книги из ГПНТБ / Саркисов, П. Д. Технология стеклодувных работ учеб. пособие

личием трех отверстий вместо четырех и изогнутой пере­ городкой. Эти три отверстия служат для соединения с обо­ ими воздушными регенераторами и дымовой трубой. Воз­ дух поступает через отверстие в крышке барабана. От­ крытие отверстия регулируется задвижкой. При переклю­ чении клапан поворачивается на 120°.

раторами и дымовой трубой. Корпус клапана погружен в воду, налитую в желоб. «Лягушка» перекрывает по два отверстия (среднее и одно из крайних), сообщая пооче­ редно регенераторы с дымовой трубой. Плотность соеди­ нений достигается погружением «лягушки» в.воду.

Клапан Моргана нашел широкое распространение в стекольной промышленности. Он достаточно надежен в работе и может быть использован при высоких темпера­ турах газов.

ОБСЛУЖИВАНИЕ ПЕЧИ

Состояние печи и качество стекломассы во многом за­ висят от обслуживания печи. Обслуживание печи состо­ ит из пуска печи, текущего обслуживания и остановки печи.

Пуск печи. Производится после сооружения или хо­ лодного ремонта печи. Перед тем как разжечь печь, ее тщательно чистят и продувают сжатым воздухом, удаляя таким образом грязь и крошку огнеупоров, оставшихся после ремонта или строительства печи. Разогрев печи на­ чинается с сушки.

Сушка производится с целью удаления влаги раство­ ра кладки и подготовки печи для дальнейшего подъема температуры. Печь разогревают с определенной скоро­

не произошло каких-либо деформаций или повреж­ дений.

90

После достижения рабочей температуры начинают на­ варку печи стекломассой. Обычно полная продолжитель­

Текущее обслуживание. Текущее обслуживание сос­ тоит из загрузки шихты, ведения режима варки и выра­ ботки стекла и наблюдения за состоянием печи. При заг­ рузке наблюдают за своевременной подачей шихты и боя в печь и их качеством, а также за исправностью механиз­ мов, подающих шихту и бой в печь. Отвечает за это обыч­ но стекловар печи.

Решающее условие для получения качественной стек­ ломассы— строгое соблюдение установленного режима варки. Ведение режима заключается в наблюдении за протеканием процессов стекловарения, уровнем стекло­ массы, температурами варки и выработки, составом газов и другими показателями режима. Стекловар, ответствен­ ный за режим варки, кроме непосредственного наблюде­ ния, пользуется показаниями многочисленных контроль­ но-измерительных приборов и данными химической лабо­ ратории. Любое нарушение режима варки может привести к порче стекломассы и, следовательно, к браку стеклоиз­ делий.

Важным моментом в обслуживании печи является контроль за состоянием кладки и обвязки печи. Этот кон­ троль обычно осуществляют дежурные каменщики. При продолжительной работе печи отдельные ее части (го­ релки, пяты сводов, верхний ряд стеновых брусьев, насад­ ка регенераторов) сильно изнашиваются. Поэтому их

с полной остановкой печи. Межремонтный период работы печей составляет обычно 2—4 года, т. е. к холодному ремонту'прибегают один раз в 2—4 года. Он связан с боль­ шими материальными затратами.

91

Остановка печи. Перед остановкой ванной печи на хо­ лодный ремонт стекломассу в расплавленном состоянии выпускают из бассейна через отверстия, которые проби­ вают в стене. Спущенное из печи стекло представляет со­ бой первосортный бой, и поэтому оно должно сохранять­ ся в чистоте. Для этого печь соединяют со сборником откпытым лотком пз огнеупорного кирпича. Сборник также обкладывается огнеупорным кирпичом. Стекломасса дол­ жна течь по лотку равномерной струей.

При остановке печи кладка вследствие охлаждения сжимается и в ней возникают превращения, которые мо­ гут привести к разрушению кладки. Поэтому при оста­ новке печи следует усилить контроль за поведением клад­ ки печи.

