Cuando el vidrio se funde en hornos de baño continuo, todos los procesos de conversión de la carga en vidrio fundido clarificado y homogeneizado ocurren en la superficie del vidrio fundido que llena el recipiente del horno. Los diseños y tamaños de los modernos hornos de baño continuo son muy diversos y están determinados por la composición y propiedades del vidrio fundido producido, el método de moldeo de los productos y la escala de producción.
Estructuralmente, una estufa de baño se divide en calentado (zonas de cocción y clarificación) y partes no calentadas (zonas de enfriamiento y ejercicio). En la parte calentada se produce la soldadura de la carga, la clarificación, la homogeneización y el enfriamiento inicial de la masa fundida de vidrio.
EN sin calentar En esta parte se completa el enfriamiento del vidrio fundido y junto a él se encuentran los dispositivos para su producción. Según su productividad, los hornos de baño se dividen en pequeños (2-15 toneladas/día), medianos (hasta 100 toneladas/día) y grandes (100-450 toneladas/día). Los pequeños hornos de fusión de vidrio tienen una superficie calentada de 10 a 50 m2 y se utilizan para la producción mecanizada de grandes productos y recipientes de vidrio; Para la producción de placas de vidrio están destinados los grandes hornos con una superficie calentada de 90 a 300 m2.
Fig.7. Diagrama de zonas en un horno de vidrio plano con canal de máquina: parte calentada - zonas de cocción ( 1 ) y aligeramiento ( 2 ) y la parte no calentada - la zona de enfriamiento ( 3 ) y producción ( 4 )
La carga de la carga y los residuos en el horno se realiza mediante cargadores mecánicos de mesa o giratorios sobre la superficie del vidrio fundido a través de una bolsa de carga. La carga y los restos forman sobre la superficie de la masa de vidrio una capa ligeramente sumergida en ella, de unos 150-200 mm de espesor. La carga se calienta desde abajo mediante vidrio fundido y desde arriba mediante radiación de llama. La superficie de la carga se sinteriza, luego se forma sobre ella una capa de masa fundida espumosa, que fluye hacia abajo, exponiendo la superficie fresca de la carga. El proceso de sinterizar, fundir y retirar la masa fundida de la superficie de la carga continúa hasta que la última capa de la carga se convierte en una masa fundida cubierta con espuma para cocinar. Cuando se hierve, la capa de carga se rompe en áreas aisladas rodeadas de espuma, que luego se disuelve por completo, dejando solo espuma. La parte del horno de baño cubierta con una capa de carga forma el límite de la carga; la parte adyacente, cubierta con espuma, es el límite de espuma. Estas dos partes juntas se denominan zona de cocción, que se encuentra entre el extremo de llenado del baño del horno y el kvelpunkt (el máximo en la curva de temperatura a lo largo del horno). La parte del horno que sigue al punto de quel se llama zona de clarificación; Esta zona se caracteriza por la liberación de burbujas de gas, como resultado de lo cual la superficie del vidrio fundido se cubre con grupos de burbujas y aparece "picada de viruelas". Junto a la zona de clarificación se encuentra la zona de enfriamiento, cuya superficie debe tener forma de espejo, ya que debe terminar el desprendimiento de gases. El enfriamiento continúa en la zona minera, donde la masa de vidrio se enfría adquiriendo la viscosidad necesaria para la minería.
Para garantizar un funcionamiento estable del horno, la longitud de cada zona debe ser estable. La modificación de los límites de la zona de fusión provoca una alteración en el régimen de calentamiento de las capas profundas, lo que puede llevar a la incorporación de vidrio fundido, con una deficiente homogeneidad térmica y química, al flujo de producción. La estabilidad de la longitud de las zonas a lo largo del horno se logra manteniendo claramente la temperatura máxima en la masa de vidrio en el borde de la zona de fusión y la zona de clarificación; constancia de la composición de la carga y la relación entre carga y desperdicio; estabilización de tasas específicas de eliminación de vidrio; Condiciones térmicas y de gas estables.
El vidrio fundido en el baño del horno está en continuo movimiento, debido principalmente a la diferencia de niveles que se produce en las condiciones de selección del vidrio fundido en el extremo de producción del horno. Por este motivo, en el horno de baño se produce un flujo de producción constante, que se alimenta con porciones frescas de la carga convertida en vidrio fundido. Además de este flujo de trabajo principal, toda la masa de vidrio está involucrada en un movimiento de convección debido a la diferencia en las temperaturas de la masa fundida entre las zonas del recipiente del horno. El punto quel juega un papel especial en la organización de los flujos de convección, creando una barrera térmica en el camino de los flujos de trabajo y calor de la masa de vidrio. La barrera térmica a lo largo de la línea de temperatura máxima forma la interfaz entre los flujos de vidrio fundido en el baño del horno. Desde este límite, el vidrio fundido más caliente fluye hacia ambos extremos del horno, se enfría, cae y regresa a la zona del fondo, generando flujos circulares. También se produce un gradiente de temperatura en dirección transversal, ya que siempre hay una diferencia de temperatura en las paredes del recipiente y en la parte axial longitudinal del horno. Por tanto, además de los flujos de calor longitudinales, también existen flujos circulares transversales.
Los flujos de calor longitudinales tienen un ciclo de vertido y producción. El ciclo a granel está formado por un flujo de masa de vidrio enfriada en el extremo de llenado del horno, que desciende, fluye en el área inferior hasta la línea del punto quel, donde sube y regresa al final de la carga.
Fig.8. Trayectoria de movimiento de los flujos de convección longitudinal de vidrio fundido en el baño de un horno de láminas de vidrio: A– ciclo de polvo; B– ciclo de producción
El ciclo de producción está formado por el flujo de trabajo de vidrio fundido, que se utiliza en parte para el moldeo, y parte, cuando se enfría, se hunde en las capas inferiores y regresa, cerrando el círculo en la zona del punto quel. La potencia de las corrientes depende de la diferencia de temperatura en las distintas zonas del horno del baño, de la cantidad de vidrio producido, de la profundidad de la piscina y de otras razones. Las velocidades de flujo dependen del diseño del horno y de la ubicación de su circulación y son de 8 a 15 m/h para el ciclo de producción, de 5 a 7 m/h para el ciclo a granel y aproximadamente 1 m/h para el ciclo cruzado (cerca de las paredes).
Los flujos de vidrio fundido adecuadamente organizados contribuyen a un flujo más completo de todas las etapas de la fusión del vidrio. Los flujos a granel mejoran las condiciones de penetración, clarificación y homogeneización del vidrio fundido. Los flujos del ciclo de producción contribuyen al flujo de vidrio fundido con temperaturas homogéneas hacia la producción. Al mismo tiempo, los flujos pueden afectar negativamente la calidad del vidrio fundido cuando cambian su dirección y velocidad, por lo que la condición principal para el funcionamiento normal de un horno de baño es el estricto cumplimiento de la constancia del régimen térmico, mientras que los flujos de vidrio. El derretimiento permanece estable, su intensidad y rutas permanecen sin cambios.
Para cada horno, dependiendo de su diseño y tipo de vidrio, se establece un determinado régimen tecnológico para la fusión del vidrio, que incluye: régimen térmico a lo largo del horno y régimen de temperatura a lo largo del horno hasta la zona de moldeo.
Los métodos existentes para intensificar el proceso de fusión del vidrio se pueden dividir en dos grupos: fisicoquímicos y termotécnicos. Los métodos fisicoquímicos incluyen: molienda fina de los componentes de la carga, granulación de la carga, uso de aceleradores de fusión e iluminantes, mezcla mecánica y ebullición del vidrio fundido. Los métodos térmicos incluyen: aumentar la temperatura en la zona de cocción, utilizar calefacción eléctrica.
Según la fuente de energía térmica, se distinguen llama, eléctrica Y llama eléctrica hornos de vidrio.
En los hornos de combustión, el calentamiento se realiza quemando gas natural en el espacio de llama del horno. La temperatura máxima del espacio de gas alcanza los 1650 0 C. El consumo de calor específico es de 10-14 MJ/kg de vidrio fundido. La eliminación específica de vidrio fundido de la zona del baño de fusión, según el tipo de vidrio, alcanza entre 900 y 3000 kg/(m 2 día). La eficiencia térmica de los hornos de combustión es del 16-25%.
El calentamiento de hornos eléctricos se basa en las propiedades del vidrio fundido para conducir corriente eléctrica a temperaturas superiores a 1000 0 C y liberar calor según la ley de Joule-Lenz. Los hornos eléctricos para fundir vidrio tienen las siguientes ventajas en comparación con los hornos de llama: ausencia de pérdida de calor con los gases de combustión, reducción de las pérdidas de compuestos volátiles de la carga y del vidrio fundido y la creación del ambiente gaseoso necesario sobre el espejo del vidrio fundido. La temperatura del vidrio fundido alcanza valores elevados (hasta 1600 0 C) en comparación con los hornos de llama (1450-1480 0 C). La productividad de los hornos eléctricos más comunes oscila entre 0,4 y 4,0 t/día. Los hornos más grandes y modernos tienen una capacidad de 150 a 200 toneladas por día. Las tasas máximas de eliminación específica son superiores a las de los hornos de combustión y oscilan entre 6.000 y 10.000 kg/(m 2 día). El consumo de electricidad es de 1-2 kW/kg de vidrio fundido. La eficiencia térmica de los hornos eléctricos es del 60 al 70%. Las desventajas de los hornos eléctricos incluyen el alto costo de la electricidad y los electrodos. La eficiencia de los hornos de combustión se puede aumentar hasta un 45-50% cuando se utiliza calefacción eléctrica adicional (ADH). La función del DEP es reforzar la barrera térmica del horno (línea quelpunkt) y suministrar calor a la carga desde abajo, lo que acelera el proceso de soldadura. Ventajas del DEP: reducción de la temperatura en el espacio bajo la bóveda y aumento de la vida útil del horno; estabilización de las condiciones térmicas y mejora de la calidad del vidrio fundido. La introducción de DEP permite aumentar las tasas de eliminación específicas a 3000-4000 kg/(m 2 día) y aumenta la productividad del horno entre un 10 y un 60%.
