Жалпы ақпарат. Үздіксіз ванна пештері шыны өнеркәсібінде ең көп таралған түрі болып табылады. Олар табақ, секция, бөтелке, контейнер және басқа да жаппай өнеркәсіптік шыныларды балқыту және өндіру үшін қолданылады. Бұл пештер неғұрлым үнемді, өнімді және механикаландыру мен автоматтандыруға оңай.
Күріш. 20. Ванна пештері: а - жалынның көлденең бағыты бар регенеративті пеш, б - атпен бірдей, в - бойлық жалын бағыты бар рекуперативті пеш, d - аралас жалынмен бірдей, e, f - а. таға.
Ванна пештерінде (20-сурет, а-ф) газдар шыны балқымасының қозғалыс бағытына қатысты көлденең, бойлық, ат тәрізді және аралас бағытта қозғала алады. Газдардың көлденең бағыты деп шыны балқымасының ағынына перпендикуляр, бойлық - онымен параллель немесе сәйкес келеді деп түсініледі. Регенеративті пештерде көлденең және ат тәрізді газ бағыты қолданылады, рекуперативті пештерде, сонымен қатар, бойлық және аралас.
Орташа және үлкен ванна пештерінде әдетте газдардың көлденең бағыты қолданылады, ал оттықтар пештің бойлық жақтарында орналасады. Оттықтардың мұндай орналасуы пештің ұзындығы бойынша температураның, қысымның және газ ортасының құрамының таралуын реттеуге мүмкіндік береді.
Үздіксіз ванна пештерінде пісіру процесінің барлық кезеңдері пеш бассейнінің әртүрлі бөліктерінде үздіксіз және бір мезгілде белгілі бір реттілікпен жүреді. Пісіру алаңдары 1 (Cурет 21), нақтылау 2, салқындату 3 және жұмыс 4 пеш бассейнінің ұзындығы бойынша әртүрлі аумақтарда бірінен соң бірі орналасқан. Әдетте пісіру, тазарту және гомогенизация аймақтары құрылымдық түрде бөлінбегендіктен, пештің осы процестер өтетін бөлігі пісіру бассейні деп аталады. Бұл пештің қыздырылған бөлігі. Пештің пісіру бөлігі не жылытылмайды, не тәуелсіз жылыту жүйесі бар. Жұмыс алаңы бассейннің қалған бөлігінен арнасы бар бос қабырғамен немесе шыны балқымасына көмілген аспалы көпірмен бөлінген.
Пештің бір шетінде үздіксіз зарядталған шихта мен қалдық қоспасы бірте-бірте әр түрлі температуралық жағдайлардағы бассейндік аймақтар арқылы пештің екінші ұшына өтіп, біртекті шыны балқымасына айналады. Әрбір аймақ белгілі бір температура режимін сақтайды.
Күріш. 21. Пеш ваннасындағы аймақтардың орналасуы: 1 - пісіру, 2 - нақтылау, 3 - суық, 4 - сору
Күріш. 22. Ванна пештерінің бассейндері: а - қайықтары (немесе сумен салқындатылған құбырлары) бар регенеративті пеш, тұтас экранмен бөлінген және көлденең жалын бағыты бар газ кеңістігі, b - толығымен бөлінген газ кеңістігі бар регенеративті пеш және жалынның көлденең бағыты, c - торлы экранмен бөлінген және көлденең жалын бағыты бар газ кеңістігі бар регенеративті пеш, d - торлы экраны және жылқы тәрізді жалын бағыты бар регенеративті пеш, e, f - рекуперативті пеш. жалынның бойлық бағыты бар, g - бойлық жалын бағыты және қос қоймасы бар рекуперативті пеш, h - газдардың қарсы ағыны бар рекуперативті пеш және - көлденең жалын бағыты бар үш аймақты пеш, k - пеш. арнайы пісіру алаңы (дуплексті пеш) және көлденең жалын бағыты бар; 1 - тиеу қалтасы, 2 - оттықтар, 3 - түтік, 4 - қайық, 5 - тазарту аймағы, 6 - пісіру бөлігі, 7 - торлы тор, 8 - рекуператор
Температуралық жағдайлары әртүрлі бөлек аймақтарды оқшаулау үшін жұмыс камерасының газ кеңістігі (22-сурет, а - j) отқа төзімді материалдардан жасалған әртүрлі конструкциялардың қалқаларымен бөлінеді. Пісіру режимі жұмыс камерасының газ кеңістігін тұтас немесе торлы экрандармен 7, қақпалармен немесе түсірілген аркалармен бөлу кезінде жақсы реттеледі. Бассейннің ұзындығы бойынша температуралық режимді сақтау шыны балқымасында орнатылған бөлу құрылғыларымен де жеңілдетіледі - тосқауыл көпірлері, табалдырықтар, арналар 3. Арналарды және басқа бөлу құрылғыларын орнату қозғалыс сипатын өзгертуге мүмкіндік береді. шыны балқымасы ағып, өндіріс үшін көбірек салқындатылған және қайнатылған шыны балқымасын таңдаңыз. Пештің балқыту бөлігінен арна арқылы шыны балқымасын таңдау өндіріске сапалы шыны балқымасының жеткізілуін қамтамасыз етеді. Пештің пісіру бөлігі пісіру аймағынан неғұрлым толық бөлінген болса, әйнек балқымасы соғұрлым қарқынды түрде салқындатылады және соғұрлым қайнату аймағының ауданы кішірек болуы мүмкін. Бұл ысырапсыз жылу шығынын азайтады және пештердің өнімділігін арттырады. Бөлшек бұйымдарды өндіруге арналған ағынды ванна пештері балқыту бассейнінің 1 м 2 алаңынан (тәулігіне 2700 кг-нан асады) шыны балқымасының жоғары үлестік алынуымен сипатталады.
Ваннаның көлеміне байланысты пештер шағын, орташа және үлкен.
Шыны балқыту пешінде жоғары температурада шихтада әртүрлі процестер мен әртүрлі түрлендірулер жүреді. Салыстырмалы түрде төмен температурада (шамамен 400˚ C) шихта материалдары арасында химиялық реакция басталды. силикаттардың түзілуіне әкелетін реакциялар. Қоспаны одан әрі қыздырған кезде ол әртүрлі тұздардың балқымасына айналады. Алынған силикаттар мен реакцияға түспеген компоненттердің қалдықтары тығыз массаға агломерацияланады. Бұл шыны балқытудың бірінші кезеңі -силикат түзілуі
(температуралық режим – 800-900° С).
Температураның кейіннен жоғарылауымен силикаттар еріп, екіншісінде ериді. Шихта материалдарының бөлшектерімен және реакциялар кезінде бөлінетін газ көпіршіктерімен өтетін көбікті және мөлдір емес балқыма пайда болады. Шихтаның қатты қалдықтары бірте-бірте балқымада ериді, көбік жоғалып, мөлдір шыны массасы пайда болады. Бұл шыны балқытудың екінші кезеңі -шыны түзілуі
(1150-1200° С).
Алынған шыны балқымасының құрамында әртүрлі мөлшердегі газ тәрізді қосындылар бар және химиялық гетерогенді. құрамы. Сондықтан ол әлі де өнім өндіруге жарамсыз.
Шыны балқымасынан көпіршіктерді алу (газсыздандыру) процесі тазарту (1400-1500°С) деп аталады. Ол соңғысының тұтқырлығының төмендеуіне байланысты одан әрі қыздыру кезінде әйнек балқымасынан газ тәрізді қосындыларды шығарудан тұрады. Процесті жылдамдату үшін сығылған ауаны немесе су буын шыны балқымасынан өткізуге (көпіршіктену) немесе тұндырғыштарды қосуға болады. Процесті жеделдету принципі - шыны балқымасын үлкен газ тәрізді қосындылармен қанықтыру. Мұндай көпіршіктер салыстырмалы түрде оңай бетіне көтеріледі. Сонымен бірге олар жол бойында өте баяу көтерілетін немесе шыны балқымасының тұтқырлығының жоғары болуына байланысты мүлдем көтерілмейтін кішкентай көпіршіктерді ұстайды.Химиялық теңестіру процесі шыны балқымасының құрамы деп аталады
гомогенизация .
Осылайша, шыны балқыту процесінде шамамен бес негізгі кезеңді бөлуге болады: силикат түзілу, шыны түзу, мөлдірлеу, гомогенизация және салқындату. Іс жүзінде тек бірінші және соңғы кезеңдері ванна пешінде әртүрлі уақытта және әртүрлі жерлерде орын алады. Екінші, үшінші және төртінші кезең дерлік бір уақытта басталады. Шыны балқыту үшін қазандық және ванналық пештер қолданылады. Соңғысы мерзімді немесе үздіксіз жұмыс принципі болуы мүмкін.
6. Шыны бояуы, шыны түсінің өзгеруі, шыны мөлдірлігі
Шыны оған белгілі бір металдардың оксидтерін енгізу немесе белгілі бір элементтердің коллоидты бөлшектерін түзу арқылы боялады. Осылайша, алтын мен мыс коллоидты түрде бөлінгенде шыны қызыл түске боялады. Мұндай шыны тиісінше алтын және мыс рубин деп аталады. Коллоидты күйдегі күміс шыны сарыға айналады. Селен - жақсы бояғыш. Коллоидты күйде шыныны қызғылт түске бояйды, ал CdS·3CdSe қосындысы түрінде шыныны қызыл түске бояйды. Бұл шыны селен рубин деп аталады. Металл оксидтерімен бояу кезінде шынының түсі оның құрамына және бояғыш оксидінің мөлшеріне байланысты. Мысалы, кобальт (ІІ) оксиді аз мөлшерде көк шыны, ал қызыл реңкті күлгін-көк көп мөлшерде шығарады. Сондықтан бөтелкедегі әйнектің түсі кейде әйнектің ең маңызды қасиеттерінің бірі болып табылады ашықтық.
Дегенмен, кейбір жағдайларда әйнекті «үнін өшіру» арқылы әдейі мөлдір етеді. Әйнектің бұлыңғыр болуына әсер ететін заттарды дыбысты өшіргіштер деп атайды.
Әлсіреу ұсақ кристалдық бөлшектердің бүкіл шыны массасына таралуына байланысты болады.
Олар шыны салқындаған кезде сұйық массадан бөлінетін ерімеген дыбысты өшіргіш бөлшектерді немесе бөлшектерді білдіреді. Қазіргі уақытта бұл мақсатта Na 3 криолит, CaF 2 фтор шпаты және басқа да фторидті қосылыстар қолданылады. Қатты суланған шыны (ақ) сүтті шыны деп аталады. Оны өндіру үшін криолит жиі қолданылады. Сүтті шыны негізінен жарықтандыру құрылғыларын жасау үшін қолданылады.
3. Мөлдірлеу (газсыздандыру) – шыны балқымасын көрінетін газ қосындыларынан босату кезеңі. Бұл кезеңде температураның Tmax = 1400–1500°С дейін жоғарылауымен балқыманың тұтқырлығы төмендейді (η = 100 поз), балқымадан көрінетін ұсақ және үлкен газ көпіршіктері жойылады. Нәтижесінде біз газ қоспалары жоқ мөлдір балқыма аламыз.
4. Гомогенизация – шыны балқымасының химиялық, физикалық және температуралық біртектілікке ие болу кезеңі. Бұл кезең бірдей температураларда нақтылаумен бір мезгілде орын алады. Конвекция және диффузия процестері кезінде балқыманың химиялық құрамы мен оның қасиеттері теңестіріледі. Нәтижесінде біртекті балқыма – шыны балқымасын аламыз.
5. Салқындату – шыны балқымасын салқындату кезеңі. Бұл кезеңде шыны балқымасы қалыптауға дайындалады. Шыны балқымасының температурасы 1000–1100°С дейін төмендейді, нәтижесінде балқыманың тұтқырлығы артады (η = 104–108 пс).
