Organizarea fierberii sticlei

DESCRIEREA LUCRULUI INSTALAŢIEI

În cuptorul cu baie şarjă şi cioburile sînt încărcate în substratul masei de sticlă. Ele sînt încălzite din partea de sus de către emisia flăcărilor şi zidăria de cuptor iar din partea de jos de cătrte topitură. Termoconductibilitatea şarjei este foarte mică. În şegătură cu aceasta formarea sticlei şi silicatului decurg pe suprafeţele stratului de şarjă ce se încălzesc repede.
Partea din mijloc a stratului încărcat se încălzeşte încet şi mult timp rămîine pulverulentă. Din cauza greutăţii unităţii de volum mic (aproximativ 1,3 g/cm3) şarja se cufundă în masa de sticlă numai cu 30 – 60 mm. Atfsel, în cuptorul cu baie şarja se fierbe la suprafaţa masei de sticlă ce umple bazinul.
Ajungînd în cuptor prin cavitatea de încărcare, şarja mai întîi se vitrifică, iar mai apoi pe suprafaţa ei se formează o peliculă subţire de topitură spumoasă – spuma de fierbere, care curge treptat. Suprafaţa proaspătă a şilitei ce se descoperă la rîndul său se transformă în spumă stratul de şarjă ca şi cum s-ar topi treptat. Dacă spuma se va reţine pe suprafaţa bucăţi, fierberea se va înceteni, deoarece ea este puţin termocombustibilă şi rău permite trecerea căldurii radiante.
Pe măsura fierberii stratul de şarjă se desparte în insuliţe înconjurate de spumă, care se întinde aproximativ pînă la jumătatea cuptorului, în aproprierea insuliţilor de şarjă ce nu s-au topit; mai apoi în ea rîmin doar bule şi incluziuni de gaze. Partea bazinului de fierbere acoperită de şarjă şi spumă de fierbere, se numeşte regiune de fierbere; după limitele ei suprafaţa topiturii poate fi acoperită de adunări de bule, din cauza cărora suprafaţa pare „ondulată”.
În această regiune continuă limpezirea masei de sticlă.
În regiunea de limpezire la graniţa spumei de fierbere urmează de a menţine cea mai ridicată temperatură a cuptorului după graniţa spumei – temperatura maximă a masei de sticlă. După care temperatura cuptorului şi a topiturii treptat se micşorează. În procesul răcirii se termincă limpezirea masei de sticlă.
În zona răcirii suprafaţa masei de sticlă se curăţă de „ondulaţii” şi devine oglindită. Aici masa de sticlă obţine omogenitatea temperaturii. Dacă suprafaţa masei de sticlă la capătul bazinului de fierbere şi în zona răcirii nu are aspectul oglinzii, acecasta poae fi explicat în modul următor: sau fierberea şi limpezirea nu se termină în limitele graniţilor determinate, sau flăcările arzătoarelor, încălzesc prea tare suprafaţa masei de sticlă ceea ce duce la apariţia bulelor.
Şarja şi în particular spuma de fierbere densă nu permit trecerea emisiei flăcării şi a zidăriei de cuptor. De aceea cu cît este mai lungă zona de fierbere, cu atît mai puţină cpldură trece în masa de sticlă, cu atît este mai rece topitura şi cu atît mai rău ea se limpezeşte şi se omogenizează. Deşi productivitatea cuptorului este cu atît mai mare, cu atît e mai mare suprafaţa, ocupată de şarjă şi spumă, pentru obţinerea masei de sticlă de o calitate înaltă şi permanentă, lungimea zonei de fierbere nu trebuie să întreacă o parte determinantă din lungimea părţii încălzite a cuptorului (50 – 60% pentru cuptoarele de producere a sticlei în plăci, pînă la 70% pentru cuptoarele de producere a sticlei pentru ambalaj).
Amploarea graniţelor şarjei şi spumei este un important indicator de control a regimului de e4xpluataţie a cuptorului cu baie.
Graniţele şarjei şi spumei de fierbere determinate trrebuie să fie menţinută stabil. Dacă graniţa zonei de fierbere se va mişca spre cavitatea, atunci o parte din suprafaţa masei de sticlă se va descoperi şi topitura se va încălzi aceasta va duce la ridicarea sticlei de adîncime, iar uneori şi a sticlei stagnate, la apariţia bulelor şi neomogenităţii chimice a masei de sticlă la dereglarea producţiei normale a articolelor.

