На сьогоднішній день люди активно використовують скло для самих різних цілей. Сам по собі процес скловаріння – це плавка сировини або ж шихти. Для плавки матеріалу використовується скловарні печі. Вони бувають різних видів і класифікуються за кількома ознаками.
Що являє собою шихта?
Тут важливо зазначити, що процес скловаріння – це вже один з останніх етапів виробництва. Шихта, яка надходить в якості матеріалу для виготовлення, є вже збагаченим сировиною. З основних елементів сюди входить кварцовий пісок, сода, вапняк. В якості додаткових домішок використовуються барвники, освітлювачі або затемнители. Крім цього, шихта, яка надходить у піч, володіє потрібним відсотком вологості, необхідної консистенцією і однорідність маси.
Особливості і пристрій печі. Басейн
Скловарна піч – це спеціальний пристрій, призначений для плавки шихти. В якості палива може використовуватися газ, можна спалювати тверде паливо, а також є електричні печі. Варто відзначити, що незважаючи на різноманітність видів, всі печі мають приблизно одним і тим же пристроєм. Основні елементи скловарної печі це басейн, звід і полум’яний простір.
Басейн складається з дна і бортів. У ньому здійснюється варіння шихти, процеси освітлення матеріалу, охолоджені, і безпосереднє виробництво скломаси. Якщо говорити про класифікацію скловарних печей з влаштування басейну, то бувають системи із загальним басейном. У них відсутній поділ на кілька зон. Бувають і повністю протилежне їм пристрій басейну з чітко розмежованими ділянками. У таких ванн є зона, де відбувається варіння і освітлювальна робота, а називається вона опалювальної. Зона з остужением і виробленням називається выработочной.
В опалюваній частині ванни скловарної печі є полум’яний простір, що знаходиться між стінами і куполом. Воно характеризується наявністю отворів для подачі палива і повітря, а також для відведення розпечених газів, що виникають в процесі згоряння палива.
Кладка ванни і запобіжні заходи
При будівництві скловарних печей необхідно приділяти особливу увагу зведенню ванни. Він обов’язково повинен бути викладений зі спеціальної вогнетривкої цегли, називається дінас.
Відповідним цеглою може вважатися лише той, що мінімум на 93% буде складатися з такого матеріалу, як кремнезем. Товщина стін ванни повинна бути 500-600 мм, а товщина зводу 300-450 мм
З-за того, що процес варіння шихти в скловарних печах проходить під впливом високих температур, то під час даного технологічного процесу відбуватимуться різноманітні хімічні реакції, що супроводжуються при цьому виділенням шкідливої пари. Це призвело до того, що в якості однієї з основних заходів стала повна герметизація внутрішнього простору печі. Крім того, у цехах, де розташовується стекловаренное обладнання, повинна бути облаштована спеціальна вентилюються система, що видаляє з повітря всі шкідливі домішки та інші продукти горіння палива.
Говорячи про системи вентиляції потрібно зазначити, що схожа конструкція димовидалення повинна бути встановлена і в самої печі. Різниця між звичайною вентиляцією і модульної буде полягати лише в тому, що модульна призначається для підтримання необхідного складу повітря всередині обладнання.
Загальний опис видів печі
Тут варто почати з того, що існує 2 класифікації печей.
Перша з них поділяє всі камери на дві категорії в залежності від пристрою робочої камери. Це можуть бути горшкові скловарні печі або ванні.
Що стосується другого методу класифікації, то тут основним критерієм став спосіб нагріву скломаси. В даному випадку виділяють три основних види – полум’яні, електричні та газоелектричні способи.
Горшковое і ванне обладнання
Горшоковое обладнання в даний час вважається нерентабельним. Це з-за того, що цей тип печі відноситься до пристроїв періодичної дії. Через це велика кількість тепла, а значить і палива, йде спочатку на розтопку самої печі, а тільки потім на плавку шихти.
Ванні скловарні печі на відміну від горшковых є пристроями безперервної дії. Природно, що безперервний процес повністю вирішує проблему витрати ресурсів на періодичний розігрів печі, витрачаючи паливо лише на плавку сировини.
Сама по собі ванна у печей – це величезний резервуар, який заповнений розплавом олова. З-за того, що щільність скломаси буде значно нижче щільності даного металу, вони не будуть змішуватися між собою, перебуваючи в одній ємності. Саме ж олово застосовується в печах для поступового охолодження скломаси з температури 1600 градусів за Цельсієм до 600. Такий спосіб матеріал і були обрані з-за того, що під час охолодження таким методом не створюється внутрішніх напружень в масі. Їх виникнення буде негативно позначатися на якості готового товару, а тому їх слід уникати.Також тут варто відзначити, що скломаса розподіляється рівно, дозволяючи отримати ідеально рівний лист.