Шын мәнінде, шыны балқыту процесін бес кезеңге бөлу ерікті. Алғашқы төрт кезең бір-бірімен қабаттасады және бір мезгілде дерлік орын алады, олар бесінші кезеңнен (зерттеуден) уақыт пен кеңістікте бөлінеді; Бірінші, екінші, үшінші және төртінші сатылар пісіру аймағында, ал бесінші - пештің өндірістік аймағында болады.
Сонымен, шыны балқыту күрделі физикалық және химиялық процесс болып табылады. Физикалық процестерге шихтаның қызуы, ылғалдың булануы, шихта компоненттерінің балқуы, балқымадағы шихта компоненттерінің еруі, полиморфты түрленулер, компоненттердің ұшпалануы жатады; химиялық процестер – силикаттардың түзілуі, карбонаттардың, сульфаттардың, нитраттардың диссоциациялануы, химиялық байланысқан судың жойылуы.
Пісірудің әрбір кезеңіне егжей-тегжейлі тоқталайық.
Силикат түзілуі шыны балқу уақытының 10% алады. Заряд қабатының ішіндегі температураның көтерілуі өте баяу жүреді, сондықтан қатты фазалық реакциялардың жүруіне жеткілікті уақыт бар.
Содалы-әкті-силикат шыныларының негізгі шикізаты болып сода, доломит, әктас, кварц құмы болып табылады, олар бір-бірімен қатты фазада әрекеттеседі және реакциялар арқылы қос карбонаттар мен силикаттар түзеді (3):
Na 2 CO 3 + MgCO 3 = Na2Mg(CO 3) 2 T > 300°C
Na 2 CO 3 + CaCO 3 = Na 2 Ca(CO 3) 2 T > 550°C
Na 2 Ca(CO 3) 2 + 2SiO 2 =
Na 2 SiO 3 + CaSiO 3 + CO 2 Т = 600–800°C
Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + 2CO 2 Т > 700–850°C
2CaCO 3 + SiO 2 = Ca 2 SiO 3 + 2CO 2 Т > 600°C
Эвтектикалық CaNa 2 (CO 3) 2 –Na 2 CO 3 T = 740–800 ° C және қосылыстар балқиды: CaNa 2 (CO 3) 2 T = 813 ° C және Na 2 CO 3 T = 850 ° C. Алынған балқыма SiO 2 түйіршіктерін қаптайды.
Карбонатты диссоциациялау процестері жүріп жатыр (4):
MgCO 3 = MgO + CO 2 (P = 1 бар) T = 540°C
CaCO 3 = CaO + CO 2 (P = 1 бар) T = 910 ° C
Na 2 Ca(CO 3) 2 = CaO + Na 2 O + 2CO 2 (P = 1 бар) T = 960°C
Бөлінген CO 2 газдары тортты кеуекті етеді. Кварц түйірлерінің модификациялық трансформациялары жүріп жатыр.
α кварц ® β кварцты түрлендіру принципті маңызға ие, өйткені бұл жағдайда дәндердің беріктігі төмендейді, оларда микрожарықтар пайда болады, нәтижесінде олардың реактивтілігі артады.
Қорғасын-калий қоспасындағы реакциялар сода қоспасынан біршама ерекшеленеді. Кристалдың негізгі шикізаты кварц құмы, калий және қызыл қорғасын болып табылады. Силикаттар түзілу реакциялары келесі ретпен жүргізіледі (6):
K 2 CO 3 + SiO 2 = K 2 SiO 3 + CO 2 Т = 300°C
2Pb 3 O 4 = 6PbO 2 + 2O 2 Т = 445–597°C
PbO = SiO 2 = PbSiO 3 Т = 480–580°C
2K 2 CO 3 + 3SiO 2 = K 2 SiO 3 + K 2 Si 2 O 5 + 2CO 2 Т = 600–800°C
балқыту Pb 3 O 4 T = 830°C
балқыту PbO Т = 886°C
қос қорғасын силикаты PbO + SiO 2 = PbSi 2 O 5
Силикаттар түзілу процестері ДТА – дифференциалды термиялық талдау, ДТГ – термогравиметрия әдістерін қолдану арқылы зерттеледі; газ анализаторының көмегімен алынған газдардың сапалық және сандық құрамы анықталады; XRF пайдалану - рентгендік фазалық талдау - қатты агломераттың сапалық және сандық құрамы.
Силикаттар түзілу сатысын жеделдету әдістеріне мыналар жатады:
а) шихтадағы төмен балқитын компоненттердің (сілтілік және сілтілі жер оксидтері, бораттар) мөлшерін арттыру;
б) силикат түзілу реакцияларының температурасын 80–100°С төмендететін 1% пісіру үдеткіштерін (фторидтер, хлоридтер, аммоний тұздары) шихтаға енгізу;
в) шихтаны 3–5%-ға дейін ылғалдандыру;
г) силикат түзілуі - жылуды сіңірумен жүретін және көп мөлшерде жылуды қажет ететін эндотермиялық процесс. Температура 100–150°С жоғарылағанда силикат түзілуі екі есе жылдамдайды.
Шыны түзілуі шыны балқу уақытының 80% алады. Силикат түзілу кезеңі аяқталғаннан кейін кварц түйірлерінің артық мөлшерінің шамамен 30%-ы агломерада қатты күйде болады. Шыны түзілу сатысында кварц силикат балқымасында ериді. Бұл процесс өте баяу жүреді және диффузиялық режимде жүреді (активтену энергиясы Е а = 43,7 ккал/моль).
Балқымалардағы қатты SiO 2 еріту процесі екі кезеңге дейін қысқарады: қатты заттың кристалдық торының бұзылуы және бөлшектердің балқымаға өтуі; балқымаға ауысқан SiO 2 бөлшектерінің диффузиясы.
Шыны түзілу жылдамдығына келесі жағдайлар әсер етеді:
а) кварц түйіршіктерінің мөлшері мен пішіні: бұрыштық және ұсақ түйіршіктер дөңгелек және ірілерге қарағанда тезірек ериді (бөлшектердің оңтайлы мөлшері r = 0,1–0,7 мм);
б) балқымадағы сілтілі оксидтердің концентрациясы неғұрлым жоғары болса, SiO 2-нің еру уақыты соғұрлым қысқа болады;
в) пісіру температурасы неғұрлым жоғары болса, SiO 2 соғұрлым тез еру жүреді: температураның әрбір 10°С жоғарылауымен шыны түзілу жылдамдығы 10%-ға артады;
г) балқыманың беттік керілуін төмендететін беттік белсенді заттарды қосымша енгізу еру жылдамдығын арттыруға көмектеседі (мысалы, сульфидтерді 0,1–0,3% мөлшерде енгізу шыны түзілу жылдамдығын 30% арттырады);
д) жоғары тұтқырлық шыны балқымасының тұтқырлығын төмендету үшін диффузияны қиындатады, температураның жоғарылауы қажет; Оңтайлы температура T = 1550–1600 ° C, сонымен қатар барлық SiO 2 аморфты модификацияға айналады;
f) шыны балқымасының конвективті ағындары диффузиялық процестерді жылдамдатады, сондықтан балқыту аймағындағы винтті керамикалық араластырғыштарды қолданып механикалық араластыру диффузиялық аймақтан SiO 2 дәндерінің еріту өнімдерін алу жылдамдығын арттырады және еру уақытын қысқартады.
Түсіндіру – шыны балқымасын көрінетін газ қоспаларынан босату. Шыны балқымасындағы газдардың көздері:
а) заряд бөлшектерімен адсорбцияланған ауа;
б) заряд ылғалдылығы – 3–7% H 2 O;
в) As 2 O 3, NH 4 Cl, CaF 2 және т.б. шихтаның жоғары ұшқыш компоненттерін сублимациялау;
г) заряд компоненттерінің ыдырауы: H 3 VO 3 = 3H 2 O + B 2 O 3; Me 2 CO 3 = Me 2 O + CO 2; MeSO 4 = MeO + SO 3;
д) 88% N 2, 12% CO 2 бар шыны балқымасының пеш атмосферасымен әрекеттесуі, нәтижесінде шихтаның жоғалуы 17–20% құрайды.
Шыны балқымаларын газ қосындыларынан босату шыны ақауларымен - көпіршіктермен күресу үшін үлкен практикалық маңызы бар. Шихта компоненттерінің ыдырауы кезінде бөлінетін газдар, пеш атмосферасының газдары және шыны балқымасы арасында өзара әрекеттесу жүреді, нәтижесінде газдар шыны балқымасында ериді.
Газдардың физикалық және химиялық еруін ажырата білу керек. Физикалық еріген кезде газ химиялық түрін өзгертпей балқымаға айналады:
Шамамен 2 атм. ® O 2 дисп.
Көпвалентті иондар болмаған жағдайда оттегі O2 және инертті газдар негізінен физикалық түрде ериді. Химиялық еріту кезінде газ өзінің химиялық түрін өзгерте отырып, балқымаға айналады:
CO 2 атм. ® (CO 3) 2 дисп.
Су H 2 O, азот N 2, күкірт диоксиді SO 2, көмірқышқыл газы CO 2, оттегі O 2 (көп валентті иондардың қатысуымен) негізінен химиялық жолмен ериді. Физикалық еритін газдар мөлшерінің химиялық еритін газдарға қатынасы 1/1000...10000.
Газдардың ерігіштігі шыны балқымасының құрамына байланысты. Боратты балқымаларда H 2 O ерігіштігі силикатты балқымаларға қарағанда жоғары. Бұл =B–OH топтарының ≡Si–OH-мен салыстырғанда үлкен тұрақтылығымен түсіндіріледі. Балқыманың қышқылдығы жоғарылаған сайын SO 3 ерігіштігі төмендейді.
Газдардың ерігіштігі температураға байланысты. Температураның жоғарылауымен күкірт диоксидін қоспағанда, барлық газдардың ерігіштігі артады. Т өскен сайын SO 3 көпіршіктері кішірейеді, сондықтан сульфатты тазарту төменгі температурада жүргізіледі.
Ерітілген газдар шыны түзетін балқыманың қасиеттеріне әсер етеді. Шыны балқымасының тұтқырлығының төмендеуі көпірлік оттегінің бұзылуымен, жақтаудың когеренттілік дәрежесінің төмендеуімен және бөлшектердің қозғалғыштығының жоғарылауымен байланысты. Мысалы, шыны балқымасының беттік керілуі төмендейді, өйткені SO 4 2–, CO 3 2–, OH – беттік қабатқа ығысып, беттік белсенді заттардың рөлін атқарады.
Балқымадағы немесе балқыма мен пеш атмосферасы арасындағы газ концентрациясын теңестіру процестері еріген газдың диффузиясы арқылы анықталады. Барлық газдардың диффузиялық коэффициенті температураның жоғарылауымен жоғарылайды.
Шыны балқымасын тазарту келесідей жүреді. Бассейннің түбінде газ көпіршігі пайда болады және беттік керілу күштерінің әсерінен қатты бетінде ұсталады. Балқымадағы газ көпіршігіне Архимед көтеру күші және көпіршікті жоғары қарай жылжуын болдырмайтын Стокс күші әсер етеді. Тепе-теңдік жағдайында Архимед пен Стокс күштері тең және көпіршіктің көтерілу жылдамдығын есептеуге болады:
http://investobserver.info/wp-content/uploads/stroimat/image004.png" ені="93" биіктігі="37">
мұндағы V – көпіршіктердің көтерілу жылдамдығы; r – газ көпіршігінің радиусы; ρ c, ρ g – шыны массасы мен газдың тығыздығы; η – шыны балқымасының тұтқырлығы.