A categoría:
Pulido y pulido de vidrio
Hornos de fusión y fusión de vidrio.
Etapas de cocción. La fusión del vidrio es un proceso que tiene lugar a altas temperaturas y transforma una carga a granel en una masa de vidrio derretido que, cuando se enfría, se convierte en vidrio terminado; El proceso se lleva a cabo en hornos de fusión de vidrio. Convencionalmente, el proceso de cocción se divide en cinco etapas: formación de silicato, formación de vidrio, clarificación, promediación u homogeneización de la composición, enfriamiento.
La silicación es la etapa inicial de la cocción, durante la cual, como resultado de procesos físicos y químicos, se forman compuestos complejos de silicato en estado sólido. Esta etapa se realiza a temperaturas de 800...1000 °C.
Las materias primas (componentes de carga) sufren una serie de transformaciones durante esta etapa: la humedad se evapora; los hidratos, sales, óxidos inferiores se descomponen y pierden compuestos volátiles; La sílice cambia su estructura cristalina. Además, en esta etapa se libera una gran cantidad de dióxido de carbono CO2. Este gas sube en forma de burbujas a la superficie de la masa fundida viscosa, donde las burbujas estallan, por lo que la superficie de dicha masa fundida parece estar hirviendo (de ahí el origen del término: fusión de vidrio). En esta etapa se forma una masa heterogénea, parcialmente vitrificada, impregnada de un gran número de burbujas y que contiene muchos granos de arena sin cocer.
La formación de vidrio es la segunda etapa de la cocción, durante la cual se produce el proceso físico de disolver los granos de exceso de arena en la masa fundida de silicatos y vidrio desecho. En esta etapa terminan todas las reacciones químicas. Como resultado de la interacción entre hidratos, carbonatos y sulfatos finalmente se forman silicatos complejos; Los granos de cuarzo se disuelven por completo y se funden. La temperatura de 500...1400 °C en esta etapa no es suficiente para fundir la arena de cuarzo, por lo que no se funde, sino que se disuelve; La masa de vidrio se vuelve relativamente homogénea y transparente sin partículas crudas de carga.
Como resultado del aumento de temperatura, aumenta la movilidad de los átomos y moléculas que componen la masa de vidrio, lo que conduce a una aceleración de la disolución mutua de sílice y silicatos. Gracias a esto se iguala la concentración de soluciones de silicato en diferentes zonas. Todas estas transformaciones van acompañadas de la liberación de grandes cantidades de productos gaseosos. La viscosidad de la masa fundida sigue siendo bastante alta, por lo que los productos gaseosos no tienen tiempo de evaporarse y la masa de vidrio se satura con una gran cantidad de burbujas.
Como resultado, en la segunda etapa se forma una masa vítrea heterogénea, atravesada por una gran cantidad de pequeñas burbujas de gas, pero que ya no contiene inclusiones de granos de arena crudos.
La clarificación es la tercera etapa de la fusión del vidrio. Se caracteriza porque se eliminan las inclusiones de gas en forma de burbujas visibles y, como resultado, se establece el equilibrio entre el vidrio fundido (fase líquida) y los gases disueltos en ella (fase gaseosa). De todas las etapas del proceso de cocción, la clarificación y la posterior etapa de promediado (homogeneización) son las más importantes y complejas. La calidad del vidrio fundido depende de cuán completa e intensamente se realicen estas etapas.
El vidrio fundido contiene gases formados como resultado de la descomposición e interacción de los componentes de la carga; gases introducidos mecánicamente junto con la carga; sustancias volátiles especialmente introducidas en la carga; gases que entran en la masa fundida desde la atmósfera. La mayor cantidad de gases se introduce en el vidrio fundido junto con las materias primas. Al aclarar, sólo se eliminan las burbujas visibles. Algunos de los gases permanecen en el vidrio fundido, disolviéndose en él. Son invisibles a la vista y por tanto no distorsionan las características ópticas del cristal. Para evitar que estas inclusiones gaseosas invisibles se conviertan en burbujas visibles y estropeen así el vidrio, durante el proceso de clarificación se establece un equilibrio entre los gases disueltos en la masa fundida del vidrio y los contenidos en las burbujas, creando determinadas condiciones en el horno.
El aclaramiento se produce de la siguiente manera: grandes burbujas suben a la superficie y estallan. Según las leyes de la física, la presión dentro de las burbujas grandes es menor que dentro de las más pequeñas. Al ascender más fácilmente a la superficie, las burbujas grandes absorben a lo largo del camino el contenido de las burbujas más pequeñas, como resultado de lo cual la masa de vidrio se aclara. Burbujas muy pequeñas se disuelven en la masa fundida.
El dióxido de carbono, cuya presión parcial es baja, al intentar igualar su presión, pasa a las burbujas formadas por la descomposición del clarificador. Se vuelven más grandes, su fuerza de elevación aumenta, como resultado de lo cual suben a la superficie y estallan. El gas que contienen pasa a la atmósfera del horno. A su vez, los gases formados durante la descomposición del clarificador pasan a pequeñas burbujas de dióxido de carbono, las agrandan, lo que contribuye a su ascenso y, por tanto, a la clarificación del vidrio fundido.
El promediado (homogeneización) de la composición, la cuarta etapa del proceso de fusión del vidrio, se caracteriza por el hecho de que al final la masa de vidrio se libera de burbujas y rayas y se vuelve homogénea. A pesar de que un lote homogéneo y bien mezclado ingresa al horno, los procesos físicos y químicos ocurren en la mezcla entre sus componentes de manera no uniforme y, por lo tanto, la composición del vidrio fundido en diferentes partes del horno resulta no ser uniforme. uniforme. A temperaturas elevadas, las partes constituyentes del vidrio fundido están en continuo movimiento natural, por lo que porciones locales de vidrio fundido de diversas composiciones se tiran en la dirección del movimiento, formando hebras entrelazadas, hilos, que se llaman hebras. Si dicho vidrio se enfría bruscamente, debido a las diferencias en los índices de refracción, la interfaz entre áreas con diferentes composiciones químicas se vuelve visible a simple vista. El defecto, por tanto, es un defecto del vidrio que empeora el aspecto estético del producto.
La homogeneización se lleva a cabo principalmente debido al intenso movimiento (difusión) de las sustancias que componen el vidrio fundido. Cuanto mayor es la temperatura de fusión y, en consecuencia, menor es la viscosidad del vidrio fundido, mejores son las condiciones de difusión y, a la inversa, la difusión en un medio viscoso, a bajas temperaturas, avanza lentamente y no termina hasta el final de fusión. Por lo tanto, durante la homogeneización, la temperatura del vidrio fundido juega un papel decisivo.
La liberación de burbujas acelera significativamente la homogeneización. Al subir a la superficie, estiran las películas límite de vidrio de diferentes composiciones hasta formar hilos muy finos con una superficie específica muy desarrollada y facilitan la difusión mutua de la masa de vidrio desde las zonas vecinas. Por tanto, el proceso de promediación del vidrio está estrechamente relacionado con la clarificación. Cuando el vidrio se funde en hornos industriales, las etapas de clarificación y homogeneización ocurren simultáneamente en las mismas condiciones, por lo que la zona es la ramificación no se puede separar de la zona de homogeneización.
La mezcla artificial es importante para obtener una masa de vidrio homogénea. Para fundir cristal se utilizan agitadores de cerámica.
Para obtener una masa homogénea durante la homogeneización, la uniformidad y finura de molienda de la mezcla es de gran importancia. Afecta la homogeneidad del vidrio fundido y del vidrio roto cargado con la carga en el horno. Normalmente, el vidrio roto difiere ligeramente en composición química del vidrio principal, ya que durante el proceso de cocción anterior pierde algunos de los componentes volátiles, se enriquece con gases disueltos, etc. Por lo tanto, el vidrio roto se tritura y se distribuye uniformemente en la carga.
Después de la clarificación y homogeneización, la calidad del vidrio fundido cumple plenamente con sus requisitos, sin embargo, debido a la alta temperatura del fundido y la baja viscosidad, es imposible formarlo. Por lo tanto, la tarea de la etapa final de la fusión del vidrio es preparar el vidrio fundido para su formación.
El enfriamiento es la quinta y última etapa del proceso de fusión del vidrio. Se caracteriza por el hecho de que la temperatura del vidrio fundido se reduce para crear viscosidad, lo que permite moldearlo en productos. La temperatura del vidrio fundido en esta etapa se mantiene en aproximadamente 1200 °C.