Regimul de căldură.

Regimul de căldură a cuptoarelor este caracterizat de consumul general de combustibil şi aer şi repartizarea lor în arzătoarele bazinului de fierbere sau în anumite zone. De corelaţia dintrte intrarea şi chelutielile de căldură în fiecare zonă depinde lungimea zonei, deasemenea temperatura masei de sticlă şi a zidăriei cuptorului.
Cea mai mare cantitate de căldură este folosită în zona de fierbere a şarjei. Spuma de fierbere absoarbe de două ori mai puţină căldură, dar pentru crearea unui cvelpunct pronunţat în arzătoarele zonei maximului de temperatură urmează de a cheltui cea mai mare cantitate de combustibil şi aer. Repartizarea combustibilului şi aerului la capătul bazinului de fierbere depinde de temperatura de producere a sticlei.
Cu cît e mai caldă masa de sticlă în zona de fierbere cu atît e mai puţin combustibil folosesc ultimele arzătoare ale cuptorului. La un asemenea regim căldura condusă în cuptor este cheltuită corect şi după destinaţia – pentru fierberea şarjei. Dacă însă pentru crearea temperaturii necesare a masei de sticlă în zona de prelucrare ultimele arzătoare ale cuptorului trrebuiesc încărcate puternic, aceasta înseamnă că în zona de fierbere nu ajunge căldura îndeajuns. La un asemenea regim apare neomogenitatea termică a masei de sticlă şi pot apărea bule secundare.
La încălzirea cuptoarelor cu gaz natural şi păcură aerul este introdus în cuptor cu ajutorul ventilatorului. Indicii de control a regimului sînt temperatura masei de sticlă în cavitatea de încărcare (la 250 – 300 mm mai jos de nivel) în cuptoarele de producere a sticlei în plăci ea nu trebuie să fie mai joasă de 1200 C. Al doilea punct de control temperatura pereţilor cuptorului între prima şi a doua pereche de arzătoare – în aceste condiţii trebuie să fie nu mai joasă de 1440 C.
Temperatura maximă a mediului gazos trebuie menţinută deasupra graniţei spumei de fierbere. Nivelul acestei temperaturi este mai mare sau egal cu 1580 C. După maximum temperatura cuptorului trebuie să se micşoreze continuu. Temperatura în zona de prelucrare depinde de tipul produselor prelucrate şi de construcţia cuptorului.

Regimul gazos.

În cuptoare cu baie continue e necesar de a menţine o oarecare presiune şi compoziţie a mediului gazos. La nivelul masei de sticlă urmează de a avea o presiune pozitivă slabă a gazelor, şi de a evita absorbţia aerului în cavitatea de încărcare, partea de răcire şi de lucru a cuptorului.
La folosirea şarjei cu un conţinut mare de sulfat de natriu cu reducător, în zona de fierbere urmează de a menţine un mediu reducător (0,3 – 0,4% CO în gazul de ardere din 1 – 2 perechi arzătoare). În zonele de limpezire şi răcire mediul trebuie să fie oxidant (2 – 3% O2 liber în gazele de eşapament). La fierberea sticlei, de la care se cere o transparenţă rodocată, în întreaga lungime a cuptorului trebuie să se menţină un mediu strict oxid.

Menţinerea regimului constant.

