Николай Качалов - Стекло

Из такой высокоогнеупорной чистой глины и изготовляются сосуды для варки стекла.

До конца прошлого столетия эти сосуды имели форму простых толстостенных горшков, цилиндрических или слегка расширяющихся кверху. В очень древние времена, когда техника стекловарения находилась в зачаточном состоянии, когда высокие температуры достигались с большим трудом и размеры стеклянных изделий не превосходили масштабов украшений женского туалета, емкости стекловаренных сосудов были очень малы. Это, вероятно, были совсем небольшие тигельки. Но с течением времени, по мере развития техники, размеры их постепенно возрастали, и сейчас мы имеем стекловаренные горшки, вмещающие до 2-3 т стекломассы.

Это — один из типов, применяющихся сейчас сосудов для варки стекла, а служащие для этого печи называются «горшковыми» печами.

Но существуют также печи, предназначенные для массовой выплавки особо ходовых сортов стекла, например оконного; они называются «ванными» печами и отличаются от «горшковых» не только своими огромными внешними габаритами, но также формой и величиной того вместилища или того сосуда, в котором находится стекло во время варки. Такие печи вошли в употребление около ста лет назад (рис. 4).

Рис. 4. Ванная стекловаренная печь

В ванных печах расплавленная стекломасса помещена в прямоугольный бассейн 4, имеющий в ширину 7-8 м, а в длину до 30-35 м. Глубина слоя стекла, заполняющего бассейн, доходит до полутора метров. Это — поистине циклопическая ванна. В нее входит больше тысячи тонн стекломассы, иначе говоря, целый железнодорожный состав сырых материалов.

В отличие от горшковых печей, варка стекла в ванных печах протекает как непрерывный процесс. С переднего, обращенного к нам на рисунке конца бассейна, через загрузочный карман 3 непрерывно при помощи автоматических устройств подается шихта, поступающая в бункера 2 из подходящих по монорельсу контейнеров 1, а с противоположного конца бассейна 6 формующие машины днем и ночью выбирают сваренную стекломассу и безостановочно выбрасывают на эстакады сотни тони продукции.

Под раскаленным добела сводом печи расплавленная масса стекла медленно, никогда не останавливаясь, течет вдоль стен канала, в то время как гигантские газовые горелки с ревом стелют свое пламя поперек этого потока, поддерживая температуру на уровне 1500°.

Понятно, в каких непомерно тяжелых условиях находится материал, из которого сделаны стенки и дно бассейна ванной печи, и здесь мы опять используем в основном огнеупорную глину. Она способна выстаивать месяцами, непрерывно омываемая огнедышащим потоком расплавленного стекла. Из нее изготовляется главная масса тех громадных кирпичей (брусьев), весом до 100 кг каждый, из которых выкладываются стенки и дно бассейна ванных печей. Лишь в редких, особо ответственных случаях в последнее время стали применять специальные высокоогнеупорные муллитовые, корундовые и кварцевые брусья.

Интересна такая деталь. Огнеупорные брусья кладут всухую впритык один к другому. Хотя и стараются добиться при этом возможно более плотного прилегания, все же между брусьями остаются узкие щелевидные промежутки, как говорят — «швы». Жидкая расплавленная стекломасса легко проникает в эти швы, она вытекла бы наружу, если бы стенки и дно бассейна не охлаждались с внешней стороны непрерывно действующими воздуходувными машинами. Вследствие этого проникшая в швы жидкая стекломасса застывает раньше, чем успеет приблизиться к наружным стенкам кладки, и останавливает таким образом дальнейшее просачивание стекломассы.

Конструкция ванных печей дает возможность проникнуть в пространство, находящееся непосредственно под дном бассейна. Подняв голову, можно отчетливо увидеть прямоугольную сетку ярких, огненно-красных «швов», ограничивающих отдельные брусья.

Современные ванные стекловаренные печи — это весьма сложные сооружения громадных размеров. Каждая из них помещается в специальном здании, которое занимает площадь немногим меньше гектара. Кирпича, идущего на кладку одной ванной печи, хватило бы на постройку двух школ десятилеток.

Нижняя, наиболее объемистая часть строения печи представляет собой две огромные камеры 7 [2] На рисунке видна только одна (правая) камера. Такая же симметрично расположенная левая камера не видна. , заполненные так называемой «насадкой», т. е. кирпичом, уложенным в клетку с большими прозорами 8 . Эти камеры называются «регенераторами», и назначение их заключается в том, чтобы улавливать тепло, теряющееся с горячими продуктами горения, покидающими печь через трубу в виде дыма. Эти продукты горения, раньше чем попасть в дымовую трубу, протягиваются через одну из регенераторных камер, скажем от нас правую, и отдают свое тепло кирпичной насадке, накаливая ее до 1000° и выше. Когда температура насадки достигает своего высшего предела, поток горячих продуктов горения направляют при помощи особых перекидных устройств 10 в другую, левую от нас, камеру, а через правую, только что накаленную, начинают протягивать воздух, поступающий в печь на горение. При этом воздух нагревается и возвращает печи то тепло, которое она теряла бы в трубу, если бы не существовало регенератора.

Когда и левая камера нагреется до предела, опять переключают поток горячих газов на правую камеру, а воздух начинают протягивать через левую, и т. д.

Кроме воздуха, подогревают также и газ, поступающий в печь на горение, для чего устраивают вторую пару регенераторов, расположенных параллельно первым 9 [3] Левая газовая камера тоже не видна. .

Остановимся несколько подробнее на конструкции горелок 5 , являющихся устройствами, через которые подогретые газ и воздух поступают из регенераторов в печь на горение.

Таких горелок, как видно на рисунке, в нашем случае имеется по семь с каждой стороны бассейна. Одна из них разрезана, для того чтобы можно было видеть ее несложное устройство. Каждая горелка — это сооружение, выложенное из огнеупорного материала и заключающее в себе два коротких спаренных канала, из которых нижний 11 соединен с газовым регенератором, а верхний 12 — с воздушным. По этим каналам газ и воздух поступают в печь под некоторым напором, образуют горючую смесь и воспламеняются в виде факела в несколько метров длины, пересекающего поперек всю ширину бассейна. В регенераторных печах горелки всегда работают попеременно: либо правые, либо левые. Когда работают правые, левые бездействуют и служат лишь каналами, по которым отработанные накаленные газы, т. е. продукты горения, будут уводиться из печного пространства в левые газовый и воздушный регенераторы, чтобы нагревать их кирпичную насадку, успевшую остыть за то время, пока действовали левые горелки.