Технологический расчет производства хрусталя

                 
 

    

Таблица-Основные пороки стекломассы 

Варка стекла в печах периодического и непрерывного действия.

  Варка стекла производиться в печах различных конструкций с газовым или электрическим обогревом. По режиму работы различают периодические (горшковые) и непрерывные (ванные) печи. В некоторых случаях применяются периодические ванные печи.

  Работа печей характеризуется производительностью, коэффициентом полезного действия и расходом тепла на варку стекла. Коэффициент полезного действия Горшковых печей 6 - 8 %, периодических ванных 10 - 15 %, непрерывных ванных 20 - 60 %, электрических 50 - 80 %.

  Наиболее эффективны по доле полезно затрачиваемого тепла электрические печи. Однако их широкое применение в промышленности сдерживается относительно высокой стоимости электроэнергии по сравнению со стоимостью природного газа.

  В современных условиях стекловаренная печь рассматривается как агрегат с рациональным использованием энергии. В современных печах необходимая для стекловарения энергия получается при сжигании природного газа, жидкого топлива и при использовании электроэнергии. Использование электроэнергии для стекловарения наиболее эффективно, но стоимость ее пока еще выше стоимости органических видов топлива. Поэтому использование электроэнергии в стекловаренных печах, должно быть экономически оправдано, т.е. должна быть увеличена производительность печи, сокращен расход материалов, улучшено качество продукции или уменьшено выделение вредных веществ. При использовании различных видов пламенных печей нужно сравнивать удельные расходы тепла на варку стекла. В пламенно-электрических печах сохраняется основное пламенное топливо, а ввод электроэнергии определяется экономическими соображениями. Электроды могут располагаться в зонах варки, осветления и гомогенизации и вводиться через дно или стены печи. Особенно эффективна установка электродов в высокопроизводительных проточных печах прямого нагрева и с подковообразным направлением пламени. Полностью электрические печи сравнительно небольшой производительностью применяются при варке стекол для изделий бытового и технического назначения. По напрвлению процесса варки электрические печи разделяют на два типа:

  1.горизонтальные;

  2.вертикальные.

  В печах горизонтального типа стадии стекловарения осуществляются последовательно по длине печи, как в пламенных ванных печах традиционной конструкции.

  В печах вертикального типа процесс стекловарения осуществляется по глубине печи. При этом шихта и бой загружаются сверху и варка происходит под слоем шихты. Температура над шихтой не превышает 300 градусов, что значительно снижает потери легколетучих компонентов (B₂O₃, PbO, Se, Na₂O и др.). Вертикальные печи применяются для варки стекол с легколетучими или восстанавливающимися компонентами.

  Преимущества электрической варки по сравнению с пламенной на примере варки свинцового хрусталя производительностью 6-8- т в сутки.

    

    Технология электрической варки постоянно совершенствуется. Ведутся разработки электрических стекловаренных печей с удельными съемами до 15 т/м² сутки. В будущем при получении достаточно дешевой электроэнергии, электрические печи получат преимущественное развитие.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Стадии стекловарения

  Процесс стекловарения протекает в сложной обстановке, создаваемой рядом химических и технологических факторов.

  В реальных производственных условиях отдельные этапы процесса трудно выделить изолированно. Однако для ясного освоения процесса стекловарения в целом, знание элементов, из которых он слагается, необходимо и важно.

  Процесс стекловарения проходит в пять стадий.

  Первая стадия - силикатообразование - характеризуется тем, что к концу ее : а) в шихте не остается отдельных составляющих ее компонентов ( нет отдельно песка, соды, сульфата, мела и т.д.); б) большинство газообразных составляющих шихты улетучивается; в) основные химические реакции в твердом состоянии между компонентами шихты закончены.

  Вторая стадия - стеклообразование - характеризуется тем, что к ее концу масса становиться прозрачной, т.е. в ней отсутствуют непроваренные частицы шихты, однако она пронизана большим количеством пузырей и свилей, т.е. неоднородна. Для обычных стекол эта стадия завершается при 1150-1200 С.

  Третья стадия - дегазация - характеризуется тем, что к ее концу стекломасса освобождается от видимых газовых включений, и тем, что устанавливается равновесное состояние между стекломассой и газами, остающимися в самой стекломассе.

