RU2496725C1

RU2496725C1 - Method of glass articles fritting in furnace

Info

Publication number: RU2496725C1
Application number: RU2012112677/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Высоцкий
Original assignee: Владимир Михайлович Высоцкий
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2013-10-27
Also published as: RU2012112677A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to fritting of glassware. Proposed method comprises heating, curing, slow and fast cooling and cooling to a room temperature. Heating, curing and cooling are performed in convective air flows divided inside the furnace in temperature zones created by heat curtains formed by oncoming air flows from adjacent zones by forced draft. Heating is realised in two steps. At first step, heating is carried out to 500°C for 160 s, at second step to 650°C for 500 s with maintaining of maximum tolerable residual and temporary strains in glassware. Curing is performed for 130 s with gradual cooling to 600-500°C with maintaining of maximum tolerable residual and temporary strains in glassware Gradual cooling is performed to 300-250°C for 770 s. Fast cooling is conducted by diversion of a portion of hot air with simultaneous blowing by atmospheric air to 100-50°C for 240 s. Cooling to room temperature is performed by forced blowing with atmospheric air for 600 s.

EFFECT: higher furnace efficiency, fast annealing and high quality of glassware.

2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления стекла, в частности к способам отжига стеклянных изделий в печи и может найти применение в стеклянной промышленности.The invention relates to a technology for the manufacture of glass, in particular to methods for annealing glass products in an oven and may find application in the glass industry.

Известен способ отжига стеклоизделий путем нагрева их выше температуры отжига, выдержки при этой температуре, охлаждения с определенной скоростью 1,5-4 град/мин и остуживания. (см., например, а.с. №1258816, C03B 25/06, 1985 г.).A known method of annealing glass products by heating them above the annealing temperature, holding at this temperature, cooling at a certain speed of 1.5-4 deg / min and cooling. (see, for example, AS No. 1258816, C03B 25/06, 1985).

Известный способ менее производителен за счет незначительной скорости отжига.The known method is less efficient due to the low annealing rate.

Известен способ отжига стеклянных изделий, включающий нагрев, выдержку, охлаждение до температуры стеклования, после чего охлаждают с произвольной скоростью при комнатной температуре, (см., например, а. с. №1719326, C03B 25/04, 1990 г.).A known method of annealing glass products, including heating, aging, cooling to a glass transition temperature, is then cooled at an arbitrary speed at room temperature (see, for example, a.s. No. 1719326, C03B 25/04, 1990).

При известном способе процесс отжига стеклянных изделий занимает значительное время.With the known method, the process of annealing glass products takes a considerable time.

Наиболее близким техническим решением является выбранный заявителем за прототип способ отжига стеклоизделий, содержащий стадию нагрева, стадию выдержки, стадии медленного и быстрого охлаждения и стадию охлаждения до комнатной температуры (см., например, Мазурин О.В., Белоусов Ю.Л. Отжиг и закалка стекла. Учебное пособие, М., изд. МИСИ и БТИСМ, 1984, 65-75 с.).The closest technical solution is the method of annealing glass products selected by the applicant for the prototype, comprising a heating step, a holding step, a slow and fast cooling step, and a cooling step to room temperature (see, for example, Mazurin O.V., Belousov Yu.L. Annealing and glass tempering. Textbook, M., ed. MISI and BTISM, 1984, 65-75 pp.).

Недостатком этого способа является значительная длительность процесса, вследствие которой при охлаждении изделия возникают значительные градиенты температур, приводящие к возникновению повышенных значений временных и остаточных напряжений в стеклянных изделиях, ухудшению качества отжига стеклянных изделий.The disadvantage of this method is the significant duration of the process, due to which, when cooling the product, significant temperature gradients arise, leading to the appearance of increased values of temporary and residual stresses in glass products, and to a deterioration in the quality of annealing of glass products.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель с указанием технического результата является повышение производительности вследствие уменьшения длительности технологического процесса за счет интенсификации теплообмена с одновременным сохранением качества продукции, увеличения выхода годной продукции при соблюдении ограничений, накладываемых на величины временных и остаточных напряжений в стеклянных изделиях.The task the utility model is directed to indicating the technical result is to increase productivity due to a decrease in the duration of the technological process due to the intensification of heat transfer while maintaining product quality, increasing the yield of products, subject to the restrictions imposed on the values of temporary and residual stresses in glass products.