Ще один плюс використання олова – це проведення процесу термополировки під час охолодження. Завдяки цьому процесу поліпшується міцність і прозорість.
Полум’яні печі для плавки
Даний тип печі вважається першим і в ньому плавка скломаси здійснюється за допомогою спалювання твердого палива. Тут потрібно відзначити, що тепло, що виділяється, буде витрачатися не тільки на розігрів шихти, а ще й на котли для варіння, то коефіцієнт корисної дії буде низьким. У полум’яних печей ККД становить 25-30%.
Електричні агрегати
Якщо говорити про ККД, то на сьогоднішній день першу сходинку будуть займати саме електричні печі. Їх ККД досягає 60%, що вважається найвищим показником на сьогоднішній день. Досягається це за рахунок того, що електрика буде передаватися безпосередньо в саму скломасу, нагріваючи її. Таким чином вдалося уникнути непотрібної витрати енергії на розігрів котлів та іншого.
Принцип дії цього пристрою заснований на тому, що при високих температурах скло здатне проводити електричний струм. У зв’язку з цим залежно від способу передачі тепла масі виділяють три види електричних печей: індукційна, дугове, прямого і непрямого опору.
Однак у такого типу обладнання є і недолік, що полягає в необхідності надійного та постійного джерела дешевої електричної енергії.
Для передачі електричної енергії в басейн, де знаходиться шихта для плавки, використовуються електроди. Саме із-за різниці опору відбувається нагрів, а в подальшому і плавка скломаси. Що стосується самих електродів, то зазвичай вони виготовлені з графіту. Даний матеріал менше за інших схильний до деформації під впливом високих температур.
Газоелектричні печі
Цей вид пристрою поєднує в собі принцип роботи двох попередніх. Для нагріву камери і первинної плавки шихти використовується газ, рідке паливо пріменятеся значно рідше. Для нагрівання та плавлення самої скломаси буде застосовуватися принцип електричного опору. Найчастіше такі печі задіють у тому випадку, якщо є необхідність збільшити ККД звичайною полум’яній печі, але при цьому відсутнє джерело дешевої і постійної електричної енергії.
В кінці класифікації варто додати, що є підковоподібні скловарні печі. Напрям рух полум’я в такому обладнанні може і відрізнятися і за цією ознакою є три невеликих категорії пристроїв, куди входять і підковоподібні. Їх особливість в тому, що вони застосовуються при необхідності виробляти та скляну мінеральну вату.
Ремонт обладнання
При виготовленні скла печі піддаються досить сильному зносу, а тому питання їх обслуговування є досить актуальним. Ремонт скловарної печі може бути трьох видів: поточний, гарячий і капітальний.
Що стосується поточного ремонту, то він досить простий і полягає в заміні окремих вузлів і деяких елементів зводу ванни.
Гарячий вид ремонту здійснюється без зупинки процесу виробництва. Перш ніж приступити до самих робіт слід припинити подачу полум’я в опалювальну камеру. Після цього з’являється можливість заміни багатьох елементів, на яких з’являються перші ознаки пошкодження. Це дозволяє істотно збільшити термін користування.
Холодний, він же капітальний ремонт, здійснюється у строки, передбачені у виробничому плані. Свою назву він отримав через те, що він здійснюється тільки після повної зупинки обладнання, припинення подачі тепла і видалення всієї скломаси з ванни.
Проведення капітального ремонту
Для початку необхідно зупинити подачу шихти. Перестати подавати сировину в басейн для варіння скла слід за 8-10 годин до моменту його зупинки. Після цього вводять скломасу, розігріту до 1500 градусів за Цельсієм (це збільшує її текучість), а видаляють через спеціальні канали. Ця скломаса проходить процес гранулювання і може бути в майбутньому використана в якості вторинної сировини. Вкрай обережно слід підійти до вимикання пальників. Температура повинна змінюватися поступово, так як її різке падіння може викликати руйнування склепіння. До безпосередньо ремонтних робіт приступають тільки після всіх цих дій і тільки після того, як піч охолоне до 100-150 градусів за Цельсієм.
Зазвичай під час капітального ремонту видаляють пошкоджені ділянки кладки, замінюють вогнетривкі бруси і цеглу за необхідності. Під час капітального ремонту також проводиться ремонт зводу регенератора печі.
Контроль рівня
Для ванних печей дуже украй важливо підтримувати постійний рівень скломаси, так як вони належать до пристроїв безперервної дії. Коливання рівня буде негативно позначатися на якості готової продукції, а також викликати деякі інші згубні впливи. З цієї причини необхідно проводити установку устаткування, контролюючого цей показник. Як вимірювальний приладів можна встановлювати поплавкові, пневматичні, оптичні рівнеміри для контролю і регулювання рівня скломаси в скловарній печі. Електричний монтаж приладів має проводитися тільки висококваліфікованими спеціалістами.