La masa de vidrio se enfría de forma suave y gradual; en caso de enfriamiento repentino, se puede alterar el equilibrio entre las fases líquida y gaseosa, lo que conducirá a la nueva formación de inclusiones de gas en forma de pequeñas burbujas (mosquitos secundarios). Es difícil liberar el vidrio fundido de tales inclusiones de gas debido a su mayor viscosidad. Para evitar la aparición de defectos en el vidrio en la etapa final, es necesario cumplir estrictamente con el régimen establecido de presión de la atmósfera de gas del horno y bajar la temperatura.
Hornos de vidrio. Un horno de vidrio es una unidad térmica de funcionamiento periódico o continuo en la que se hierve el vidrio y se prepara para su moldeo. Las estufas se calientan con gas o electricidad. Según el modo de funcionamiento, los hornos pueden ser periódicos (olla) o continuos (bañeras). En algunos casos se utilizan hornos discontinuos.
El funcionamiento del horno se caracteriza por indicadores como la productividad (vidrio fundido por unidad de tiempo, t/día; eliminación específica, kg/m2 por día), eficiencia y consumo de calor por unidad de vidrio fundido o unidad de vidrio. El coeficiente de rendimiento (eficiencia) de los hornos periódicos es bajo ( ): olla - 6...8, baño - 10...15, hornos de baño continuo - 17...28. Los hornos eléctricos son los más eficientes: eficiencia 50-70, sin embargo, mayor
El coste de la electricidad en comparación con el coste del gas natural o del combustible líquido limita el uso generalizado de hornos eléctricos.
Para fundir vidrio con fines artísticos, probar nuevos tipos de vidrio, realizar trabajos experimentales y producir productos altamente artísticos, se utilizan hornos de olla, en los que se hierven simultáneamente vidrio fundido de diferentes composiciones o colores en crisoles (ollas) refractarios. Las desventajas de estos hornos son la baja eficiencia, el llenado manual de las ollas, la necesidad de reemplazar los crisoles reventados sobre la marcha, un mayor consumo de combustible, etc. En la producción de productos de alta calidad a partir de colores y que contienen plomo (cristal). Se utilizan hornos regenerativos de vidrio de varios recipientes con suministro de calor inferior. Este tipo de estufas disponen de hasta 16 ollas con una capacidad útil de 300...500 kg y un rendimiento de hasta el 8%.
Las macetas suelen ser redondas, con menos frecuencia ovaladas; en una sección vertical transversal en forma de cono truncado, con menos frecuencia de cilindro. Las dimensiones de la maceta se seleccionan de acuerdo con el tamaño del producto que se produce.
La carga en el recipiente de vidrio recibe calor principalmente debido a la radiación del techo del horno y en parte debido a la conducción térmica a través de las paredes del recipiente. Por lo tanto, para los hornos de ollas, la altura del techo del horno es de particular importancia: cuanto más bajo es el techo, más intensamente se calientan las ollas y la carga contenida en ellos.
Una característica distintiva de la fusión de vidrio en hornos de crisol es la frecuencia de todos los procesos tecnológicos, que se alternan en estricta secuencia: calentar el horno después de la producción de los productos, llenar la carga y el vidrio, fundir el vidrio, fundir el vidrio fundido y producir productos de vidrio.
Antes de utilizar las ollas para cocinar, se cuecen y se hierven poco a poco hasta una temperatura de 1500... 1540 °C.
La mezcla y los vidrios rotos en una proporción de 50:50 se cargan en ollas calientes en varias etapas: primero los restos, luego la mezcla y las porciones posteriores se sirven después de que las porciones cargadas anteriormente se hayan derretido. Una vez hervida la última porción, se eleva al máximo la temperatura en el horno y se realiza la clarificación y homogeneización, que puede durar hasta 6 horas. Para intensificar estos procesos se utiliza la ebullición de la masa fundida de vidrio, para lo cual se utiliza un trozo. Se introduce una porción de madera empapada en la masa de vidrio mediante una varilla de metal. Bajo la influencia de las altas temperaturas, la humedad y los productos de combustión se liberan rápidamente de la madera, lo que hace que la masa de vidrio se mueva intensamente, favoreciendo su mezcla y clarificación a partir de burbujas de gas. El mismo efecto se consigue burbujeando con aire comprimido, que se introduce bajo presión en la masa de vidrio. Una vez completada la fusión, el vidrio fundido se enfría a temperaturas de viscosidad de trabajo y luego comienza la producción de productos de vidrio.
Por lo general, el ciclo de funcionamiento de una estufa de olla dura un día y se repite todos los días durante un año, a veces más, hasta que la estufa se detiene para realizar reparaciones.
Arroz. 1. Horno de olla con suministro de llama inferior: 1 - parte inferior de la pared (círculo), 2 - ventanas de trabajo, 3 - bóveda, 4 - cámara de trabajo, 5 - debajo del regenerador, 7 - aberturas para el mantenimiento de ollas, 8 - vidrio ollas, 9 - orificios para quemadores (cadi), 10 - orificios para cargar ollas
Considere el diseño de una estufa de olla. El elemento principal del horno es la cámara de trabajo, en la que se instala la cantidad de ollas necesarias para el trabajo. En la parte superior de las paredes laterales hay ventanas que funcionan. En el círculo opuesto a cada olla hay un agujero por donde se sirven las ollas. Para la carga de las vasijas provenientes de la excavación, se hizo un agujero en los alrededores y encima del mismo, que se cubrió con losas durante los trabajos. Las estufas seccionales ocupan una posición intermedia entre las estufas de olla y de baño. Se utilizan principalmente en la elaboración de productos artísticos. Al igual que en los hornos de olla, en los hornos seccionales se puede cocinar vidrio fundido de varias composiciones o colores, según el número de secciones, que son "bolsas" adyacentes entre sí, hechas de ladrillos refractarios y que tienen un espacio de llama común.
Los hornos de baño continuo son unidades de calefacción más avanzadas y eficientes; son los más comunes en la industria del vidrio. Al fundir vidrio en hornos de baño, todas las etapas de la fusión del vidrio se producen de forma simultánea y continua. Esto permite mecanizar y automatizar al máximo todo el proceso, desde el llenado de la carga hasta la producción de productos de vidrio.
La parte principal de la estufa es una piscina (bañera), revestida con vigas refractarias, por lo que las estufas se llaman bañeras. La parte para cocinar de la piscina (baño) suele tener una configuración rectangular. Desde un extremo del baño, a través de una cavidad de carga, la mezcla se carga de forma continua y automática en el horno y se entrega en contenedores. Los indicadores de nivel registran el nivel del espejo de cristal. Si supera un límite preestablecido, el cargador de carga se apaga automáticamente. A medida que avanza la producción, el nivel de vidrio fundido disminuye, se activa el sistema de conmutación automática del cargador y una nueva porción de la carga ingresa al baño. En la producción de vajillas de alta calidad se utilizan principalmente hornos de baño con un conducto ubicado debajo del nivel del fondo de la cámara de cocción. Del conducto se extrae vidrio fundido mejor hervido y más enfriado.
Las diferentes etapas de la fusión del vidrio ocurren simultáneamente en diferentes zonas del horno. Las temperaturas óptimas en las zonas de cocción son 1420 °C, clarificación - 1430, producción - 1260 °C.
Al fundir vidrio en un horno de baño, la naturaleza oxidante del ambiente gaseoso se mantiene constantemente; se establece una presión atmosférica neutra en la parte de fusión sobre el espejo de masa de vidrio y una presión ligeramente positiva en la parte de trabajo. La productividad del horno es de 6... 12 toneladas de vidrio fundido por día, la eliminación específica de vidrio dependiendo de la intensidad de producción es de 450 kg/m2 por día. El horno se puede calentar tanto con gas natural como con combustible líquido.
Una de las desventajas de los hornos calentados por gas es que la volatilización de los óxidos de plomo conduce al agotamiento de las capas superficiales del vidrio fundido y a la contaminación del medio ambiente. En los hornos eléctricos, se utilizan como fuente de calor unidades eléctricas de bloque de óxido de estaño montadas en la pared. parto. El proceso de fusión del vidrio se lleva a cabo en un flujo vertical bajo una capa de lote frío de arriba a abajo. La presencia de una capa de carga fría sobre el vidrio fundido reduce la volatilización de los óxidos de plomo y promueve la homogeneidad. vidrio nuevo fundido.
Cuando se opera un horno de este tipo, no hay pérdida de calor por los gases de escape. El consumo específico de energía para producir 1 kg de vidrio es menor que en los hornos de baño de llama. Además, los hornos eléctricos con electrodos a base de dióxido de estaño Sn02 no tienen ningún efecto colorante sobre el vidrio fundido.
El vidrio coloreado se puede elaborar al mismo tiempo que el vidrio incoloro. Para ello, en una zona se encuentran al mismo tiempo un horno de baño para fundir vidrio incoloro y hornos satélite para fundir vidrio coloreado.
En los hornos continuos, la penetración de la carga, la clarificación y el enfriamiento del vidrio fundido se producen en diferentes zonas del baño (Fig. 7.2).