§ 24. Г О Р Ш К О В Ы Е ПЕЧИ

Горшковые печи, как уже говорилось, предназначены для варки оптических, сортовых и некоторых других ти­ пов специальных стекол.

Конструкции горшковых печей. Варка стекла произ­ водится в специальных шамотных сосудах, называемых стекловаренными горшками и установленных в рабочей камере (стойле) печи. Рабочая камера представляет со­ бой строение, выложенное пз огнеупоров и напоминаю­ щее шатер или юрту. Нижняя часть стен этого строения носит название окружки. В нижней части окружки-—про­ тив горшков — есть отверстия для обслуживания горшков, которые прикрываются заслонками. Выше окружки нахо­ дятся рабочие окна, ограничиваемые с боков простенка­ ми — бычками. Стены печи перекрываются куполообраз­ ным сводом. Эта часть печи (стены и свод) иногда на­ зывают стойлом печи.

Внутри рабочей камеры; на поду печи, расположены стекловаренные горшки. Выработка стекла из горшков производится через рабочие окна. Под печи чаще всего изготовляют из огнеупорного бетона путем трамбовки, иногда выкладывают из шамотных плит больших разме­ ров и таких конфигураций, чтобы при их сборке было бы как можно меньше швов. Окружку печи выполняют из шамотного бруса. Толщина ее 450—500 мм. Окружку обычно обвязывают стальным бандажом.

Верхнюю часть стен (точнее простенков между рабо­ чими окнами) выкладывают из динасового фасонного

92

кирпича. Толщина простенков 150—230 мм. Свод печи выкладывают из динасовых-кирпичей. Толщина свода 230—350 мм. Форма щечного стойла зависит от формы горшков, размеров печи и способа отопления. Чаще всего строятся печк с круглым очертанием стойла, но существу­ ют печи и с овальной формой стойла (при овальных гор­ шках). Стекловаренные горшки изготовляются из шамот­ ной массы путем трамбовки. Размеры их бывают различ­ ными. Наибольшее распространение получили горшки на 250—300 л (оптическое стекло) и 150—160 л (сортовое стекло). Полезная емкость горшка значительно меньше геометрической вследствие потерь стекла при бурлении, недостаточного заполнения горшка и остатка стекла после выработки. Обычно используется 70—80% сваренного стекла.

К стекловаренным горшкам предъявляются высокие требования, так как от их качества во многом зависит ка­ чество стекломассы. Наиболее часто встречаемый брак стекла при варке в горшковых печах — это шамотный камень, продукт разрушения стенки горшка.

Стекловаренные горшки устанавливают у боковых стен по периметру печи. Количество горшков, одновремен­ но установленных в камере печи, бывает разным — от 1 до 16. При производстве оптического стекла чаще всего используют печи с одним или двумя горшками (одногоршковые и двухгоршковые печи). При производстве хру­ стальных стекол получили распространение 8 и 12-rop-v шковые печи. При производстве цветных сортовых изде­ лий с накладом применяют 14 и 16-горшковые печи.

Обогрев горшковых печей. Для обогрева стекловарен­ ных печей используют горелки. В горшковых печах при­ меняют в основном пламенные горелки следующих типов: кадьевые, щелевидные и шахтные.

К а д ь е в ы е г о р е л к и расположены под подом пе­ чи. Они имеют камеры частичного предварительного сго­ рания. Газ и воздух, ранее подогретые, направляясь в эту камеру, смешиваются и частично сгорают. Но основное пламя поступает в рабочую камеру и здесь сгорает пол­ ностью. Если посмотреть в печь, то можно увидеть столб пламени, вылетающего из горелок.

Специальные каналы подводят газ и воздух в печь и от­ водят из печи продукты горения.