Решение поставленной задачи и обеспечение технического результата достигается тем, что способ отжига стеклоизделий в печи, включающий стадии нагрева, выдержки, медленного и быстрого охлаждения и охлаждения до комнатной температуры, согласно изобретению, стадии нагрева, выдержки и охлаждения осуществляют в конвективных потоках воздуха, разделенных внутри печи на температурные зоны, создаваемые тепловыми завесами, образованными в результате встречных потоков воздуха из соседних зон при помощи принудительной вытяжки, нагрев осуществляют в две стадии - в первой стадии нагрев осуществляют до 500°C в течение 160 сек, во второй - нагрев осуществляют до 650°C в течение 500 сек с удержанием максимально допустимых значений временных и остаточных напряжений в стеклоизделиях, стадию выдержки осуществляют в течение 130 сек с постепенным охлаждением до 600-500°C с удержанием максимально допустимых значений временных и остаточных напряжений в стеклоизделиях, стадию медленного охлаждения осуществляют до 300-250°C в течение 770 сек, стадию быстрого охлаждения стеклоизделий осуществляют путем отвода части горячего воздуха с одновременным обдувом атмосферным воздухом до температуры 100-50°C в течение 240 сек, охлаждение до комнатной температуры осуществляют путем принудительного обдува стеклоизделий атмосферным воздухом в течение 600 сек.The solution of the problem and the technical result is achieved by the fact that the method of annealing glassware in the furnace, including the stages of heating, aging, slow and rapid cooling and cooling to room temperature, according to the invention, the stages of heating, aging and cooling are carried out in convective air flows separated inside furnaces to temperature zones created by thermal curtains formed as a result of oncoming air flows from neighboring zones by forced extraction, heating is carried out They are heated in two stages - in the first stage, heating is carried out to 500 ° C for 160 seconds, in the second - heating is carried out to 650 ° C for 500 seconds with the maximum permissible values of temporary and residual stresses in the glassware being held, the holding stage is carried out for 130 sec with gradual cooling to 600-500 ° C with keeping the maximum permissible values of temporary and residual stresses in the glassware, the slow cooling stage is carried out to 300-250 ° C for 770 sec, the quick cooling stage of the glassware is carried out by a portion of hot air while blowing atmospheric air to a temperature of 100-50 ° C for 240 seconds, cooling to room temperature is carried out by forced blowing of glass atmospheric air for 600 seconds.

На фиг.1 дана схема распределения конвективных потоков внутри печи отжига.Figure 1 shows the distribution of convective flows inside the annealing furnace.

На фиг.2 дана зависимость температуры от времени. Способ реализуется следующим образом.Figure 2 shows the dependence of temperature on time. The method is implemented as follows.

Пример.Example.

Предлагаемым способом отжигают стеклянные изделия в многосекционной горизонтальной печи с контролируемой температурой. Расчет режима отжига проводят для любого вида стекла, располагая теплофизическими характеристиками выбранного вида стекла, а именно теплоемкостью, плотностью, теплопроводностью, коэффициентами уравнения Фулчера-Таммана, показателями релаксации фиктивных температур и напряжений. Для каждого изделия строится своя температурная кривая в зависимости от состава стекла и размеров изделия.The proposed method anneal glass products in a multisection horizontal furnace with temperature control. Calculation of the annealing mode is carried out for any type of glass, having the thermophysical characteristics of the selected type of glass, namely, the specific heat, density, thermal conductivity, the coefficients of the Fulcher-Tamman equation, and the relaxation parameters of fictitious temperatures and stresses. Each product has its own temperature curve, depending on the composition of the glass and the size of the product.

