Файл: Волгина, Ю. М. Теплотехническое оборудование стекольных заводов учебник.pdf

ный отжиг. Для вторичного отжига изделия повторно на­ гревают.

Неравномерное остывание поверхностных и внутрен­ них слоев стекла вызывает возникновение напряжений сжатия и растяжения. Когда процесс охлаждения стекла полностью закончится и температура различных слоев выравняется, то напряжения, возникшие в момент охлаждения, могут или остаться или исчезнуть. В пер­ вом случае напряжения называют остаточными, во вто­ ром — временными.

Остаточные напряжения не возникают в стекле в ре­ зультате его перехода из пластичного состояния в хруп­ кое, т. е. когда частицы стекла постепенно теряют свою подвижность. Чем быстрее происходит охлаждение и чем толще изделие, тем большая разность температур между поверхностными и внутренними слоями и тем, следова­ тельно, больше величина остаточных напряжений в стекле.

При очень медленном охлаждении изделий разность температур между поверхностными и внутренними слоя­ ми стекла значительно уменьшается и остаточные напря­ жения становятся ничтожно малыми.

Остаточные напряжения не возникают, но и не исчеза­ ют при дальнейшем охлаждении хрупкого стекла при лю­ бой скорости охлаждения. Они могут исчезнуть только после вторичного нагрева стекла до температуры, при ко­ торой частицы стекла снова становятся подвижными и возможны пластические деформации.

При температуре выше 550—:600° С вязкость большин­ ства стекол достаточна для обеспечения мгновенного ис­ чезновения остаточных напряжений.

Временные напряжения возникают в процессе даль­ нейшего охлаждения уже хрупкого стекла, когда по­ движность частиц стекла практически равна нулю, но разность температур между поверхностными и внутрен­ ними слоями еще существует. При устранении разности температур временные напряжения исчезают.

Основными показателями режима отжига стеклянных изделий являются температура отжига и режим охлаж­ дения. Температура отжига зависит от химического со­ става стекла и толщины изделия, а режим охлаждения, т. е. сам процесс отжига, — от требований, предъявляе­ мых к отожженному изделию, его толщины, температу­ ры отжига и конструкции печи. На рис. 87 приведены

253

графики режимов отжига некоторых стеклянных изде­ лий, имеющих различную толщину стенок и отличающих­ ся' по составу стекла. Как видно из графиков, продол­ жительность отжига для различных изделий колеблется от 1 до 6 ч.

Для установления режима отжига изделия определя­

жига может быть ориентировочно установлена рас­ четным путем с учетой степени влияния отдельных стеклообразующих окислов. Для большинства стекол высшая температура отжига находится в пределах 450— 630° С, а низшая — на 50—150° С ниже этой температу­ ры. В табл. 23 приведены значения высшей температуры отжига в зависимости от химического состава стекла.

Процесс отжига стеклянных изделий после полного остывания состоит из четырех стадий:

1)нагревания до высшей температуры отжига;

2)выдерживания при этой температуре в течение не­ которого промежутка времени;

3)медленного охлаждения при пластическом состоя­ нии стекла;

4) ускоренного охлаждения после перехода стекла в хрупкое состояние.

Если при формовании изделие, например лента ли-

254

стового стекла, равномерно прогрелось, то процесс от­ жига ведется в три стадии: охлаждение до температуры начала отжига, медленное охлаждение при пластическом

иускоренное охлаждение при хрупком состоянии.

§56. Классификация отжигательных печей

Для отжига стеклянных изделий используют печи п е р и о д и ч е с к о г о и н е п р е р ы в н о г о д е й с т - в и я.

Печи периодического действия (камерные печи) при­ меняют при периодической выработке крупных изделий сложной формы с неравномерной толщиной стенок, вы­ пускаемых в небольших количествах и требующих вы­ сокой степени отжига.

По способу обогрева стеклянных изделий различают камерные печи периодического действия прямого обо­ грева, муфельные и электрические. Их отапливают твер­ дым, жидким и газообразным топливом, в последнее время начали применять электрический обогрев.

Камерные печи с прямым обогревом имеют в поду и стенах каналы, через которые пропускают или дымо­ вые газы для разогрева изделий, или воздух для их охлаждения. Эти печи используют для отжига изделий из обычных стекол. Печи муфельного типа применяют в тех случаях, когда требуется избежать соприкоснове­ ния изделий с дымовыми газами, а печи с электрообо­ гревом — в тех случаях, когда необходимо особо строго выдерживать заданный режим отжига с равномерным распределением температур в рабочей камере.

При первичном отжиге стеклянных изделий периоди­ ческие печи работают таким образом. Камеру отжига разогревают до температуры, необходимой для отжига, а затем приступают к укладке изделий. После заполне­ ния камеры изделиями ее закрывают и начинается про­ цесс отжига. Работа печей при вторичном отжиге отли­ чается от работы печей при первичном отжиге тем, что холодные изделия загружают в холодную камеру отжи­ га и ее разогрев ведется одновременно с нагревом отжи­ гаемых изделий. По достижении требуемой температу­ ры осуществляется процесс отжига.

