Конструкторские материалы

Конструкторские материалы.

Стекловаренная печь состоит из рабочей камеры, каналов и горе¬лок, тяговых и дутьевых приспособлений, обвязки, а также из устройств для питания печи шихтой, использования тепла отходящих газов и охлаждения бассейна.

Рабочая камера Горшковых печей (стойло) состоит из пода, бо¬кового ограждения—охружки, простенков—бычков, ограничивающих рабочие окна, перекрытых сводиками, и главного свода- Под выкладывают из крупных шамотных плит толщиной 200— 300 мм, кладка, окаймляющая кади, обычно динасовая или муллитовая, иногда шамотная.

Окружку печи выкладывают изнутри из шамот¬ного кирпича, а снаружи — из теплоизоляционного. Толщина окружки 540—500 мм. Для вставки и выемки горшков в окружке имеются от¬верстия, прикрываемые заслонками. Для улучшения конструкции горшковых печей применяют высокоустойчивые фасонные материалы для кладки; в больших печах регенераторы выносят из под печи для образования прохода, улучшающеие обслуживание, и для того, чтобы избежать попадания стекломассы в регенераторы. В целях лучшего регулирования режима и удобств ремонта иногда в больших печах предусматривают у каждой горелки самостоятельные регенераторы.

Регулирование распределения газов в кирпичных горелках производят с помощью шамотных ИЛИ стальных шиберов, охлаждаемых водой.

Хорошие условия регулирования достигаются при устройстве у каждой горелки самостоятельных регенераторов. Тепло отходящих газов используют преимущественно в регенераторах и реже—в рекуператорах. Рекуператоры могут быть керамическими и металлическими. Керамические рекуператоры выкладываются из шамота, а в области максимальных температур — из карборунда и высокоглиняноземистого огнеупора. В основном применяют рекуператоры, составляемые из цельных трубчатых элементов. Металлические рекуператоры делают из чугуна, обыкновенной и мягкой стали (при нагреве воздуха до 400°) и специальных сплавов (при нагреве воздуха до 600—800°). Регенераторы обычно выкладывают из шамота.

Применение термостойкого магнезита в участках с максимальной температурой позволяет уменьшить износ насадки и улучшить теплообмен. Горючий газ поступает к печи по подземным кирпичным и надземным стальным футерованным (неочищенный горючий генераторный газ) и нефутерованным газопроводам. Воздух подводится к печной системе по стальным трубопроводам, дымовые газы отводятся от печи по кирпичным газопроводам.

Кирпичные газопроводы, если в них возможно развитие температур выше 600°, выкладывают изнутри шамотным (0,5 кирпича), а снаружи красным кирпичом (1 кирпич). При более низких температурах можно использовать красный кирпич (1,5 кирпича). Своды каналов выкладыва¬ют в два переката по 0,5 кирпича. 6. Контроль и управление процессами. В шихту свинец вводится в виде свинцового сурика, РЬз04, имеющего перед глетом РЬО то преимущество, что содержит лиш¬ний кислород; кроме того, глет иногда содержит примесь металли¬ческого свинца (в сурике это менее возможно). Щелочи вводятся в виде поташа, селитры, калиевой и натрие¬вой, и, если нужно, соды. Все сырьевые материалы должны иметь высокую степень чистоты (особенно поташ, нередко имеющий загрязнения: сульфаты, хлориды, фосфаты, окислы железа, иногда даже хром). Отметим, что хлориды, сульфаты и фосфаты, содержа¬щиеся в большом количестве, могут образовывать в хрустале опаловость.

Некоторые свинцовые стекла (например, медный рубин) тре¬буют восстановительных условий варки.

В них свинец вводится в виде глета, а вместо селитры применяются восстановители, при нагревании не дающие угля (обычно винная кислота к ее соли). Для свинцового хрусталя с 30—35% РЬО целесообразны и достаточно пониженные температуры варки, подобно тому, как это делается в отношении флинтов. Однако свинцовый хрусталь можно варить и при обычных температурах. Иногда даже рекомендуют повышенную температуру варки хрусталя, считая, что это способствует устранению свильности камней, особенно при многократном бурлении.

Но необходимо иметь в виду, что, помимо устранения пороков по неоднородности, следует помнить о про¬зрачности стекла, которая находится в зависимости от растворения горшка стеклом. С этой точки зрения низкие температуры варки более выгодны, так как обеспечивают пониженное насыщение стекла железом и титаном из горшка.