Теңдеу радиусы 0,4 мм-ден асатын көпіршіктер үшін жарамды. Газдың бөліну кинетикасын зерттеу көрсеткендей, 175°С-та ылғал мен гидрат суы, 525°С-та – химиялық байланысқан суды, 300°С-та – MgCO 3-тен СО 2, BaCO 3-тен 700°С – CO 2 – ны кетіреді. , K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , 675°С – нитраттардың ыдырауы және O 2 , NO 2 , NO бөлінуі, 1050°С – тұндырғыштан O 2 бөлінуі: Sb 2 O 5 = Sb 2 O 3 + O 2 .
Шыны балқымасының тазарту жылдамдығына мыналар әсер етеді:
а) механикалық араластыру (әйнек балқымасын механикалық араластырғыштар немесе ультрадыбысты қолдану арқылы араластырады, бұл тазарту жылдамдығын 30–60% арттыруға мүмкіндік береді);
б) шыны балқымасын сығылған ауамен пештің түбі арқылы қайнату, бұл әсіресе СО 2 шығару үшін тиімді;
в) тазарту аймағындағы температураны 10°С жоғарылату, бұл нақтылау жылдамдығын 5%-ға арттыру. Бұл кезде балқыманың тұтқырлығы төмендейді және газ көпіршіктерінің көтерілу жылдамдығы артады;
г) қыздыру конвекцияны индукциялайтындықтан, процесті 3 есе жылдамдатуға мүмкіндік беретін тазарту аймағында шыны балқымасын қосымша электрлік қыздыру;
д) 1% тұндырғыштар қоспасына қосымша енгізу – жоғары температурада (1200°С жоғары) ыдырайтын және үлкен газ көпіршіктерін бөлетін заттар. Тұндырғыш газдар мен ілеспе газдардың парциалды қысымдарының айырмашылығына байланысты, сондай-ақ парциалды қысымы жоғары аймақтан төмен парциалды қысымы бар аймаққа газдардың диффузиясы салдарынан ілеспе газдардың ұсақ көпіршіктері жойылып, тұндырғыш газдардың көпіршіктері өседі, басқа газ қосындыларын басып, бетіне көтеріледі. Осылайша, шыны балқымасын газсыздандыру процесі жүзеге асырылады.
Гомогенизация – шыны балқымасының біртектілігін арттыру процесі. Шыны балқымасының гетерогенділігінің себептері: шыны құрамының гетерогенділігі (жеке оксидтердің мөлшері әртүрлі болғандықтан: SiO 2 - 50–70%, Me 2 O - 15%, MeO - 10%, силикаттар шыны балқымасында әртүрлі композициялар түзіледі); шикізаттың партиядан партияға біркелкі еместігі; шикізаттың әртүрлі гранулометриялық құрамы; зарядтың гетерогенділігі немесе стратификациясы.
Түсіндіру кезеңінен кейін химиялық құрамы бойынша гетерогенді шыны балқымасы жасушалық құрылымға ие болады. Гомогенизация кезеңінің міндеті - жасушалық құрылымды бұзу, химиялық құрамын орташалау және оның біртектілігін арттыру.
Жарықтандыру жылдамдығына конвективті токтар айтарлықтай әсер етеді. Температураның градиенттік таралуынан туындаған пештегі шыны балқымасының конвективтік ағындарының әсерінен жасушалар жіптерге, әртүрлі химиялық құрамдағы жіңішке жіп тәрізді қосындыларға созылады. SiO 2-мен байытылған стақандар шыны балқымасымен салыстырғанда беттік керілуге ие, сондықтан оларда оңай ериді. Al 2 O 3 байытылған стақандар шыны массасымен салыстырғанда беттік керілуге ие, сондықтан нашар ериді. Жолақтардың болуы шыны балқымасының сапасыздығын көрсетеді.
Конвекцияның қозғаушы күші шыны балқымасының температурасы мен тығыздығының градиенті болып табылады. Пештегі шыны балқымасының қозғалысы аралас, Рейнольдс саны (Re) 1-2-ден 20-30-ға дейін өзгереді. Өндірістік ағындағы шыны балқымасының жылдамдығы 2–30 м/сағ. Көлденең конвективті ағындар да бар (V = 1,5 м/сағ). Бойлық және көлденең конвективті ағындардың пайда болуы нәтижесінде шыны массасы күрделі бұрандалы қозғалысқа ұшырайды.
Гомогенизация процестерінде диффузия да маңызды рөл атқарады. Диффузияның қозғаушы күші оның төмендеуіне бағытталған химиялық потенциал градиенті (компонент концентрациясының градиенті) болып табылады. Диффузия коэффициенті (D) катионның табиғатына байланысты: модификатор катиондарының диффузиялық коэффициенті (Na, Li, K) әйнек түзетін Si, B, P катиондарынан жоғары шама болып табылады ұлғайған катион радиусы D азаяды, ал температура жоғарылағанда – артады.
Гомогенизация жылдамдығына мыналар әсер етеді:
а) шыны балқымасын сығылған ауамен қайнату, бұл қосымша конвективтік токтар тудырады және гомогенизация жылдамдығын 2 есе арттырады;
б) конвекция мен диффузия жылдамдығын арттыратын және гомогенизация жылдамдығын 12–15% арттыратын механикалық араластыру;
в) конвекция мен диффузия жылдамдығын 20%-ға арттыратын қосымша электр жылыту.
Шыны балқымасының біртектілік дәрежесі теңдеуге сәйкес қолайлы өнімдердің шығымына әсер етеді.
y = ax 2 + in + c,
мұндағы y – қолайлы өнімдердің шығымы; x – біртектілік дәрежесі; a, b, c - шыны балқымасының құрамына байланысты тұрақтылар.
Шыны балқымасының біртектілігі шыны бұйымдарының беріктігін тікелей анықтайды және олардың механикалық, химиялық қасиеттеріне және ыстыққа төзімділігіне әсер етеді. Ол электрохимиялық әдіспен платина электродтарының ұштарында потенциалдың төмендеуі арқылы анықталады. Химиялық біртекті шыны балқымасы үшін, ЭҚК< 3 мВ. Однородность стекла определяют по разбросу значений показателя преломления и плотности стекла, допускаются отклонения Δn и Δd соответственно 0,005 и 0,01 г/см 3 .
Салқындату – шыны балқымасын қалыптау үшін дайындау. Салқындату нәтижесінде шыны массасының тұтқырлығы болуы керек: 4,8 10 8 дПа с – бұйымдарды қолмен қалыптау үшін; 10 9 –10 8 дПа с – механикалық қалыптау үшін; 10 9 –10 8 дПа с – шамның әйнегін механикалық үрлеуге арналған.
Балқытудың негізгі шарты - пештің газ атмосферасының құрамы мен қысымын өзгертпестен, қайталама газ қосындыларының - «орталардың» түзілуін тудырмау үшін шыны массасының температурасын біртіндеп, үздіксіз және баяу төмендету. сонымен қатар шыны массасының термиялық біртектілігін бұзбай, бұл шыны табақ қалыңдығының өзгеруіне және бөлшек тауарларға арналған тамшылардың салмағының ауытқуына әкелуі мүмкін.
Шыны балқымасын салқындату әдістеріне мыналар жатады:
а) пештің жұмыс аймағына пісіруден сәулелену арқылы жылу беруді әлсірету үшін тор, көпір түріндегі газ кеңістігіне кедергілер, доғаның тарылуы;
б) шыны балқымасынан жылуды жоғалтуға ықпал ететін керамикалық қайықтар, тарылту және ағын түріндегі шыны балқымасының кедергілері.
Шыны балқымасының сапасын бақылау бүкіл балқыту уақытында жүзеге асырылады. Көбік шекарасының және шыны массалық айнаның орналасуы теледидар камералары арқылы бақыланады. Әр сағат сайын шыны жасаушы барлық балқу аймақтарынан шыны балқымасының үлгілерін алады, түсін, қатты және газ қосындыларының болуын бақылайды. Шыны балқыма деңгейінің тұрақтылығын бақылау заряд тиегішпен бекітілетін деңгей өлшегішпен автоматты түрде жүзеге асырылады. Пеш қабырғаларының шеттеріндегі тексеру терезелерінен пештің қалауының күйі бақыланады. Шынының химиялық құрамы мен оның қасиеттерінің тұрақтылығын бақылау зауыт зертханасында химиялық әдістерді қолдану арқылы жүзеге асырылады.
Шыны балқымасын балқыту шыны балқыту пештерінде жүргізіледі. Жұмыс принципі бойынша олар партиялық және үздіксіз жұмыс істейтін пештерге бөлінеді. Кәстрөлдік пештер - бұл пісірудің барлық бес сатысы бірдей көлемде уақыт өте келе дәйекті түрде өтетін пакеттік пештер. Олар оптикалық, түрлі-түсті шынылар мен кристалды балқыту үшін қолданылады. Қазан пештерінің өнімділігі 0,6–4 т/тәу, ПӘК 6–8%.
Ваннаға арналған пештер үздіксіз жұмыс істейтін пештер болып табылады, бір уақытта пештің бөлек бөліктерінде пісірудің бес кезеңі орын алады. Өнімділік 4–400 т/тәулік, тиімділігі 17–28%. Олар қаңылтыр, контейнер және сортты шыны балқыту үшін қолданылады. Олар жіктеледі:
а) отын түрі бойынша – газ, электр және сұйық отын;
б) жылу алмастырғыштың түрі бойынша – рекуперативті және регенеративті;
в) конструктивтік ерекшеліктері бойынша – арнасы бар, тарылуы бар;
г) жалын бағыты бойынша газ – көлденең, бойлық және ат тәрізді;
д) жылу беру принципіне негізделген электр пештері – тікелей қыздыру, жанама қыздыру және жоғары жиілікті.
Шыны балқыту пешінің жұмысын бақылау пештің түріне, оның көлеміне, өнімділігіне, шыны мен шихтаның құрамына, отын түріне, автоматтандыру мен механикаландыруға байланысты пештің белгіленген жылу және технологиялық жұмыс жағдайларын сақтау арқылы жүзеге асырылады.
Жылулық жағдайлар отын шығынына, қысымға және табиғи газдың құрамына байланысты. Пештегі газдардың қысымы мен құрамы газ бен ауаның қатынасымен, тартылу қарқындылығымен (мұржадағы вакуум) анықталады. Пештегі газдардың құрамы жану жағдайларына байланысты әртүрлі болуы мүмкін.
Пештегі газ атмосферасының табиғаты СО және О 2 концентрациясымен анықталады: тотықтырғыш – O 2 > 2%, тотықсыздандырғыш – СО = 0,3–0,4%, бейтарап – СО = 0%.
Жылу алмастырғыштар – регенераторлар мен рекуператорлар – пайдаланылған түтін газдарының жылуын жұмыс газдарын (табиғи газ және ауа) қыздыру үшін пайдаланады. Керамикалық рекуператорларда (құбырдағы құбыр) газ температурасы 1000°С-қа жетеді. Рекуператордың артықшылығы оның төмен құны және суық ауаны жылытудың тұрақты температурасы (600-700 ° C). Кемшіліктерге төмен тиімділік жатады.
Регенератор әдетте биік камерадан тұрады. Регенераторлар ванна пешінің екі жағында жұп болып орналасады, регенератор камерасы отқа төзімді материалмен толтырылады, регенератор торы газдардың ең үлкен жанасу бетін ескере отырып төселеді. Ыстық түтін газдары, бос арналардан өтіп, регенератордың кірпішін қыздырады. Отқа төзімді материалдар белгілі бір температураға дейін (1100°C) қыздырылған кезде жалынның бағыты автоматты түрде ауысады. Суық ауа 300-500 ° C дейін қызатын қыздырылған камераға беріледі. Регенератордың артықшылығы - түтін газдарының жылуын толық пайдалану, рекуператормен салыстырғанда жоғары тиімділік.