Los hornos de baño domésticos más grandes (para vidrio laminado) tienen una cubeta de ancho de hasta 10 m, una longitud total de 60 a 70 my una profundidad de 1,5 m. Las cubetas de estos hornos pueden contener entre 2000 y 2500 toneladas de vidrio fundido. Su productividad diaria es de 350 a 450 toneladas. Recientemente, en la producción de vidrio flotado en el extranjero, se han puesto en funcionamiento hornos de vidrio plano con una productividad de más de 600 toneladas por día. Una unidad de potencia grande de los hornos es más rentable económicamente, ya que al aumentar la productividad se reducen el consumo específico de combustible y los costos laborales para el mantenimiento de los hornos. Al mismo tiempo, en la producción de vidrio laminado, de construcción, técnico y de otro tipo se utilizan pequeños hornos de baño con una capacidad de 5-10 a 100-120 toneladas/día (la producción diaria grande se refiere a hornos que producen vidrio laminado utilizando el método de laminación continua).
Los modernos hornos de baño potentes funcionan a 1500-1600 °C, y los hornos para vidrio técnico refractario, a 1650-1680 °C. Para prolongar la vida útil de los hornos y producir vidrio de alta calidad, se recubren con materiales refractarios que son resistentes a los efectos del vidrio fundido, así como al polvo y los gases cargados a altas temperaturas.
Estructuralmente, el horno se divide en partes calentadas (cocción) y sin calefacción (estudio y producción). En la producción de vidrio laminado, laminado y pulido se utilizan hornos regenerativos con dirección de llama transversal y de cinco a siete pares de quemadores. Los hornos pequeños en la producción de vidrio técnico y de construcción suelen construirse según el principio de hornos de combustión directa, así como con una dirección de llama en forma de herradura. En la parte calentada se realiza la soldadura de la carga, la clarificación, la homogeneización y el enfriamiento inicial de la masa de vidrio, en la parte no calentada (de estudio) se completa el enfriamiento de la masa de vidrio. Los dispositivos para producir productos están adyacentes a la parte del estudiante.
Columna de soporte de tuberías de horno; 15 - canal de sub-tobera; - ajustando el espacio
Las piezas y los compartimentos de trabajo de los hornos están estructuralmente separados entre sí. Cuanto más separadas estén las partes de cocción y de cocción, más rápido y más rápido se enfría el vidrio fundido y mayor puede ser la temperatura en la parte de cocción. La separación más radical de las partes de cocción y cocción se encuentra en los hornos de flujo continuo (Fig. 7.3), diseñados para producir productos pequeños. Debido a la gran superficie de enfriamiento en el conducto, el flujo de trabajo de vidrio fundido en tales hornos no tiene una temperatura uniforme. Por lo tanto, en los hornos grandes y de alto rendimiento, donde la temperatura de la masa de vidrio debe ser la misma en un amplio frente de su producción, las partes de cocción y fusión, hasta hace poco, estaban separadas sólo por un ambiente gaseoso: una pantalla o un techo rebajado. Recientemente, debido al aumento de la temperatura y al aumento de la productividad de los hornos de vidrio plano, se ha hecho necesario enfriar más intensamente la masa fundida de vidrio. Para estos fines, se sumergen barreras en el vidrio fundido a lo largo de todo el ancho de la sección inicial estrecha del vidrio fundido: tuberías enfriadas por agua corriente (enfriadores de circuito), con un diámetro interno de 70 a 80 mm con una profundidad de inmersión ajustable en vidrio fundido (Fig. 7.4); Barreras resistentes al fuego de vidrio de varios diseños. Pueden tener la forma de un arco plano: un puente de vidrio fundido con una pantalla en un medio gaseoso ("pantalla sumergida" del sistema A. N. Germanov), y el puente y la pantalla se enfrían con aire. Otro tipo de barrera es un puente de doble arco con soporte intermedio, realizado con o sin refrigeración (por ejemplo, una barrera diseñada por el Glass Institute). Las barreras reducen la temperatura del vidrio fundido no tanto porque se enfrían, sino por su efecto inhibidor sobre la circulación del vidrio fundido. Los refrigeradores circulares de dos niveles reducen la temperatura promedio del flujo de trabajo del vidrio fundido entre 40 y 50 ° C, y las barreras resistentes al fuego, dependiendo de la profundidad de inmersión y la intensidad de enfriamiento, entre 50 y 80 ° C.
La eficiencia térmica de los hornos modernos de vidrio plano de alta potencia es del 22 al 30%. Su valor es mayor cuanto mayor es la productividad específica del horno de fusión de vidrio, es decir, más masa de vidrio se puede obtener con la misma superficie por la que se pierde calor. En los hornos domésticos para la producción de láminas de vidrio producidas mediante el método de estirado vertical, la eliminación específica de masa de vidrio en cm2 del área calentada del horno es de 1000-1500 kg/cyf. En los hornos para la producción de láminas de vidrio pulido, la eliminación específica en cm2 de. el área calentada del horno aumenta a 1800 - 2000 kg/día. En consecuencia, el consumo de calor específico de los dos tipos de hornos mencionados es de aproximadamente 14.000 kJ y 10.500-10.600 kJ por 1 kg de vidrio fundido soldado. 
El desgaste de los refractarios obliga a detener los hornos para realizar reparaciones importantes. Los hornos domésticos de láminas de vidrio, revestidos con refractarios resistentes de última generación, utilizando métodos para su protección eficaz, funcionan entre reparaciones durante 48 a 60 meses.
Soldadura de un horno de bañera con vidrio fundido. Antes de fundir vidrio en un horno recién construido o reparado, la cubeta del horno se suelda con vidrio fundido fresco. La calidad del vidrio acabado depende de la limpieza y minuciosidad de la soldadura. La soldadura comienza cuando la temperatura en el baño del horno es de 10 a 15°C más alta que la ajustada. Primero, se carga una mezcla en el horno: el 15% de la carga y el 85% del vidrio de desecho se mezclan con trozos seleccionados de vidrio fundido enfriado (Erkles) liberados del horno después de que se detuvo para realizar reparaciones. La carga se realiza en tal cantidad que el vidrio fundido llena el horno hasta la altura de las dos filas inferiores de vigas de la piscina (600 mm) a una velocidad de no más de 2-2,5 mm/h. Después de esto, la velocidad de soldadura se aumenta primero a 5 y luego a 10 mm/h, al mismo tiempo que se aumenta el contenido de la carga en su mezcla con vidrio desecho hasta el valor especificado. Al ajustar la velocidad de soldadura, asegúrese de que en las muestras de vidrio fundido de la parte fría del horno haya pocas burbujas grandes y ninguna burbuja con un diámetro inferior a 1 mm.
Movimiento de vidrio fundido en hornos de baño continuo. En tales hornos, la masa fundida y la carga que flota sobre ella están en continuo movimiento. La penetración de la carga, la formación del vidrio y la clarificación se producen en la capa superficial de vidrio fundido que llena los depósitos del horno. La selección continua de vidrio fundido de la parte de trabajo del horno provoca una disminución de su nivel en las áreas de producción, que se repone mediante un flujo constante de fundido desde la parte de fusión del horno. Esto crea un flujo directo de “producción” o “producción”. Todo el volumen restante de la masa fundida de vidrio, con excepción de algunas zonas estancadas, está involucrado en el movimiento de convección, que es causado por las diferentes temperaturas de la masa fundida en áreas individuales de la piscina y, en consecuencia, las diferencias en la densidad y las características específicas. presión del vidrio fundido a lo largo y ancho del horno.
En la zona más calentada del horno, la masa de vidrio tiene la densidad más baja (es decir, el volumen específico más grande) y forma una pequeña colina (montículo) con una altura de aproximadamente 1 mm o más, a partir de la cual se funde la masa fundida.
se mueve hacia bo - a), imaks
A las zonas más frías del horno.
Normalmente, el área con la temperatura más alta del vidrio fundido se encuentra aproximadamente en el centro de la parte de fusión del horno, y desde aquí el vidrio fundido se mueve hacia los lugares donde la temperatura es más baja: a la zona de carga de carga fría, a la dispositivos de trabajo y a las paredes del horno, enfriados por aire exterior para reducir el desgaste de los refractarios. Así, en los hornos se crean flujos longitudinales con dos ramales (ciclos) dirigidos a los extremos de carga y producción del horno, y flujos transversales dirigidos a las paredes de la piscina. El plano que pasa a través del montículo a través de la cubeta del horno, perpendicular al fondo, es el lugar donde se separan los flujos, llamado quelpoint (la fuente de los flujos). Al llegar a las secciones finales, la masa fundida desciende a las profundidades de la piscina y se mueve en la dirección opuesta, creando una circulación continua.
En la pared de vertido del horno, la masa de vidrio enfriada por la carga desciende, fluye hacia el fondo en dirección opuesta y, calentándose gradualmente, sube a la superficie en el plano del punto quel, cerrando el llamado ciclo de vertido. de flujos longitudinales. Lo mismo ocurre en la parte de producción del horno, donde se forma el ciclo de producción de flujos de convección. Los flujos transversales también descienden cerca de las paredes y luego, a cierta distancia de ellas, se elevan y son atraídos hacia la circulación longitudinal.
En la figura se muestra un diagrama simplificado del movimiento de los flujos de vidrio fundido en hornos con una barrera y un conducto. 7.5. La rama ascendente 1 del ciclo del carbón vegetal A desemboca en el kvelpunkt en el ciclo de producción B, que, delante de la barrera P, se divide en la rama 2, que regresa a la parte de cocción, y la rama 3, que pasa por debajo de la barrera hacia la parte de cocción. parte de cocción del horno. Desde el ramal de retorno 2, los arroyos 4, 5 se elevan, uniéndose al flujo directo B. Desde el ramal de retorno profundo del flujo B, el ramal 6 desemboca en el flujo directo detrás de la barrera. La barrera, por así decirlo, se "rompe" parcialmente. la convección de producción fluye en dos ciclos (Fig. 7.5, A).