93

РАБОТЫ ПЕЧИ

Автоматизация управления стекловаренной печыо— важнейшее средство увеличения производительности печи и повышения качества стекломассы. С каждым днем все больше и больше внедряется в производство автоматиза­ ция технологических процессов. На передовых стекольных заводах многие элементы управления печыо полностью автоматизированы. Рассмотрим некоторые из них.

Поддержание постоянства уровня стекломассы. Коле­ бания уровня стекломассы в производственных услови­ ях нежелательны, так как они вызывают загрязнение стекломассы и отрицательно влияют на работу стеклоформпрующпх машин. На большинстве стекловаренных печей уровень стекломассы поддерживается автоматичес­ ки. Способ автоматизации заключается в следующем. В зоне студкп стекла устанавливается прибор, фиксирую­ щий уровень стекломассы — уровнемер. Показания уров­ немера передаются устройству, которое регулирует рабо­ ту механического загрузчика шихты. Загрузка шихты производится только тогда, когда уровнемер фиксирует снижение установленного уровня стекломассы. При-дос­ тижении необходимого уровня' стекломассы загрузка ших­ ты прекращается.

Таким образом, благодаря сблокированной схеме ра­ боты загрузчиков шихты с показаниями уровнемера авто­ матически поддерживается постоянство уровня стекло­ массы.

Поддержание постоянства давления в печи и соотно­ шения газ — воздух. При варке стекла давление газовой среды в печи строго контролируется. Выше уже говори­ лось, что давление газовой среды влияет на процессы ос­ ветления стекломассы, температурный режим в печи, на подсос холодного воздуха в печь и т. д.

Давление в печном пространстве замеряют обычно у свода, где давление выше. На большинстве стекловарен­ ных печей соблюдение постоянства давления в печи осу­ ществляется автоматически. Это достигается тем, что по-

94

казання прибора для измерения давления — манометра передаются устройству, которое регулирует работу шибе­ ра, установленного перед дымовой трубой. В случае уменьшения давления в печи (это фиксирует манометр) подается сигнал и шибер опускается на некоторую вели­ чину. Разрежение в дымоходах уменьшается и, следова­ тельно, давление в печи повышается. Если давление в пе­ чи поднимается выше установленной нормы, подается сиг­ нал, шибер у дымовой трубы поднимается п разрежение в печи увеличивается. Так, благодаря сблокированной схеме регулирования работы шибера с показаниями ма­ нометра поддерживается постоянное давление в печи.

Немаловажное значение при варке стекла имеет по­ стоянство газовой среды в печп. Достигается оно регули­ рованием соотношения газ — воздух. Обычно на стекло­ варенных печах постоянство соотношения газ — воздух поддерживается автоматически при помощи контрольно-

На большинстве стекловаренных печей ведется строгий контроль за тепловым режимом печи, который достигает­ ся при помощи измерительных приборов — радиационных пирометров. Обычно на практике автоматическое поддер­ жание постоянства теплового режима печи достигается следующим образом. Радиационный пирометр фиксирует отклонение температур от заданного режима. Сигналы об отклонениях передаются прибору, который регулирует работу устройств, подающих топливо в печь. В случае

От Качества огнеупоров, применяемых для кладки пе­ чи, во многом зависит качество стекломассы. Огнеупоры подвержены воздействию расплава стекломассы, высоких температур и механических нагрузок, поэтому предъяв* ляются высокие требования к их стеклоустойчивостн, теплостойкости и механической прочности.

Классификация огнеупоров и их свойства. Применяе­ мые в стекольной промышленности огнеупоры подразде­ ляются на нейтрального и основного характера, полукис­ лые и кислые.

95

К о г н е у п о р а м н е й т р а л ь н о г о х а р а к т е р а относятся: шамотные, каолиновые, высокоглпноземнстые, электроплавлеиые литые.