Шыны пештерін салу үшін отқа төзімді материалдар қажет. Оларға мынадай талаптар қойылады:
а) отқа төзімділігі жоғары (жылуға төзімділік). Отқа төзімді материалдар 1500°С жоғары температураға төзімді болуы керек;
б) коррозияға төзімділігі жоғары. Шыны балқымасында отқа төзімді заттардың төмен ерігіштігі. Ереже бар: қышқыл балқитындар – шыны балқымаларының қышқылдық балқымалары үшін, негізгі балқымалар – негізгі балқымалар үшін;
в) ыстыққа төзімділік – отқа төзімді заттардың температура ауытқуларына төзімділігі. Кеуектілігі жоғары отқа төзімді материалдардың ыстыққа төзімділігі жоғары, бірақ беріктігі төмен;
г) жеткілікті механикалық беріктік;
д) пештерде температураны бөлуде және жылуды жоғалтуда маңызды рөл атқаратын отқа төзімді материалдардың төмен жылу өткізгіштігі;
е) электр пештерінде пісірген кезде балқитын материалдар балқып кетпеуі үшін балқытылған шыныға қарағанда отқа төзімді заттардың электр кедергісі жоғары болуы керек.
Көрсетілген талаптар негізінде шыны балқыту пештері үшін құрамы мен қасиеттері бойынша әр түрлі отқа төзімділік қолданылады.
Өндіріс тәсілі бойынша отқа төзімді материалдар агломерация арқылы өндірілетін және балқытылған, құю арқылы түзілетін керамикалық болып бөлінеді.
Пештің қабырғалары мен шатырын төсеу үшін керамикалық отқа төзімді материалдар қолданылады. Бұл шамот (Al 2 O 3 30–43%, SiO 2 51–66%), динас (SiO 2 94–98%), мулит (Al 2 O 3 60–75%, SiO 2 21–40%). Керамикалық отқа төзімді материалдардың артықшылығы: жоғары ыстыққа төзімділік, жоғары кеуектілік, жоғары отқа төзімділік.
Балқытылған отқа төзімді материалдар бассейн ваннасының қабырғалары мен түбін төсеу үшін қолданылады. Бұл bakor 33 (Al 2 O 3 49–50%, ZrO 2 32–34%, SiO 2 12–13%), балқытылған кварц (SiO 2 99%). Балқытылған отқа төзімді материалдардың артықшылығы: кеуектілігі төмен, механикалық беріктігі жоғары, коррозияға төзімділігі жоғары, отқа төзімділігі жоғары. Кемшіліктері: ыстыққа төзімділігі төмен және радиациялық қауіпті.
Отқа төзімді материалдарды таңдаудың ең маңызды критерийлері ұзақ мерзімділік, қауіпсіздік және сенімділік, коррозияға төзімділік болып табылады; отқа төзімді материалдардың бағасы соңғы рет ескеріледі.
Үздіксіз жұмыс істейтін пештерде шихтаның қайнауы, шыны балқымасының анықталуы және салқындауы бассейннің әртүрлі аймақтарында жүреді (7.2-сурет).
Ең ірі тұрмыстық ванна пештері (қабақ шыны үшін) ені 10 м-ге дейін, жалпы ұзындығы 60-70 м және тереңдігі 1,5 м мұндай пештердің бассейндері 2000-2500 тонна шыны балқымаларын сақтай алады. Олардың тәуліктік өнімділігі 350-450 тоннаны құрап отыр. Соңғы уақытта шетелде қалқымалы шыны өндірісінде өнімділігі тәулігіне 600 тоннадан асатын жалпақ шыны пештері іске қосылды. Пештердің үлкен бірлік қуаты экономикалық жағынан тиімдірек, өйткені өнімділікті арттыру кезінде отынның меншікті шығыны және пештерге қызмет көрсетуге кететін еңбек шығындары азаяды. Бұл ретте шынының прокат, құрылыс, техникалық және басқа да түрлерін өндіруде өнімділігі тәулігіне 5-10-нан 100-120 т-ға дейінгі шағын габаритті ванналық пештер қолданылады (тәулігіне үлкен өндіріске табақ шығаратын пештер жатады. шыны үздіксіз илектеу әдісімен).
Қазіргі заманғы жоғары өнімді ванна пештері 1500-1600 ° C температурада, ал отқа төзімді техникалық шыныларға арналған пештер - 1650-1680 ° C температурада жұмыс істейді. Пештердің қызмет ету мерзімін ұзарту және жоғары сапалы шыны шығару үшін олар шыны балқымаларының, сондай-ақ жоғары температурадағы шаң мен зарядты газдардың әсеріне төзімді отқа төзімді материалдармен қапталған.
Құрылымдық жағынан пеш қыздырылған (пісіру) және қыздырылмаған (оқу және өндіру) бөліктерге бөлінеді. Парақ терезе, прокат және жылтыратылған шыны өндірісінде көлденең жалын бағыты бар регенеративті пештер және бес-жеті жұп оттықтар қолданылады. Құрылыс-техникалық шыны өндірісіндегі шағын пештер көбінесе тікелей қыздыру пештері принципі бойынша, сондай-ақ жылқы тәрізді жалын бағытымен салынады. Қыздырылған бөлікте шихтаны дәнекерлеу, шыны балқыманы тазарту, гомогенизациялау және бастапқы салқындату қыздырылмаған (зерттеу) бөлігінде жүзеге асырылады, шыны балқымасын салқындату аяқталды; Өнімдерді шығаруға арналған құрылғылар студенттік бөлікке жақын орналасқан.
Пеш құбырларының тірек бағанасы; 15 - қосалқы саптамалық арна; - кеңістікті реттеу
Пештердің бөлшектері мен жұмыс бөлімдері бір-бірінен құрылымдық түрде бөлінген. Пісіру және пісіру бөліктері неғұрлым толық бөлінген болса, шыны балқымасы соғұрлым тезірек және тезірек салқындатылады және пісіру бөлігіндегі температура соғұрлым жоғары болуы мүмкін. Пісіру және пісіру бөліктерінің ең түбегейлі бөлінуі шағын өнімдерді шығаруға арналған ағынды пештерде (7.3-сурет) кездеседі. Арнадағы салқындату беті үлкен болғандықтан, мұндай пештердегі шыны балқымасының жұмыс ағыны температура бойынша біркелкі емес. Сондықтан, шыны массасының температурасы оның өндірісінің кең фронтында бірдей болуы керек үлкен, өнімділігі жоғары пештерде пісіру және балқыту бөліктері соңғы уақытқа дейін тек газды ортамен - экранмен немесе экранмен бөлінген. төмендетілген шатыр. Соңғы уақытта температураның жоғарылауына және жалпақ шыны пештерінің өнімділігінің артуына байланысты шыны балқымасын қарқынды түрде салқындату қажеттілігі туындады. Осы мақсаттар үшін шыны балқымасының тарылған бастапқы учаскесінің бүкіл ені бойынша тосқауылдар түсіріледі: ағынды сумен салқындатылған құбырлар (ілмек салқындатқыштар), ішкі диаметрі 70 - 80 мм батыру тереңдігі реттелетін. шыны балқымасында (7.4-сурет); әртүрлі конструкциялардың отқа төзімді шыныға төзімді тосқауылдары. Олар жалпақ арка түрінде болуы мүмкін - газ ортадағы экраны бар шыны балқымадағы көпір («А. Н. Германов жүйесінің батырылған экраны»), ал көпір мен экран ауамен салқындатылады. Тосқауылдың тағы бір түрі - аралық тірегі бар, салқындатумен немесе салқындатқышсыз жасалған қос аркалы көпір (мысалы, шыны институты жобалаған тосқауыл). Тосқауылдар шыны балқымасының температурасын олар салқындағандықтан емес, шыны балқымасының айналымына тежегіш әсерінен төмендетеді. Ілмекті екі деңгейлі тоңазытқыштар шыны балқымасының жұмыс ағынының орташа температурасын 40 - 50 ° C, ал отқа төзімді тосқауылдар батыру тереңдігі мен салқындату қарқындылығына байланысты 50 - 80 ° C төмендетеді.
Қазіргі заманғы жоғары қуатты жалпақ шыны пештердің жылу тиімділігі 22-30% құрайды. Оның мәні үлкенірек, шыны балқыту пешінің меншікті өнімділігі неғұрлым жоғары болса, яғни жылу жоғалатын сол бетімен шыны массасын көбірек алуға болады. Тік сызу әдісімен өндірілетін қаңылтыр шыны өндірісінің отандық пештерінде қыздырылған пеш алаңының әйнек массасын алу см2 1000-1500 кг/циф қыздырылған пештің ауданы 1800 - 2000 кг/тәулігіне дейін артады. Тиісінше, аталған екі типтегі пештердің меншікті жылу шығыны 1 кг дәнекерленген шыны балқымасына шамамен 14 000 кДж және 10 500-10 600 кДж құрайды. 
Отқа төзімді заттардың тозуы пештерді күрделі жөндеу жұмыстарына тоқтатуға мәжбүр етеді. Ең жаңа төзімді отқа төзімді материалдармен қапталған, оларды тиімді қорғау әдістерін қолдана отырып, тұрмыстық қаңылтыр шыны пештері жөндеу аралығында 48 - 60 ай жұмыс істейді.
Ванна пешін шыны балқымасымен пісіру. Жаңадан салынған немесе жөнделген пеште әйнек балқыту алдында пеш бассейні жаңа шыны балқымасымен дәнекерленген. Дайын әйнектің сапасы дәнекерлеудің тазалығы мен ұқыптылығына байланысты. Ванна пешіндегі температура белгіленгеннен 10 - 15°С жоғары болғанда дәнекерлеу басталады. Алдымен пешке қоспа құйылады: шихтаның 15%-ы және жөндеуге тоқтатылғаннан кейін пештен шығарылған салқындатылған шыны балқымасының (Эрклес) сұрыпталған бөліктерімен араласқан 85% шихта. Жүктеу шыны балқымасы пешті бассейн арқалықтарының екі төменгі қатарының биіктігіне (600 мм) дейін 2-2,5 мм/сағ аспайтын жылдамдықпен толтыратындай мөлшерде жүзеге асырылады. Осыдан кейін дәнекерлеу жылдамдығы алдымен 5-ке, содан кейін 10 мм/сағ-қа дейін ұлғайтылады, сонымен бірге оның қоспасындағы шихтаның мөлшері белгіленген мәнге дейін өседі. Дәнекерлеу жылдамдығын орнату кезінде пештің суық бөлігінен алынған шыны балқыма үлгілерінде үлкен көпіршіктердің аз болуын және диаметрі 1 мм-ден аз көпіршіктердің болмауын қадағалау керек.
Үздіксіз ванна пештерінде шыны балқымасының қозғалысы. Мұндай пештерде балқыма және оның үстінде қалқыған шихта үздіксіз қозғалыста болады. Шихтаның енуі, шыны түзілуі және анықталуы пеш бассейндерін толтыратын шыны балқымасының беткі қабатында орын алады. Пештің жұмыс бөлігінен шыны балқымасын үздіксіз іріктеу өндіріс аймақтарында оның деңгейінің төмендеуін тудырады, ол пештің балқыту бөлігінен балқыманың тұрақты ағынымен толықтырылады. Бұл тікелей «өндіріс» немесе «өндіріс» ағынын жасайды. Кейбір тоқырау аймақтарын қоспағанда, шыны массасының барлық қалған көлемі конвекциялық қозғалысқа қатысады, ол бассейннің жекелеген учаскелеріндегі балқыма массасының әртүрлі температураларымен және, демек, тығыздық пен меншікті айырмашылықтардан туындайды. пештің ұзындығы мен ені бойынша шыны массасының қысымы.