En la figura. 7.5, b está claro que en un horno de flujo continuo hay un ciclo principal de flujos A, mientras que la masa de vidrio en el ciclo £ es inhibida por la pared y transfiere solo corrientes individuales descendentes a la circulación general. Si la productividad del horno es alta y el flujo de trabajo del vidrio fundido está muy desarrollado, se puede neutralizar completamente la circulación por convección; el movimiento de la masa fundida se vuelve directo (Fig. 7.5, f).
La potencia y el caudal de vidrio fundido en una determinada sección del horno es mayor cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre el vidrio fundido en sus extremos caliente y frío, así como cuanto mayor es la profundidad del horno y menor es la longitud del horno. la sección. A medida que disminuye la temperatura general del vidrio fundido y aumenta su viscosidad, disminuyen la velocidad y la potencia de los flujos.
De esto se deduce que la naturaleza y la velocidad de movimiento del vidrio fundido en cada baño de horno específico dependen del nivel de temperatura del horno, de la posición de las zonas donde se desarrolla la temperatura más alta del vidrio fundido a lo largo y ancho del horno. horno; tamaño y rendimiento del horno; el método de carga de la carga, que determina el espesor y la longitud de la capa de carga, que enfría el vidrio fundido y afecta la potencia del ciclo de flujo a granel; la naturaleza de la separación de las piscinas para cocinar y cocinar; el grado de uniformidad del calentamiento del vidrio fundido en superficie y profundidad, dependiendo del método de calentamiento, la naturaleza de las antorchas y la translucidez del vidrio fundido.
La relación n entre la cantidad de masa de vidrio transferida por los flujos de convección b/ y la cantidad generada Gu, es decir, n = = G/Gі, caracteriza el poder del intercambio por convección de la masa de vidrio y se denomina coeficiente de flujo (o número de Nowaki). En los modernos hornos de baño grandes hechos de láminas y vidrio pulido, n es cercano a 5, en hornos de bajo rendimiento que funcionan sin barreras, n es 7-8, en hornos de flujo continuo - 2-4; con circulación convectiva suprimida
La velocidad de varios flujos de vidrio fundido en hornos de baño es aproximadamente (en m/h):
Flujos longitudinales superiores del ciclo a granel. flujos longitudinales más bajos del ciclo a granel. Flujos longitudinales superiores del ciclo de producción (centro en la parte de cocción del horno).................................
En la parte de cocción del horno................................................ ........ ....
En el canal.................................................. ........................
Bajo un obstáculo (sobre un soporte intermedio). . . Menores flujos longitudinales del ciclo productivo.
En la parte de horneado del horno................................
Flujos cruzados cerca de las paredes (descenso). . Flujos superficiales en los canales de dibujo vertical de láminas de vidrio.
Los flujos de fusión de vidrio tienen una influencia decisiva en la preparación térmica y tecnológica de la masa fundida en un horno de baño. El vidrio fundido tiene baja conductividad térmica y baja translucidez; por lo tanto, sin circulación por convección sería imposible transferir calor a las capas profundas de la masa fundida. Además, la convección volumétrica dirigida a la pared de carga del horno ralentiza el movimiento del flujo directo de producción y ralentiza el avance de la carga a lo largo de la superficie de la masa fundida en la zona de cocción, creando así condiciones más favorables para el calentamiento y la penetración. del cargo.
Sin embargo, el efecto positivo de las corrientes de convección sólo puede aprovecharse plenamente si se organizan racionalmente. Cabe recordar que la dirección, potencia y velocidad de los flujos dependen de la distribución de temperatura en la masa fundida de vidrio, que, como se describirá más adelante, no coincide con la distribución de temperatura de la mampostería del horno en todas las zonas. La organización racional de los flujos requiere, en primer lugar, garantizar la máxima actividad de los flujos del ciclo masivo. Para ello es necesario mantener una temperatura alta del vidrio fundido en el quelpunkt y una temperatura más baja cerca de la bolsa de carga. Se crea un ciclo de convección activa a granel calentando eléctricamente el vidrio fundido en el quelpunkt. En cuanto a los flujos del ciclo de producción, su velocidad en la parte calentada de los hornos se mantiene a un nivel moderado para que la masa de vidrio tenga tiempo de volverse química y térmicamente homogénea. Para estos fines, la temperatura de la masa fundida en la segunda mitad de la parte de cocción del horno después del kvelpunkt se reduce gradualmente y al comienzo de la zona de enfriamiento rápido se instala una barrera que ralentiza el flujo de producción.
Al mismo tiempo, la circulación desarrollada de la masa de vidrio crea grandes dificultades en el funcionamiento de los hornos de baño. Da mayor inercia a los hornos: el vidrio fundido accidentalmente "estropeado" no se retira inmediatamente de la piscina, sino que circula en ella durante mucho tiempo, diluyéndose gradualmente. Los flujos de producción transportan calor desde la parte de fusión del horno a la parte de fusión, por lo que en los modernos hornos de baño de alta temperatura se proporcionan grandes piezas de fusión o se utiliza el enfriamiento artificial del vidrio fundido. Esto conduce a un aumento de las pérdidas de calor inútiles y a un aumento del coste de instalación de las estufas.
Cualquier cambio en las rutas de movimiento y el régimen de los flujos de convección del vidrio fundido puede provocar una violación de la temperatura, composición y calidad del vidrio fundido que ingresa a producción, un cambio en las propiedades de producción del vidrio y la aparición de defectos. Para una producción normal es necesario que las rutas, velocidades y potencias de los flujos de vidrio no cambien con el tiempo, lo cual sólo es posible con el más estricto mantenimiento de la constancia de todos los parámetros de funcionamiento del horno. Ésta es la regla básica para el funcionamiento de hornos de bañera continuos.
Procesos de transferencia de calor. En el modo de funcionamiento, la carga y el vidrio roto se cargan en hornos de baño sobre una subcapa de masa fundida calentada. Los materiales fríos cargados comienzan a recibir calor de la radiación de la llama y de la mampostería del horno (arriba) y del vidrio fundido (abajo). Debido a la muy baja conductividad térmica de la carga: 0,25 - 0,27 W / (m-K), su capa se calienta rápidamente en la superficie misma, la carga se sinteriza desde arriba y desde abajo y luego el sinterizado se cubre con una película de silicato primario. Derretir, impregnado de granos de arena que se disuelven y gases de burbujas liberados.
La parte media de la capa se calienta lentamente y permanece suelta durante mucho tiempo. Debido a su baja densidad (- 1000 kg/m3), la carga se sumerge en el vidrio fundido entre 30 y 60 mm, es decir, todos los procesos en ella tienen lugar cerca de la superficie del vidrio fundido. La masa fundida primaria espumosa con granos de arena que se disuelven (espuma de cocinar) se escurre constantemente de la carga, revelando una superficie nueva sobre la que se vuelve a formar espuma: la capa de carga se va derritiendo gradualmente desde arriba y desde abajo. A medida que la mezcla se cocina, se separa en islas rodeadas de espuma. La zona de la piscina de cocción en la que se hierven la mezcla y la espuma de cocción se denomina zona de cocción.
La espuma para cocinar se diferencia en que contiene granos de cuarzo sin disolver. Más adelante a lo largo del horno, donde termina la carga, los granos de cuarzo hierven y quedan burbujas de gas en la espuma. Se trata de espuma clarificante o espuma refinadora; la zona donde se ubica se llama zona de clarificación. La espuma refinadora, inicialmente alta y densa, se adelgaza y desaparece hacia el final de la zona de clarificación: la superficie de la masa de vidrio se vuelve especular. La superficie del vidrio fundido en la parte calentada del horno se muestra convencionalmente en la Fig. 7.6.
La misma figura también muestra los parámetros del intercambio de calor que ocurre en diferentes áreas a lo largo de la parte calentada del horno. Calor desde arriba
Se produce por la carga y el vidrio fundido principalmente (75 - 85 %) por la radiación de las llamas de los sopletes y la mampostería incandescente del horno, así como por la convección de los gases de las llamas en movimiento (15 - 25 %). Desde abajo, desde la masa fundida de vidrio, la carga recibe calor debido a la conductividad térmica y a la propia radiación térmica de la masa fundida. La cantidad de calor percibida por la carga desde abajo durante el calentamiento de la llama es de 2,5 a 3 veces menor que desde arriba.
Las propiedades termofísicas (conductividad térmica, capacidad calorífica, capacidad de absorber radiación térmica) de la carga, la espuma y el vidrio fundido difieren significativamente, por lo que el intercambio de calor en la parte de fusión de los hornos de vidrio es complejo. El agua fresca y fría tiene la mayor capacidad de recibir calor.
cargar; La percepción del calor al cocinar y la espuma densa y refinada es la mitad que la de la carga fría. La superficie abierta y limpia del vidrio fundido es capaz de absorber aproximadamente el 40% del calor absorbido por la carga, ya que el propio fundido calentado emite calor (ver curva 1). La radiación absorbida por la carga no se transmite a la subcapa de vidrio fundido: la carga es un escudo térmico opaco. La espuma es una pantalla translúcida y transmite aproximadamente la mitad de la radiación absorbida por ella, y el vidrio fundido puro es transparente a la radiación hasta una profundidad de 100-150 mm.