Ш а м о т н ы е о г и е у п о р ы изготовляют из обычных огнеупорных глин. Отношение числа молекул глинозема к числу молекул кремнезема приближается к 1:2. Крис­ таллическая фаза этих огнеупоров состоит из кристаллов муллита 3Al2 03 -2Si02 ; их теплостойкость 1350—1500°С. Шамотные огнеупоры получили в стекольной промышлен­ ности наибольшее распространение. Ими выкладывают дно и стены бассейна печи, наружные степы п насадку регенераторов.

сравнению с шамотными огнеупорами они имеют несколь­ ко повышенную стойкость против разъедания стекломас­ сой. Каолиновые огнеупоры применяют для кладки• верх­ него ряда стен бассейна печи, а также протока печн.

Ке р а м и ч е с к и е в ы с о к о г л и и о з е м п с т ы е

ог н е у п о р ы изготовляют из высокоглпноземистого при­ родного или искусственного сырья. К ним относятся силиманитовые и муллитовые огнеупоры. В силиманитовых

огнеупорах содержится А12 03 50—60%, в муллнтовых — 70—75%- Основные кристаллические фазы в этих огнеу­ порах— корунд и муллит. Теплостойкость силиманито­

вых огнеупоров 1450—1550°С, муллитовых— 1500— 1700° С. Их применяют для кладки стен бассейна печн.

К э л е к т р о л л а в л е ны м л л т ы м о г н е у п о р а м относятся цирконокорундовые п корундовые огнеупоры. К цирконокорундовым огнеупорам относятся бакор-42 и

(первые слоги от баделлеита и корунда). Цифры 42 и 33 обозначают количество Zr02 , содержащегося в этих огне­ упорах (соответственно 42 и 33%). Аналогичен бакору-33 по составу и свойствам огнеупор корхарт ЗАК. Цирконо­ корундовые огнеупоры отличаются высокой стеклоустойчивостыо и теплостойкостью (1600—1650°С). Они приме­ няются для кладки ответственных частей стекловаренных печей (верхний ряд бассейна, проток, влеты горелок). К корундовым огнеупорам относятся корвишнт и монофракс. Они содержат до 99% А12 03 . Отличаются повышен­ ной стеклоустойчивостью и высокой теплостойкостью (до 1900° С).

96

К о г и е у п о р а м о с н о в н о г о х а р а к т е р а от­ носятся магнезитовый, хромомагиезитовый и форстерптовый. Они обычно применяются в насадках регенераторов. В стекольной промышленности применение их ограни­ чено.

К по л у к и с л ы м о г и е у п о р а м относятся огнеу­ поры типа шанмотных, но изготовленных с добавками кремнеземистых -материалов. В них содержится больше Si02 и меньше А12 03 ; их теплостойкость 1300—1400° С. Из полукислых огнеупоров изготовляют кранцы, боты, лодочки и некоторые другие изделия.

К к и с л ы м о г н е у п о р а м относятся динас и плав­ леный кварц. Дннас — наиболее распространенный огнеупор кислого характера. Он изготовляется из горных по­ род — кварцитов. Содержание Si02 в нем составляет бо­ лее 93%. Кристаллическая фаза — кристаллы тридимита И'Кристобаллита (модификация кварца) > теплостойкость' достигает 1700° С. Динас широко используют для кладки стен пламенного пространства и свода печи, а также вле­ тов горелок, сводов регенераторов и некоторых других частей печн.

Огнеупоры из плавленого кварца используют для кладки стен бассейна печей, в которых варят малощелоч­ ные тугоплавкие стекла.

Способы изготовления огнеупоров. Огнеупоры изгото­ вляют пластичным формованием, трамбованием, прессо­ ванием, способом шликерного литья и электроплавленого литья.