Пештің ең қыздырылған аймағында шыны массасы ең аз тығыздыққа ие (яғни ең үлкен үлестік көлем) және биіктігі шамамен 1 мм немесе одан да көп шағын төбешік (төбешік) құрайды, одан балқыма ериді.
бо - а), имақтарға қарай жылжиды
Пештің ең суық жерлеріне.
Әдетте, шыны балқымасының ең жоғары температурасы бар аймақ шамамен пештің балқыту бөлігінің ортасында орналасады және осы жерден шыны балқымасы температурасы ең төмен жерлерге қарай жылжиды: суық зарядты тиеу аймағына, жұмыс құрылғылары мен пеш қабырғаларына, отқа төзімді материалдардың тозуын азайту үшін сыртқы ауамен салқындатылады. Осылайша, пештің тиеу және өндіру ұштарына бағытталған екі тармақтары (циклдері) бар пештерде бойлық ағындар, ал бассейн қабырғаларына бағытталған көлденең ағындар жасалады. Үйінді арқылы пеш бассейні арқылы өтетін жазықтық, түбіне перпендикуляр, ағындардың бөлінетін жері, ол квелпункт (ағындардың көзі) деп аталады. Соңғы бөліктерге жеткеннен кейін балқыма бассейннің тереңдігіне түсіп, қарама-қарсы бағытта қозғалып, үздіксіз айналым жасайды.
Пештің құю қабырғасында шихтамен салқындатылған шыны массасы төмен түсіп, түбіне қарама-қарсы бағытта ағады және бірте-бірте қызып, құю циклі деп аталатын циклды жабатын құю нүктесінің жазықтығында бетіне көтеріледі. бойлық ағындар. Ұқсас жағдай конвекциялық ағындардың өндірістік циклі қалыптасатын пештің өндірістік бөлігінде орын алады. Көлденең ағындар да қабырғалардың жанына түседі, содан кейін олардан біршама қашықтықта көтеріліп, бойлық айналымға тартылады.
Тосқауыл мен арнасы бар пештердегі шыны балқымасы ағындарының қозғалысының оңайлатылған диаграммасы суретте көрсетілген. 7.5. А көмір циклінің көтерілетін тармағы квелпункта В өндірістік цикліне құяды, ол Р тосқауылының алдында пісіру бөлігіне оралатын 2-тармаққа бөлінеді, ал тосқауыл астынан өтетін 3-тармаққа бөлінеді. пештің пісіру бөлігі. Қайтарылған тармақтан 2, 4, 5 ағындары көтеріліп, тікелей В ағынымен біріктіріледі. В ағынының терең қайту тармағынан 6 тармақ тосқауылдың артындағы тікелей ағынға ағады. өндірістік конвекция ағыны екі циклге бөлінеді (сурет 7.5, А).
Суретте. 7.5, b ағынды пеште А ағындарының бір негізгі циклі болатыны анық, ал £ цикліндегі шыны массасы қабырғамен тежеліп, жалпы айналымға тек жеке төмен қарай ағындарды береді. Егер пештің өнімділігі жоғары болса және шыны балқымасының жұмыс ағыны жоғары дамыған болса, ол конвекциялық айналымды толығымен бейтараптай алады; балқыманың қозғалысы тура ағынды болады (7.5-сурет, f).
Пештің берілген секциясындағы шыны балқымасының қуаты мен шығыны үлкен болса, оның ыстық және суық ұштарындағы шыны балқымасы арасындағы температура айырмашылығы соғұрлым көп болады, сонымен қатар пештің тереңдігі соғұрлым үлкен және ұзындығы қысқа болады. бөлім. Шыны балқымасының жалпы температурасы төмендеп, оның тұтқырлығы жоғарылаған сайын ағындардың жылдамдығы мен қуаты төмендейді.
Бұдан шығатыны, әрбір нақты пеш ваннасындағы шыны балқымасының сипаты мен қозғалу жылдамдығы пештің температуралық деңгейіне, шыны балқымасының ұзындығы мен ені бойынша ең жоғары температурасы дамитын аймақтардың жағдайына байланысты. пеш; пештің көлемі мен өнімділігі; шыны балқымасын салқындататын және көлемді ағын циклінің қуатына әсер ететін шихта қабатының қалыңдығы мен ұзындығын анықтайтын шихтаны жүктеу әдісі; пісіру және пісіру бассейндерінің бөліну сипаты; қыздыру әдісіне, шырақтардың сипатына және шыны балқымасының мөлдірлігіне байланысты шыны балқымасының беті мен тереңдігі бойынша қыздыру біркелкілігінің дәрежесі.
Конвекция ағындары арқылы берілген шыны массасының мөлшерінің n қатынасы b/ түзілетін Gu шамасына, яғни n = = G/Gі шыны массасының конвекциялық алмасу қуатын сипаттайды және ағыс коэффициенті (немесе Новаки саны) деп аталады. Табақтан және жылтыратылған шыныдан жасалған заманауи үлкен ванна пештерінде n 5-ке жақын, кедергісіз жұмыс істейтін өнімділігі төмен пештерде n 7-8, ағынды пештерде - 2-4; басылған конвективті айналыммен
Ванна пештеріндегі әйнек балқымаларының әртүрлі ағындарының жылдамдығы шамамен (м/сағ):
Көлемді циклдің жоғарғы бойлық ағындары. көлемді циклдің төменгі бойлық ағындары. өндірістік циклдің жоғарғы бойлық ағындары (пештің пісіру бөлігінде ортаңғы).................................
Пештің пісіру бөлігінде................................................. ......... ....
Каналда.............................................. .. ......................
Кедергі астында (аралық тіректе). . . өндірістік циклдің төменгі бойлық ағындары
Пештің пісіру бөлігінде.................................
Қабырғалардың жанында көлденең ағындар (төмендету). . шыны табақты тік сызу арналарында беттік ағындар
Шыны балқымаларының ағындары монша пешінде балқымаларды термиялық және технологиялық дайындауға шешуші әсер етеді. Шыны балқымасы төмен жылу өткізгіштікке және төмен мөлдірлікке ие; сондықтан конвекциялық циркуляциясыз балқыманың терең қабаттарына жылу беру мүмкін емес еді. Сонымен қатар, пештің тиеу қабырғасына бағытталған көлемді конвекция тікелей өндірістік ағынның қозғалысын бәсеңдетеді және пісіру аймағындағы балқыманың беті бойынша шихтаның жүруін баяулатады, осылайша қыздыру және ену үшін қолайлы жағдайлар жасайды. зарядтың.
Бірақ конвекциялық токтардың оң әсерін олар ұтымды ұйымдастырылған жағдайда ғана толық пайдалануға болады. Ағындардың бағыты, қуаты және жылдамдығы шыны балқымасындағы температураның таралуына байланысты екенін есте ұстаған жөн, ол төменде сипатталатындай, барлық аймақтардағы пештің кірпішінің температуралық таралуымен сәйкес келмейді. Ағындарды ұтымды ұйымдастыру, ең алдымен, көлемді цикл ағындарының максималды белсенділігін қамтамасыз етуді талап етеді. Ол үшін квелпункта шыны балқымасының жоғары температурасын және тиеу қалтасының жанында төмен температураны сақтау қажет. Белсенді көлемді конвекция циклі шыны балқымасын квелпункта электрмен қыздыру арқылы жасалады. Өндіріс циклінің ағындарына келетін болсақ, олардың пештердің қыздырылған бөлігіндегі жылдамдығы шыны массасы химиялық және термиялық біртекті болу үшін уақытты алу үшін қалыпты деңгейде сақталады. Осы мақсаттар үшін пештің пісіру бөлігінің екінші жартысындағы балқыманың температурасы квелпункттен кейін бірте-бірте төмендетіледі және жылдам салқындату аймағының басында өндіріс ағынын бәсеңдететін тосқауыл орнатылады.
Сонымен қатар шыны массасының дамыған айналымы ванна пештерінің жұмысында үлкен қиындықтар тудырады. Ол пештерге үлкен инерция береді: кездейсоқ «бұзылған» шыны балқымасы бассейннен бірден шығарылмайды, бірақ оның ішінде ұзақ уақыт айналады, бірте-бірте сұйылтады. Өндірістік ағындар жылуды пештің балқыту бөлігінен балқыту бөлігіне тасымалдайды, сондықтан қазіргі заманғы жоғары температуралы ванна пештерінде үлкен балқыту бөліктері қарастырылған немесе шыны балқымасын жасанды салқындату қолданылады. Бұл пайдасыз жылу шығындарының артуына және пештерді төсеу құнының өсуіне әкеледі.
Шыны балқымасының қозғалу жолдары мен конвекциялық ағындар режимінің кез келген өзгеруі өндіріске түсетін шыны балқымасының температурасының, құрамының және сапасының бұзылуына, шынының өндірістік қасиеттерінің өзгеруіне және ақаулардың пайда болуына әкелуі мүмкін. Қалыпты өндіріс үшін шыны балқымаларының ағындарының бағыттары, жылдамдығы мен қуаттары уақыт өте келе өзгермеуі керек, бұл пештің барлық жұмыс параметрлерінің тұрақтылығын қатаң сақтау кезінде ғана мүмкін болады. Бұл үздіксіз ванна пештерін пайдаланудың негізгі ережесі.
Жылу алмасу процестері. Жұмыс режимінде шихта мен сынған шыны ванна пештеріне қыздырылған балқыманың ішкі қабатына жүктеледі. Жүктелген суық материалдар жалынның сәулеленуінен және пеш қалауынан (жоғарғы) және шыны балқымасынан (төменгі) жылуды ала бастайды. Шихтаның жылу өткізгіштігі өте төмен болғандықтан – 0,25 – 0,27 Вт/(м-К) оның қабаты бетінің өзінде тез қызады, шихта жоғарыдан және төменнен агломерацияланады, содан кейін агломерат бастапқы силикат пленкасымен жабылады. еріткіш құм түйіршіктері мен шығарылатын көпіршіктер газдарымен сіңген балқыма
Қабаттың ортаңғы бөлігі баяу қызады және ұзақ уақыт бойы еркін ағынды болып қалады. Тығыздығы төмен болғандықтан (- 1000 кг/м3) шихта шыны балқымасына 30 - 60 мм батырылады, яғни ондағы барлық процестер шыны балқымасының бетіне жақын жерде жүреді. Ерітетін құм түйіршіктері бар көбікті бастапқы балқыма (пісіру көбігі) шихтадан үнемі ағып, көбік қайтадан пайда болатын жаңа бетті көрсетеді: шихта қабаты жоғарыдан және төменнен біртіндеп ериді. Қоспа піскен кезде ол көбікпен қоршалған аралдарға бөлінеді. Қоспа мен көбік қайнатылған пісіру бассейнінің аймағы пісіру алаңы деп аталады.
Пісіру көбігі оның құрамында ерімеген кварц түйірлерінің болуымен ерекшеленеді. Әрі қарай пештің ұзындығы бойынша шихта бітетін жерде кварц түйірлері қайнап, көбікте газ көпіршіктері қалады. Бұл тазартқыш көбік немесе тазартқыш көбік; ол орналасқан аумақты нақтылау аймағы деп атайды. Тазалау көбік, бастапқыда жоғары және тығыз, жұқарады және тазарту аймағының соңына қарай жоғалады: шыны балқымасының беті айна тәрізді болады. Пештің қыздырылған бөлігіндегі шыны балқымасының беті шартты түрде суретте көрсетілген. 7.6.