El calor se transfiere dentro de la masa fundida debido a que cada capa calentada de vidrio fundido, a su vez, se convierte en un radiador. Los flujos de vidrio fundido desempeñan un papel importante en el proceso de transferencia de calor en la piscina del horno: el vidrio fundido calentado en circulación transfiere su calor a las capas frías del fundido que lava.
Estas propiedades de la carga, la espuma y el vidrio fundido puro explican la distribución de temperatura del vidrio fundido a lo largo del baño del horno (véanse las curvas<3, 4). Шихта не только отнимает от стекломассы теплоту, необходимую для ее физического нагрева и протекания эндотермических реакций, но и экранирует стекломассу от проникновения теплоты, излучаемой сверху. Поэтому расплав имеет самую низкую температуру вблизи загрузочного кармана, куда поступает холодная шихта, а самую высокую - в конце зоны рафинажной пены, где он хорошо прогревается и отдает мало теплоты.
Las temperaturas zona por zona de la estructura superior del horno (ver curva 2) se distribuyen a lo largo del horno de manera diferente que las temperaturas del vidrio fundido. La temperatura de la mampostería del horno es el resultado del equilibrio térmico establecido en una u otra sección del horno. Es mayor cuanto más calor se suministra a esta zona y menos se gasta en el proceso tecnológico y en cubrir las pérdidas. Por tanto, a pesar de que se suministra una gran cantidad de calor a la zona de cocción, la temperatura del horno aumenta. La mampostería en esta zona es más baja que en la zona de clarificación: la penetración de la carga elimina mucho calor, y en la zona de clarificación esta selección es la mitad y, además, la propia espuma densa calentada irradia calor hacia la parte superior. paredes y techo del horno Si por alguna razón la capa de espuma se vuelve más densa, la temperatura de la mampostería del horno en esta área aumenta y la temperatura de la masa fundida disminuye debido a un blindaje más fuerte. La temperatura del vidrio fundido y la temperatura de la mampostería del horno dependen en gran medida del estado de la superficie del vidrio fundido. La naturaleza del cambio en la temperatura del vidrio fundido y la temperatura de la mampostería del horno coincide solo en el área de. Sin embargo, hay que tener en cuenta que al final de la parte de fusión del horno, donde se reduce el consumo de calor para enfriar el vidrio fundido, y también más adelante, en la parte de fusión sin calentar. horno, la temperatura del vidrio fundido es más alta que la temperatura de la mampostería de la estructura superior del horno (ver. curvas 2, 3 en la Fig. 7.6).
Gracias al ciclo volumétrico de los flujos de convección, los límites de la ubicación de la carga y la espuma densa (cocción y refinación) se mantienen a cierta distancia de la bolsa de carga, lo que determina la longitud de la zona de cocción. Cuanto más larga es la zona de fusión, menos calor penetra en la masa fundida de vidrio y más difícil le resulta clarificar y homogeneizar. Por lo tanto, para garantizar una calidad constante y alta del vidrio fundido, se debe suministrar tal cantidad de calor a la zona de fusión para que la mezcla y la espuma densa no superen ciertos límites: por ejemplo, en hornos de vidrio para láminas y de construcción. , la longitud de la zona de fusión no debe ser superior al 50% de la longitud de la parte calentada del horno.
La posición de los límites de la carga y la espuma es el indicador de control más importante del modo de funcionamiento del horno. Se deben mantener los límites establecidos. Si se mueven hacia la cavidad de carga, parte de la superficie del vidrio fundido se abrirá y el fundido se calentará; esto puede conducir a un aumento de la temperatura del vidrio fundido en el flujo de producción, a un aumento de las capas profundas del vidrio fundido y a su implicación en el flujo de trabajo; esto último suele ir acompañado de la aparición de burbujas y heterogeneidad química y, en ocasiones, de una alteración del proceso de fabricación del producto. Cuando la zona de fusión se alarga (debido a una penetración más lenta de la carga y una espuma más abundante), la temperatura del vidrio fundido disminuye; el montículo que separa los ciclos de flujo de vertido y de producción se vuelve menos pronunciado. En este caso, una parte de la masa fundida de vidrio insuficientemente clarificada y homogeneizada puede fluir por la superficie hacia la zona del ciclo de producción y entrar en la producción.
Para estabilizar la posición de los límites de la zona de fusión, es necesario que la composición de la carga, su proporción con los vidrios rotos, el modo de carga en el horno, así como la cantidad
La masa de vidrio producida (eliminación) fue estrictamente constante. El funcionamiento del gas del horno no debe cambiar y la cantidad de calor introducido en el horno debe corresponder a su productividad. Cuando la productividad del horno disminuye, se debe reducir el consumo de calor. En la producción de vidrio plano y pulido se suelen eliminar 2800-1850-103 J por cada kilogramo de reducción de la productividad del horno.
Carga de lotes y residuos. Actualmente, para cargar lotes y cascotes en los hornos de baño se utilizan cargadores exclusivamente mecánicos; Al establecer sus modos de funcionamiento, se esfuerzan por garantizar que los materiales cargados no permanezcan en la cámara de carga, pero tampoco sean empujados hacia el interior del horno. Los cargadores deben distribuir la carga sobre la superficie del vidrio fundido de tal manera que le proporcione la mayor superficie de recepción de calor posible y una forma de la capa cargada tal que la espuma de cocción resultante pueda fluir libremente.
Para estos fines, la mezcla se carga con el frente más ancho posible en forma de crestas con una altura de 120 a 200 mm. En los últimos años, el ancho de las cavidades de carga se ha incrementado al 70% o más del ancho de la cubeta del horno; La longitud del bolsillo depende del tipo de cargador.
Los hornos de baño para la producción de láminas y vidrio de construcción están equipados con cargadores de mesa y giratorios ZSh-S (Fig. 7.7). Las mesas de carga ZSh-S terminan con paletas que bajan cerca del vidrio fundido y tienen un movimiento alternativo. Al retroceder (desde el horno), la carga y los vidrios rotos de los contenedores llegan a las mesas; Durante el recorrido de avance, los materiales se vacían en la cavidad de alimentación y se empujan hacia el horno. A lo ancho del bolsillo, se instalan varias mesas paralelas entre sí, con intervalos entre ellas de no más de 200 mm (Fig. 7.7a). Cuando se carga en una mesa, la carga y la chatarra ingresan al horno en crestas longitudinales.
Los cargadores rotativos (Fig. 7.7, b) están diseñados para cargar en el horno casi continuamente la carga que se encuentra en la subcapa de los desechos. Para lograr esto, cada cargador tiene dos tolvas separadas y dos rotores (uno para combate, el otro para carga) con alimentadores de sectores giratorios debajo de ellos. Se instalan dos cargadores giratorios a lo ancho del bolsillo. La longitud de las bolsas aumenta, ya que para alimentar los desechos debajo de la capa de carga, se necesita una superficie abierta de la bolsa con una longitud de al menos 1200 mm.
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La carga del lote con un frente amplio sobre la subcapa de residuos, realizada mediante cargadores rotativos, permite aumentar la cantidad de calor percibido por la carga desde arriba y garantiza una dosificación precisa y continua de la carga y los residuos.
El ritmo de funcionamiento de los cargadores mecánicos se controla mediante indicadores de nivel, dispositivos especiales para medir y mantener un nivel constante de vidrio fundido en el recipiente del horno. Las fluctuaciones de nivel están permitidas dentro de límites muy limitados, ya que provocan un cambio en las condiciones de formación del vidrio y una destrucción intensiva de los refractarios; el nivel especificado se mantiene con una precisión de ±0,2 mm. Para ello, basándose en una señal del indicador de nivel, se cambia la velocidad de las mesas de los cargadores de mesa o la velocidad de rotación de los alimentadores giratorios durante el funcionamiento continuo de los cargadores.
Los indicadores de nivel son de flotador, de contacto eléctrico, ópticos, etc. En la producción de láminas de vidrio se utilizan principalmente indicadores de nivel de contacto eléctrico de “picoteo” con una palanca enfriada por agua que lleva un electrodo de platino vertical que se mueve continuamente hacia arriba y hacia abajo. La señal del electrodo se produce en el momento del contacto del electrodo con el vidrio fundido, ya que se suministra una pequeña corriente al electrodo.
Modo térmico del horno. El régimen térmico se caracteriza por el consumo total de combustible y aire, su distribución entre los quemadores del horno y el nivel de temperatura de la mampostería del horno y del vidrio fundido a lo largo del horno. La temperatura del vidrio fundido es de particular importancia para el proceso tecnológico, pero debido a las dificultades para medirla, nos guiamos por la temperatura de la mampostería del horno. La excepción es la temperatura del vidrio fundido en las partes de mezcla y producción, que es el parámetro de control más importante y debe mantenerse estrictamente constante. También se controla la temperatura del vidrio fundido en la cámara de carga (250 - 300 mm por debajo del nivel del fundido): en hornos de vidrio plano debe ser de al menos 1200 °C.