При п л а с т и ч н о м ф о р м о в а н н и сначала приго­ товляют шихту, состоящую из 50—70% шамота (обож­ женной глины) и 30—50% пластичной глины для связки. Из этой шихты, затворенной водой, путем тщательного перемешивания приготовляют массу, из которой затем

ных стальных разборных формах. Само трамбование мо­ жет выполняться электромеханическим, пневматическим или ручным способом. Изделия, изготовленные трамбова­ нием, имеют меньшую усадку при сушке и обжиге и мень­ шую пористость, чем выгодно отличаются от изделий, из­ готовленных способом пластичного формования.

су) из шамота, глины и воды. Затем шликер заливают в гипсовую форму. Избыток влаги впитывается в стены гипсовой формы. Изделие выдерживают до тех пор, пока оно не окрепнет, чтобы можно было извлечь его, не на­ рушая целостности. Затем изделие подвергают сушке.

Все шамотные изделия, изготовляемые способами ке­ рамической технологии, подвергают обжигу. Перед нача­

максимальной теплостойкости, стеклоустойчпвостп и ме­ ханической прочности. При обжиге происходит спекание массы огнеупора, увеличение его плотности и выделение теплостойких кристаллических фаз. Обжигают изделия в специальных камерных печах.

Обжиг следует вести так, чтобы по всей массе изде­ лий температура была равномерной. Нарушение этого может привести к растрескиванию изделий. Повышать температуру следует также равномерно, три небольшой скорости подъема то установленному режиму.

Обжиг огнеупорных изделий продолжается обычно 8—10 дней. Обжигают шамотные изделия при температу­

керамических изделий. По этой технологии сначала по­ лучают расплав из шихты огнеупоров в специальных электрических печах с графитовыми электродами. Затем из этого расплава производят отливку в формы, состав­ ленные из песчаных плит или изготовленные из графита. В этих же формах путем их тщательной теплоизоляции производят отжиг изделий, который длится до девяти су­ ток, после чего изделия извлекают из форм.

Огнеупоры, изготовленные способом электроплавки, отличаются высокой плотностью, повышенной стеклоустойчивостью и теплостойкостью.

•98

Г Л А В А VII

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОИЗДЕЛИЙ

§ 27. О С Н О В Ы Ф О Р М О В А Н И Я СТЕКЛА

Стекло, как ни один другой материал, способно под­ даваться самым разнообразным способам формования. Его можно отливать, как расплавленный чугун; штампо­ вать, как латунь; прессовать, как пластмассу; прокаты­ вать, как металл; моллировать; вытягивать из него нити. Его можно спаивать и сваривать с различными керами­ ческими и металлическими материалами.

Конфигурация изделий, которые можно изготовить из расплавленной стекломассы, их вес и размеры могут быть самыми различными: от самых маленьких линз до очень крупных (до 6 м в диаметре) дисков для телескопов, от тончайших пленок для конденсаторов до громадных лис­ тов полированного стекла массой около 1 т.

На формование стеклоизделий оказывают влияние технологические свойства стекломассы и в первую оче­ редь ее вязкость и поверхностное натяжение.

Вязкость стекла определяет главные формовочные свойства. В зависимости от способов формования приме­ няют стекла, обладающие той или иной вязкостью. Осо­ бенно большое значение имеет вязкость при выдувании стеклоизделий, где она играет роль автоматического ре­ гулятора толщины стенок. Так, всякое местное утоныиение стенки вследствие ускорения остывания стекла на этом участке сейчас же вызывает повышение вязкости, что, в свою очередь, увеличивает сопротивляемость дальнейше­ му растяжению. А это способствует получению изделий с равнотолщинными стенками.

Важную роль играет поверхностное натяжение при формовании стекла, особенно при свободном формова­ нии, когда не применяется специальный формовой ин­ струмент. При выдувании полых изделий поверхностное натяжение, стягивая раздуваемую на конце стеклодувной трубки порцию стекломассы в шарообразный ком, дает возможность получить без специальных форм «баночку» (небольшой пузырек — заготовка для изготовления изде­ лий) необходимых размеров.

На формование стеклоизделий оказывают влияние и другие физико-химические свойства стекла: теплоемкость