuie la obținerea uniformității. sticlă topită zgomotoasă.
În timpul funcționării unui astfel de cuptor, nu există pierderi de căldură cu gazele de ardere. Consumul specific de energie pentru producerea a 1 kg de sticlă este mai mic decât în cuptoarele de baie cu foc. În plus, cuptoarele electrice cu electrozi pe bază de dioxid de staniu Sn02 nu au nici un efect colorant asupra sticlei topite.
Paharele colorate pot fi gătite în același timp cu cele incolore. Pentru aceasta, un cuptor de baie pentru topirea sticlei incolore și cuptoarele satelit pentru topirea sticlei colorate sunt amplasate într-o zonă în același timp.