Навіщо взагалі для скловаріння потрібні печі? Справа в тому, що щоб зі скла зробити що-небудь корисне, потрібно його спочатку розплавити, а плавиться воно при температурах ні багато, ні мало, 1400-1600 ° С.
Сировиною для виготовлення скла служить, головним чином, кварцовий пісок (оксид кремнію SiO2)
Кварцевий пісок
Щоб додати склу необхідні властивості, кварцовий пісок змішують з різними добавками, в основному, це вапняк (той, який черепашник, з фасадів будівель), польовий шпат, доломіт, сода і барвники (оксиди металів)
вапняк
Польовий шпат
доломіт
Таких добавок в склі буває до 20-30%. Взагалі-то, чим більше добавок, тим нижче в'язкість розплаву (грубо кажучи, він «плинне») і нижче температура плавлення, тобто його обробляти простіше, наприклад, видувати пляшки та ін. можна вже при 800 ° С. Але може бути і по-іншому: якщо, наприклад, в суміш оксид бору додати, вийде борсілікатное скло, жаростойкое і стійке до перепадів температур - на радість домогосподаркам. Скло ж з чистого оксиду кремнію вийде тугоплавким, з нього щоб що-небудь видути, доведеться до 1600 ° С розігріти.
Загалом, з сировиною розібралися. Все, що треба, ретельно очищають, подрібнюють (цим зазвичай спеціальні збагачувальні фабрики / виробництва займаються), перемішують і засипають в скловарну піч через спеціальне вікно. Усередині печі в величезному басейні за справу береться практично інфернальний вогонь і перетворює за кілька годин пісок в рідину.
Полум'я всередині печі.
До речі, раскочегаріваніе такої печі до потрібної температури - непростий, тривалий, а головне, дорогий процес (скільки палива треба, щоб таку величезну дуру на 2-9 тис. Тонн скла розігріти!), Тому, розпаливши її одного разу, намагаються більше не гасити: процес варіння скла за 10-15 років служби печі переривають тільки пару раз для холодного ремонту.
Природно, суміш розплавляється не відразу вся, а поступово; у міру розплавлення вона перемішується, з неї виходять бульбашки повітря. Те, що вже добре розплавилося, збирається на дні басейну (щільність-то у розплаву вище) і за законом сполучених посудин перетікає під стінкою, що проходить через басейн, в іншу його частину, подалі від полум'я і ще не розплавленої суміші.
Тут температура трохи нижче, і рідке скло звідси надходить уже в наступну, робочу ванну за межами печі, а звідти йде на обробку. Щоб отримати, наприклад, листове скло для вікон і дзеркал, його відливають і прокочують майже як метал.
Щоб отримати ідеально рівну поверхню, на сучасних заводах розплавлене скло спочатку виливають в басейн, повний розплавленим оловом, і воно, скло, плаваючи на поверхні олова, розподіляється по ньому рівномірним тонким шаром і остигає приблизно з 1000 до 600 ° С, так отримують так зване флоат-скло (float-glas).
Як я вже говорив, процес цей безперервний, і на виході після охолодження виходить нескінченна скляна стрічка. Але перш, ніж її на шматки розрізати, поверхня знову нагрівають газовими пальниками: таким чином запаюються мікротріщини, які все одно утворюються навіть незважаючи на поступове охолодження через різницю напруг усередині скла при твердінні. В результаті скло виходить особливо прозорим.
Виробництво флоат-скла
Стара технологія, яка застосовувалася на радянських заводах, передбачала вертикальне витягування скляній стрічки при інтенсивному охолодженні надходить з печі маси. Скло, вироблене таким чином, відрізняється значно більшими оптичними спотвореннями.
Ну от, начебто майже з усім розібралися. На зображенні тільки ще одна незрозуміла частина печі залишилася: регенератор. Штуковина чудова і геніальна у своїй простоті. За її винахід ще в 1856 році молодший з братів Сіменс, Фрідріх, отримав англійське дворянство. А сенс в тому, щоб економити паливо для скловарної печі, підігріваючи повітря, що подається в піч для горіння. І економія на паливі може досягати 40%!
Принцип роботи регенератора
Регенератор складається з двох однакових шахт, заповнених жароміцними керамічними збірками, що утворюють всередині шахт безліч дрібних каналів для повітря. Повітря надходить через першу шахту, потрапляє в піч через вікно, змішується з паливом (газом) і згоряє. Розпечені продукти горіння йдуть через інше вікно в другу шахту, і перш, ніж вийти назовні, нагрівають згадані керамічні збірки. Потім, як вони досить розжаряться, хвилин через двадцять, потік повітря пускають через другу шахту, він в ній розігрівається перед попаданням в піч, а відпрацьовані гази починають розігрівати збірки в першій шахті. Потім цикл повторюється.
За рамками цієї розповіді залишилися різноманітні жароміцні керамічні покриття всередині печі (метал для такої температури не годиться). З ними все теж досить цікаво: фізичні і хімічні процеси, що протікають під час плавлення скла, призводять до дивних утворень: всередині печі починають рости сталактити!
джерело
Навіщо взагалі для скловаріння потрібні печі?