Стадии нагрева, выдержки и охлаждения стеклоизделий осуществляют в конвективных потоках воздуха, разделенных внутри печи на температурные зоны, создаваемые тепловыми завесами, образованными в результате встречных потоков воздуха из соседних зон при помощи принудительной вытяжки, что подтверждает схема распределения конвективных потоков внутри испытуемой в промышленности печи. В начальной секции печи нагрев осуществляют в две стадии - в первой стадии нагрев осуществляют до 500°C в течение 160 сек, во второй - нагрев осуществляют до 650°C в течение 500 сек. На этой стадии снимают показания временных и остаточных напряжений в стеклоизделиях любыми известными приборами. После разогрева стеклоизделий, стеклоизделия выдерживают в течение 130 сек с постепенным охлаждением стеклоизделий до 600-500°C. На этой стадии происходит снятие показаний временных и остаточных напряжений в стеклоизделиях. Затем стеклоизделия подвергают медленному охлаждению до 300-250°C в течение 770 сек, после чего стеклоизделия подвергают быстрому охлаждению. Стадию быстрого охлаждения стеклоизделий осуществляют путем отвода части горячего воздуха с одновременным обдувом атмосферным воздухом до температуры 100-50°C в течение 240 сек. Далее стеклоизделия подвергают охлаждению до комнатной температуры, что осуществляется путем принудительного обдува стеклоизделий атмосферным воздухом в течение 600 сек. Объем подаваемого воздуха от 2000 до 5000 куб.м./час. Снятие показаний временных и остаточных напряжений является обязательным условием для определения максимально возможных временных и остаточных напряжений. Выбранный температурный и временной режим препятствует возникновению временных и остаточных напряжений в стеклоизделиях выше максимально возможных показателей напряжений, что означает, что показатели качества продукции не ухудшились. Суммарное время отжига по предлагаемому способу составляет 2400 сек.The stages of heating, holding and cooling glassware are carried out in convective air flows divided into temperature zones inside the furnace, created by thermal curtains formed as a result of oncoming air flows from neighboring zones by forced extraction, which confirms the distribution pattern of convective flows inside the furnace tested in industry. In the initial section of the furnace, heating is carried out in two stages - in the first stage, heating is carried out to 500 ° C for 160 seconds, in the second - heating is carried out to 650 ° C for 500 sec. At this stage, the readings of the temporary and residual stresses in the glassware by any known devices are taken. After heating the glassware, the glassware is held for 130 seconds with the gradual cooling of the glassware to 600-500 ° C. At this stage, the readings of the temporary and residual stresses in the glassware are taken. Then the glassware is subjected to slow cooling to 300-250 ° C for 770 seconds, after which the glassware is subjected to rapid cooling. The stage of rapid cooling of glassware is carried out by removing part of the hot air with simultaneous blowing with atmospheric air to a temperature of 100-50 ° C for 240 seconds. Next, the glassware is subjected to cooling to room temperature, which is carried out by forced blowing of the glassware with atmospheric air for 600 seconds. The volume of air supplied is from 2000 to 5000 cubic meters / hour. Taking readings of temporary and residual stresses is a prerequisite for determining the maximum possible temporary and residual stresses. The selected temperature and time regime prevents the occurrence of temporary and residual stresses in glassware above the maximum possible stress indicators, which means that product quality indicators have not deteriorated. The total annealing time for the proposed method is 2400 sec.

Заявленный способ имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом. Способ является более производительным, ускоряется охлаждение, что позволяет сократить энергозатраты, металлоемкость. Установленные закономерности использованы при создании промышленной печи отжига. Печь при работе показала, что производительность печи составляет 18000 шт./час, что превышает расчетной на 20-30% и обеспечивает высокое качество готовой продукции.The claimed method has the following advantages compared with the prototype. The method is more efficient, cooling is accelerated, which reduces energy costs, metal consumption. The established patterns were used to create an industrial annealing furnace. During operation, the furnace showed that the furnace capacity is 18,000 pcs / hour, which exceeds the calculated one by 20-30% and ensures high quality of finished products.

При отжиге стеклянных изделий согласно предлагаемому способу увеличивается производительность печи с одновременным сохранением качества продукции за счет интенсификации теплообмена, уменьшения продолжительности процесса отжига при соблюдении ограничений, накладываемых на величины временных и остаточных напряжений.When annealing glass products according to the proposed method, the productivity of the furnace increases while maintaining product quality due to the intensification of heat transfer, reducing the duration of the annealing process, subject to the restrictions imposed on the values of temporary and residual stresses.

Claims

A method of annealing glass products in a furnace, including the stages of heating, aging, slow and rapid cooling and cooling to room temperature, characterized in that the stages of heating, exposure and cooling of glass products are carried out in convective air flows divided into temperature zones inside the furnace created by the thermal curtains, formed as a result of oncoming air flows from neighboring zones by forced extraction, the heating is carried out in two stages - in the first stage, heating is carried out to 500 ° C for 160 s, about the second - heating is carried out to 650 ° C for 500 s, with the maximum permissible values of temporary and residual stresses in the glass products being held, the holding stage is carried out for 130 s with gradual cooling to 600-500 ° C with the maximum permissible values of temporary and residual voltage in the glass products, the slow cooling stage is carried out to 300-250 ° C for 770 s, the quick cooling stage of the glass products is carried out by removing part of the hot air with simultaneous blowing with atmospheric air to a pace Aturi 100-50 ° C for 240 s, cooling to room temperature is carried out by forced blowing of glass atmospheric air for 600 seconds.