Печи непрерывного действия применяют для отжига стеклянных изделий одного определенного размера или однотипных изделий, вырабатываемых в больших коли-

256

чествах машинным способом или вручную. В печах это­ го типа все стадии процесса отжига изделий происходят одновременно, но в различных частях печи. В печах не­ прерывного действия можно осуществлять как первич­ ный, так и вторичный отжиг изделий.

К печам непрерывного действия относятся туннель­ ные печи вагонеточного типа с горизонтальным периоди­ ческим передвижением изделий (тягуны) и конвейерно­ го типа с непрерывным горизонтальным или вертикаль­ ным передвижением изделий (леры). Печи непрерывно­ го действия бывают с прямым обогревом и муфельные.

Вагонеточные печи-тягуны применяют только при ручном или полумеханизированном производстве стек­ лянных изделий, конвейерные — леры — при механизиро­ ванном производстве изделий из стекла размером 200—

копроизводительны, в них достигается равномерное рас­ пределение температур, легко регулируется режим отжи­ га и требуется небольшой расход топлива (в 3—5 раз меньший, чем в печах периодического действия).

К печам непрерывного действия относятся также шахты, в которых отжигаются листовое стекло и трубки при вертикальном способе вытягивания.

Техническая характеристика отжигательных печей приведена в табл. 24.

§ 57. Печи периодического действия

При отжиге стеклянных изделий в камерных печах периодического действия все четыре стадии процесса отжига (нагревание, выдержка, медленное охлаждение и быстрое охлаждение) проводят последовательно в од­ ной рабочей камере, в которой тепловой режим по вре­ мени делится на четыре периода.

В п е р и о д р а з о г р е в а (2—3 ч) происходят подъ­ ем температуры газовой среды и разогрев кладки каме­ ры. К концу разогрева температура в камере отжига поднимается несколько выше заданной температуры от­ жига, так как загрузочное отверстие во время разогрева закрыто. Кроме того, к концу этого периода кладка про­ должает аккумулировать тепло. Разогрев печи проводят в допустимо короткий срок с целью экономии топлива и

258

увеличения числа циклов (оборачиваемости) рабо­ ты печи.

Для печей вторичного отжига скорость подъема тем­ пературы в камере отжига зависит от допустимой ско­ рости нагрева холодных изделий. Поэтому в конструк­ ции таких печей необходимо предусматривать устройст­

К концу периода загрузки температура в печи должна быть равна заданной температуре выдержки или темпе­ ратуре начала медленного охлаждения изделий. После укладки изделий загрузочное отверстие закрывают. В печах вторичного отжига этот период отсутствует.

В п е р и о д о т ж и г а (6—36 ч) в камере печи созда­ ют необходимые температурные условия для собственно отжига, во время которого температура постепенно сни­ жается согласно заданному режиму (выдержка, медлен­ ное охлаждение и быстрое охлаждение).

В п е р и о д р а з г р у з к и (1—5 ч) выгружают отож­ женные изделия и ведут подготовку к первому периоду работы печи — ее разогреву.

Продолжительность одного оборота (цикла) работы печи 16—50 ч.

На рис. 88 представлена камерная печь периодиче­ ского действия для отжига стеклянных изделий, имею­ щая подогреваемый под и охлаждающие каналы в сте­ нах. Такая конструкция печи дает возможность регули­ ровать температурный режим печи в различные перио­ ды ее работы. Продукты горения из двух топок 1 посту­ пают в камеру отжига 2 через щелевой вылет 3. Коли­ чество выходящих продуктов горения, а также места их отбора регулируют перекрытием щели вылета. При ча­ стичном перекрытии щелевого вылета почти все продук­ ты горения выходят у загрузочного окна 4 и тем самым препятствуют подсосу холодного воздуха в камеру. Ос­ новная часть продуктов горения отводится через ряд отверстий 5 в задней стенке камеры отжига. Количество отверстий для отвода продуктов горения зависит от раз­ меров камеры. Затем продукты горения по вертикальной щели 6 поступают в подподовые каналы 7 и далее в центральный дымовой канал 8, соединенный с дымовой трубой. Отвод 9, связанный непосредственно с дымовой трубой или с центральным дымовым каналом, предназ-

/-/

it!25

Рис. 88. Камерная печь периодического действия для отжига стеклян­ ных изделий

начен для отвода продуктов горения, когда не нужно подогревать под печи. Через охладительные каналы 10 в период охлаждения стен печи пропускают холодный воз­ дух. Под охлаждается через подподовые каналы 11. Благодаря охлаждению стен и пода печи температура в камере быстро выравнивается и время отжига изделий сокращается.

Для уменьшения времени разогрева и остывания ка­ меры отжига и уменьшения расхода топлива стены и свод печи выкладывают из легковесного шамотного кирпича. Для кладки пода используют шамотные пли­ ты толщиной 65—-100 мм.

Уменьшение времени разогрева и остывания печи дает возможность сократить цикл работы камерной печи до 16—18 ч и тем самым увеличить коэффициент исполь­ зования.

Объем рабочей камеры печи периодического дейст­ вия Vn, м3 рассчитывают по формуле