Al configurar las condiciones térmicas, se establecen por el valor de la temperatura máxima de la mampostería del horno, la temperatura del vidrio fundido en las partes de fusión y de trabajo y la posición de los límites de la carga y la espuma a una productividad determinada del horno. La posición de los límites se establece seleccionando el consumo de combustible requerido en los quemadores de la zona de cocción, donde se consume la mayor cantidad de calor. También se suministra una gran cantidad de calor a la zona de espuma densa (cocción y refinado) para crear una temperatura máxima pronunciada del vidrio fundido. Consumo total de combustible en los quemadores de las zonas de cocción y clarificación.
niya debe ser del 75 al 85% de su consumo total para el horno.
La temperatura máxima de la mampostería del horno corresponde a la zona de espuma densa. En los hornos modernos calentados con gas, la temperatura máxima se mantiene dentro del rango de 1560-1580 ° C, y en los hornos calentados con combustible líquido, 1550 + 10 ° C.
Cuanto mayor sea la temperatura del vidrio fundido en la zona de fusión, menos combustible se consumirá en los últimos uno o dos pares de quemadores. Si para mantener una determinada temperatura del vidrio fundido en el recipiente de estos quemadores es necesario consumir mucho combustible, entonces no se suministra suficiente calor a la zona de fusión. En este modo, pueden aparecer burbujas de gas en el vidrio fundido y se puede alterar su uniformidad de temperatura. Se requiere un mayor consumo de combustible en los últimos pares de quemadores (para mantener la temperatura establecida del horno de fundición) si el horno está equipado con bolsas de humo o barreras al ambiente de gas y vidrio fundido. Sin embargo, esto no se logra redistribuyendo el flujo de gas entre los quemadores, sino aumentando el flujo total de gas al horno.
El aire para la combustión del combustible en las modernas estufas de baño es suministrado a la fuerza por un ventilador en una proporción estrictamente establecida con respecto al consumo total de combustible. El consumo total y de combustión de combustible y aire son los indicadores de control más importantes del modo de combustión. El consumo aproximado de combustible de los quemadores como porcentaje del consumo total se muestra en la Fig. 7.6.
La temperatura del vidrio fundido y de la mampostería del horno en sus lados debe ser la misma; por lo tanto, se debe observar estrictamente el mismo caudal de gas y aire en quemadores opuestos del horno.
Modo gasolina. En los hornos de baño continuo se mantiene una determinada presión y composición del entorno del gas. Los hornos deben estar bien sellados. En el nivel de la masa de vidrio, la presión del gas debería ser ligeramente positiva.
En quemadores individuales a lo largo del horno, se establece una cierta relación entre el consumo de combustible y aire. Esta relación se caracteriza por el coeficiente de exceso de aire a, definido como la relación entre el contenido volumétrico de oxígeno y los gases combustibles combustibles.
Primero, segundo, tercero, cuatro, quinto y zonas de quemadores, quemadores verticales, siguientes zonas de quemadores, quemadores
1,03-1,05 1,08-1,1 1,15-1,25
Se acepta un 10% más que para el gas natural
Al fundir vidrio muy translúcido en todos los quemadores de la zona de cocción, a debe ser 1,1 - 1,15.
El coeficiente de exceso de aire durante la combustión tiene una gran influencia en la temperatura y luminosidad (emisividad) de la antorcha. Si el combustible y el aire entraran en el horno perfectamente mezclados, la temperatura de combustión más alta correspondería al caudal de aire teórico, es decir, a = 1. Sin embargo, en la práctica, la mezcla de combustible y aire no es ideal, por lo que las temperaturas más altas de las antorchas de combustión de gas natural corresponden a un valor ligeramente superior al teórico.
La emisividad de una antorcha depende principalmente de la concentración de partículas microscópicas calientes de hollín suspendidas en ella. Cuanto menor sea la a, mayor será su número. Sin embargo, para lograr simultáneamente la luminosidad máxima de la antorcha y su temperatura más alta, a debe ser 1,05-1,06 para gas natural y 1,06-1,07 para fueloil. En estas condiciones, se puede obtener la mayor cantidad de calor de las antorchas.
Manteniendo la coherencia. En la producción de vidrio en láminas (para ventanas y pulido), la temperatura del vidrio fundido en la parte de trabajo del horno, medida con un termopar, no debe variar más de ±1 °C; El cambio diario en la densidad del vidrio utilizando el método de deposición libre no debe exceder ±0,0005-0,0007 g/cm3. Para hacer esto, es necesario mantener estrictamente constantes las composiciones de vidrio y carga, la proporción de carga y desperdicio en la carga del horno, la productividad del horno y todos los parámetros de control del régimen, especialmente la posición de los límites de la zona de fusión.
La corrección del consumo de combustible necesaria cuando cambia la productividad del horno se especifica para cada horno individual. Se permiten fluctuaciones en la temperatura de la mampostería del horno: ±10 °C en la zona de fusión y ±5 °C en la zona del espejo de vidrio limpio.
La productividad del horno debe ser constante en el tiempo e igual en sus laterales para evitar distorsiones en la posición de los límites de la zona de cocción. A
Para evitar fluctuaciones ocasionales en la temperatura del horno, se deben mantener condiciones constantes para la transferencia de calor desde la mampostería del horno al ambiente externo. Por lo tanto, no se debe permitir que entre aire frío o caliente alrededor de los hornos de fusión de vidrio, regeneradores, dispositivos de producción y debajo del fondo de los hornos.
Un cambio en la proporción de hierro divalente y trivalente en la masa fundida de vidrio, así como el contenido total (FeO + Fe2Os), implica un cambio en la transmisión de rayos térmicos por la masa fundida de vidrio y, en consecuencia, la temperatura de la masa fundida. . Para estabilizar estos parámetros, se agrega especialmente óxido de hierro puro a la carga y la constancia de la relación Fe0/Fe203 se logra manteniendo el modo de horno especificado. En la producción de vidrio moderna, el modo del horno se mantiene automáticamente. Sin embargo, la automatización no puede eliminar las desventajas del modo, por lo que debe utilizarse cuando el modo del horno esté completamente desarrollado y configurado.
Al fundir vidrio en hornos de baño, es necesario controlar el estado de la carga y la espuma, la posición de los límites de la zona de fusión, la naturaleza de la llama de la antorcha, así como la calidad de la penetración y clarificación del vidrio. masa en muestras tomadas al final de la parte de fusión del horno utilizando una sonda de cuchara.
Durante la cocción activa normal, la carga se derrite inmediatamente al salir del bolsillo de carga. Se liberan grandes burbujas de productos de reacción gaseosos a lo largo de la periferia de las crestas o islas de la carga. Al hervir una carga que contiene sulfato de sodio y un agente reductor, no debe haber liberación de álcalis ni la aparición de espuma de cocción densa con inclusiones de Si02 en forma de cristobalita en la zona de cocción y más allá. Si aparecen, es necesario comprobar el contenido de humedad, arena, sulfato y agente reductor en la carga y ajustarlos si es necesario; si la carga es de mala calidad, se deja de introducirla en el horno. También es necesario comprobar y, si es necesario, ajustar las condiciones de calor y gas en la zona de cocción.
La espuma afinada (sólida o en forma de escamas sueltas) debe tener un límite claro, tras lo cual la superficie del vidrio fundido debe tener una apariencia especular. Si aparece una fina película de espuma sobre una superficie limpia, esto significa que continúa la formación de burbujas en el vidrio fundido, que no pueden salir porque la superficie del vidrio fundido tiene una temperatura baja (posiblemente debido a fugas de aire). . En este caso
En el té, es necesario suministrar más calor a la zona de la carga y la espuma densa para mejorar la clarificación del vidrio fundido, comprobar si se mantiene una presión positiva en el horno al nivel del vidrio fundido y si Hay fugas de aire en el horno o expulsión de los cuernos del sistema de enfriamiento refractario. Deben eliminarse todas las desviaciones observadas de la norma.
Es necesario controlar la distribución de la carga a lo ancho del horno, para evitar la acumulación de carga y espuma en un lado mientras la superficie del vidrio fundido está abierta en el otro. Con este fenómeno, se produce una desviación en la ubicación de los límites de la carga y la espuma, lo que conduce a un calentamiento diferente del vidrio fundido a lo largo del ancho del flujo de trabajo. La desalineación suele ser causada por la baja temperatura del horno y el vidrio fundido en el lado donde se acumula la carga, pero en algunos casos la desalineación ocurre debido a una instalación incorrecta de los cargadores o cuando operan en diferentes modos (se necesita más carga). suministrado a un lado del horno que al otro). Se debe verificar y ajustar el funcionamiento de los cargadores y, lo más importante, se deben ajustar las condiciones térmicas del horno. Para igualar la temperatura en los lados del horno, igualar el consumo de combustible y aire en los quemadores opuestos, así como el vacío y la temperatura de las boquillas del regenerador.
Al observar llamaradas, verifique su longitud y apariencia. Los chorros de gas de las boquillas ubicadas en las mejillas o en el diente del quemador (con suministro de gas inferior) deben encontrarse en el plano de entrada y formar una antorcha continua. Este último debe cubrir todo el ancho del horno y en la zona de cocción debe extenderse lo más cerca posible de la superficie de la carga y de la densa espuma de cocción y refinación. La llama de las antorchas no debe volar hacia las llamas de los quemadores opuestos, ni debe tocar el espejo limpio del vidrio fundido. Debe ser luminosa y uniformemente luminosa: con falta de aire, la antorcha es larga y oscura, con exceso, transparente y corta; Si el combustible y el aire no se mezclan bien, se verán rayas o manchas oscuras en la antorcha.