Одновременно они снижают и пере¬ход окиси железа в закись. Н. И. Протасов рекомендовал варку хрусталя вести при температуре 1500° с многократным бурлением. Однако он указывал, что горшки при этом выдерживали не более 11 варок, конечно, с соответствующим насыщением стекла железом из горшка. Вообще же режим варки и состав стекла должны быть согласованы друг с другом. Существенной особенностью свинцовых стекол является их повышенная способность разъедать вещество горшков. Это вызвано тем, что все компоненты шихты таких стекол, включая и сурик, очень легкоплавки; единственным тугоплавким компонентом является кварцевый песок, который вводится в количествах, значительно меньших, чем для других стекол (около 55—60%). Часто встречающаяся необходимость варки свинцового хру¬сталя в одной печи с кальциевыми стеклами требует согласования режимов их варки. Это вполне возможно.

Поскольку свинцовые стекла несколько более легкоплабки, иногда оказывается полезным начинать их засыпку на 30—60 мин. позже, чем других стекол.

Время бурления (и, следовательно, готовности стекла к бурлению) следует выбирать с таким расчетом, чтобы все стекла варились одновременно. Ввод боя (того же состава) и здесь допустим только до 30— 40%. Однако значительно лучшие результаты получаются при варке хрусталя с меньшим вводом боя или даже совсем без него. Это естественно, так как при переплавке боя он вторично насыщается соединениями железа из горшка. Засыпка шихты ведется «на конус». Рекомендуется трехкрат¬ное бурление с интервалами в полчаса, так как свинцовый хрусталь варится и очищается быстрее других стекол.

Бурление свинцовых стекол обычно производится картофелем, репой, свеклой, но не деревом. Последнее восстанавливает такие окислы, как Аs2О5, тем самым нейтрализуя ввод в шихту окислителей и ухудшая цвет стекла. В некоторых случаях бурление деревом может восстановить РЬО до металлического свинца. При регулярном бурлении свинцовых стекол деревом на дне тиглей образуются слитки свинца.

Картофель и корнеплоды, содержащие много воды, не успевают сколько-нибудь заметно оказать восстанавливающее действие. Рекомендуется поддерживать окислительный характер пла¬мени. Восстановительные условия варки недопустимы, так как окись свинца может либо восстановиться, либо перейти в суль¬фид, что вызовет нежелательную серую или коричневую окрасю, стекла. При варке свинцовых стекол предъявляются повышенные тре¬бования к качеству стекловаренных горшков. Особенно желателен метод выводки горшков до температуры 1530° с выдерживанием их при этой температуре в течение 6—7 час. Эта термическая обра¬ботка обеспечивает длительный срок службы горшков при хорошем качестве стекла (включая и свинцовый хрусталь). Некоторые составы свинцовых хрусталей приведены в табл. Компоненты Содержание компонентов в стекле SiO2 55,6 55,5 58,0 57,0 57,0 62,0 PbO 30,0 30,0 25,0 25,0 25,0 20,0 BaO - - - 3,0 - - ZnO - - - - 3,0 - Na2O - 2,0 3,0 4,0 4,0 3,0 K2O 14,5 12,5 14,0 11,0 11,0 15,0 As2O3 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Вывод. Технологические схемы производства различных силикатов, как правило, складываются из однотипных процессов и операций.

К ним относятся чисто механические операции. Дробление размол смешение твёрдых материалов при подготовке сырьевой смеси обработка шихты спекание.

Подготовка сырьевой смеси в производстве хрусталя должна обеспечить высокую интенсивность последующих высокотемпературных процессов обжига и спекания для получения с заданным составом и свойствами.

Для этого производят тонкое измельчение твёрдых сырьевых материалов, точный расчет и дозировка их, тщательное перемешивание шихты. Центральной стадией производства является высокотемпературная обработка шихты, при которой происходит синтез минералов и образование стекловидной фазы в спекшемся материале. В технологии хрусталя в качестве окислов наиболее часто применяют SiO2, As2O3, K2O, Na2O, ZnO, BaO, РЬО. При нагревании силикатной шихты, включающей эти окислы, последовательно происходят следующие элементарные процессы: удаление влаги физической и гидратной, удаление конституционной воды и СО2, разрыхление кристаллических решеток, их перестройка вследствие полиморфных превращений, диффузия реагентов, образование твёрдых растворов, спекание.

Na2SO4 + CO—Na2SO3+CO2 Na2SO4 + H Na2SO3+H2O 4Na2SO3 3Na2SO4 + Na2S Na2S + H2O – Na2O + H2S Na2O + H2O – 2NaOH SiO2 + 2NaOH – Na2SiO3 + H2O Спекание – важнейший процесс, происходящий при нагревании смеси твердых веществ.

При спекании в результате взаимодействия между компонентами спека или расплава образуются новые химические соединения. При этом реакция производства хрусталя выглядит так: K2CO3 + 6SiO2 + PbO = K2O*PbO*6SiO2 + CO2