Сол суретте пештің қыздырылған бөлігінің ұзындығы бойынша әртүрлі аймақтарда болатын жылу алмасудың параметрлері де көрсетілген. Жоғарыдан жылу
шихта және шыны балқымасы негізінен (75 - 85%) жалын шамдарының сәулеленуінен және пештің қызып тұрған кірпішінен, сондай-ақ қозғалатын жалын газдарын конвекциялау арқылы (15 - 25%) өндіріледі. Төменнен, шыны балқымасынан заряд жылу өткізгіштікке және балқыманың өзіндік жылу сәулеленуіне байланысты жылуды алады. Жалынмен қыздыру кезінде төменнен зарядпен қабылданатын жылу мөлшері жоғарыдан қарағанда 2,5 - 3 есе аз.
Шихтаның, көбік пен шыны балқымасының термофизикалық қасиеттері (жылу өткізгіштігі, жылу сыйымдылығы, жылу сәулеленуін сіңіру қабілеті) айтарлықтай ерекшеленеді, сондықтан шыны пештерінің балқыту бөлігінде жылу алмасу күрделі. Тұщы суық су ең үлкен жылу қабылдау қабілетіне ие.
зарядтау; Пісіру мен тығыз тазартқыш көбіктің жылуды қабылдауы суық зарядтың жартысы. Шыны балқымасының ашық, таза беті зарядпен жұтылатын жылудың шамамен 40%-ын жұтуға қабілетті, өйткені қыздырылған балқыманың өзі жылу шығарады (1 қисық сызығын қараңыз). Зарядпен жұтылатын сәуле оны шыны балқымасының ішкі қабатына өткізбейді: заряд мөлдір емес жылу қалқаны болып табылады. Көбік мөлдір экран болып табылады және оған жұтылған сәуленің жартысына жуығын өткізеді, ал таза шыны балқымасы 100-150 мм тереңдікте сәулеленуге мөлдір болады.
Шыны балқымасының әрбір қыздырылған қабаты өз кезегінде радиаторға айналуына байланысты балқыманың ішінде жылу беріледі. Шыны балқымасының ағындары пеш бассейніндегі жылу алмасу процесінде маңызды рөл атқарады: циркуляциялық қыздырылған шыны балқымасы өз жылуын өзімен жуылған балқыманың суық қабаттарына береді.
Шихтаның, көбіктің және таза шыны балқымасының бұл қасиеттері пеш ваннасының ұзындығы бойынша шыны балқымасының температуралық таралуын түсіндіреді (қисықтарды қараңыз).<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.
Пештің үстіңгі құрылымының аймақтық температуралары (2 қисық сызығын қараңыз) пештің ұзындығы бойынша шыны балқымасының температураларынан басқаша бөлінеді. Пештің кірпішінің температурасы пештің бір немесе басқа учаскесінде орнатылған жылу балансының нәтижесі болып табылады. Ол жоғарырақ, бұл аймаққа көбірек жылу беріледі және соғұрлым технологиялық процеске және шығындарды жабуға жұмсалады, сондықтан шихта пісіру аймағына көп мөлшерде жылу берілгеніне қарамастан, пештің температурасы. бұл аймақтағы кірпіш тазарту аймағына қарағанда төмен: шихтаның енуі көп жылуды алып тастайды, ал тазарту аймағында бұл таңдау екі есе көп және сонымен қатар қыздырылған тығыз көбіктің өзі жоғарғы жаққа жылу шығарады. пештің қабырғалары мен төбесі, егер қандай да бір себептермен, көбік қабаты тығызырақ болса, бұл аймақтағы пештің кірпіштері жоғарылайды, ал балқыманың температурасы жоғарыда айтылғандардан шығады шыны балқымасының температурасы және пеш қалауының температурасы шыны балқымасының бетінің күйіне айтарлықтай тәуелді. Шыны балқымасының температурасының өзгеру сипаты және пеш қалауының температурасы тек ауданда сәйкес келеді. таза әйнек балқымасы, алайда, пештің балқыту бөлігінің соңында, әйнек балқымасын салқындату үшін жылу шығыны азаяды, сонымен қатар қыздырылмаған балқыту бөлігінде. пештің, шыны балқымасының температурасы пештің жоғарғы құрылымының кірпішінің температурасынан жоғары (қараңыз. 2, 3-суреттегі қисықтар. 7.6).
Конвекциялық ағындардың көлемді циклінің арқасында шихтаның және тығыз көбіктің (пісіру және тазарту) орналасуының шекаралары пісіру алаңының ұзындығын анықтайтын жүктеу қалтасынан белгілі бір қашықтықта сақталады. Балқу аймағы неғұрлым ұзағырақ болса, соғұрлым шыны балқымасына жылу аз түседі және балқыманың анықталуы мен гомогенизациясы қиынырақ болады. Сондықтан, шыны балқымасының тұрақты және жоғары сапасын қамтамасыз ету үшін балқыту аймағына қоспа мен тығыз көбік белгілі бір шекаралардан шықпауы үшін осындай мөлшерде жылу беру керек: мысалы, қаңылтыр және құрылыс шыны пештерінде. , балқыту аймағының ұзындығы пештің қыздырылған бөлігінің ұзындығының 50% -нан аспауы керек.
Шихта мен көбік шекараларының орналасуы пештің жұмыс режимінің ең маңызды бақылау көрсеткіші болып табылады. Белгіленген шекаралар сақталуы керек. Егер олар тиеу қалтасына қарай қозғалса, шыны балқымасының бетінің бір бөлігі ашылады және балқыма қызады; бұл өндірістік ағындағы шыны балқымасының температурасының жоғарылауына, шыны балқымасының терең қабаттарының көтерілуіне және олардың жұмыс ағынына қатысуына әкелуі мүмкін; соңғысы әдетте көпіршіктердің пайда болуымен және химиялық гетерогенділікпен, кейде өнімді өндіру процесінің бұзылуымен бірге жүреді. Балқу аймағы ұзарған кезде (шихтаның баяу енуіне және көбік көп болуына байланысты) шыны балқымасының температурасы төмендейді; құю және өндіру ағынының циклдерін бөлетін үйінді азырақ айқындалады. Бұл жағдайда жеткіліксіз тазартылған және гомогенизацияланған әйнек балқымасының бір бөлігі бетінің үстінен өндірістік ағын циклінің аймағына ағып, өндіріске енуі мүмкін.
Балқу аймағының шекараларының жағдайын тұрақтандыру үшін шихтаның құрамын, оның сынған шыныға қатынасын, оларды пешке тиеу режимін, сондай-ақ мөлшерін анықтау қажет.
Шығарылған шыны массасы (жою) қатаң тұрақты болды. Пештің газ режимі өзгермеуі керек, ал пешке енгізілген жылу мөлшері оның өнімділігіне сәйкес келуі керек. Пештің өнімділігі төмендеген кезде жылу шығынын азайту керек. Жалпақ және жылтыратылған шыны өндірісінде әдетте пеш өнімділігінің төмендеуінің әрбір килограммы үшін 2800-1850-103 Дж алынады.
Топтама мен қалдықтарды тиеу. Қазіргі уақытта ванна пештеріне партиялар мен куллеттерді тиеу үшін тек қана механикалық тиегіштер қолданылады; олардың жұмыс режимдерін орнату кезінде олар жүктелген материалдардың тиеу қалтасында тұрып қалмауын қамтамасыз етуге тырысады, бірақ пешке алыс итерілмеді. Тиеушілер шихтаны шыны балқымасының бетіне оның ең үлкен жылу қабылдайтын бетін қамтамасыз ететіндей етіп таратуы керек және нәтижесінде пісіру көбігі еркін ағып кететіндей жүктелген қабаттың пішіні болуы керек.
Осы мақсаттар үшін шихта биіктігі 120 - 200 мм жоталар түрінде ең кең фронтпен жүктеледі. Соңғы жылдары тиеу қалталарының ені пеш бассейнінің енінен 70% немесе одан да көпке дейін ұлғайтылды; Қалтаның ұзындығы тиегіш түріне байланысты.
Қаңылтыр және құрылыс шыны өндірісіндегі ванна пештері ZSh-S үстелдік және айналмалы тиегіштермен жабдықталған (7.7-сурет). ZSh-S тиегіш үстелдері шыны балқымасына жақын түсірілген қалақтармен аяқталады және кері қозғалысқа ие. Артқа қозғалған кезде (пештен) шихта мен қоқыс жәшіктерінің сынықтары үстелдерге келеді; Алға соғу кезінде материалдар беру қалтасына құйылады және пешке итеріледі. Қалтаның ені бойынша бір-біріне параллель бірнеше үстелдер орнатылады, олардың арасындағы интервалдар 200 мм-ден аспайды (7.7а-сурет) Үстелге тиеу кезінде шихта мен сынықтар пешке бойлық жоталармен түседі.
Айналмалы тиегіштер (7.7-сурет, б) қалдықтардан қосалқы қабатта жатқан зарядты үздіксіз дерлік пешке тиеуге арналған. Бұған қол жеткізу үшін әрбір жүк тиегіште екі бөлек бункер және екі ротор (біреуі ұрыс үшін, екіншісі зарядтау үшін) бар, олардың астында айналмалы секторды фидерлері бар. Қалтаның ені бойынша екі айналмалы тиегіш орнатылған. Қалталардың ұзындығы ұлғайған, өйткені заряд қабатының астындағы қалдықтарды беру үшін қалтаның ұзындығы кемінде 1200 мм ашық беті қажет.
|
|
Айналмалы тиегіштермен жүзеге асырылатын қалдықтардан қосалқы қабатқа кең фронтпен партияны тиеу жоғарыдан зарядпен қабылданатын жылу мөлшерін арттыруға мүмкіндік береді және шихта мен қалдықтың дәл, үздіксіз пропорциясын қамтамасыз етеді.
Механикалық тиегіштердің жұмыс ырғағы деңгей өлшегіштермен – пеш бассейніндегі шыны балқымасының тұрақты деңгейін өлшеуге және ұстап тұруға арналған арнайы құрылғылармен бақыланады. Деңгейдің ауытқуы өте шектеулі шектерде рұқсат етіледі, өйткені олар шыны түзілу жағдайларының өзгеруіне және отқа төзімді заттардың қарқынды бұзылуына әкеледі; көрсетілген деңгей ±0,2 мм дәлдікпен сақталады. Ол үшін деңгей өлшегішінің сигналы негізінде жүк тиегіштердің үздіксіз жұмысы кезінде үстелдік тиегіштердің үстелдерінің жылдамдығы немесе айналмалы фидерлердің айналу жылдамдығы өзгертіледі.
Деңгейөлшеуіштер қалқымалы, электр контактілі, оптикалық және т.б. Шыны қаңылтыр өндірісінде негізінен үздіксіз жоғары және төмен қозғалатын тік платина электродты тасымалдайтын сумен салқындатылған иінтірегі бар «пикпинг» электр контактілі деңгей өлшегіштері қолданылады. Электродтан сигнал электродтың шыны балқымасымен жанасу сәтінде пайда болады, өйткені электродқа аз ток беріледі.
Пештің жылу режимі. Жылулық режим отынның және ауаның жалпы шығынымен, олардың пеш оттықтары арасында таралуымен және пештің ұзындығы бойынша пеш қалауының және шыны балқымасының температуралық деңгейімен сипатталады. Технологиялық процесс үшін шыны балқымасының температурасы ерекше маңызға ие, бірақ оны өлшеудің қиындықтарына байланысты біз пештің кірпішінің температурасын басшылыққа аламыз. Ерекшелік - бұл араластыру және өндіру бөліктеріндегі шыны балқымасының температурасы, бұл бақылаудың ең маңызды параметрі болып табылады және қатаң тұрақты түрде сақталуы керек. Жүктеу қалтасындағы шыны балқымасының температурасы да бақыланады (балқыма деңгейінен 250 - 300 мм төмен): жалпақ шыны пештерінде ол кемінде 1200 °C болуы керек.