  Четвертая стадия - гомогенизация - характеризуется тем, что к ее концу стекломасса освобождается от свилей и становиться однородной. Колебания в показаниях преломления отдельных частей стекломассы минимальные. Так, в оптическом стекле эти колебания не превышают 0,0005.

  Пятая стадия - студка - характеризуется тем, что температура стекломассы снижается на 200 - 300 С для создания необходимой рабочей вязкости. Каждая из перечисленных стадий процесса стекловарения имеет свои особенности и для проведения каждой из них существует свои оптимальные условия. Пути, по которым следует вести практическое стекловарение, должны быть основаны на теории стекловарения. Для этого чтобы теория полнее вскрыла все свои стороны вопроса, необходимо детально:

  1.явления химического, физического и физико-химического порядка, происходящие в процессе стеклообразования, т.е.:

  а) химические реакции, протекающие при нагревании в отдельных стеклообразующих компонентах и их смеси;

  б) термофизику процессов

  в)физико-химические взаимодействия в стекломассе, а так же между стекломассой и атмосферой печи и между стекломассой и огнеупорами.

  2.влияние различных факторов, ускоряющие процесс стеклообразования на отдельных его этапах и в целом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Декорирование обработка стеклоизделий

  Шлифование и полировование рисунков на изделиях абразивными инструментами и материалами производиться с применением вращающихся абразивных кругов и специальных щеток с подачей суспензии полирующего материала. При шлифовании стекла происходит два параллельных процесса: при первом (подготовительном) поверхность стекла разрушается на некоторую глубину и образуется система трещин; при втором (производительном) из верхнего трещиноватого слоя удаляются осколки. В результате образуется множество выколок, придающих шлифовальной поверхности шероховатость и матовость.

  При механическом полировании шлифованной поверхности удаляется кремнекислородная пленка, образующаяся на поверхности стекла под действием воды. При этом мягкий полировальник с закрепленными на нем зернами полирующего материала снимает при своем движении защитную пленку с выступов шлифованной поверхности стекла. После этого обнажившаяся поверхность стекла взаимодействует с водой, образуя новый слой пленки, который снова снимается полировальником. Такое чередование процессов происходит до максимального сглаживания выступов и приобретение блеска.

  Среди наносимых на изделия рисунков различают следующие виды:

Валовое и номерное шлифование - простейшие виды неполированных рисунков, наносимых на изделия из бесцветного и накладного стекла.

Широкополоскостное гранение - украшение изделий шлифованными и полированными плоскостями ( изделия из хрусталя и накладного стекла).

Алмазная резьба - рисунок из различного сочетания прорезанных в стекле и полированных клиновидных граней, создавающих эффектную «игру» света (изделия из свинцового хрусталя и накладного стекла).

  Гравирование - способ нанесения рисунка глубиной 0,5-5 мм абразивным порошком или твердыми абразивными инструментами малых размеров. Художественную гравировку на мелких изделиях можно выполнять медными кругами малых размеров, приваренных к сменным держателям. В процессе работы на медные круги подают суспензию тонкого порошка наждака или карбида кремния в масле, керосине или их смеси. Гравирование осуществляется зернами абразивного материала, а медные круги лишь передают давление этих зерен на стекло. На крупные изделия гравированные рисунки наносят с помощью бормашин, снабженных гибким валом. К разновидностям гравирования относят обработка поверхности стеклоизделий резцами (рисование, выстукивание), а так же с помощью ультразвука и лазерного излучения. Гравированные рисунки обычно не полируют.

  Химическая обработка изделий основана на разрушении стекла плавиковой кислотой. Существует следующие виды химической обработки: химическое полирование рисунков алмазной резьбы, матирование поверхности стекла, декоративное травление.

  Химическое полирование применяется главным образом для полирования рисунков алмазной резьбы на изделиях из свинцового хрусталя. Полирование осуществляется в смеси плавиковой HF и серной кислоты. Главной частью смеси является плавиковая кислота, которая, вступая во взаимодействие со стеклом, растворяет его, сглаживая шероховатости шлифованной поверхности. Образующиеся фториды и кремнефториды в основном малорастворимы и очень быстро покрывают стекла плотным слоем. Вводимая в полирующую смесь серная кислота взаимодействует с фторидами и кремнефторидами, превращая их в легкосмываемые сернокислые соли.