Las condiciones de evacuación de los gases de combustión tienen una gran influencia en las condiciones térmicas y de gas de los hornos de baño. Si hay falta de tiro en algún quemador, la llama del soplete en el lado de salida se arremolina, se arremolina, se eleva hacia el techo, la transferencia de calor disminuye y la temperatura del regenerador y los canales disminuye; el soplete puede deformarse y ser arrastrado hacia el quemador adyacente, provocando una “desviación” en la temperatura de las boquillas y una falta de homogeneidad en la temperatura del vidrio fundido. Por ello, es muy importante, además de la observación visual de las antorchas, un seguimiento constante de las temperaturas en los regeneradores y conductos de humos.
La correcta dosificación de combustible y aire se controla mediante el análisis de los gases de combustión de cada quemador del horno; si es necesario, se ajusta el flujo de aire en los quemadores individuales. La calidad de la mezcla depende del diseño de los quemadores, los métodos de suministro de combustible a la corriente de aire, el gas y las velocidades del aire. Al calentar hornos con gas natural, su velocidad depende del diámetro de la boquilla de gas, por lo tanto, con un mayor flujo de gas, se utilizan boquillas de mayor diámetro para crear la velocidad requerida. Al calentar un horno con combustible líquido, es necesaria una buena atomización del combustible para obtener una buena llama. Por lo tanto, es necesario observar estrictamente los parámetros especificados, como la temperatura del combustible, el combustible y la presión de pulverización delante del inyector, así como controlar el estado y la limpieza de las boquillas de los inyectores.
Métodos para monitorear los modos del horno y la gestión de modos. El funcionamiento de los hornos de fusión de vidrio se controla de forma continua (estacionaria) y periódicamente. Los sistemas de control automático para los modos del horno funcionan sobre la base de un control estacionario.
Mida continuamente:
A) nivel de vidrio fundido con un indicador de nivel;
B) consumo de combustible y aire para el horno en su conjunto y para sus zonas utilizando diafragmas de medición y sensores volumétricos, y para quemadores, boquillas y boquillas individuales que utilizan los mismos medios y dispensadores (para combustible líquido);
C) temperatura de las paredes del horno mediante pirómetros de radiación o mediante termopares; la temperatura del techo en la parte de cocción utilizando termopares no pasantes, en la parte de cocción del horno y en los canales de producción utilizando termopares pasantes; la temperatura del vidrio fundido en todo el horno mediante termopares pasantes ubicados en las paredes y en el fondo de la cubeta del horno y los canales de producción; la temperatura de los regeneradores mediante pirómetros de radiación montados en la parte superior de las boquillas y termopares en los conductos de salida de las secciones del regenerador; temperatura en las chimeneas mediante termopares ubicados detrás de las válvulas humo-aire, frente a las compuertas y en la base de la chimenea;
D) presión del medio gaseoso en la parte de calentamiento del horno mediante un manómetro de microempuje; aspirar detrás de las compuertas de corte, delante de la compuerta de regulación junto al indicador de tiro; presión del combustible y el aire suministrados a todo el horno y a los quemadores individuales mediante manómetros.
Todos los dispositivos de monitoreo estacionarios funcionan con registro de lecturas.
Mida periódicamente:
A) temperatura del combustible y del aire mediante termómetros de mercurio y de resistencia;
B) aspirar la base de la chimenea con un medidor de tiro;
C) la composición de los gases de combustión en los canales horizontales de todos los quemadores (una vez cada dos días) mediante un analizador de gases portátil tipo Orsa con tubo-refrigerador de toma de gases. El control periódico también incluye controles programados sistemáticamente del funcionamiento de los instrumentos estacionarios y del estado de los diafragmas de medición. Los resultados del seguimiento periódico se registran en el registro de turnos del taller, así como datos sobre la carga de carga y residuos, los resultados de los análisis químicos de carga y vidrio, información sobre la posición de los límites de carga y espuma y la calidad de las muestras de vidrio fundido.
Los hornos para la producción de ventanas en láminas y vidrio pulido están actualmente equipados con sistemas y medios de control automático de modos. La información sobre los parámetros actuales del funcionamiento del horno, acumulada y procesada por una computadora, sirve como señal inicial para cambiar el consumo de combustible y aire y el vacío de la chimenea para que correspondan a los especificados. Actualmente, los hornos de fusión de vidrio operan sistemas automáticos para transferir la dirección de la llama, cargar la carga y los desechos, mantener constante el consumo de combustible y la relación entre combustible y aire, así como una presión constante del gas en la parte de fusión del horno y en la de ebullición. modo de fusión de vidrio (si se usa). Para que la presión del gas en la parte de vidrio del horno no cambie, se utiliza una inyección de aire artificial según una señal de un termopar instalado en la masa de vidrio fundido en el compartimento de producción del horno. Se mantiene una proporción constante de combustible y aire regulando el volumen de aire entrante, mientras se realizan correcciones por la temperatura del gas y el aire, ya que sus fluctuaciones provocan cambios en su densidad, es decir, volúmenes específicos.
Para producir productos de vidrio con diversas propiedades específicas se utilizan hornos de fusión de vidrio de diferentes tipos, que se diferencian en diseño, productividad y modo de funcionamiento.
El horno de vidrio es la principal unidad de producción de vidrio. En él se llevan a cabo los procesos de tratamiento térmico de materias primas, producción de vidrio fundido y producción de productos a partir del mismo.
Para la fusión del vidrio se utilizan hornos de vidrio discontinuos y continuos.
Según el diseño de la cámara de trabajo. Los hornos de fusión de vidrio se dividen en hornos de crisol y de baño.
Los hornos de crisol son hornos discontinuos que se utilizan para fundir vidrios ópticos, de iluminación, artísticos y especiales de alta calidad.
Los hornos de baño están disponibles en modo continuo y por lotes. Los hornos de baño continuo tienen una serie de ventajas sobre los hornos de olla y discontinuos: son más económicos, productivos y fáciles de mantener.
Por método de calentamiento Los hornos de fusión de vidrio se dividen en llama, eléctricos y de gas-eléctrico (calentamiento combinado de gas y eléctrico).
En los hornos de combustión, la fuente de energía térmica es el combustible quemado. La carga y el vidrio fundido en estos hornos reciben calor de la combustión de combustible líquido o gaseoso. La eficiencia de los hornos de combustión es del 18-26%. ya que el combustible que contienen se gasta principalmente en calentar la mampostería refractaria del horno y compensar las pérdidas de calor. Los hornos eléctricos tienen una serie de ventajas sobre los hornos de llama: menor tamaño, mayor productividad. Son económicos y fáciles de ajustar. Durante su funcionamiento, no hay pérdida de calor con los gases de escape y mejores condiciones de trabajo. La eficiencia de los hornos eléctricos alcanza el 50-60%.
Según el método de transferencia de calor al vidrio fundido, los hornos eléctricos se dividen en hornos de arco; Hornos de resistencia (directa e indirecta) y de inducción. En los hornos de arco, el calor se transfiere al material mediante la radiación del arco voltaico. Los más utilizados son los hornos de resistencia directa, en los que el vidrio fundido sirve directamente como elemento calefactor. En estos hornos el calor se genera en el propio material, que sirve de resistencia en el circuito.
El uso de vidrio fundido como resistencia calefactora se basa en el hecho de que el vidrio conduce corriente eléctrica a temperaturas elevadas y su conductividad eléctrica aumenta al aumentar la temperatura. Al pasar a través del vidrio fundido, la energía eléctrica se convierte en energía térmica y el vidrio se calienta y se funde. Para alimentar hornos eléctricos de calentamiento directo se utiliza corriente monofásica o trifásica, que se suministra al vidrio fundido a través de electrodos de molibdeno o grafito.
Los hornos eléctricos de resistencia directa tienen diferentes diseños, pero la mayoría de ellos son baños horizontales de sección rectangular. Estos hornos se utilizan para fundir vidrio técnico y, si hay electricidad barata, para producir productos en masa.
En los hornos de resistencia indirecta, el calor se transfiere al material por radiación o conducción térmica desde la resistencia introducida en el horno.
En los hornos de inducción se induce una corriente en el material incluido en el circuito secundario.
Los hornos de gas y electricidad tienen calefacción combinada: la piscina para fundir la carga se calienta con combustible gaseoso y la piscina para clarificar el vidrio fundido se calienta con corriente eléctrica. Los gases que salen de los hornos tienen una temperatura de 1350-1450 ° C. Su calor se utiliza para calentar el aire y el gas suministrado para la combustión.
Según el método de aprovechamiento del calor de los gases residuales. Los hornos de fusión de vidrio se dividen en regenerativos y recuperativos.
Los hornos regenerativos se han generalizado debido a su diseño simple y facilidad de uso.
El rendimiento de los hornos de vidrio se evalúa por la productividad, el consumo de calor para fundir el vidrio y el factor de eficiencia (eficiencia) del horno, que es la relación entre la cantidad de calor útilmente gastado en la fusión del vidrio y el consumo total de calor del horno.
La productividad del horno se caracteriza por dos indicadores: productividad total (diaria) y específica. La productividad total es igual a la cantidad de toneladas de vidrio fundido (o productos adecuados) que se retiran del horno por día. La productividad específica se mide por la relación entre la productividad diaria y el área de la cubeta del horno y se expresa en kg/m 2 /día.