Pentru o prelucrare cantitativă înaltă a consecţiilor din sticlă cu o calitate înaltă stabilă e necesar ca masa de sticlă, ce vine din cuptorul cu baie să aibă o compoziţie chimică constantă, omogenitatea neschimbată, grad de limpezire şi temperatura invariabilă. La trragerea verticală a sticlei în plăci temperatura masei de sticlă în părţile de răcire şi de lucru, măsurată cu ajutorul termocuptorului, nu trebuie să varieze mai mult de +- 1 – 2 grade C, iar schimbarea densităţii sticlei în 24 de ore nu trebuie să întreacă +- 0,0005 – 0,0007 g/cm3. Pentru aceasta compoziţia sticlei şi şarjei, corelaţia dintrte şarjă şi cioburi productivitatea cuptorului şi toţi parametrii regimului trebuie menţinuţi strcit constanţi.
E necesar de a stabiliza conţinutul de oxizi de ifer şi corelaţia dintre FeO şi FeO2 în sticlă, pentru a nu se schimba trtansparenţa de lumină şi termică. În cuptoarele de producere a sticlei în plăci micşorarea conţinutului de oxizi de fier cu 25 – 30% duce la încălzirea masei de sticlă în adîncime şi la apariţia în stcilă a bulelor şi a altor defecte.
La schimbarea productivităţii cuptorului graniţele zonelor de fierbere se schimbă, pentru a le reţine pe loc, urmează de a schimba cheltuielile de căldură în zona de fierbere: la micşorarea productivităţii de a micşora alimentarea cu combustibilul şi aer în prima şi a doua pereche de arzătoare şi invers.
La prelucrarea sticlei în plăci prin metoda tragerii asortimentului sticlei, în diferite maşini trebuie să fie constant, pentru a evita deformarea zonei de fierbere trebuie să fie asigurată scoaterea uniformă a masei de sticlă din părţile cuptorului. Temperatura masei de sticlă, ce vine la prelucrarea, poate să varieze ca urmare a schimbării temperaturii, mediului ambiant, direcţiei vîntului ş.a. Pentru evitarea unor asemenea oscilaţii zidăria cuptoarelor şi încăperilor atelierilor trebuie să fie bine ermitizate, oscilaţiile mici de temperatură pot fi compensate cu o schimbare neînsemnată a consumului de combustibil în ultima pereche de arzătoare sau introducerea unui mic volum de aer în partea de răcire a cuptorului.
În producerea modernă a sticlei constantă regimului este menţinută automat. Însă automatica nu poate ănlătura neajunsurile unui regim sau altul şi înafară de aceasta din cauza înaltei inerţii a instalaţiilor de fierbere reglarea deseori nu este operativă. De aceea a trece la conducerea automată se poate atunci, cînd regimul cuptorului de fierbere a sticlei este în întrregime perfecţionat şi ajustat, înafară de aceasta, asemenea parametri ai regimului ca corelaţia dintre şarjă şi cioburi, combustibil şi aer, conţinutul sticlei şi şarjei, presiunea în cuptor urmează de a fi menţinuţi constanţi. Consumul de combustibil în cuptor trebuie să corespundă productivităţii şi mărimii pierderilor de temperatură.
Urmărirea procesului de fierbere şi corectarea perturbărilor regimului.
La fierberea sticlei în cuptoarele cu baie se duc observaţii asupra stării şarjei şi spumei pe oglinda masei de sticlă şi asupra calităţii probelor de sticlă.
La o fierbere bună, activă suprafaţa şarjei se topeşte imediat după ieşirea din cavitatea de încărcare. La marginea bucăţilor sau straturilor din masa de sticlă se desprind bule măşcate a prodselor gazoase a reacţiei. La fierberea sticlei din şarjă de sulfat de natriu în zona de fierbere în jurul şarjei se pot permite urme de soluţii alcaline. După graniţele şarjei în zona spumei soluţii alcaline nu trebuie să existe. Spuma de fierbere trebuie să fie continuă fără fisuri cu o graniţă pronunţată.
Oglinda spumoasă trebuie să se termine înaintea ultimului arzător al cuptorului, mai departe suprafaţa masei de sticlă trebuie să fie oglindă.
Probele masei de sticlă sînt luate la capătul bazinului de fierbere cu o mică lingură – sondă. Probele trebuie să fie curate.