Жылулық жағдайларды орнату кезінде олар пештің қалауының максималды температурасының мәнімен, балқыту және жұмыс бөліктеріндегі шыны балқымасының температурасымен және пештің берілген өнімділігіндегі шихта мен көбік шекараларының жағдайымен белгіленеді. Шекаралардың орналасуы ең көп жылу мөлшері тұтынылатын пісіру алаңының оттықтарында қажетті отын шығынын таңдау арқылы белгіленеді. Шыны балқымасының айқын максималды температурасын жасау үшін тығыз көбік аймағына (пісіру және тазарту) көп мөлшерде жылу беріледі. Пісіру және тазарту аймақтарының оттықтарындағы жалпы отын шығыны
niya оның пешке арналған жалпы тұтынуының 75 - 85% болуы керек.
Пештің кірпішінің максималды температурасы тығыз көбік аймағына сәйкес келеді. Газбен жылытылатын заманауи пештерде максималды температура 1560-1580 ° C диапазонында сақталады, ал сұйық отынмен жылытылатын пештерде - 1550 + 10 ° C.
Балқу аймағындағы шыны балқымасының температурасы неғұрлым жоғары болса, оттықтардың соңғы бір немесе екі жұпында отын аз жұмсалады. Егер осы оттықтардағы араластырғыш ыдыста шыны балқымасының берілген температурасын ұстап тұру үшін көп отынды тұтыну қажет болса, онда балқыту аймағына жеткілікті жылу берілмейді. Бұл режимде шыны балқымасында газ көпіршіктері пайда болуы және оның температуралық біркелкілігі бұзылуы мүмкін. Оттықтардың соңғы жұптарында отын шығынын арттыру (балқыту зауытының белгіленген температурасын ұстап тұру үшін) егер пеште газ ортасына және шыны балқымасына арналған хальмов қалталары немесе тосқауылдар орнатылған болса қажет. Бірақ бұл оттықтар арасында газ ағынын қайта бөлу арқылы емес, пешке жалпы газ ағынын арттыру арқылы жүзеге асырылады.
Заманауи ванна пештерінде отынды жағуға арналған ауа жалпы отын шығынына қатаң белгіленген қатынаста желдеткіш арқылы мәжбүрлі түрде беріледі. Отын мен ауаның жалпы және жану шығыны пеш режимінің ең маңызды бақылау көрсеткіштері болып табылады. Оттықтардың шамамен отын шығыны жалпы тұтынудың пайыздық қатынасында суретте көрсетілген. 7.6.
Шыны балқымасының және оның бүйірлеріндегі пештің қалауының температурасы бірдей болуы керек; сондықтан пештің қарама-қарсы оттықтарындағы бірдей газ және ауа ағынының жылдамдығын қатаң сақтау керек.
Газ режимі. Үздіксіз жұмыс істейтін ванна пештерінде газ ортасының белгілі бір қысымы мен құрамы сақталады. Пештер жақсы жабылуы керек. Шыны массасының деңгейінде газ қысымы сәл оң болуы керек.
Жеке оттықтарда пештің ұзындығы бойынша отын мен ауа шығынының белгілі бір арақатынасы белгіленеді. Бұл қатынас оттегінің көлемдік құрамының жанғыш газдарға қатынасы ретінде анықталатын артық ауа коэффициентімен сипатталады.
Бірінші-екінші үшінші-төртінші-бесінші және оттық аймақтары тік оттықтар келесі оттық аймақтары оттық оттықтары
1,03-1,05 1,08-1,1 1,15-1,25
Табиғи газға қарағанда 10% артық қабылданды
Пісіру аймағының барлық оттықтарында жоғары мөлдір шыны балқытқанда, a 1,1 - 1,15 болуы керек.
Жану кезіндегі артық ауаның коэффициенті факелдің температурасына және жарықтығына (шығару қабілетіне) үлкен әсер етеді. Егер пешке отын мен ауа жақсы араласса, ең жоғары жану температурасы ауа ағынының теориялық жылдамдығына сәйкес келеді, яғни a = 1. Алайда, іс жүзінде отын мен ауаның араласуы идеалды емес, сондықтан табиғи газды жағу алауларының ең жоғары температурасы теориялық мәннен сәл жоғары мәнге сәйкес келеді.
Факелдің сәуле шығару қабілеті негізінен онда ілінген күйе көміртегінің ыстық микроскопиялық бөлшектерінің концентрациясына байланысты. А саны неғұрлым аз болса, олардың саны соғұрлым көп болады. Дегенмен, алаудың максималды жарқырауын және оның ең жоғары температурасын бір уақытта жүзеге асыру үшін табиғи газ үшін a 1,05-1,06, мазут үшін 1,06-1,07 болуы керек. Мұндай жағдайларда жылудың ең көп мөлшерін алаулардан алуға болады.
Консистенцияны сақтау. Шыны табақты (терезе және жылтыратылған) өндіру кезінде термопара көмегімен өлшенетін пештің жұмыс бөлігіндегі шыны балқымасының температурасы ±1 °С-тан аспауы керек; Еркін тұндыру әдісімен шыны тығыздығының тәуліктік өзгеруі ±0,0005-0,0007 г/см3 аспауы керек. Ол үшін шыны мен шихтаның қатаң тұрақты құрамын, пешті тиеудегі шихта мен қалдықтардың арақатынасын, пештің өнімділігін және режимнің барлық бақылау параметрлерін, әсіресе балқыту аймағының шекараларының орналасуын сақтау қажет.
Пештің өнімділігі өзгерген кезде қажет отын шығынын түзету әрбір жеке пеш үшін көрсетілген. Пештің кірпішінің температурасының ауытқуына рұқсат етіледі: балқу аймағында ±10 °C және таза шыны айна аймағында ±5 °C.
Пештің өнімділігі уақыт бойынша тұрақты болуы керек және пісіру аймағының шекараларының орнында бұрмалануды болдырмау үшін оның жағында бірдей болуы керек. Кімге
Пештің температурасының мезгіл-мезгіл ауытқуын болдырмау үшін пештің кірпішінен сыртқы ортаға жылу беру үшін тұрақты жағдайларды сақтау керек. Сондықтан шыны балқыту пештерінің, регенераторлардың, өндірістік құрылғылардың айналасына және пештердің түбінің астына суық немесе ыстық ауаның енуіне жол бермеу керек.
Шыны балқымасындағы екі және үш валентті темірдің арақатынасының, сондай-ақ жалпы құрамының (FeO + Fe2Os) өзгеруі шыны балқымасы арқылы жылу сәулелерінің өтуінің өзгеруіне, демек, балқыма температурасының өзгеруіне әкеледі. . Бұл параметрлерді тұрақтандыру үшін шихтаға таза темір оксиді арнайы қосылады және Fe0/Fe203 қатынасының тұрақтылығына пештің көрсетілген режимін сақтау арқылы қол жеткізіледі. Қазіргі заманғы шыны өндірісінде пеш режимі автоматты түрде сақталады. Дегенмен, автоматтандыру режимнің кемшіліктерін жоя алмайды, сондықтан оны пеш режимі толығымен әзірленген және конфигурацияланған кезде пайдалану керек.
Ванна пештерінде әйнекті балқыту кезінде шихта мен көбіктің күйін, балқу аймағының шекараларының орналасуын, жалын алауларының сипатын, сондай-ақ шынының ену сапасын және анықталуын бақылау қажет. қасық зонд арқылы пештің балқыту бөлігінің соңында алынған үлгілердегі масса.
Қалыпты, белсенді пісіру кезінде заряд тиеу қалтасынан шыққаннан кейін бірден ериді. Шихтаның жоталарының немесе аралдарының шеткі жағында газ тәрізді реакция өнімдерінің үлкен көпіршіктері бөлінеді. Құрамында натрий сульфаты мен тотықсыздандырғышы бар шихтаны қайнатқанда пісіру алаңында және одан тыс жерлерде сілтілердің бөлінбеуі немесе кристобалит түріндегі Si02 қосындылары бар тығыз пісіру көбігінің пайда болуы болмауы керек. Егер олар пайда болса, шихтадағы ылғалды, құмды, сульфатты және редуктордың құрамын тексеріп, қажет болған жағдайда оларды реттеу керек; шихта сапасыз болса, оны пешке беру тоқтатылады. Сондай-ақ пісіру аймағындағы жылу мен газ жағдайын тексеру және қажет болған жағдайда реттеу қажет.
Тазартқыш көбік (қатты немесе борпылдақ үлпек түрінде) анық шекарасы болуы керек, содан кейін шыны балқымасының беті айна тәрізді болуы керек. Егер таза бетінде көбіктің жұқа қабығы пайда болса, бұл шыны балқымасында көпіршіктердің пайда болуы жалғасады дегенді білдіреді, ол балқымадан шыға алмайды, өйткені шыны балқымасының бетінде төмен температура бар (ауаның ағып кетуіне байланысты болуы мүмкін). . Бұл жағдайда
Шайда шыны балқымасының мөлдірлігін жақсарту үшін шихта және тығыз көбік аймағына көбірек жылу беру керек, пеште шыны балқымасы деңгейінде оң қысымның сақталуын тексеру керек. пеште ауаның ағып кетуі немесе оны отқа төзімді салқындату жүйесінің мүйіздерінен үрлеу бар. Нормадан барлық байқалған ауытқуларды жою керек.
Шихтаның пештің ені бойынша таралуын қадағалап отыру керек, шыны балқымасының беті екінші жағында ашық тұрғанда бір жағында шихта мен көбік жиналуын болдырмау керек. Бұл құбылыспен шихта мен көбік шекараларының орналасуында қисаю пайда болады, бұл шыны балқымасының жұмыс ағынының ені бойынша әртүрлі қызуына әкеледі. Сәйкес келмеу көбінесе пештің төмен температурасы мен шихта жиналатын жақтағы шыны балқымасының әсерінен болады, бірақ кейбір жағдайларда сәйкес келмеу тиегіштердің дұрыс орнатылмауынан немесе олар әртүрлі режимдерде жұмыс істегенде пайда болады (артық заряд екінші жағына қарағанда пештің бір жағына беріледі). Тиегіштердің жұмысы тексеріліп, реттелуі керек, ең бастысы пештің жылулық жағдайлары реттелуі керек. Пештің бүйірлеріндегі температураны теңестіру үшін қарама-қарсы оттықтардағы отын мен ауа шығынын, сондай-ақ регенератор саптамаларының вакуумы мен температурасын теңестіріңіз.
Алауларды бақылаған кезде олардың ұзындығы мен сыртқы түрін тексеріңіз. Оттықтың жақтарында немесе тістерінде орналасқан саптамалардан шығатын газ ағындары (газ беруі төмен) кіру жазықтығында түйісіп, үздіксіз алауды қалыптастыруы керек. Соңғысы пештің бүкіл енін жабуы керек және пісіру аймағында шихтаның бетіне және тығыз пісіру мен тазартатын көбікке мүмкіндігінше жақын таралуы керек. Шамдардың жалындары қарама-қарсы оттықтардың алауларына түспеуі керек, сондай-ақ олар балқытылған әйнектің таза айнасына тиіп кетпеуі керек. Ол жеңіл және біркелкі жарық болуы керек: ауа жетіспеушілігімен алау ұзын және қараңғы, артық, мөлдір және қысқа; егер отын мен ауа нашар араласса, алауда қара жолақтар немесе дақтар көрінеді.
Түтін газдарын шығару шарттары ванна пештерінің газдық және жылулық жағдайына үлкен әсер етеді. Кез келген оттықта сызба жетіспесе, шығатын жағындағы жалын алауы бұралып, бұралып, шатырға көтеріледі, одан жылу беру азаяды, регенератор мен арналардың температурасы төмендейді; факел қисаюы және көрші оттыққа тартылуы мүмкін, бұл саптамалардың температурасының «қисаюына» және шыны балқымасының температуралық біркелкі болмауына әкеледі. Сондықтан алауларды визуалды бақылаумен қатар, регенераторлар мен түтін арналарындағы температураны үнемі бақылау өте маңызды.
Әрбір пеш оттығы үшін түтін газдарын талдау арқылы отын мен ауаның дұрыс пропорциясы бақыланады; қажет болған жағдайда жеке оттықтардағы ауа ағыны реттеледі. Араластыру сапасы оттықтардың конструкциясына, ауа ағынына отын беру әдістеріне, газ және ауа жылдамдығына байланысты. Пештерді табиғи газбен жылыту кезінде оның жылдамдығы газ шүмегінің диаметріне байланысты, сондықтан газ ағынының жоғарылауымен қажетті жылдамдықты жасау үшін үлкенірек диаметрлі саптамалар қолданылады. Сұйық отынмен пешті қыздырған кезде жақсы алауды алу үшін отынның жақсы тозаңдануы қажет. Сондықтан инжектор алдындағы отын температурасы, отын және бүрку қысымы сияқты көрсетілген параметрлерді қатаң сақтау керек, сонымен қатар инжектор саптамаларының күйі мен тазалығын қадағалау қажет.
Пеш режимдерін бақылау әдістері және режимді басқару. Шыны балқыту пештерінің режимі үздіксіз (стационарлық) және кезеңді түрде бақыланады. Пеш режимдерін автоматты басқару жүйелері стационарлық басқару негізінде жұмыс істейді.
Үздіксіз өлшеу:
А) деңгей өлшегіші бар шыны балқыту деңгейі;
В) өлшеу диафрагмалары мен көлемдік датчиктерді пайдаланатын пеш үшін тұтастай алғанда және оның аймақтары үшін және бірдей құралдар мен мөлшерлегіштерді пайдаланатын жеке оттықтар, саптамалар мен саптамалар үшін отын мен ауаның шығыны (сұйық отын үшін);
C) радиациялық пирометрлер немесе термопарлар арқылы пеш қабырғаларының температурасы; өтпейтін термопарларды пайдаланатын пісіру бөлігіндегі, пештің пісіру бөлігіндегі және термопарлар арқылы пайдаланатын өндірістік арналардағы шатырдың температурасы; пештің қабырғаларында және түбінде орналасқан термопарлар және өндірістік арналар арқылы пештің барлық бойындағы шыны балқымасының температурасы; регенератор секцияларының шығыс каналдарындағы саптамалардың және термопарлардың үстіңгі жағында орнатылған радиациялық пирометрлерді пайдаланатын регенераторлардың температурасы; түтін-ауа клапандарының артында, демпферлердің алдында және түтін құбырының түбінде орналасқан термопарлар арқылы түтін құбырларындағы температура;
D) микротрессті манометрдің көмегімен пештің қыздыру бөлігіндегі газ ортасының қысымы; кесу ысырмаларының артындағы, реттеуші қақпаның алдында тартпа өлшегішімен шаңсорғышты сору; манометрлер арқылы бүкіл пешке және жеке жанарғыларға берілетін отын мен ауаның қысымы.
Барлық стационарлық бақылау құрылғылары көрсеткіштерді жазумен жұмыс істейді.
Мерзімді түрде өлшеңіз:
А) сынапты және кедергілік термометрлерді қолданатын отын және ауа температурасы;
В) дымоходы түбін сорғышпен сору;
C) газ қабылдайтын түтік-тоңазытқышы бар Орса типті портативті газ анализаторын қолдану арқылы барлық оттықтардың көлденең каналдарындағы түтін газдарының құрамы (екі күнде бір рет). Мерзімді бақылауға сонымен қатар стационарлық аспаптардың жұмысын және өлшеу диафрагмаларының жай-күйін жоспарлы жоспарлы тексеру кіреді. Мерзімді бақылау нәтижелері цех ауысым журналына, сондай-ақ шихта мен қалдықтың тиелуі туралы мәліметтер, шихта мен шыныға химиялық талдау нәтижелері, шихта мен көбік шекараларының орналасуы туралы мәліметтер енгізіледі. шыны балқымаларының үлгілерінің сапасы.
Терезе және жылтыратылған шыны өндірісіндегі пештер қазіргі уақытта режимдерді автоматты басқару жүйелерімен және құралдарымен жабдықталған. Компьютерде жинақталған және өңделген пеш режимінің ағымдағы параметрлері туралы ақпарат отын мен ауа шығынын және дымоходы вакуумын олар көрсетілгенге сәйкес келетіндей өзгерту үшін бастапқы сигнал ретінде қызмет етеді. Қазіргі уақытта шыны балқыту пештерінде жалынның бағытын беру, шихтаны және қалдықтарды тиеу, отын шығынын және отын мен ауа қатынасын, сондай-ақ пештің балқыту бөлігіндегі тұрақты газ қысымын және қайнау жылдамдығын сақтауға арналған автоматты жүйелер жұмыс істейді. шыны балқыту режимі (қолданылған жағдайда). Пештің шыны бөлігіндегі газ қысымының өзгермеуін қамтамасыз ету үшін пештің өндірістік бөлігіндегі шыны балқымасына орнатылған термопардан сигнал бойынша жасанды ауа айдау қолданылады. Жанармай мен ауаның тұрақты қатынасы кіретін ауаның көлемін реттеу арқылы сақталады, ал газ бен ауа температурасына түзетулер енгізіледі, өйткені оның ауытқуы олардың тығыздығындағы, яғни меншікті көлемдерінің өзгеруіне әкеледі.
Ұнтақты зарядтың қыздырылған кезде шыны массасына ауысу процесі күрделі физикалық-химиялық өзгерістермен бірге жүреді және бірнеше кезеңнен өтеді. Олардың ең маңыздылары;
силикаттың түзілуі, шыны түзілуі, дегазация (мөлдірлеу), шыны балқымасын гомогенизациялау және балқыту. Бірінші кезеңде – силикат түзілу – шихтаны 800-900 °С дейін қыздырғанда шихтаның ылғалдылығы буланады, кальцийдің, магнийдің және натрийдің көмірқышқыл газы мен сульфатты тұздары газ тәрізді өнімдер (СО2, S02) бөлініп диссоциацияланады. және Н20), шихта компоненттерінің қабат силикаттарымен әрекеттесуі, бұл жағдайда сода мен эвтектикалық қоспалардың балқуынан сұйық фаза пайда болады, ал шихта агломерацияланған массаға айналады.
Үшінші кезеңде – газсыздандыру – температура 1400-1500°С-қа дейін көтерілгенде, шыны балқымасының тұтқырлығының 10 Па-с дейін төмендеуіне байланысты оның газсыздануы мен мөлдірленуі жүреді, бұл ретте еріген газдар арасында тепе-теңдік орнайды. және әйнек еріп, ең кішкентай газ көпіршіктері көрінуді тоқтатады. Бұл кезең ең ұзақ уақытты алады, өйткені шыны массасынан газдар баяу шығарылады.
Төртінші кезеңде – гомогенизация – шыны массасының құрамының орташалануы шыны бұйымдарын өндіруге қажетті жер бетіне көтерілетін ауа көпіршіктері арқылы қарқынды араластыру есебінен жүреді. Гомогенизация процесі газсыздандырумен қатар жүреді, бірақ біраз уақытты алады.
Шыны балқытудың соңғы сатысында – шыны балқымасының балқуында оның температурасының 200-300°С-қа біркелкі төмендеуі байқалады. Бұл кезең шыны балқымасын өндіруге дайындық операциясы болып табылады. Шыны өндіру кезінде шыны массасының тұтқырлығы кемінде 100 Па-с болуы керек, бұл 1150-1200 ° C температураға сәйкес келеді.
Шыны балқыту үшін партиялық пештер (шағын сыйымдылықтағы қазандық және ванналық пештер) және үздіксіз пештер (қуатты ванна пештері) қолданылады. Партиялық пештерде шыны балқытудың барлық кезеңдері бір жұмыс көлемінде бірінен соң бірі (әртүрлі уақытта) жүреді, ал үздіксіз ванна пештерінде шыны балқытудың барлық процестері бір мезгілде жүреді және олардың әрқайсысы жұмыс көлемінің белгілі бір бөлігіне сәйкес келеді. пештің.
Шыны өнеркәсібінде әйнектің құрамына, өндіру әдісіне, өнімділігіне және т.б. байланысты әр түрлі дизайндағы және өлшемдегі ванна пештері (6.3) кеңінен қолданылады.Жылуды шыны балқымасына беру әдісі бойынша ванна пештері бөлінеді. : жалынның әртүрлі бағыттары бар жалын пештері, оларда жоғарғы жалынмен қыздыруды шыны балқымасын терең электрлік қыздырумен біріктіреді. Шыны балқыту үшін электр пештерін пайдалану шыны балқымасының жоғары температурада (1000-1100°С жоғары) жылу бөлетін электр тогын өткізу қасиетіне негізделген.
Үздіксіз ванна пештері қаңылтыр, секция, ыдыс, ыдыс-аяқ және басқа шыныларды балқыту және өндіру үшін қолданылады. Олар механикалық тиегіштермен және автоматты басқару және реттеу жүйелерімен жабдықталған. Үздіксіз ванна пештерінде шыны балқыту ерекшеліктері шихтаның және шыны балқымасының тиеу бөлігінен жұмыс бөлігіне үздіксіз қозғалуы, сонымен қатар беттік қабаттарда шыны балқымасының балқуы болып табылады.
Ванна пештерінің бассейндері конструкциясы бойынша әртүрлі болуы мүмкін, бірақ кез келген бассейнде белгілі бір температура режимі сақталатын тиеу, шыны балқыту, мөлдірлеу, салқындату және өндіру аймақтары бар (6.4). Шыны массасының максималды температурасы (1450-1500°С) балқыту бассейнінің ортаңғы бөлігінде орналасқан тазарту аймағының басында болады. Шыны балқыту режимін реттеу пеш бассейнін тұтас немесе торлы қалқалармен (экрандармен), тосқауылдық қайықтармен және т.б., піспеген шыны балқымасының жолын жауып тастау арқылы жеңілдетіледі.
Өндіріс машиналарын дұрыс электрмен жабдықтауды қамтамасыз ету және бассейннің отқа төзімді материалының мерзімінен бұрын жойылуын болдырмау үшін бассейндегі шыны балқымасының тұрақты деңгейін ұстап тұру үшін партия үздіксіз түрде ванна пешіне жүктеледі. Балқыту және тазартудан кейін шыны балқымасы шыны бөлікке, содан кейін машина астындағы камераларға апаратын өндірістік арналарға түседі. Бассейндердегі әйнек балқымаларының қозғалысы шыны үздіксіз өндірілуіне, қайнатылған және піспеген шыны балқымаларының әртүрлі тығыздығына және бассейннің ұзындығы мен ені бойынша температура айырмашылығына байланысты болады, бұл конвекциялық токтардың пайда болуына әкеледі.
Шыны табақты балқыту үшін, әдетте, балқыту және жұмыс бөліктері арасында тосқауыл қайықтарымен бөлінген жалынның көлденең бағыты бар жоғары өнімді үздіксіз регенеративті пештер (тәулігіне 250 тоннаға дейін шыны балқымасы) қолданылады. Электрлік және жалынды электр пештерінде шыны балқыту да бірнеше сатыда (жалынды пештердегідей) жүзеге асырылады, бірақ барлық процестер тік бағытта дәйекті түрде жүреді және күшті конвекциялық токтардың нәтижесінде балқыту процесі қарқынды жүреді. Электр пештерінің ПӘК-і жалындық пештерге қарағанда 3-5 есе жоғары, жылуды жақсырақ пайдалану және жылу шығынын азайту есебінен шыны алудың меншікті жылдамдығы жоғары – 1200-3000 кг/м2;