Urmează de asemenea de urmărit starea flăcărilor, lungimea şi forma lor
Arderea combustibilului este reglată după forma flăcărilor şi după analiza gazelor de eşapament. Se tinde de a închide cu foc întreaga lăţime a cuptorului, astfel ca flăcările să nu zboare la arzătoarele opuse. La un surplus de combustibil şi neajuns de aer flacăra este lungă şi întunecată, la un surplus de aer – scurtă şi transparentă. La încălzirea cuptoarelor cu gaz natural este foarte important de a ajusta corect diametrele ajutajelor şi multelor şi poziţia optimală a ultimelor. E necesar de urmărit starea muflelor şi de schimbat imediat după apariţia fisurilor sau topiturilor. Diametrul ajutajelor se alege în dependenţă de consumul de gaz: cu cît e mai mic consumul, cu atît mai mic trebuie să fie diametrul. Micşorarea diametrului ajutajului duce la scurtarea flăcării (şi invers).
E necesar de urmărit uniformitatea amplasării şarjei şi spumei după lăţimea cuptorului.
„Deformarea” zonei de fierbere cel mai des se întîmplă din cauza diferenţei de temperatură a părţilor cuptorului (şarja şi spuma se mişcă spre partea mai rece) iar uneori din cauza instalării incorecte şi productivitatea diferită a încărcătoarelor. Pentru înlăturarea deformării se poate temporar de încărcat mai puţină şarjă şi mai multe cioburi în partea mai rece a cuptorului. Mai întîi de toate, însă urmează de a asigura lucru uniform a tuturor încărcătoarelor şi temperaturi egale a părţilor cuptorului cu baie pe calea egalării consumului de căldură, şi deasemenea depresiunii şi gradului de încălzire a duzelor.
Trebuie de controlat sistematic calitatea şarjei introduse în cuptor pe calea cernerii probelor prin cirul de control, care trtebuie să se afle la fierbătorul de sticlă. E folositor de a lua în fiecare oră proba medie din şarjă introdusă şi de păstrat în decursul a 24 ore, dacă perturbările la fierbere lipsesc probele sînt aruncate dacă însă au fost perturbări, atunci probele urmează a fi analizate.
La apariţia în cuptor a soluţiilor alcaline trebuie de verificat corelaţia sulfatului şi reducătorului în şarjă, cantitatea de aer ce vine în cuptor, consumul de căldură în zona de fierbere şi în caz de necesitate de corectat. La apariţia spumei peste măsură, cristobalitului sau colorării masei de sticlă urmează de a verifica imediat compoziţia şi umiditatea şarjei, caracterul flăcărilor, temperatura, presiunea gazelor în zona de fierbere şi dacă va fi necesar de a organiza.

DESCRIEREA CONSTRUCŢIEI INSTALAŢIEI

Instalaţia dată, cuptorul pentru topirea materiei prime la producerea sticlei este o instalaţie termică. Temperatura ei maximală este de 1550-1600C. Deci pentru ca instalaţia să reziste unei temperaturi atît de mari ea este construită din cărămizi refractorii.

Rolul principal al pereţilor laterali ai cuptorului este acela de a asigura spaţiu de lucru al cuptorului, în care urmează să fie plasată şarja de material. Construcţia lor trebuie astfel realizată încît să corespundă scopului tehnologic pentru care este destinat cuptorul şi să aibă o suficientă stabilitate pentru a rezista condiţiilor de exploatare. Ţinind seama de acest fapt drept material de zidărie a pereţilor trebuie să se aleagă refractare care să corespundă condiţiilor termotehnologice din spaţiu cuptorului. Luînd în considerare diferenţa mare de temperatură între suprafaţa interioară a cuptorului şi cea din exterioe, este necesar să se ţină seama de de tensiunile interne care apar ca urmare a acestui gradient de temperatură. În cazul în care aceste tensiuni nu sînt luate în considerare, ele pot duce la apariţia de fisuri şi crăpături în zidăria cuptorului.

Pentru a asigura o stabilitate corespunzătoare a pereţilor este necesar ca grosimea lor minimă să fie în concordanţă cu înălţimea lor.  Norton indică raportul de 8-10 între grosimea şi înălţimea pereţilor. La executarea zidăriei refractare este necesar să se acorde o atenţie deosebită rosturilor, deoarece ele reprezintă partea cea mai slabă a zidăriei. Ele trebuie să fie cît mai subţiri. De obicei grosimea rosturilor se prescrie în raport cu gradul de îngrijire necesar execuţiei.

În majoritatea cazurilor, camerele de lucru şi canalele de fum ale cuptoarelor sunt acoperite cu bolţi. Grosimea minimă admisibilă a bolţii, pentru asigurarea stabilităţii sale, este o funcţie a deschiderii şi a săgeţii. Raza de curbură a bolţii s face în general egală cu deschiderea, ceea ce corespunde raportului H/F=7,5

Instalaţia termică a bolţilor se aplică în general pînă la valori ale temperaturii părţii interioare de circa 1673K. La cărămizile cu conductibilitate termică mare, adică cu un gradient mare de temperatură prin boltă; nu se produce înmuierea suprafeţelor fierbinţi, însă se poate produce cojirea lor.

Reclame
Published in: on 23/08/2010 at 15:12  Lasă un comentariu  

The URI to TrackBack this entry is: https://materialedeconstructie.wordpress.com/2010/08/23/organizarea-fierberii-sticlei/trackback/

RSS feed for comments on this post.

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Google

Comentezi folosind contul tău Google. Dezautentificare /  Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare /  Schimbă )

Conectare la %s

%d blogeri au apreciat asta: