ديرگدازها تاثير مستقيمي بر كيفيت محصولات صنايع مهم كشور دارند

ديرگدازها، مواد غير فلزي با نقطة ذوب بالاتر از 1500 درجة سانتي­گراد هستند كه اصولاً در انواع كوره‌ها و پاتيل‌ها در صنايع سراميك، فولاد، فلزات غير آهني، سيمان، شيشه و پتروشيمي و كلاً در مكان‌هايي كه با دماهاي فوق سروكار دارند، به‌كار مي‌رود. اين دما، در بعضي موارد مثلاً براي مواد ديرگداز بي‌‌شكل و آجرهاي عايق مي‌تواند در حدود 800 درجة سانتيگراد نيز در نظر گرفته شود. منظور از مقاومت نيز، پايداري در برابر تغييرات دمايي و تحمل تنش (به‌ويژه فشاري) در دماي بالا و همچنين مقاومت در برابر خوردگي توسط گازهاي داغ، مذاب فلزات، شيشه و سرباره­ها است و ساير خواص مكانيكي مانند چگرمگي مد نظر نمي‌باشد. ديرگدازها را مي‌توان بر اساس تركيب شيميايي، شكل ظاهري و ميزان دانش لازم براي توليدشان به شرح زير تقسيم‌بندي نمود:

الف) تقسيم‌بندي از نظر ميزان دانش لازم براي توليد

ديرگدازها به دو گروه عمدة ديرگدازهاي سنتي و ديرگدازهاي پيشرفته تقسيم‌بندي مي‌شوند. آنچه مسلم است اينكه ديرگدازهاي سنتي از نظر زماني بر ديرگدازهاي پيشرفته تقدم دارند. ولي مسائل ديگري نيز اين دو گروه را از هم متمايز نموده است. مهم‌ترين عامل تعيين‌كننده در اين زمينه ميزان نقش دانش در ساخت اين مواد است. بطوريكه در ديرگدازهاي پيشرفته سهم دانش در توليد اين مواد زياد است و كنترل‌هاي لازم براي انتخاب مواد اوليه و فرايندهاي ساخت آنها به مراتب پيچيده‌تر است. ديرگدازهاي پيشرفته نسبت به ديرگدازهاي سنتي به دليل دانش‌محوربودن از ارزش افزودة بالاتر و بازده عملكردي بيشتري برخوردار هستند. آجرهاي آلومينوسيليكاتي نمونه­اي از نسوزهاي سنتي هستند و موادي چون ديرگدازهاي حاوي كربن و جرم‌هاي ريختني حاوي مقادير بسيار كم سيمان در گروه ديرگدازهاي پيشرفته قرار مي‌گيرند.

ب) تقسيم‌بندي از نظر تركيب شيميايي

ديرگدازها بر اساس تركيب شيميايي به سه گروه اكسيدي، غيراكسيدي و كامپوزيتي تقسيم‌بندي مي‌شوند. اكسيد‌ي‌ها چنانچه از نام آنها مشخص است شامل اكسيدهايي از عناصر مختلف هستند كه SiO2 و Al2O3 و CaO و MgO از مهم‌ترين آنها مي‌باشند. غيراكسيدي‌ها ديرگدازهايي هستند كه از تركيب با اكسيژن بوجود نيامده‌اند و شامل كربن، SiC، Si3N4 و غيره مي‌باشند. گروه سوم كه به آنها ديرگدازهاي كامپوزيتي اطلاق مي‌شود مخلوطي از دو گروه فوق هستند. به‌عنوان مثال ديرگدازهاي حاوي كربن شامل گرافيت و اكسيد (MgO و AL2O3) از اين دسته‌اند كه خصوصاً در صنايع فولاد گسترش زيادي يافته‌اند. علت اين گسترش، خواص خوب گرافيت نظير هدايت حرارتي خوب، انبساط حرارتي كم و تمايل به ترنكردن مذاب است.

در بعضي موارد، ديرگدازها را از حيث تركيب شيميايي به سه گروه اسيدي (مانند ديرگدازها سيليسي يا سيليكاتي پرسيليكا)، خنثي (مانند ديرگدازهاي پرآلومينا) و قليايي (مانند ديرگدازهاي منيزيايي) نيز طبقه‌بندي مي‌كنند.

ج) تقسيم‌بندي از نظر شكل‌ ظاهري

ديرگدازها از حيث شكل‌ ظاهريشان به سه گروه عمدة شكل­دار، بي‌شكل و فيبري، تقسيم‌بندي مي‌شوند. شكل‌دارها همان آجرهاي نسوز هستند كه در ابعاد و اشكال متنوعي ساخته شده و در محل آجرچيني مي‌شوند. در حاليكه ديرگدازهاي بي­شكل به صورت پودر يا گرانول عرضه شده و قابليت پذيرش هر شكلي را به‌طور يكپارچه دارند. اصولاً ديرگدازهاي بي‌شكل را بر اساس نوع كاربرد يا نحوة اعمالشان به ملات، جرم­هاي ريختي، پلاستيك، كوبيدني و پاشيدني تقسيم‌بندي مي‌كنند؛ هر چند تقسيم‌بندي‌هاي اشاره ‌شده در بالا هم مي‌تواند براي آنها به‌كار رود. آنچه در اينجا حائز اهميت است، روند رو به رشد ميزان مصرف ديرگدزاهاي بي‌شكل و جايگزيني روزافزون آجرهاي ديرگداز توسط اين مواد است. علل اصلي اين جايگزيني، سادگي فرايند توليد ديرگدازهاي بي‌شكل و قابليت اتوماسيون كامل آن، كاهش هزينه‌هاي نصب، يكپارچه‌بودن و نداشتن درز مي‌باشد. ديرگدازها فيبري هم به صورت‌هاي مختلف عمدتاً به شكل بالك، پتو، تخته، نمد، كاغذ، پارچه و حتي ريسمان وجود دارند و عمدتاً جهت عايق‌كاري و آب‌بندي در دماي بالا به‌كار مي‌روند.

از يك ديدگاه، ديرگدازها را مي‌توان به دو دستة متراكم و متخلخل نيز تقسيم بندي نمود. ديرگدازهاي متخلخل كه بعضاً دانسيتة آنها به زير يك هم مي‌رسد عمدتاً جهت عايق‌كاري استفاده مي‌شوند.

ضرورت توجه به صنعت ديرگداز

شايد در نگاه اول صنعت ديرگداز بخودي خود كم‌اهميت جلوه نمايد. براي درك بهتر جايگاه اين صنعت كافي است كاربرد گستردة ديرگدازها در صنايع بزرگ و استراتژيكي چون ذوب آهن، سيمان، پتروشيمي، شيشه و سراميك و تأثير مستقيم اين مواد بر محصولات توليدي در اين صنايع را مد نظر قرار دهيم. در حال حاضر يكي از معضلات مهم صنايع بزرگي چون فولاد، پايين بودن كيفيت و در عين حال بالا بودن قيمت تمام شدة محصولات آن مي­باشد. يكي از راهكارهاي مناسب براي رسيدن به كيفيت مناسب در اين صنايع، استفاده از ديرگدازهاي با كيفيت و پربازده است.

با توجه به كاربردهاي مواد نسوز در صنايع بزرگي چون فولاد، سيمان و پتروشيمي و برنامه‌هايي كه براي توسعة اين صنايع در آينده براي كشور وجود دارد، بازار بزرگي براي اين مواد در آينده متصور است كه ضرورت توجه هر چه بيشتر را در اين زمينه مي‌طلبد.

هم اكنون در كشور كمبودي از لحاظ دانش فني و نيروي متخصص براي صنعت ديرگداز احساس نمي‌شود. اين مسئله راه را براي توسعه هر چه بيشتر اين صنعت هموار مي‌نمايد. وجود منابع مواد اوليه، ارزاني انرژي و نيروي كار نيز دلايل ديگري براي اثبات ضروت توسعة اين صنعت است.

با توجه به توسعه‌هاي كمي كه در اين صنعت در كشور بوجود آمده است، ضرورت توجه به كيفيت مواد توليدي در اين صنايع از اهميت خاصي برخوردار است. در حال حاضر در كشورهايي چون ژاپن، آلمان و آمريكا، براي هر تن فولاد بطور متوسط 14 كيلوگرم ديرگداز مصرف مي‌شود كه اين رقم در كشور ما در بهترين حالت به‌مراتب بيشتر است.

برای پختن محصولات كوزه گر و كاشیساز انواع زیادی كوره
(تنور ـ بریز ـ شاخور ـ قورن ـ داش ـ دم و داشت) وجود دارد .
اندازه و ساختمان این كوره ها بستگی دارد به اندازه و سرشت سفالها .
 بزرگترین این كوره ها برای پختن (طبخ كردن) كَوَلهای چاه كن و كارهای
 سفالی سفالگر فتیله ساز است . هیزم را به كوره می اندازند و شعلهٔ آتش
 از زیر تاق كوره از در آتش وارد اتاق می شود و از یك رشته زنبورك های تاق
كوره گذشته به اتاق كوره می رسد . شعله ها خوب پخش شده و
از سفالها گذشته و به سوی تاق بالا رفته آنگاه به اطراف به سوی
 پنج یا شش سوراخ دودكشی بر می گردند و از آنجا خارج می شود .
سوخت این كوره چار (خار) و به ویژه درمنه است ولی امروز نفت جای آن را گرفته است.
ساده ترین نوع كوره ها در گیلان موجود است . تاقی به شكل كندو كه بلندی
 آن ۷۵/۱ و قطر آن ۷۵/۲ متر است این كوره را تشكیل می دهد ، در ورودی به
 پهنای ۷۵/۰ متر در زیر و سوراخی به قطر ۳۰ سانتیمتر در بالای تاق قرار دارد .
این كوره برای دیگهای سادهٔ دست ساز به نام گمج به كار می رفت .
 پس از اینكه كوره را می چیدند در ورودی را تیغه می كردند و از
 سه چهار دریچه ای كه در سطح زمین بود دائماً شاخهٔ چوب در آن می نهادند ،
تا آتش و شعله پیوسته باشد . چون اینگونه سوخت در گیلان فراوان است كارآیی
 كم كوره زیاد اهمیت ندارد .
در شهرضا كه یكی از مراكز سفالسازی نزدیك اصفهان است كوره ها جور دیگری است .
در آنجا دو اتاقك پخت دایره ای به نام فلكه كه هر كدام ۳ متر قطر و ۷۵/۳ متر بلندی دارند
در كنار هم ساخته می شود . هر كدام از این اتاقها ، زیر كوره ای دارد و گازهای سوخته
از آتش خانه (چال) كه در بیرون كوره است از میان سوراخ بزرگی كه در كف اتاق است گذشته
 وارد اتاق پخت می شود .
بام هر اتاق گنبدی است و سوراخی (حلقه ای) در وسط آنست كه قطرش ۷۰ سانتیمتر است .
 ویژگی عجیب این كوره اتاق بزرگی است كه روی دو اتاق پخت است و یك تاق بلندی در بالای آنهاست .
 این اتاق بالایی كه سر كوره ها نامیده می شود اتاق خشك كن است .
گازهای سوخته شده كه از اتاق پخت بر می خیزد از میان سفالهای چیده شده گذاشته
و سرانجام از طریق دودكشی كه در اتاق خشك كن است به خارج می رود .
وقتی كه یكی از كوره ها را می چینند شاگرد ظرفهای خشك شده را از اتاق سر كوره
و از میان سوراخ تاق اتاق پخت به استاد خود كه در اتاق پخت است می دهد .
تهی كردن كوره آسان است جلو هر اتاق پخت را كه به هنگام آتش كردن ،
تیغه كرده بودند باز كرده و كالاهای پخته شده را از آنجا به خارج می برند .
هر اتـاق به نوبت آتش می شود و پخت ۴۸ سـاعت طـول می كشد ،
در صورتی كه در این مدت اتاق دوم
خشك شده است . پیش از اینكه یكی از اتاقها آتش شود لوحهٔ بزرگ پخته شده
 گلی روی سوراخی كه در
سقف اتاق دیگر است قرار می دهند تا اینكه سفالهایی كه در آن هست خنك شود
و آتش اتاق دیگر به آن اثر نكند .
در بیدخت خراسان كورهٔ تقریباً امروزی با هواكش زیر وجود دارد . كورهٔ این شهرستان
 اتاق چهارگوشی است با تاق ضربی كه چاه آتشخانه در پهلوی آن قرار دارد .
آتش در پایین كوره سوخته و هوای لازم را از هواكش زیر زمینی می گیرد . هیزم
و بوته را از در شاخگاه كه در دیوار كوره است توی چال می ریزند .
دیوارهای روبروی آتشگاه در حدود ۱۲ سوراخ در كف دارد كه به چندین
دودكش (موری) كه در دیوار آن ساخته شده منتهی می شود .
یعنی گازهای سوخته شده نخست از سفالهای چیده شده گذشته
به سوی تاق ضربی می رود و سپس به ناچار به سوی كف اتاق می آیند
 تا از دودكشها بتوانند خارج شوند . سرعت گازهای سوخته شده
در اثر این كار كم می شود و حرارت قابلی بدست می آید .
اما عادیترین كورهٔ سفالسازان همانند كورهٔ آجرپزهاست منتها خیلی كوچكتر .
كوره های سفالهای ظریفتر در كنارهٔ اتاق سوخت خود ، سوراخ هوا (در هوا)
 دارند تا سوخت بهتر انجام گیرد و آن را بتوان تحت نظارت و نظم در آورد یعنی
 بسته به موقعیت و نیازمندی سفالها بشود هوای اكسید كننده و یا هوای
احیا كننده ایجاد كرد.
ابوالقاسم كاشی می نویسد كه در زمان وی كوره ها دارای طبقه بندی
متعددی بودند كه از گذاشتن و لوحه های سفالی بر روی میخهای گلی
 ایجاد شده بودند . كوزه گران امروزی نیز برای پختن سفالهای مرغوبتر ،
آنها را روی این طاقچه ها قرار می دهند . این كوره ها به
جای بوته هایی كه كوره آجرسازی مصرف می كند ، چوب ،
به ویژه چوب بادام وحشی و بید به كار می بردند . ابوالقاسم اضافه می كند
 كه پوست هیزم را می كندند كه دود نكند و این كار را سفالسازان
اصفهان نیز قبل از اینكه كوره ها را نفتی كنند انجام می دادند

صنايع توليد شيشه يکي از پايه هاي اصلي اقتصاد آمريکا مي باشد. اين صنعت بيش از 150/000شغل تخصصي ايجاد نموده است؛ که بيش از 21 ميليون تن محصولات مصرفي با ارزش تخميني 22 ميليارد دلار در سال توليد مي کند.
توليد شيشه نياز به انرژي زياد دارد که 12 درصد ازکل قيمت فروش را شامل مي شود. از لحاظ تئوري براي ذوب کردن يک تن شيشه 2/2 ميليون Btu (واحد بريتانيايي براي گرما) انرژي لازم است؛ در حقيقت مقدار انرژي مورد نياز به خاطر پايين بودن بازده و اتلاف انرژي به ميزان دو برابر افزايش مي يابد. صنايع شيشه شامل 4 بخش عمده مي شود:

1) ظروف شيشه اي (container glass)

اين گروه شامل بطري ها(Bottles) ، شيشه هاي دهنه گشاد(Jars) و... مي شود.

2) شيشه هاي فلوت(flat glass)

اين گروه شامل شيشه هاي پنجره، آينه ها و شيشه هاي اتومبيل و... مي شود.

3) الياف شيشه (fibre galss)

اين گروه الياف شيشه اي اند که به صورت عايق هاي ساختماني و الياف بافته شده توليد مي شوند.

4) شيشه هاي ويژه (specialty glass)

اين گروه شامل وسايل آشپزخانه (cook ware)، تابلوهاي نمايشگر سطح (displays flat panel)، حباب لامپ ها(light bulbs)، الياف نوري(fiber optics)، وسايل پزشکي(medical equipment) و... مي باشد.
شيشه هاي فلوت 17%توليد شيشه ي ايالات متحده آمريکا از لحاظ وزن را شامل مي شود. همچنين ظروف شيشه اي 60درصد، الياف شيشه و9 درصد و شيشه هاي ويژه 4 درصد از توليدات شيشه اي ايالات متحده را شامل مي شوند.
درحالي که صنايع ظروف شيشه اي، الياف و شيشه هاي فلوت که سهم بسيار بالايي در فروش دارند بر پايه ي شيشه هاي سودالايم(soda-lime glass) پايه گذاري شده اند؛ صنعت شيشه هاي ويژه بر روي شيشه هاي مقاوم در دماهاي بالاتر تمرکز دارد و بيش از 60/000نوع محصول مختلف توليد مي کند. مثالهايي از توليدات شيشه اي که بوسيله ي صنعت شيشه سازي توليد مي شوند در شکل 1 ديده مي شوند. حالت مطلوبي از صنعت شيشه درطول 20 سال فرمول بندي شده است؛ که اين با مشارکت DOE (دپارتمان انرژي آمريکا) انجام شده است.

و چالشهاي تکنولوژي در آينده و فرصت هاي تحقيقاتي با مقايسه ديد آينده و حالت کنوني صنعت شيشه تعريف شده است. چالشهاي تکنولوژي به طور عمومي به چهار دسته تقسيم بندي مي شوند:
1)پيشرفت ها در زمينه ي ذوب و پالايش و در زمينه ي ساخت (شکل دهي)
2)پيشرفت تکنولوژي، تکنيک هاي ساخت شيشه، کنترل پروژه ها (Processing controls) و شبيه سازي مدل براي پروسه هاي جديد با کامپيوتر
3)بهبود سيستم هاي کنترل خروج، روشهاي بازيافت و مديريت مواد جامد باطله و...
4)توسعه ي توليدات ابداعي براي استفاده هاي جديد از شيشه
بخش هاي بالا پروسه هاي توليد شيشه هاي کنوني و چگونگي رسيدن به ديد صنعتي در زمينه ي شيشه از مواد پايه سراميکي را تعريف مي کند.
موادي که معمولاً در وسايل تهيه شده بوسيله ي شيشه استفاده مي شود شامل: فيوزد سيليکا (fusedsilica)، گرانيت، فلزات گران بها، آلياژهاي آهني سرد شده در آب مي باشند. مواد سراميکي ابتدا به عنوان مواد نسوز(refractories) و اکنون نيز به صورت هرچه بيشتر و در زمينه ي پوشش هاي مقاوم به سايش کاربرد دارد. همچنين مواد سراميکي پيشرفته به ندرت در اين صنعت استفاده مي شود که علت آن قيمت بالاي اين مواد است. بعلاوه به خاطر نبود مواد مقاوم در محيط هاي بادماي بالا جهت فرآيندهاي شيشه سازي، فلاکس ها به مواد شيشه اي اضافه مي شوند تا بتوان با کاهش دماي فرآيند شيشه سازي، اجازه ي استفاده از مواد مرسوم را داشته باشيم.
بحث ما بر طبق 4 عمليات عمده در توليد شيشه متمرکز شده است که به شرح زير مي باشند:
1)مرحله ي تهيه مخلوط(Batching)
2)مرحله ي ذوب (melting)
3)مرحله تصفيه و پالايش (refining)
4)مرحله شکل دهي (forming)
همچنين در بخش هاي بعدي اين مقاله در مورد 4 بخش از صنعت شيشه سازي صحبت کرده و در بخش آخر اين مقاله در مورد مشعل ها و وسايل توليد حرارت درکوره هاي توليد مذاب شيشه صحبت مي کنيم.
عمليات تهيه ي مخلوط، ذوب و پالايش در همه ي روش هاي توليد شيشه با اندک تفاوت در نوع کوره يکسان است. پس به بررسي جداگانه ي 4 مرحله ي شيشه سازي مي پردازيم:

1) مرحله ي تهيه ي مخلوط (Batching)

انتخاب مواد خام با توجه به ترکيب شيميايي، يکنواختي و اندازه ي ذرات انجام مي شود. مواد افزودني آلي و فلزي و سراميکي از بين مراحل حمل ونقل، انبار کردن، مخلوط کردن و دانه بندي عبور مي کند. اين مراحل شبيه مراحلي است که شيشه هاي بازيافتي عبور مي کنند. به علت اثرات مواد افزودني و با توجه به کيفيت محصول توليد شده، مقدار شيشه ي بازيافتي تغيير مي کند.
صنعت توليد شيشه هاي فلوت 39درصد از شيشه هاي شکسته ي خود را باز يافت مي کند. مواد ناخالصي سراميکي واکنش کمي با مذاب شيشه دارند و ذوب نمي شوند بنابراين به صورت سنگ ريزه هايي در محصول نهايي ديده مي شوند. ناخالصي هاي فلزي و آلي باعث بوجود آمدن ناپايداري در طي پروسه ي شيشه سازي مي شوند(از طريق واکنش هاي اکسايش -کاهش). که اين مواد موجب کاهش کيفيت شيشه مي شوند. مواد آلي موجود در بچ، منبعي مناسب جهت افزايش گازهاي خروجي هستند و موجب افزايش ارزش تميزکنندگي گازهاي خروجي مي شوند(اين مواد موجب افزايش گازهاي خروجي مي گردد و خروج گاز را از مذاب آسانتر مي کنند)
پروسه هاي نقل و انتقال، مخلوط کردن و دانه بندي موجب ساييده شدن وسايل وادوات مورد استفاده مي شوند بنابراين معمولاً ابزار آلات اين بخش داراي سطوح پوشش داده شده با سراميک هستند؛ و يا خطوط انتقال بوسيله ي سراميک هايي مانند آلومينا، سيلسيم کاربيد و يا تنگستن کاربيد ساخته مي شوند.
درحالي که به طورعمومي اثر قيمت و عملکرد مناسب و کافي براي انتخاب مواد در اين مکان ها بسيار مهم است ولي به دليل ريسک امکان آلودگي مذاب شيشه، استفاده از مواد ارزان قيمت تر ريسک بزرگي به حساب مي آيد.

2) مرحله ذوب(melting):

تقريباً 600 کوره ي ذوب شيشه در آمريکاي شمالي وجود دارد. توزيع نوع اين کوره ها به شرح زير است.
210کوره در زمينه صنعت بطري هاي سازي، 110 کوره مربوط به الياف شيشه، 45 کوره در صنعت شيشه ي فلوت و 235کوره مربوط به شيشه هاي ويژه است. عمر يک کوره مذاب شيشه با توجه به نحوه ي ساخت آن متفاوت است اما براي کوره هاي اين صنعت عمر 7 تا 8 سال غير معمولي نيست. البته هزينه ي بازسازي يک کوره به آساني از يک ميليون دلار تجاوز مي کند و همين امر نشاندهنده ي اهميت نحوه ي بازسازي کوره هاي شيشه سازي است. کوره ها را مي توان به دو گروه، کوره هاي گرم شونده با الکتريسته و کوره هاي گرم شونده با سوخت تقسيم کرد، که معمولاً گرمايش الکتريکي مذاب با آتش حاصل از سوختن مواد نفتي توأم است. اين عمل موجب بهبود يکنواختي گرما دهي، مهيا نمودن افزايش متناوب در ظرفيت ذوب با کم ترين هزينه، افزايش بازده مذاب، کاهش مصرف انرژي و دماي پايين تر (در بالاي نقطه ي ذوب) براي کاهش خروج انرژي مي گردد.

3) مرحله پالايش(refining):

مرحله ي اصلاح شيشه در کوره ي مقدماتي اتفاق مي افتد و موجب يکسان شدن دماي مذاب مي گردد. کوره ي مقدماتي معمولاً با گاز طبيعي کار مي کند. همچنين ازتقويت کننده هاي الکتريکي نيز براي افزايش بازده و بهبود يکساني دما، مي توان بهره برد. مبدلهاي گرمايي سرد شده با آب (water-cooled metal heat exchangers) براي کمک به ايجاد دماي يکنواخت مورد استفاده قرار مي گيرند. همچنين ممکن است از سراميک هاي پيشرفته نيز استفاده شود. تغييرات دمايي در کوره ي مقدماتي بسيار حياتي است و موجب ايجاد مشکلاتي شبيه به آنهايي که در مرحله ي ذوب با آنها روبرو بوديم، مي شود.پيستون ها(plungers) و نازل هاي (nozzles) مورد استفاده براي حرکت دادن و پخش کردن مذاب شيشه از سراميک هاي نسوز و يا موليبدن ساخته شده اند. ولي اين اجزا به علت رويا رويي و مواجهه با سايش بالا و ايروژن (erosion )نوعي خوردگي است که به واسطه ي حرکت سيال بر روي يک سطح اتفاق مي افتد). براي شيشه هاي با دماي ذوب پايين تر Inconel600 استفاده شده است که در اين مورد نيز شبيه به مورد بالا خوردگي شديد گزارش شده است. در دماهاي بالاتر خنک سازي با آب نيز مي تواند براي کاهش دماي اجزا مورد استفاده قرار گيرد. تعداد زيادي از مواد مناسب (مواد سراميکي پيشرفته) مورد استفاده در مراحل پالايش و ذوب شيشه وجود دارد که بسياري از اين مواد مناسب، براي ساخت کوره هاي سوخت -اکسيژن fired oxy-fuel استفاده مي شوند. سيکل هاي متناوب احتراق نيز بهبود يافته که گفته مي شود مواد سراميکي پيشرفته توانايي مقاومت در برابر اين سيکل هاي احتراقي را دارند.

4)شکل دهي(forming):

با توجه به اينکه محصول نهايي، چه نوع محصولي باشد نوع و نحوه ي فرم دهي نيز متفاوت است.

روش هاي شکل دهي انواع مختلف شيشه از جمله شيشه هاي فلوت، ظروف شيشه اي، الياف شيشه و شيشه هاي ويژه معمولاً بسيار متفاوت اند. در قسمت هاي بعدي اين مقاله در مورد هر يک از اين زمينه هاي توليد شيشه صحبت کرده و درقسمت پاياني نيز در مورد مشعل ها و سيستم هاي گرمايشي مورد استفاده دراين صنعت صحبت مي کنيم. ديدگاه اين مقاله بيشتر بررسي موقعيت هاي کاربردي در زمينه ي مواد ساختاري مورد استفاده در صنعت توليد شيشه است.

شيشه هاي فلوت (flat)

صنايع شيشه ي فلوت ايالات متحده آمريکا شامل 6 توليد کننده ي عمده است؛ که با 28 کوره در 16 ايالت کار مي کنند در اين کارخانه ها، که 12/000 نيروي کار ماهر را به کار گرفته اند سالانه 2/9 ميليون تن شيشه توليد مي شود که اين مقدار توليد، فروشي برابر 2/1 ميليارد دلار را به خود اختصاص مي دهد. کارخانه هاي توليدي در اين بخش عمدتاً در کنار منابع ارزان قيمت انرژي قرار دارند. در سال 1991، اين صنعت 55/2 تريليون Btu انرژي مصرف کرده است که اين مقدار انرژي در درجه اول از گاز طبيعي و در درجه ي دوم از برق بدست آمده است. به دليل فشارهاي رقابتي حاصله از کشورهاي درحال توسعه، افزايش بازده توليد و راندمان انرژي به طور مداوم و مصرانه مورد توجه قرار گرفته است.
در طي 25 سال گذشته راندمان انرژي به بيش از 50% ارتقاء داده شده است؛ که اين صرفه جويي در انرژي به خاطراستفاده از مواد نسوز بهبود يافته ميسر گشته است. يک کارخانه ي توليد شيشه فلوت هزينه اي برابر 100ميليون دلار براي ساخت لازم دارد عمر مفيدي برابر 12 سال دارد.
يک کارخانه ي توليد شيشه هاي فلوت نمونه وار شامل يک سري عمليات هاي بالادستي (upstream operations) است که شامل عمليات هاي، تهيه ي مواد اوليه (Batching)، پالايش(refining)، شکل دهي (forming) و اينلينگ(annealing) است. همچنين يک سري عمليات پايين دستي شامل حرارت دهي ثانويه(reheating)، شکل دهي ثانويه(reforming)، پوشش دهي (coating)،تنپر کردن(tempering) و لايه نشاني.
عمليات هاي پايين دستي را مي توان در کارخانه ي مبدأ و يا در جاهاي ديگر انجام داد. عمليات هاي بالا دستي در همه ي کارخانه هاي توليدي يکسان است. که علت آن اين است که همه ي آنها از پروسه ي مسطح سازي براي شکل دهي شيشه ي سيليسي سودالايم به صورت ورقه هاي نازک استفاده مي کنند. برخلاف کوره هاي مورد استفاده در ساخت انواع ديگر شيشه ها، کوره هاي مورد استفاده در صنعت شيشه هاي فلوت عمدتاً بسيار بزرگ هستند. قسمت پالايش دهنده شيشه در کوره هاي توليد شيشه ي فلوت نيز به تناسب بزرگ است؛ که علت آن احتياج به زدودن عوامل مخرب ناشي از جوشش گازها و ديگرعوامل ناخالصي است. اين عوامل ناخالصي و يا گاز موجب کاهش شفافيت نوري شيشه ي توليدي مي شوند.
دو نوع روش براي شکل دهي شيشه ي فلوت استفاده مي شود که يکي از آنها به وسيله ي برادران (PB) pikington وديگري بوسيله صنايع PPG ابداع شد.
تفاوت هاي عمده بين اين دو روش نحوه خروج شيشه از کوره است. اجزاي اصلي روش PPG در شکل 1 نشان داده شده است.

يک کوره ي نمونه وار فلوت – زون (furnace float Zone ) ، 49متر طول و 9متر عرض دارد و مي تواند909 تن شيشه را در خود جاي دهد. در روش PPG، شيشه ي پالايش يافته به طور پيوسته و به صورت يک نوار با پهناي ثابت از روي يک حمام قلع مذاب عبور کرده و با عبور از يک بخش که شامل غلطک هاي فولادي آسترشده با مواد نسوز است، در هواخنک مي شود.
در روش PB، شيشه ي مذاب وارد يک ناحيه بسيار باريک مي شود و سپس به سمت يک حمام قلع مذاب حرکت مي کند و قبل از رسيدن به پهناي مناسب، يک مسير پيچيده را طي مي کند. در هر دو روش، شيشه با دماي 1040درجه سانتي گراد وارد مي شود و با دماي 600درجه سانتي گراد خارج مي شود. حمام قلع در يک دماي معين (815درجه سانتيگراد) نگه داشته مي شود و اين درحالي است که مسير فولادي دماي شيشه را به 100درجه سانتي گراد مي رساند. يک محيط شامل گاز نيتروژن 5-8 درصد گاز هيدروژن براي جلوگيري از اکسيد شدن قلع استفاده مي شود. مواد ديگري که توانايي جايگزيني با فولاد آسترشده با مواد نسوز و حمام قلع مذاب (براي مثال تنگستن و گرافيت) مورد بررسي قرار گرفته است؛ که البته اين مواد گران قيمت هستند و داراي مشکلاتي ناشي از سختي بسيار آنها (مثلاً در فرآيند شکل دهي آنها) هستند. يکي ديگر از مشکلات و عيوب هاي اين مواد مقاومت به اکسيداسيون ضعيف آنهاست. براي انتخاب مواد براي وسايلي که با قلع ارتباط دارند گزينه هاي بسيار کمي داريم که علت آن طبيعت بسيار خورنده ي قلع است.
جريان شيشه از کوره ي زون -فلوت و در بخش انتهايي پالايش دهنده بوسيله ي يک خروجي که tweel ناميده مي شود به طورمنظم خارج مي شود. جنس tweel از فيوزد سيليکا (fused silica)است. tweel، شيشه ي مذاب خروجي از کوره ي ذوب شيشه را شکل دهي مي کند که بدين وسيله کمک به کنترل اندازه ي ضخامت نهايي محصول توليدي مي شود. ضخامت پاياني شيشه ي توليدي همچنين به عواملي چون:ويسکوزيته ي شيشه، کشش سطحي و از همه مهمتر، نيروهاي انقباضي وارده به لبه هاي نوار شيشه اي (اين نيروها بوسيله ي سيستم کشش وارد مي شود) بستگي دارد. شيشه هاي نازک تر را مي توان با جريان دادن شيشه و ايجاد موانعي گرافيتي تهيه کرد در حقيقت اين موانع گرافيتي که به صورت خشک کار مي کنند به لبه هاي شيشه اعمال نيرو مي کنند. به علت کوتاهي عمر tweel که تنها 2 ماه مي باشد، مواد ديگري نيز که عمر مفيد بيشتري دارند مورد توجه قرار گرفته است. يک نکته ي مهم در مورد مواد استفاده شده در ساخت tweel اين است که جنس مواد مورد استفاده شده بايد با جنس شيشه سازگار باشند همچنين بايد مقاومت به شک بالا و قابليت تحمل نيرو در دماي ذوب شيشه را داشته باشند.
جايگزيني مواد نيازمند به سيستم خنک سازي با مواد بدون نياز به اين سيستم، به خاطر هزينه ي بالاي نگهداري و خوردگي شديدتر اين قطعات مورد توجه و پژوهش قرار گرفته است. از اين رو استفاده از آلياژهاي فلزي (مثلاً فولادها) مورد توجه قرار گرفته که به علت وجود نيکل در شيشه هاي بازيافتي و تبديل شدن آن به سولفيد نيکل در هنگام قرار گرفتن در دماي بالا، اين کار نيز مطلوب نمي باشد.
معمولاً براي کاهش خوردگي در کارخانه هاي شيشه سازي، آب مورد استفاده براي خنک سازي اجزا تصفيه شده و برخي از يون هاي مضر بوجود آمده در آب دفع مي شود.
دماي شيشه و قلع مذاب بوسيله ي هزاران بخش سيلسيم کاربيدي تعبير شده در طول کوره تنظيم مي شود. و همين طور که شيشه به سمت پايين حمام قلع حرکت مي کند، سرد شده و ويسکوزيته اش افزايش مي يابد، بنابراين مي توان بوسيله ي غلتک هايي شيشه ي سرد شده را از حمام حرکت داد. غلتک هاي جابجا کننده ي شيشه در کره آنيلينگ، که در امتداد کوره ي ذوب قرار گرفته، به گونه اي طراحي شده اند که موجب دفورمگي حاصل از وزن خود شيشه در حال سرد شدن، نشوند. اين غلتک ها تقريباً 30 سانتيمتر قطره و 4/3متر طول دارند که از فلزات سرد شده در آب يا پوشش هاي آزبستي (پنبه ي نسوز) ساخته شده اند.
يکي ديگر از وسايل مورد استفاده در پروسه ي شيشه سازي و بررسي آن، آذرسنج هاي نوري هستند اين وسايل براي اندازه گيري دماي سطح شيشه و حمام قلع مورد استفاده قرار مي گيرند. همچنين ترموکويل هاي غلاف دارمورداستفاده در اندازه گيري دماي زير سطح حمام قلع نيز يکي ديگر از اين وسايل است.
وسايل سرد کننده تعبيه شده در سقف کوره ي آينلينگ يکي از منابع عمده ي ايجاد کننده ي عيوب شيشه هستند. بخارات سولفيد بر روي اين وسايل سرد کننده چگالش مي يابد و موجب افتادن اين بخارات چگالش يافته بر سطح شيشه مي شود.
البته از منابع ديگر ايجاد عيوب در شيشه سطح ناصاف غلتک هاي آسيب ديده نيز مي تواند باشد. که اين مشکل نيز قابل حل است.
ورقه ي شيشه اي خارج شده از کوره زون -فلوت وارد کوره ي آنيلينگ مي شود. اين کوره هاي آنيلينگ عموماً lehr ناميده مي شوند. کوره ي lehrموجب از بين رفتن تنش هاي ناشي از شيب گرمايي مي شوند که اين شيب گرمايي ناشي از عملياتي است که در پروسه ي شکل دهي اتفاق افتاده است.
کوره ي lehr در دماي 200درجه سانتي گراد کار مي کند. اين کوره با احتراق گاز و يا الکتريسته گرم مي شود. اتمسفر يک کوره ي lehrالکتريکي، هوا و اتمسفر يک کوره ي lehr گازي، عموماً گازهاي ناشي از پروسه ي احتراق است.
شيشه ي توليدي از ميان کوره ي lehr و بر روي يک سري غلتک از جنس فولاد سرد شده با آب، فيوزد سيليکا و يا ماده اي با پوشش آزبست عبور مي کند که اين غلتک ها 5 سانتي متر قطر و 2/5متر طول دارند. (همان گونه که در شکل 2 نشان داده شده است.)

مشکلاتي که در طي حرکت صفحه ي شيشه اي در کوره lehr اتفاق مي افتد شامل:
1)آسيب رسيدن به سطح غلتک ها
2)ايجاد خط و علامات ناشي از غلتک ها برروي سطح شيشه
3)خم شدن شيشه در بين فاصله ي دو غلتک بر اثر نيروي وزن شيشه
4)موج دار شدن غلتک ها
5)تغيير فاز بر اثر گرما در غلتک ها
اندازه و سرعت يکسان غلتک ها، عوامل مهمي در جهت جلوگيري از خط دار شدن سطح شيشه است. مشعل هاي تشعشعي در بسياري از کوره هاي lehr استفاده مي شود و به عنوان يک وسيله ي مناسب و حفاظتي در برابر خط هاي ناشي از عوامل مختلف است. بمحض سرد شدن شيشه و رسيدن دماي شيشه به دماي محيط، شيشه بريده شده و براي پروسه هاي پايين دستي بسته بندي مي شوند.
عمليات هاي پايين دستي مي تواند از تعدادي مرحله شامل: حرارت دهي دوباره (reheating)، شکل دهي دوباره(reforming)، تنپرکردن(tempering) و پوشش دهي تشکيل شده باشند. مراحل حرارت دهي دوباره و تنپرينگ در کوره اي شبيه به کوره ي lehr اتفاق مي افتد و تنها، دماي کوره متفاوت است. حجم زيادي از هواي گرم شده در کوره ي lehr و براي کاهش شيب گرمايي استفاده مي شود. فن هاي مورداستفاده از فولاد دما بالا ساخته شده اند که اين فن ها همراه درايورهاي سرد شده در آب تشکيل شده اند. اعوجاج حاصل از دماي کاربرد بالا موجب کاهش طول عمر اين قطعات مي شود.
پس ازاينکه شيشه دوباره گرم شود، قابليت شکل دهي دوباره و خم کردن آن در قالب هاي فيوزد سيليکايي وجود دارد.

به خاطر خواص ساختاري ضعيف و ظريف، قالب ها به آساني آسيب مي بينند. در حالي که قالب ها قابل تعميرند ولي به خاطر صرفه جويي در وقت و هزينه اين کار انجام نمي شود. پوشش هاي رهاسازي يا موانع سراميکي يا ورقه هاي نازک فلزي براي جلوگيري از چسبيدن قالب به شيشه مورد استفاده قرار مي گيرند. به دليل اينکه شيشه ي قالب گيري شده بايد يک دوره ي زماني را بدون حرکت قرار گيرد و توان جداسازي سريع قالب از شيشه وجود ندارد، نياز به قالب هاي زيادي در اين پروسه است که بسيار پر هزينه مي باشد.

شيشه ي مخصوص ظروف ( Container glass) :

صنعت شيشه ي مخصوص ظروف که شامل 64 کارخانه در 25 ايالت آمريکاست ، با اشتغال 30000 کارگر ماهر ، توليد کننده ي 1203 ميليون تن شيشه در سال است . اين صنعت سالانه 5 ميليارد دلار فروش دارد .
کارخانه هاي مرتبط با اين صنعت به طور عمده در نزديک مراکز فروش کالا قرار دارند . در سال 1992 ، اين صنعت 119 تريليون Btu انرژي مصرف کرده است که 79 درصد از اين انرژي به وسيله ي گاز طبيعي تامين شده است .
فشارهاي رقابتي حاصله از سليقه ي مشتري ها و بازار به سمت استفاده از مواد سبک تر (مانند آلومينيوم و پلاستيک ) براي ظروف است . همچنين عواملي مانند قيمت بالاي توزيع و پخش محصولات شيشه اي به خاطر وزن بالاي شيشه ، ارزان بودن قيمت کارگر در کشورهاي در حال توسعه ، بر روي اين صنعت تاثير مي گذارد . قيمت توزيع و پخش ظروف شيشه اي با توسعه ي شيشه هاي با استقامت کششي بالاتر و بهبود روش هاي توليد ، کاهش مي يابد . اين بهبود روش هاي توليد و افزايش مقاومت کششي شيشه موجب توليد شيشه هاي با جداره ي نازک تر مي شود . افزايش توليد و بهره وري بيشتر از انرژي باعث ايجاد توان رقابتي بالا در برابر کشورهاي در حال توسعه است .
براي ساخت يک کارخانه ي توليد شيشه هاي مخصوص ظروف هزينه اي برابر 70 ميليون دلار نياز است . که آخرين کارخانه ي توليد اين محصولات در سال 1981 ساخته شد . به دليل به کمال رسيدن روش هاي توليد ، روشهاي توليد در همه ي کارخانه ها يکسان است .
يک کارخانه ي توليد شيشه هاي مخصوص ظروف نمونه وار شامل عمليات هاي بالا دستي :
تهيه ي بچ اوليه ، ذوب کردن شيشه ، اصلاح و پالايش شيشه ( conditioning ) و شکل دهي است . همچنين عمليات هاي پايين دستي شامل : پوشش دهي و آنيلينگ مي شود . که البته عمليات هاي پايين دستي را مي توان در داخل کارخانه و يا بيرون از آن انجام داد . عمليات هاي مربوط به تهيه بچ اوليه ، ذوب ، اصلاح و آنيلينگ شيشه هاي توليدي شبيه به آنهايي است که در قسمت قبل گفته شد . در اينجا در مورد شکل دهي شيشه هاي ظروف صحبت مي کنيم .

شکل دهي شيشه هاي مخصوص ظروف :

پس از اصلاح دما و يکنواختي : شيشه مذاب به عمليات شکل دهي منتقل مي شود .
gob feeder يک قسمت کوچک از کوره ي مقدماتي است که شامل يک ميکسر ، پيستون ، خروجي و جرثقيل است که در شکل (1) نشان داده شده است . gob feeder وزن ، دما و شکل تکه هاي شيشه را کنترل مي کند . که همه ي اين فاکتورها بر روي کيفيت ظروف توليدي موثر است .سرعت شکل دهي تکه هاي شيشه را مي توان تا 300 تکه بر دقيقه افزايش داد . مواد ساختاري مورد استفاده براي gob feeder شامل : فلزات سرد شده در آب (پره هاي برش دهنده ) ، فلزات گران بها ( هم وزن ) ، مواد نسوز ( پيستون ) مي شود که در طي پروسه دماي تکه هاي شيشه به 1100 درجه سانتيگراد مي رسد . تکه هاي شيشه سپس وارد عمليات شکل دهي مي شوند . در طي پروسه ي شکل دهي گرما از شيشه گرفته شده که اين از دست دادن حرارت بر اساس روش کنترل شده اي انجام مي شود . چندين روش براي شکل دهي تکه هاي شيشه وجود دارد ؛ که انتخاب نوع روش به عواملي چون ترکيب ، شکل ظرف ، اندازه و سرعت توليد بستگي دارد . روش پرس ـ دمش معمولاً براي تهيه ي ظروف دهان گشاد استفاده مي شود . شکل (2)

در عمليات شکل دهي به روش پرس ـ دمش ، تکه هاي شيشه وارد قالب شده و ابتدا پرس مي شوند . درطي عمليات پرس کردن ، دماي پيستون به 550 درجه سانتيگراد مي رسد . به دليل اينکه مواد مورد استفاده در ساخت پيستون ، سختي مناسبي در اين دما ندارند معمولاً سطح پيستون به واسطه ي شيشه ي سرد شده خراشيده مي شوند .
قطعه ي شيشه ي پرس شده که Blank نام دارد از قالب خارج شده و دوباره گرم مي شود و در قالب ثانويه که قالب دمش نام دارد ، قرار مي گيرد و با دمش به شکل ظرف مورد نظر در مي آيد . هنگامي که شيشه ي فرم داده شده از قالب دمش خارج مي شود ، دماي آن به 78 درجه سانتيگراد کاهش مي يابد .
سرعت توليد به سرعت خروج حرارت وابسته است که مي توان سرعت توليد را به 100 ظرف در دقيقه رساند (اين سرعت توليد هنگامي اتفاق مي افتد که از قالب هاي چند برابر براي يک سيستم تغذيه ي تکه هاي شيشه بهره برده شود )عمليات شکل دهي سهم زيادي در هزينه و کيفيت ظروف شيشه اي پاياني دارد که مقدار زيادي از اين سهم مربوط به قالب هاي شکل دهي مي شود.
مواد مورد نياز براي توليد قالب هاي مناسب بايد خصوصياتي از جمله : ارزان بودن ، توانايي توليد شکل هاي پيچيده ، پيچش کم در هنگام استفاده ، توانايي ايجاد سطح پاياني مطلوب براي شيشه ، انبساط گرمايي پايين ، خواص ساختاري پايدار در دماي بالا ، ضريب انتقال گرمايي بالا و مقاومت بالا در برابر سيکل هاي گرمايي را داشته باشند . مواد قالب هاي اوليه از چدن است .سرمايش به وسيله ي فشار کم هوا براي تسريع در عمليات انتقال گرما و بهبود کنترل گرمايي انجام مي شود . به هر حال به دليل اينکه سيستم خنک سازي با هوا ايجاد سر و صدا مي کند ، سيستم سرد کردن با آب ، به عنوان يک راهکار ممکن است انتخاب شود . البته يکي از نقايص سيستم هاي خنک سازي با آب ، ايجاد نشست آب و خوردگي است .
براي کاهش زمان قالب گيري در هر سيکل ، مي توان دماي قالب را به وسيله ي هوا يا آب کاهش داد . مواد مورد استفاده براي قالب ها که انتقال حرارت بهتري دارند نيز مي تواند به عنوان يک راهکار باشد . (مثلاً آلياژهاي پايه مس ).
براي جلوگيري از چسبيدن قالب به شيشه ، ايجاد خطوط نامطلوب بر روي شيشه و يا اکسيداسيون فلز قالب ، قالب در هر سيکل به مواد روانساز آغشته مي شود . به خاطر اينکه دماي قالب به 500 درجه سانتيگراد مي رسد؛ مواد روانساز مورد استفاده در قالب ، ايجاد بخار يا دود مي کنند و در برخي موارد به طور خود به خود آتش مي گيرند . روش هاي ديگر جهت رفع اين مشکل وجود دارد که شامل استفاده از روانسازهاي جامد غير فلزي فيلم مانند و يا وارد کردن گاز استيلن به داخل قالب گرم در هر دوره ، مي شود.(وارد کردن گاز استيلن موجب شکسته شدن گاز استيلن و ايجاد يک لايه ي کربني در بخش داخلي قالب مي گردد ).
مواد ديگري که اخيراً جهت ساخت قالب ها مورد استفاده قرار مي گيرند شامل سوپر آلياژهاي پايه نيکل ، گرافيت و پوشش هاي سراميکي مي شوند . موادي که شامل آزبست (پنبه ي نسوز ) بودند نيزبراي مدتي استفاده مي شد ولي به خاطر سرطان زايي و مسائلي با گرافيت جايگزين شد . سوپر آلياژهاي پايه نيکل در جاهايي مورد استفاده قرار مي گيرد که نياز به سختي و مقاومت کششي بالاتر باشد ( مثلاً در پيستون ها ، وسايل تنظيم جريان ( baffles ) ، قيف ها ، سري هاي دمش ، صفحات زيري و قطعات مسدود کننده ( plugs ) .
مانند شيشه ي فلوت ، آلودگي ناشي از نيکل مي تواند در پروسه ي شکل دهي ايجاد مشکل کند . گرافيت ماده ي ترجيح داده شده براي استفاده است زيرا اين ماده خيس نمي شود و موجب ايجاد خط يا چسبندگي نيز نمي شود . همچنين خود گرافيت خاصيت روانسازي دارد . اين ماده در دماي بالا مقاومت کششي خود را از دست نداده و ابعاد آن نيز ثابت مي ماند گرافيت ماده اي ارزان ، با قابليت ماشين کاري آسان و از لحاظ محيط زيست نيز ماده اي خنثي است . کاربرد گرافيت شامل لايي هاي سري دمش ( blow-head inserts ) ، لايي هاي دهانه ي خروجي ( take - out - tongue ) ، ميلرهاي باربر کوره ي (lehr-loading bars)lehr ، دفلکتورهاي تکه هاي شيشه ( gob deflectors ) ، جهت دهنده هاي بالابر ( conveyor guides ) ، مي شود . نمره و گريد گرافيت مورد استفاده بر اساس کاربردش تعيين مي شود .
مثلاً گرافيت متخلخل براي کوره ي lehr مطلوب است زيرا اين نوع گرافيت از واکنشهاي گرمايي که موجب انتقال سريع گرما در انتقال ظروف جلوگيري مي کند . گرافيت هاي با دانسيته ي بالاتر براي قالب ها ، که نيازمند استحکام و سختي بيشتري هستند ، مورد استفاده قرار مي گيرد . در حالي که گرافيت به خاطر بسياري از ويژگي هايش ترجيح داده مي شود ، اشکال کليدي آن عمر کوتاه آن به خاطر مقاومت در برابر اکسيداسيون و خواص کششي نامناسب آن است . همچنين استفاده از سراميک نيزموجب افزايش عيوب شيشه مي شود . همين طور که ظروف نازک تر مي شوند ، مواد با سختي بالاتر نيزبراي سطح قالب مطلوب تر مي شوند . که علت آن اين است که مواد سخت تر در سطح قالب ها به خاطر کاهش دادن ميزان آلودگي و ايجاد سطح پاياني تميزتر و کاهش اندازه ي بحراني ، بيشتر مورد توجه اند .
مواد با سختي بالاتر موجب کاهش ميزان سايش قالب نيز مي شوند . يکي از راه کارهاي مورد استفاده براي سخت کاري سطح قالب ، استفاده از پوشش هاي سخت (مانند : کاربيد تنگستن و کاربيد تيتانيم ) است . اين مواد در سطوحي که با دماي بالا سر و کار دارند (مخصوصاً در پيستون ها ) ، مورد استفاده قرار مي گيرند . در حالي که قطعات پوشش داده شده گران ترند و ماشين کاري آنها سخت تر است؛ مقاومت به سايش و اکسيداسيون ، و حفظ ابعاد اوليه در دماي بالا ، هنگامي که اين پوشش ها بر روي چدن و يا گرافيت ايجاد شود ، بسيار خوب است .
پس از انجام عمليات قالب گيري ، ظروف توليدي به داخل کوره ي lehr (براي از بين بردن تنش هاي داخلي ) برده مي شوند . ساختار کوره ي lehr مانند همان حالتي است که در مورد شيشه هاي فلوت گفته شد ؛ تنها تفاوت اوليه ي آنها در اين است که در توليد شيشه هاي ظروف از نوار نقاله براي حرکت دادن مواد اوليه از ميان نقطه ي گرم به وسيله ي يک روش کنترل شده که نوار نقاله کاملاً در داخل کوره قرار دارد .که اين کار موجب کاهش پرت حرارتي و افزايش بازده مي شود . به جز پوشش هاي مورد استفاده در برخي از قالب ها ، هيچ گواهي از استفاده ي مواد پيشرفته ي سراميکي در فرآيند شکل دهي شيشه هاي مخصوص ظروف نيست .
فرصت هاي خاص براي استفاده از مواد جايگزين با گرافيت در مکان هاي بسيار گرم وجود دارد که اين مواد جايگزين بايد خواصي از جمله تا فنس بهتر ، سختي بالاتر ، پايداري در برابر اکسيداسيون بهتر داشته باشند .
همچنين مواد ارزان تر جهت جايگزيني با فلزات گران بهاي مورد استفاده در gob feeder و کوره ي مقدماتي مورد تحقيق قرار گرفته است .
مواد با انتقال حرارت بيشتر و سختي بالاتر در دماي بالا براي ساخت قالب ها مورد استفاده قرار گرفته که موجب افزايش طول عمر قالب ، کاهش زمان انجام يک قالب گيري (بدون نياز به سرمايش داخلي ) شده است . مواد با مقاومت گرمايي بالاتر را همچنين مي توان در ساخت قطعات ديگر ماشين قالب گيري استفاده کرد . که اين امر موجب کاهش هزينه هاي نگهداري و بهبود کيفيت مي شود .
سنسورها جديد و غلاف سنسورهايي براي اندازه گيري دماي تکه هاي شيشه مورد استفاده قرار مي گيرند . اين سنسورها همچنين يکنواختي دما ، خروج حرارت در طي فورم دهي را اندازه گيري مي کنند که در همه ي موارد ، سراميک هاي پيشرفته در مرکز حل مشکلات قرار دارند . به دليل اينکه سازگاري سراميک هاي پيشرفته با مواد مذاب شيشه اي زياد است ؛ اين مواد که عمدتاً برپايه ي اکسيدها هستند ، انتخاب خوبي هم به صورت خالص و هم به صورت کامپوزيت با مواد ديگر هستند که در دماهاي بالا فازهاي پايدار نيزدارند .براي مثال مواد ممتاز در اين زمينه شامل : آلومينا ، مولايت ، کامپوزيت هاي سيلسيم کاربيد با آلومينا هستند . کامپوزيت هاي پايه موليبدن سيليسيد نيز از جمله مواد مناسب براي بسياري از اين کاربردهاست .

سراميک هاي پايه سيلسيم يک انتخاب خوب براي کاربردهاي با دماي بالاست که در اين کاربردها بهينه سازي خواص ساختاري مدنظر است و تماسي ميان شيشه مذاب و نسوز وجود ندارد .

الياف شيشه و شيشه هاي ويژه

الياف شيشه ( fiber glass) :

1 ـ تهيه ي مواد اوليه ( Batching ) :

2 ـ ذوب ( Melting ) :

3 ـ توليد الياف ( Fiberization ) :

شيشه هاي ويژه (Specialty glass ) :

مشعل هاي تشعشعي فلزي با سوخت گاز طبيعي وجود دارند که از آنها در طي فرآيند شکل دهي و آنيلينگ استفاده مي شود اما اين مشعل ها نياز به تعمير و نگهداري زيادي دارند

به گزارش ICTPRESS به نقل از " تایمز آنلاین" ، متخصصان این موسسه تحقیقاتی موفق به ثبت یک نوع فناوری غشائی شده اند که (Suspended Particle Devices (SPD نام دارد ، می تواند رنگ  ها را از هم تمییز داده و میزان دقیق نور آفتاب عبوری از پنجره را انتخاب کند.
فیلم یا غشاء (SPD) دارای یک سری  ذرات میکروسکوپی است که می توانند نسبت به ولتاژ های الکتریکی خاص از خود واکنش نشان دهند .
این شیشه های هوشمند علاوه بر کنترل نور می توااند دما را نیز کنترل کنند . مثلا در هوای بسیار گرم محیطی میزان شفافیت این شیشه های هوشمند به صورت اتوماتیک تعدیل شده و موجب می شود که مقدار کمی نور به داخل محیط در بسته وارد شود و متعتقباً مانع از گرم شدن بیش از حد هوا در داخل اتاق می شوند.
سازندگان این شیشه های هوشمند معتقدند با استفاده از این شیشه ها که می تواند میزان نور و حرارت وارده به اتاق را تعدیل کند هزینه های مربوط به سیستم تهویه هوا در منازل به شدت کاهش می یابد.

امروزه برای استفاده بیشتر از نور خورشید و اجرای برخی ایده های معمارانه،سطح وسیعی از ساختمان را با شیشه می پوشانند،لذا پنجره ها نقش اصلی را در کنترل نور ورودی به داخل ساختمان و میزان انرژی مورد نیاز ایفا می کنند.در این شرایط،امکان حفظ گرما یا سرمای محیطی مناسب و ذخیره سازی معقول،همراه با تأمین میزان نور دلخواه با مشکلاتی همراه می شود که شیشه های هوشمند نه تنها اتلاف انرژی را کاهش می دهد،بلکه استفاده از شیشه هایی بی نیاز از پرده را نيز امکان پذیر می سازد.در شیشه های هوشمند الکتروکروم با اعمال ولتاژ سطح شیشه از حالت شفاف به رنگ آبی میل می کند،در نوع دیگر شیشه های هوشمند که از جنس کریستال مایع است، تغییر وضعیت از حالت شفاف کدر انجام می شود.وی با اشاره به مرحله نهایی ساخت این شیشه در واحد جهاد دانشگاهی خواجه نصیر گفت:شیشه های هوشمند علاوه بر کاهش مصرف انرژی و صرفه جویی اقتصادی،موجب کاهش ورود اشعه مضر ماورای بنفش به محیط شده و از عوارض تخریبی آن بر پوست بدن و لوازم منزل جلوگیری می کند.وی با اشاره به تغییر و کنترل شدت نور و گرمای عبوری در شیشه های هوشمند خاطرنشان کرد:این شیشه ها در ساختمان های تجاری،دانشگاهها،بیمارستانها، الن های کنفرانس و اتاقهای جراحی که وجود پرده در این مکانها باعث تجمع غبار و آلودگی می شود،همچنین در خودروها، سلول های خورشیدی و گلخانه های شیشه ای کاربرد دارد.

Siemens helps build new float glass line

June 2000: Near Tehran, Iran, the new IFG float glass line was built under the supervision of the Siemens Kaveh Group. The plant used Siemens products, systems and services for Automation and Roof Heating.

Iran Float Glass Co. selected Kaveh, around 100 kilometres to the southeast of Teheran, for its new 400-ton float glass plant location. Stein Heurtey, the French plant engineering company, selected Siemens to provide the Automation System and the Roof Heating system for the tin bath.

The Siemens Glass Team's extensive experience on glass projects, expertise in the special requirements of the glass industry and their good working relationship with Stein Heurtey. all contributed to the successful completion of the project.

Solution

For the automation system and the energy controller for the roof heating, only components that had been tried and tested in the glass industry were used.

A reliable and flexible automation solution from Siemens was used as the basis of the solution. This system has a proven record in the global glass production industry, which demands a system that continues to run 24 hours a day for furnace campaigns of 8-10 years.

The application software was based on the popular SIGLAS® function blocks. The SIGLAS standards are the result of the many years of experience of the Siemens Glass Team.

SIPART® compact controllers acted as a backup control for the tank, the float chamber and the annealing lehr and SIMATIC® PLC was used for the control of the melting furnace.  They combined to achieve a tried and tested level of redundancy, popular among producers of float glass all around the world. Reliable technology was also required for the tin bath roof heating. Siemens Transformers and Thyristor units with onboard optimization and synchronization functions were utilized because of their experience in numerous float plants. These products gave the high-performance energy and temperature control required for this application.

A total of 24 Thyristor and Transformer units were used for the individual tin bath zones. The Power Controllers work in full wave, 2-phase mode with additional 'soft start' and 'soft down' features. A synchronization-switching algorithm was utilized on the power controllers, so that on and off operation was optimised, resulting in even network load.

The Thyristor controllers used in this project are now available with a Profibus interface. This offers customers with additional savings in field wiring and installation/start-up costs.

Iran Float Glass Co.'s new plant was commissioned without incident and has been producing top quality glass since the end of June 2000.

Siemens solution:

Key Siemens Benefits

تركيبات شيشه
تعداد تركيبات شيشه بسيار زياد است بطوريكه تاكنون بيش از 6500 تركيب مختلف ساخته شده و مشخصات و خواص آنها ثبت گرديده است .
اين تركيبات ممكن است تقريبا نيمي از عناصر جدول تناوبي را به نسبت هاي مختلف دارا باشند و مشخصات فيزيكي و شميائي و اپتيك هر تركيب با تركيب ديگر فرق دارد .
ساده ترين و رايج ترين نوع شيشه اي كه ساخته مي شود به شيشه قليائي معروف است كه تقريبا 73% سيليس (Sio2) ، 13% اكسيد كلسيم (Cao) و 14% اكسيد سديم (Na2o) دارد .


اين شيشه در پنجره و به مقدار زيادي در ساخت بطري و ظروف شيشه اي به كار مي رود . اين نوع شيشه ها يك ماده اضافي نيز در بردارند كه به عامل صاف كننده معروف است و باعث كاهش ويكوريته (غلظت و چسبندگي) شيشه مذاب در كوره مي شود و در نتيجه حباب هاي گاز و خرده هاي ديواره كوره شناور شده و به سطح مايع مذاب مي آيند متاسفانه اين ماده اضافي موجب مي گردد كه شيشه در مراحل بعدي بر اثر شعله چراغ كريستال بشود و بنابراين چنين شيشه اي براي كارهاي شيشه گري ساخت لوازم آزمايشگاهي مناسب نيست .البته كارخانجات شيشه سازي روش هاي توليد خود را چنان كامل كرده اند كه بدون استفاده از عامل صاف كننده نيز محصولات آنها از هر گونه حباب هوا (كه به آن خط مي گويند) و خرده هاي مواد كوره (كه به آن شن مي گويند)عاري است .
عيب يا نقص ديگري كه بندرت در شيشه هاي جديد ديده مي شود به نخ شيشه اي به صورت يك خط باريك موجدار به چشم مي خورد ، خظي كه مرز بين دو ناحيه از شيشه با ضرايب شكست نوري مختلف را تشكيل مي دهد . علت بوجود آمدن نخ شيشه اينست كه مواد متشكله كاملا با هم مخلوط نشده اند . حباب هوا ، شن و نخ شيشه تاثير چنداني در كار شيشه گري و يا در استحكام و مقاومت مكانيكي شيشه ندارند ، اما ظاهر شيشه را به صورت ناخوشايندي خراب مي كنند
شيشه هائي كه در كارگاههاي شيشه گري بكار مي روند ، غالبا به شكل لوله يا ميله ساخته مي شوند . مسئله بسيار مهم اين است كه كليه شيشه هائي كه از يك نوع خاص در سفارشات متوالي به دست شيشه گر مي رسد ، بايد داراي خواص فيزيكي و تا حدودي شميائي يكساني باشد . اين مسئله از نقطه نظر يك شيشه گر حائز اهميت فراواني است ، زيرا او بايد اين مواد را به نحو موفقيت آميزي به يكديگر متصل نمايد .

اين شيشه ها بطور كلي به سه طبقه اصلي تقسيم مي شوند كه عبارتند از :
1- شيشه هاي قليائي
2- شيشه هاي بورو سيليكات
3- شيشه هاي مخصوص



شيشه قليائي
شيشه قليائي كه بسادگي به اشكال مختلف در مي آيند در ساخت آن دسته از وسائل آزمايشكاهي كه احتياج به طرح پيچيده ، و جداره ضخيم ندارند و با حرارت زياد نيز در تماس نيستند و همچنين در ساخت چراغ ها و تابلوهاي نئون بكار مي رود .
كار با شيشه قليائي و تاباندن آن در شعله گاز و هواي فشرده بسيار آسان است . اين شيشه مي تواند با آلياژهاي آهن و كرم جوش خورده و متصل شود . حداكثر دمائي كه اين شيشه در هنگام استفاده تحمل مي كند 450 درجه سانتيگراد است اين شيشه در 560 درجه سانتيگراد وجود ندارد . البته براي انجام كارهاي شيشه گري و ساخت وسائل از شيشه قليائي دماي بيشتري لازم است .
منظور از حداكثر دمائي كه شيشه تحمل مي كند ، بالاترين دمائي است كه در آن شيشه بدون اينكه تنش يا تغيير شكل دائمي پيدا كند مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد .
مقاومت در تغيرات ناگهاني دما (شوك حرارتي) عبارتست از طيفي از دما كه در آن ظرف شيشه اي با ضخامت جداره متوسط بر اثر سرد شدن ناگهاني نمي شكند
ضريب انبساط حرارتي شيشه مهمترين مشخصه فيزيكي آن است و تعريف آن براي تمام جامدات عبارتست از مقدار افزايش طولي هر واحد به ازاء افزايش يك درجه حرارت . ضريب انبساط حرارتي يك نسبت است و بنابراين واحدي ندارد . با وجود اين لازم است واحد اندازه گيري و دمائي كه در محاسبه آن بكار رفته است را مشخص كنيم .
ضريب انبساط شيشه قليائي بين 20 درجه سانتيگراد و 350 درجه سانتيگراد در حدود 6- 10* 6/9 در هر درجه سانتيگراد است .
شيشه قليائي نو در شعله خيلي مقاوم است ، در صورتي كه زمان كار خيلي طولاني نشود و يا دماي شعله خيلي پائين نباشد .
حالا لحظه اي بر مي گرديم به يكي از تعاريف شيشه كه بيشتر پذيرفته شده است . شيشه يك ماده معدني است در شرايطي كه ادامه ي از حالت مايع همان ماده و مشابه با آن مي باشد ؛ ولي در اثر تغيير قابل برگشت و يسكوزيته در هنگام سرد شدن چنان درجه ويسكوزيته بالائي كسب كرده كه براي تمام مقاصد عملي سخت و شكننده شده است .
توليد گنندگان شيشه بايد نسبت عناصر محصولات خود را طوري انتخاب كنند كه پس از سرد شدن محصول كريستاليزه نشود . با اين وجود اگر سطح شيشه براي مدت قابل توجهي در معرض مايعات حلال و يا رطوبت هوا قرار بگيرد قسمتي از مواد متشكله شيشه در لايه سطحي ممكن است خراب شوند .
درنتيجه تركيب اين لايه سطحي تغيير پيدا مي كند و تعادل شيميائي شيشه از بين مي رود . اين لايه سطحي ممكن است بر اثر حرارت ديدن و سپس سرد شدن شيشه كريستاليزه شود . اين كريستاليزه شدن سطحي ، شفافيت طبيعي شيشه را از بين مي برد و به خوردگي شيشه معروف است . اين حالت براي شيشه هاي كهنه و ظروف آزمايشگاهي كه براي مدت طولاني استفاده شده اند پيش مي آيد و معمولا وقتي به آن پي مي بريم كه بخواهيم تعمير يا تغييري در شيشه انجام دهيم و در نتيجه آن را در مجاورت شعله قرار دهيم .
چنين شيشه هائي بايد دور ريخته شوند .
مواد متشكله قليائي درصد
سيليس (Sio2) 5/70
اكسيد آلومينيوم (Al2o3) 6/2
اهك (Cao) 7/5
اكسيد منيزيم (Mgo) 9/2
اكسيد سديم (Na2o) 3/16
اكسيد پتاسيم (K2o) 2/1
انيدريد بوريك (B2o3) 5/0
انيدريك سولفوريك (So3) 2/0

شيشه بورو سيليكات
در طول 55 سال اخير انواعي از شيشه هاي بور سيليكات كه براي كارهاي عمومي ساخت لوازم آزمايشگاهي مناسب هستند بدست آمده اند و اكنون در سطح وسيعي مورد استفاده قرار مي گيرند .
با چند مقايسه خواهيم ديد كه برتريهاي شيشه هاي بوروسيليكات باعث شده است كه براي مصارف ازمايشگاهي بيش از شيشه هاي قليائي استفاده شوند .
به تجربه ثابت گرديده است كه اغلب شيشه گران سازنده وسائل آزمايشگاهي ترجيح مي دهند كه از اين وسائل شيشه اي استفاده نمايند .
يعضي از برترهاي شيشه هاي بورو سيليكات نسبت به شيشه هاي قليائي عبارتند از :
ضريب انبساط حرارتي اين نوع شيشه بسيار پائين تر و در نتيجه خطر شكستن آنها در هنگام گرم كردن و يا سرد كردن ناكهاني كمتر است .
اشياء شيشه اي را مي توان با جداره ضخيم تر درست كرد بطوريكه بدون تاثير در مقاومت حرارتي ، مقاومت مكانيكي زيادي نيز داشته باشند .
مقاومت اين نوع شيشه در تماس با مواد شيميائي زياد است و امكان خرابي سطح شيشه بر اثر مرور زمان كمتر است و امكان ايجاد خوردگي نيز به شدت كاهش مي يابد . مهم تر اينكه امكان خراب شدن مايعات و حلال هاي محتوي اين ظروف بر اثر مواد جداره داخلي شيشه نيز از بين مي رود .
اين شيشه هاي سخت ترد هستند و در مقابل سايش سطحي بيشتر مقاومت مي كنند و در نتيجه مقاومت مكانيكي آنها نيز بيشتر است .
اگر شيشه مورد استفاده از جنس بوروسيليكات باشد بسياري از لوازم آزمايشگاهي شيشه اي كه ساختن آنها از شيشه قليائي بسيار مشكل و يا غير ممكن است را مي توانيم بسازيم و يا تعمير نمائيم .
بعضي از معايب شيشه هاي بوروسيليكات عبارتند از :
شيشه هاي بوروسيليكات از شيشه هاي قليائي گران تر است .
وجود شيشه هاي بوروسيليكات براي كار به حرارت بيشتري نياز دارد . بايد از چراغ هاي شيشه گري يا مشعل هاي دستي استفاده شود كه مجهز به شيرهاي اكسيژن و يا هواي فشرده هستند . چنين حرارت زيادي بر روي شيشه به مدت زيادي دوام نمي آورد و بنابراين شيشه را بايد به سرعت شكل داد زيرا شيشه بلافاصله پس از دور كردن از شعله سرد و خشك مي شود .
در اتصالات شيشه هاي بوروسيليكات باقي ماندن سوراخ هاي سوزني رايج است و اغلب اتفاق مي افتد و بنابراين توجه زيادي بايد به تميزي و ذوب كامل اتصالات ابراز گردد .
حداكثر دمائي كه شيشه هاي بوروسيليكات تحمل مي نمايند تا حد 500 درجه سانتيگراد و با بعضي تركيبات بخصوص تا 600 درجه سانتيگراد مي باشد .
انواع بخصوصي از اين شيشه براي اتصال با آلياژهاي آهن نيكل – كبالت و با موليبدنيم و تنگستن بكار مي رود . شيشه بوروسيليكات بر حسب نوع تركيب آن در حدود دماي 625 درجه سانتيگراد نرم مي شود و ضريب انبساط حرارتي آن نيز به نوع تركيب بستگي دارد و از 6- 10*3/3 در هر درجه سانتيگراد براي شيشه هاي معمولي بوروسيليكات (كه معمولا براي وسايل آزمايشگاهي بكار مي روند .) تا 6-10*2/7 در هر درجه سانتيگراد براي انواع مخصوص (كه در جوش هاي پيوندي به كار مي روند .) متغير است .
دماي عمليات حرارتي تاباندن به منظور بادوام كردن اين شيشه بر حسب نوع تركيبات آن از 510 درجه تا 600 درجه سانتيگراد است .
مواد : شيشه بوروسيليكات درصد تركيبات
سيليس (Sio2) 3/74
آلومينا (Al2o3) 00/2
اكسيد سديم (Na2o) 5/4
اكسيد پتاسيم (K2o) 00/2
اكسيد كلسيم (Cao) 2/0
انيدريك سولفوريك (So3) 00/17

شيشه هاي مخصوص
شيشه سرب (شيشه با ضريب انكسار زياد)
اين شيشه غالبا در صنايع برق و الكترونيك از جمله در ساخت لامپ هاي راديوئي بكار مي رود . اين شيشه به سادگي به سيم هاي پلاتين و سيم هاي مسوار (اب مس داده شده) جوش خورده و اتصالات محكم و بادامي حتي در شرايط خلاء ايجاد مي نمايد . شيشه سرب به شيشه قليائي نيز متصل مي شود .
پايداري اين شيشه در شعله مناسب قابل توجه است و هيچگونه اثري از خوردگي نشان نمي دهد . براي كار كردن با شيشه سرب بايد از شعله هاي اكسد كننده استفاده شود زيرا زيرا در غير اينصورت اكسيد سرب واقع در لايه سطحي شيشه احياء شده و به فلز تبديل مي گردد و اين حالت باعث مي شود كه سطح شيشه رو به سياهي برود و شفافيت خود را از دست بدهد . چنين شيشه اي ديگر براي كاركردني وجوش دادن مناسب نخواهد بود و هميشه نمي تواند سرب به وجود آمده را مجددا اكسيد نمود .
ضريب انبساط حرارتي شيشه سرب 6-10*05/9 در هر درجه سانتيگراد و حداكثر دمائي كه تحمل مي نمايد 350 درجه سانتيگراد است .
شيشه سرب درصد مواد متشكله
سيليس (Sio2) 5/70
اكسيد آلومينيوم (Al2o3) 3/1
اكسيد سرب (Pbo) 00/30
اكسيد سديم (Na2o) 4/6
اكسيد پتاسيم (K2o) 00/8

سيليس
اگر قرار باشد وسائل شيشه اي در دمائي بيش از دمائي كه شيشه بورسيليكات تحمل نمايد بكار روند ، از دشيشه ديگري به نام سيليس بلوري با شيشه كوارتز استفاده مي شود . ساختن سيليس 100% و كار با آن مشكل است ، چون سيليس در دماي تمايل به تبخير شدن دارد . بنابراين شيشه كوارترز كه معمولا مورد استفاده قرار مي گيرد داراي 8/99 درصد سيليس است . دماي كار با اين شيشه در حدود 1800 درجه سانتيگراد است و شيشه گر بايد حتما به عينك محافظ مجهز باشد .
ضريب انبساط حرارتي شيشه كوارتز 6- 10* 5/0 در هر درجه سانتيگراد و دماي تاباندن آن 1050 درجه سانتيگراد است . براي تاباندن ظروف و آلات يليسي كه ضخامت جداره آنها تا دو مليون است مي توانيم از شعله استفاده كنيم .
طيف دمائي كه در آن سيليس شكل پذير و نرم است . بطور محسوسي كوتاه است و براي عمليات شكل دادن آن به جاي دميدن از ابزارهاي زغالي و يا ساخته شده از موليبدنيم استفاده مي شود .
لوله هاي سيليسي در ابعاد مختلف و در چهار نوع توليدي مي شوند . نوع اول كه به شيشه جلاداده شده معروف است . شفاف و داراي سطوح داخلي و خارجي صاف است و از آن به عنوان پوشش ترموكوپل و نمونه هائي از اجاق ها و كوره هاي گازي استفاده مي شود . نوع دوم كه داراي سطح خارجي زير و ناهموار است در ساختمان كوره هاي الكتريكي به كار مي رود و به شيشه شني معروف است . نوع سوم از گداختن بيشتر لوله هاي معروف شني به دست مي آيد كه سطح داخلي و خارجي آن نسبتا صاف تر مي شود و براي كارهاي شميايي و يا احتراقي در فشار جو و با تحت خلاء بكار مي رود و به شيشه لعاب دار معروف است . نوع چهارم كه داراي شفافيت زياد در برابر نورمرئي و اشعه هاي ماوراء بنفش مادن قرمز است ، قدرت مكانيكي و مقاومت به خوردگي بيشتري از شيشه هاي نيم شفاف دارد .و براي كار در خلاء زياد توصيه مي شود اين شيشه با لوله شيشه اي استاندارد شفاف معروف است لوله شيشه اي استاندارد شفاف بسيار گرانتر از شيشه نيمه شفاف است . قبل از سفارش خريد لوله و ميله شيشه اي سيليسي بايد راهنماي تهيه شده توسط توليد كنندگان در مورد مشخصات اين نوع شيشه ها كاملا مطالعه شود . نوع از شيشه سيليسي با خواص فيزيكي و شيميايي بسيار نزديك به شيشه كوارتز در آمريكا توليد مي شود (در كشورهاي ديگر نيز موجود است ) . كه به سيليس 96% معروف است و تركيب آن چنين است .
سيليس 5/96 درصد
اكسيد بور 00/3 درصد
اكسيد آلومينيوم 5/0 درصد
اين شيشه در دماي 1520 درجه شكل پذير مي شود و مي توانيم آن را بدون ترس از تبخير سيليس بدميم ، خم كنيم و يا بچسبانيم اين شيشه را مي توانيم با چراخهايي كه سوخت آنها هيدروژن ، گاز زغال سنگ و يا گاز مايع نفت همراه با اكسيژن است ذوب نمائيم ضريب انبساط آن 6-10*8/0 در هر درجه سانتيگراد است كه به طور محسوسي از ضريب انبساط شيشه هاي بوروسيليكات كمتر و اندكي از ضريب انبساط سيليس خالص بيشتر است بنابراين استعداد تاباندن خوبي دارد . اين شيشه تا دماي 900 درجه را بدون تغيير شكل تحمل مي كند .

شيشه هاي رنگي
ميله و لوله شيشه اي رنگي در كارگاههاي شيشگري ازمايشگاهي كاربرد محدودي دارد . اكثر آنها متعلق به انواع شيشه سربي يا قليائي هستند و به‌اساني به شيشه هايي از همان نوع جوش مي خورند كار با شيشه هاي ميله اي رنگي و لوله شيشه اي رنگي شفاف مشكل نيست البته آنهايي كه از نوع شيشه سربي هستند را مي بايست در شعله اكسيد كننده حرارت داد . براي كار با لوله شيشه اي مات يا نيمه شفاف تجربه و مهارت زيادي لازم است ، زيرا ضخامت ديواره لوله مي بايست به طور كاملا يكنواختي حفظ شود و از طرفي امكان بررسي مستقيم چشمي آن نيز وجود ندارد . از شيشه هاي رنگي براي مصارف تزئيني مثل علائم بر جسته روي دستگاه شيشه اي ، براي علائم سبز شده فلزي بر روي شيشه ها كه به سهولت قابل شناسايي هستند و همين طور براي فيلترهاي نوري استفاده مي شود .
شيشه سازها مواد معدني مخصوصي را قبل از ذوب كردن شيشه در ظرف نسوز به تركيبات معمولي آن اضافه مي كنند . آنها بايد علاوه بر رنگ مطلوب ، خواصي را در شيشه توليد كنند كه از لحاظ كار و ضريب انبساط به شيشه هاي بي رنگ مشابه بسيار نزديك باشد .
كر چه مقاديري بسيار كمي از مواد افزوني براي رنگي كردن شيشه كافي مي باشد ، ولي رنگ نهايي در حرارت معمولي نه تنها به مقدار مواد افزوني و درجه خلوص آن ، بلكه به تركيب اين مواد افزوني نيز بستگي دارند جدول 2 رنگ هاي توليد شده توسط مواد افزوني مختلف را نشان مي دهد .

ماده افزوني رنگ
نقره زرد
اكسيد مس سبز و ابي
مس كلوئيدي قرمز ياقوتي
سولفيد كادميم به تنهايي و با سلنيوم زرد
آرسنيك با اكسيد سرب سايه هاي از قرمز روشن و نارنجي

تركيبات و رنگ هاي ظاهر شده در انواع شيشه ها
دي اكسيد بمريوم و تينانيوم صورتي ، قرمز ، قهوه اي متمايل به قرمز
ديديميوم ها سبز (فيلترهاي ماوراء بنفش) قرمز مايل به بنفش (كبود)
اورانيوم زرد سبز فلوئور سانت
گوگرد گهربائي
گوگرد و سرب ، آهن ، نيكل يا كبالت سياه سير
طلاي كلوئيدي (به مقدار بسياركم) رنگ ياقوتي ، قهوه اي ، بنفش
اكسيد آهن آبي ، سبز و كهربائي
اكسيد منگنز كهربائي
اكسيد منگنز با اكسيد آهن صورتي ، ارغواني سير ، سياه
اكسيد كروم سبز
اكسيد كروم به مقدار زياد در حالت بلوري ، بصورت شيشه اي
براق يا نوعي شيشه معروف به سنگ
دلربا در مي آيد
اسيد فسفريك تركيبي از شيشه شيري سفيد رنگ
و در صورت استفاده از آهن فرو ، شفافيت
به نور ماوراء بنفش و يا كدري به نور مادون
قرمز را افزايش مي دهد .
اكسيد هاي نيكل و اكسيد هاي كبالت قهوه اي ، ارغواني را افزايش مي دهد.

شيشه
هنر شيشه گري از قدمت 5000 ساله برخوردار است كشف ميله دم شيشه گري احتمالا در يك قرن قبل از ميلاد اولين پيشرفت برجسته تكنيكي در اين حوزه به شمار مي آيد وهنوز هم به عنوان يكي از ابزارهاي مورد استفاده در توليد فراورده هاي شيشه اي ويژه حائز اهميت مي باشد توليد انبوه شيشه با ظهور توليد و فراوردي مكانيكي شيشه در پايان قرن پيش پا به عرصه گذاشت

اهميت اقتصادي
توليد جهاني شيشه در سال 1977 حدود 6 10*63 تن براورد شد است كه از اين مقدار 26% در ايالات متحده امريكا 9% در شوروي (سابق) و 8% در ژاپن توليد گرديده است . اين كشورها به همراه كشورهاي اروپايي غربي ، 70% كل توليد شيشه را به خود اختصاص مي دهند . محصولات توليدي را مي توان به دو دسته شيشه تخت (مثل شيشه پنجره ، شيشه آينه) و شيشه ظروف (مثل بطري ، ظروف، حباب ، روشنايي ، وسايل شيشه اي آشپزخانه) با نسبت حدود 4 به 10 تقسيم بندي نمود .مقدار توليد شيشه هاي ويژه با مقايسه با شيه تخت و ظروف ناچيز است اما ارزش اين محصولات بيش از 10% كل برگشت سرمايه در صنعت شيشه را به خود اختصاص مي دهد .
مقدار توليد ايالات متحده آمريكا در سال 1981 ، 6 10* 2/3 تن شيشه تخت و 6 10*1/12 تن ظرف شيشه اي بوده است . در سال 1985 ، آلمان غربي (سابق) 6 10*1/1 تن شيشه تخت و 6 10* 4/3 تن ظروف شيشه اي توليد كرده است .

اطلاعات عمومي
شيشه ، فراورده معدني (غيرآلي) ذوب شده اي است كه به صورت غير بلورين (بي شكل) انجماد يافته است و بر خلاف مواد بلورين الگوي پراش اشعه x پخش شده از خود نشان مي دهد . آرايش شبه بلور و منظم موضعي اتمها و همچنين آرايش شبه مايع و غير تناوبي ماكروسكوپي اتمهاي آن در خور توجه بوده است و به همين دليل به عنوان يك مايع فوق تبريدي توصيف مي شود .
شيشه هاي سيليكاني مرسوم ترين شيشه هاي صنعتي مورد استفاده به شمار مي آيند . اين شيشه ها از شبكه سه بعدي شامل چهارو جهي هاي s io4 تشكيل شده اند كه مي توانند در اثر الحاق اكسيد عناصر ديگر (مثل T io2 ,p2o5,B2o3) يا كاتيونها (مثل La3+ , Ca2+ . K+ , Na+) به شبكه يا فضاهاي بين نشيني باقيمانده ، تقريبا به طور نامحدودي تغيير يابد . اين ويژگي اساس طيف كاربرد گسترده و گوناگون شيشه هاي سيليكاتي را بيان مي دارد .

تركيبات شيشه
از نظر صنعتي تاكنون مهم ترين شيشه يك جزئي مورد استفاده ، شيشه كوارتزي بوده است كه در حقيقت تنها شيشه سيليكاتي يك جزئي مي باشد خواص دي الكتريكي و شميايي بسيار خوب ، ضريب انبساط حرارتي پايين ، پايداري حرارتي بالا و شفافيت استثنايي بالا در برابر نور فرابنفش ، از جمله ويژگيهاي در خور توجه اين شيشه به شمار مي رود . نقطه نرم شوندگي و دماي كارپذيري بالا ( c 2000 >) از معيب آن مي باشد از اين رو غالبا محصولات تف جوش شده كوارتزي مورد استفاده قرار مي گيرند . اين محصولات به دليل وجود جبابهاي هوا ، مات به نظر مي رسند .
ساير شيشه ها (سيليكاتي) ، جزء شيشه هاي چندين جزئي بوده و تركيب آنها مي تواند بسته به نوع كاربرد در محدوده وسيعي تغيير يابد .
از لحاظ صنعتي ، شيشه هاي معروف به سودا – لايم ، مهم ترين نوع شيشه هستند . شيشه هاي سودا – لايم ، 90% كل توليد شيشه را به خود اختصاص داده اند و براي توليد شيشه تخت و ظروف شيشه اي به كار مي روند . اين شيشه ها شامل مقادير زيادي اكسيدهاي قليايي و قليايي خاكي ، Ca o . K2o Na2o
بوده و از لحاظ شميايي پايدارتر از سيليكاتهاي صرفا قليايي مي باشند . افزودن مقادير كمي اكسيد آلومينيوم پايداري حرارتي شيشه را بهبود مي بخشد . اكسيد منيزيم تمايل به تبلور را كاهش داده و اكسيده هاي آهن و كروم جهت ايجاد رنگ به شيشه افزوده مي شوند .
شيشه هاي مورد استفاده در وسايل آزمايشگاهي از لحاظ مقدار بالاي اكسيد بور و مقدار پايين اكسيد قليايي موجود با شيشه هاي ديگر متفاوت مي باشند . اين مسئله ، پايداري شميايي بهتر و ضريب انبساط حرارتي كمتر را براي اين نوع شيشه ها به ارمغان مي آورد . اكسيد بور و اكسيد هاي قليايي (يا قليايي خاكي) دماي ذوب شيشه را كاهش مي دهند .
شيشه هاي سربي ذوب مي شوند و كار كردن بر روي آنها بسيار آسان است . اين مسئله به همراه شاخص شكست بالا سبب گرديده تا اين شيشه ها در ساخت وسايل شيشه اي دست ساز و ظريف و شيشه هاي اپتيكي مورد استفاده قرار گيرند . شيشه هاي سربي به دليل جذب شديد تشعشع انرژي بالا ، جهت استفاده در لوله هاي اشعه كاتدي و پنجره هاي سربي (براي واحدهاي هسته اي) مناسب مي باشند .
شيشه هاي اپتيكي ، شيشه هايي همگن با كيفيت بسيار بالا هستند كه از خواص اپتيكي (جذب ، پراكندگي ، شاخص شكست) كاملا مشخص و تعريف شده برخوردارند . اين شيشه ها به دو گروه اصلي تقسيم بندي مي شوند : شيشه فلينت يا زلال (سيليكاتهاي قليايي سربي) و شيشه كروان يا تاج (سيليكاتهاي قليايي) خواص اپتيكي خاص با افزودن اسيد بوريك ، اسيد فسفريك و فلوئوريدها قابل دستيابي است . مقادير زيادي اكسيد هاي خاكهاي كمياب (مثل N d2o3 , Y2o3 , La2o3) اكسيد توريم IV، اكسيد نئوبيمV و اكسيد تانتالم V نيز غالبا به كار مي روند
شيشه سراميكها از جمله موارد ويژه به شمار مي آيند اين مواد اساسا از فازهاي بلوري با دانه هاي ريز همگن تشكيل شده اند . در توليد اين فراورده ها ، شيشه هاي پيش شكل داده شده در معرض عمليات حرارتي قرار گرفته تا جوانه هاي بلوري ايجاد شوند سپس با افزايش بيشتر دما ، بلورهاي فوق ، عمدتا رشد مي كنند . تعداد و اندازه بلورهاي تشكيل شده معمولا توسط فاز جوانه زا و تركيب شيشه تحت تاثير قرار مي گيرند . فلزات قيمتي ، (T io2 , Zro2) سولفيدها و فسفاتها در مقادير تا 3% به عنوان جوانه زاهايناهمگن به كار مي روند شيشه هاي سراميكهاي شفاف از كريستالهاي بسيار ريز تشكيل شده اند (اندازه بلور به قدر كافي كوچكتر از طول موج نور مرئي است مثلا n m 50 و شاخصهاي شكست فازهاي بلوري و بي شكل تقريبا يكسان مي باشند
شيشه سراميكهاي پايداري حرارتي بالاتري نسبت به شيشه هاي با همان تركيب دارند و در كل ، بر خلاف مواد سراميكي غير متخلخل هستند . شيشه سراميكهاي سيليكات آلومنيم ، منيزيم و ليتيم ، از مهم ترين شيشه سراميكهاي صنعتي و وسايل آشپزخانه و سطوح اجاقها مدرن پخت و پز خانگي به شمار مي آيند . اين محصولات به دليل مقاومت عالي در برابر شوك حرارتي كه به ضريب انبساط حرارتي بسيار پايين و يا حتي منفي فاز بلوري موجود درآنها (مثل كورديريت ، 2Mgo . 2Al2 . 5sio2)بتا – اسپادومن Li2o ,Al2o3 ,4Sio22 نسبت داده مي شود ، درخور توجه مي باشند از جمله شيشه سراميكهاي ديگر به نور و قابل حك كاري انتخابي اشاره نمود .

مواد اوليه شيشه
ماسه ريزدانه جزء اصلي تمام شيشه به شمار مي آيد كه ترجيحا به صورت اسيد بوريك ، بوراكس يا كلمانيت به كار مي رود . مهم ترني مواد اوليه اكسيد قليايي شيشه كربنات سديم كربنات پتاسيم ، آهك و دولوميت مي باشد .
سولفات سديم به عنوان عامل زلال كننده مورد استفاده قرار مي گيرد .
شيشه هاي حاوي اكسيد آلومينيم از كربنات پتاسيم ، آهك و فلدسپات سديم و يا از سيليكاتهاي آلومينيم ديگري به صورت مصنوعي يا طبيعي توليد شده اند ، ساخته مي شوند . ساير كاتيونهاي مورد نياز در توليد شيشه به صورت اكسيد كربنات ، سليكات يا فسفات (مثل Aipo4 . Zrsio4, Baco3. Pbo2 Tio12 , Zno)
افزوده مي شوند . شيشه خرده ، ماده اوليه مهم ديگري است كه بسياري مقرون به صرفه است و استفاده از آن همراه با صرفه جويي در انرژي ذوب و مواد اوليه خواهد بود . مقدار شيشه خرده توليد شده در صنعت شيشه بسيار متغير است . براي ظروف شيشه اي مقدار آن 15- 10% ، شيشه تخت 30-20% و در مورد شيشه لامپ (حباب روشنايي) 70-50% است . شيشه بازگرداني (شيشه اي كه در خود كارخانه توليد نشده است .) نيز داراي اهميت بوده اما صرفا مي توان آن را در توليد شيشه تخت بدون هيچگونه مشكلي به كار برد . سهم شيشه بازگرداني يا بازيافتي در توليد شيشه تخت در اروپاي غربي در سال 1983 به 15-10% (در برخي مناطق به 50%) رسيده است كه معادل 6 10* 5/2 تن شيشه مي باشد .
مواد اوليه شيشه به همراه اجزاي تصفيه كننده وايجاد كننده رنگ در واحدهاي اختلاط ، توزين شده و در مخلوط كن ها (نوع نواري يا پره اي مارپيچي) به صورت همگن مخلوط مي شوند . دقت در توزين و كارامد بودن عمل اختلاط تاثير بسزايي بر كيفيت شيشه نهايي خواهند داشت .
غالبا 3 تا 4% آب به مخلوط افزوده مي شود تا گرد و غبار ايجاد شده را كاهش داده و همگن سازي را بهبود بخشد اين عمل مي تواند از طريق خشته سازي يا گندله سازي مخلوط نيز انجام گيرد .
حضور مقادير كمي اكسيدهاي نيكل ، واناديم ، مس منگنز ، كروم و خصوصا آهم در مواد اوليه ، بسته به شرايط اكسيداسيون – احيا در مذاب شيشه ، منجر به تغيير رنگ نامطلوب شيشه خواهد شد جايگزين شوند حداكثر مقدار مجاز Fe2o3 براي شيشه هاي عبور دهنده نور فرابنفش 004/0% شيشه هاي عينك 02/0% و جهت شيشه پليت 01/0% است .

رنگ بري شيميايي
براي مقادير كمتر از Fe2o3 1/0 % به كار مي رود . در اين فرايند مواد اكسيد كننده اي كه در دماهاي بالا اكسيژن ايجاد مي كنند (مثل Mno2 , Ceo2. Kno3 ) (صابون شيشه گرها) به مخلوط شيشه افزوده مي شوند . اين مواد آهن (I I) را به آهن (III) اكسيد مي كنند در مقادير بالاتر اكسيد آهن ، رنگ زرد مايل به سبز شيشه را مي توان به صورت فيزيكي از طريق افزودن مواد اوليه ي كه رنگها مكمل ايجاد مي نمايد خنثي كرد .
فرايند ذوب
فرايند ذوب را مي توان به بخشهاي مختلفي تقسيم بندي نمود : ذوب تصفيه ، همگن سازي و آرام سازي (كاهش دما قبل از قالب گيري) براساس نظريات جديد ، فرايند ذوب با تشكيل سيليكات در دماهاي c 900- 800 اغاز مي شود در اين مسير مواد واسط يوتكتيك در واكنشهاي حالت جامد و فاز مايع و به صورت تعادلي با سيليكاي واكنش نكرده دي اكسيد كربن و بخار اب تشكيل مي شوند ، ديگر كربنات ها و بقيه اجزاء با نقطه ذوب بالا مثل فلدسپاتها به همين شكل واكنش مي نمايند .
در اين واكنش ، مخلوط پس از تف جوش شدن به حالت مذاب تبديل مي شود مذابي كه در دماهاي C 1650 –1200 (بسشته به تركيب مخلوط) به دست مي آيد همگن نخواهد بود .به علاوه به دليل رطوبت و هواي موجود در مخلوط مواد اوليه و همچنين گازهاي تشكيل شده حين تجزيه سولفاتها ، نيتراتها ، كربناتها و هيدراتها مذاب شامل حبابهاي گاز خواهد بود .
اين حبابها از طريق تصفيه كردن مذاب شيشه توسط افزودن عوامل تصفيه كننده خارج مي شوند اين عوامل فشار تجزيه گازها در شيشه را افزايش مي دهند و گازهاي آزاد شده به صورت حباب در مذاب به سمت بالا حركت مي كنند . اثر فوق مي تواند با كاهش ويسكوزيته مذاب از طريق دما تحت حمايت قرار گيرد .
سولفات سديم براي تصفيه شيشه توليد شده به صورت انبوه ، به طور گسترده مورد استفاده قرار مي گيرد و SO3 آزاد مي شود . از نيترات سديم يا پتاسيم همراه با اكسيد آرسنك ( V) (شيشه هاي با نقطه ذوب بالاتر C 1500-1450) يا اكسيدآنتيموان (III) (شيشه هاي با نقطه ذوب پايين تر ، C 1400-1300) نيز به اين منظور استفاده مي شود .
وجود ناهمگني در مخلوط شيشه ، جدايش مذاب ، تبخير و خوردگي ديواره كوره سبب بروز تفاوتهاي موضعي در تركيب مذاب خواهد شد . از اين رو بايستي مذاب ، همگن سازي شود . اين عمل براي مثال به كمك دميدن هوا يا بخار از كف مخزن ذوب وي يا توسط اختلاط مكانيكي مذاب شيشه صورت مي گيرد .


كوره هاي ذوب
كوره هاي ذوب مختلفي در صنعت شيشه مورد استفاده قرار مي گيرند مخازن بزرگ بيشتر براي توليد شيشه تخت يا ظروف به كار مي روند در صورتي كه تركيب شيشه در توليد غالبا تغير كند (مثا شيشه هاي اپتيكي) از كوره هاي كوچكتر مانند كوره هاي پاتيلي يا روزكار استفاده مي شود . كوره هاي ساده از لحاظ اندازه بين اين دو گروه قرار مي گيرند .

كوره هاي مخزني
توليد انبوه شيشه در كوره هاي مخزني مداوم با ظرفيت تا 900 تن در روز براي شيشه هاي تخت و تا 300 تن در روز براي ظروف شيشه اي انجام مي گيرد . مخزن ذوب را محفظه مستطيلي شكل كشيده اي به ابعاد مثلا m 40* m 10و عمق m 5/1 –5/0 تشكيل مي دهد . مخلوط مواد اوليه به طور يكنواخت از يك سر كوره وارد مي شود و شيشه پس از خارج شدن از سر ديگر كوره وارد قالبها مي گردد . دماهاي لازم براي ذوب و تصفيه شيشه با دماي مذاب شيشه نهايي تفاوت مي كند . اين مسئله سبب مي شود تا مخزن به مناطق ذوب و بهينه سازي تقسيم بندي شود . ذوب ، تصفيه و همگن شدن در منطقه بهينه سازي صورت مي پذيرد براي توليد ظروف شيشه اي ، دو قسمت مخزن توسط ديوار خنك شونده اي كه داراي يك مجرا است ، از هم جدا شده اند ، مخازن شيشه تخت بدون ديوار جدا كننده ساخته مي شوند و دماي پايين تر مخزن فراوري با باز گذاشتن سقف كوره تامين مي گردد . منطقه ذوب نيز مي تواند به وسيله يك شناور ساخته شده از آجر نسوز تقسيم بندي شود .
اين نوع كوره ها مستقيما احتراق مخلوط نفت – هوا يا گاز هوا گرم مي شوند (شعله از اطراف به سطح مذاب برخورد مي كند) .
گازهاي داغ حاصل از احتراق از طرف مخالف خارج شده و وارد محفظه پيش گرم كننده مي شود . محفظه پيش گرم كننده با شبكه اي از آجرهاي نسوز پوشيده شده است .
در اين محفظه ها هواي احتراق يا هواي احتراق و گاز ، پيش گرم مي شوند . مسير شعله در فواصل 15 تا 30 دقيقه اي معكوس مي شود به طوري كه گازهاي حاصل از احتراق به صورت متناوب رژنراتورها را در هر قسمت گوره گرم مي كنند گرم كردن الكتريكي كمكي توسط الكترودهاي موليبدني غوطه ور در مذاب مي تواند اتلاف حرارت و افت مواد در اثر تبخير را كاهش دهد . مورد دوم به ويژه در خصوص شيشه هاي حاوي سرب و بور حائز اهميت مي باشد .
شاخصهاي مهم كوره هاي مخزني عبارتند از قدرت ذوب ويژه (حدود t/ m2 d) و مصرف گرماي ويژه (حدود kj/kg 700- 4500 ) مصرف گرماي ويژه به تركيب شيشه و دماي ذوب شديدا وابسته است زيرا حدود 2/3 انرژي براي حفظ درجه حرارت بالا مورد نياز ، احتياج خواهد بود طول عمر يك كوره مخزني به كيفيت مواد نسوز آن به ويژه آجرهاي نسوز مخزن بستگي دارد و حدود 6 تا 8 سال مي باشد .

كوره هاي روزكار :
با مخزن ذوب به گنجايش 1 تا 5 تن شيشه با سوخت نفت يا گاز كار مي كنند اين نوع كوره ها به دليل آن كه دوره كاري براي بارريزي ، ذوب ، تصفيه و تخليه 24 ساعت است ، روزگار ناميده مي شوند .
كوره هاي ساده :

هنگامي كه تغيير سريع از يك نوع شيشه به نوعي ديگر مورد نظر باشد از مخازن كم عمق (2 تا 3 متر عرض و 10 تا 12 متر طول) براي توليد مداوم شيشه به مقدار حداكثر 100 تن استفاده مي شود .

كوره هاي مخزني الكتريكي :
اين نوع كوره ها با قدرتt/ m2 d 4 براي توليد انبوه شيشه اقتصادي نخواهد بود . از كوره هاي الكتريكي جهت توليد شيشه هاي با مقدار زياد اجزاي فرار استفاده مي شود . زيرا افت مواد در اثر تبخير در سطوح نسبتا سرد تقريبا كم است . مصرف برق كوره هاي با الكترودهاي موليبدني كه در VAC 120-80 و چگالي جريان A/cm2 3-2 كار مي كنند ،/2kwh 1-8/0 در هر كيلو گرم شيشه است .

قالب گيري (شكل دهي)
شكل دهي در واحدهاي كاملا اتوماتيك با خروجي بالا صورت مي پذيرد قالب گيري دستي به جز براي وسايل پيچيده خاص و محصولات هنري از اهميت چنداني برخوردار نيست . قالب گيري بسته به تركيب شيشه در دماهاي بين 800 و c1400 انجام مي گيرد نوعا برنامه شكل دهي به ويسكوزيته بين 2 10 و p as 5 10 نياز دارد و اين در حالي است كه ويسكوزيته در نقطه نرم شوندگي حدود p as 6/7 10 مي باشد در صورتي كه اختلاف دما بين محدوده هاي ويسكوزيته بزرگ باشد شيشه مورد نظر ، شيشه ديراقوام و در صورت باريك بودن اختلافي دمايي ، شيشه زود قوام ناميده مي شوند . شيشه هاي ديرقوام ساده تر از شيشه هاي زود قوام فراوي مي شوند .

توليد شيشه تخت
توليد شيشه تخت به كمك نورد شيشه مذاب بين غلتكهاي به ضخامت و عرض مورد نظر انجام مي شود . نوار شيشه حاصله متعاقبا در يك كوره نوار نقاله اي به دماي اتاق سرد خواهد شد . در روش فوركلت كه براي توليد شيشه نازك ترجيح داده مي شود ، باريكه يا نوار شيشه اي از طريق يك آجر نسوز شكاف دار از ميان چندين جفت غلتك كه به صورت عمود بر نوار شيشه قرار گرفته اند به سمت بالا كشيده مي شود . در روش پيتزبورگ نيز نوار شيشه اي به صورت عمود به سمت بالا كشيده مي شود اما براي پايدار نمودن شرايط جريان يابي ، بلوكي از جنس موا نسوز در نقطه كشش در زير سطح مذاب شيشه قرار داده مي شود . اين مسئله سبب مي گردد تا سرعت كشش بالاتري نسبت به روش نسوز شكاف دار به دست‌ايد هر چند كه يكنواختي و ثبات ويسكوزيته مذاب به شدت مورد نياز است .

توليد ظروف شيشه اي :
براي توليد اتوماتيك ظروف شيشه اي از روشهاي فشار و دمش استفاده مي شود . روش فشاري عمدتا براي توليد محصولات شيشه اي توخالي و گردن پهن به كار مي رود
اين شيوه از قرار دادن مقادير مشخصي لقمه شيشه اي در قالبهاي فولادي داغ و قالب گيري تحت فشار تشكيل شده است . روش دمشي نيز شامل قرار دادن مقدار معيني لقمه در قالب مي باشد اما لقمه توسط مكش يا دمش با هواي فشرده تغيير شكل داده مي شود .
بسته به نوع محصول شيشه اي ، عمليات ثانويه (مثلا سنگ زني ، پرداخت كاري ، حك كاري ، مات سازي اعمال پوشش انعكاسي) بر روي شيشه انجام مي گيرد . با ايجاد كرنشهاي فشاري بر روي سطح شيشه استحكام محصول شيشه اي افزايش مي يابد . اين عمل توسط گرم كردن شيشه تا دماي نرم شوندگي آن و سپس سرد كردن سريع به كمك دميدن هوا يا غوطه ور نمودن در يك مايع (سخت گرداني حرارتي) انجام مي شود . در سخت گرداني شيميايي ، كرنش فشاري به كمك تبادل يونهاي سديم با يونهاي بزرگتر (پتاسيم) مثلا از طريق غوطه ور نمودن محصولات شيشه اي در مذاب نيترات پتاسيم توليد مي گردد .

خواص و كاربردهاي شيشه
مهم ترين خواص شيشه براي فرايند قالب گيري و كاربردهاي آن به مقدار زيادي توسط تركيب شيشه تعيين مي گردد .
ضريب انبساط حرارتي شيشه كوارتز k 7- 10*5 ، شيشه بورو سيليكات از نظر حرارتي پايدار حدود k 7-10*30، شيشه هاي با مقدار سرب بالا و شيشه پنجره
k 7-10* 90-80 مي باشد در سيستمهاي كامپوزيتي مانند شيشه هاي كه در صنعت الكترونيك براي ذوب و اتصال شيشه به رساناهاي فلزي و يا به عنوان روكش كار مي روند ، بايستي ضريب انبساط حرارتي شيسه و فلز با هم دقيقا هماهنگ باشد .
اكثر شيشه ها از جمله عايقها و دي الكتريكهاي عالي به شمار مي آيند مقاومت الكتريكي آنها در اتمسفر مرطوب و دماهاي بالا شديدا كاهش مي يابد . به ويژه در مورد شيشه هاي غني از قليا كه مقدار آن در دماي اتاق cm 19 10- 11 10 است . ثابت دي الكتريك شيشه هاي چند جزئي 7-5 و شيشه سيليكا 4- 5/3 مي باشد
پايدار بودن شيشه (خصوصا شيشه ظروف و بطري ) در برابر تقريبا تمام مواد شيميايي و حلالهاي از جمله ويژگيهاي بسيار مهم آن به شمار مي رود . با اين وجود اسيدها و قليايي هاي آبي بر روي شيشه تاثير مي گذارند و در اثر شكسته شدن شبكه و تشكيل آنيونهاي سيليكاتي شيشه سيليكاي متخلخل ايجاد مي گردد .
حمله اسيدي
حمله قليلايي :
علت هوازدگي شيشه ها مسئله فوق مي باشد شيشه هاي حاوي تا 15% وزني
B2 O3 .Al2o3, Mgo. Cao به ويژه Zro2 در برابر قليايي ها فوق العاده مقاوم هستند . شيشه هاي آلرمينو سيليكاتي و بورو سيليكاتي بيشترين پايداري را در برابر اسيدها از خود نشان مي دهند . اسيد فلوئوريدريك ، شيشه هاي سيليكاتي را با تشكيل اسيد هگزا فلوئورو سيليسيك سريعا حل مي كند .
از خواص مهم صنعتي ترين شيشه ها مي توان به شفافيت آنها در برابر نور مرئي اشاره نمود به ويژه براي شيشه پنجره ، آينه ، و وسايل نوري ، جمع كننده هاي خورشيدي و شيشه هاي اپتيكي براي عينك لنز ، منشور ، و غيره حائز اهميت است . شيشه هاي رنگي حاوي كاتيونهاي فلزات انتقالي ، لانتانيدها ، آكتينيدها يا ذرات كلوئيدي فلزات قيمتي مي باشند.

فرايند سل – ژل
در حالي كه در توليد مرسوم شيشه در اثر ذوب مواد اوليه عمدتا اكسيدهاي با نقطه ذوب بالا ، شيشه ايجاد مي شود اما در فرايند سل – ژل تشكيل شيشه از طريق هيدروليز و پلي مر شدن تراكمي مواد آغازين واكنش پذير در محلول الكلي صورت مي پذيرد . در اين فرايند تترا اتيل ارتو سيليكات در دماي c80- 60 در اتانول ابي ايجاد يك ژل پلي سيلوكسان مي نمايد كه با افزايش هر چه بيشتر اتصالات عرضي ، الكل و آب خارج خواهند شد .
با افزايش دما تا حدود C1000 (به صورت انتخابي ، تحت فشار) ماده فوق به شيشه سيليكا تبديل مي گدد . واكنش با آلكوكسيدهاي فلزي ديگر مثل Ti I (Or)4 ;LiOR , NaoR و نيز واكنش هيدروكسيدهاي فلزي با TEOS (به طور جزئي هيدروليز شده) به صورت مشابه انجام مي شود .
خواص شيشه هاي بسيار همگن و خالص كه به اين شيوه تهيه مي شوند با شيشه هايي كه از طريق ذوب ساخته شده اند قابل مقايسه هستند فرايند سل – ژل در برخي موارد تنها راه توليد شيشه هايي با تركيب خاص و بدون جدايش فازي است . (شيشه هاي سيليكاتي دو جزئي حاوي مقادير زياد La2o3 , Zro2) .
با اين وجود ، به دليل مسايل تكنيكي و اقتصادي فرايند سل –ژل فقط جهت توليد پوششهاي با كيفيت بالا بر روي سطوح فلزي ، سراميكي يا شيشه اي و براي توليد بلوكهاي يك پارچه شيشه اي مناسب مي باشد . لايه هاي بازتابي و ضد بازتابي بر پايه شيشه S io2 , Tio2 در مقادير زياد به همين صورت توسط اندود كردن به روش غوطه وري و انجام عمليات حرارتي توليد مي شوند .

Soda Lime Glass, also known as Float Glass contains both Sodium and Calcium, and is formed by drawing the glass over molten tin baths. The air side (facing up) is typically flatter and smoother than the tin side. Thin sheet glass is available in many standard thicknesses including .4mm, .55mm, .7mm, .9mm, and 1.1mm thick. Many of these are in stock from Valley Design. Thicker material is also available in various thickness ranging from 2.3mm all the way up to 19.1mm thick. Typical surface finish is 60/40 - 80/50 scratch/dig with flatness of 3-4 waves/inch. Valley can also lap and polish sheet material to custom thicknesses, and also improve the surface finish and flatness if required.

Principal Uses

Mirrors, microscopic slides, touch screens, filters, photomasks, glass masters, data storage disks, printed circuit substrates, photographic plates, substrates, wafers and optical windows

Thermal/Mechanical Properties

Thermal Conductivity: 0.937 W.m/m ² °C
Density (at 20 °C/68 °F): 2.44 g/cm³
Hardness (Moh's Scale): 6 - 7
Knoop Hardness: 585 kg/mm2 + 20
Modulus of Elasticity (Young's): 7.2 x 1010 Pa
Modulus of Rigidity (Shear): 3.0 x 1010 Pa
Bulk Modulus: 4.3 x 1010 Pa
Poisson's Ratio: 0.22
Specific Gravity: 2.53
Specific Heat: 0.21
Specific Weight: 2,483 g/cm³
Thermal Coefficient of Expansion (0/300 °C): 8.6 x 10 ^-6/°C
Softening Point: 726°C/1340°F
Annealing Range: 546°C/1015°F
Strain Point: 514°C/957°F

Optical Properties

Refractive Index (l=435): 1.523
(l=645)=1.513
Optical transmission

Chemical Properties

Hydrolytic resistance: class 3

Electrical Properties

Dielectric Constant: @ 20°C E= 7.75
Specific Resistivity: 1000 Hz 25°C - log R ohms/cm: 9.7
100°C: 91 - 250 °C: 6.5
60Hz 25°C: 11

معرفی یک شرکت ساخت نسوز هندی

مدل حرارتی کوره شیشه فلوت

تخریب کوره شیشه فلوت پس از یک دوره کاری

تخلیه مذاب یک کوره شیشه تخت

The optical inspection of float glass 

Innovative technology for the optical inspection of flat glass quality has been developed through an exciting collaboration between business and academia. Initial basic research in a university laboratory has been successfully exploited by a high-technology company which manufactures instruments for optical metrology, and the flat glass industry. The technology, which is currently undergoing further development, should significantly improve the quality glass output of factory lines. 

  
Introduction 

Flat or sheet glass is currently manufactured by the glass industry using the floating method. This is a simple but ingenious technique for producing high-quality flat glass relatively quickly. Based on an idea patented by Pilkington, during the manufacturing process the glass material is drawn off from the furnace in a vertical direction. It is then channelled to a molten tin bath, where the glass forms a flat sheet. Flat glass is often processed further: it may be tempered, toughened and laminated to improve its strength and safety qualities. In Finland, there is only one glass factory, Lahti Glass, belonging to the Pilkington Group. 

Flat glass has a range of applications which includes window panes for the building industry, windscreens for the automotive industry, and laptop displays for the electronic industry. Depending on the application, the actual thickness of the glass used varies from less than 1mm to the more usual thickness of a few millimetres.  

In many of the applications - such as vehicle windscreens and computer displays - high quality is of the utmost importance since optical defects affect the appearance of an object seen through the glass. For example, the object may appear distorted, or it may appear to be moving when the observer is moving, even though the object itself is actually stationary. In windscreens, optical defects may generate blind spots or cause drivers to develop painful headaches.  

Currently glass manufacturers measure various quality parameters, such as glass thickness and defects, using on-line instruments, and different metrological methods have been developed. Optical measurement methods are already widely used because of their real-time operation and reliability. Nevertheless, there will always be a need to find increasingly accurate and reliable methods of measurement to assess the quality of the glass and to optimise the glass manufacturing process. 
 

The Optix project 

The Department of Physics at the University of Joensuu (Finland) is running a joint project with Lahti Glass, PanOptix Ltd and Mannet Ltd (the project co-ordinator), aimed at developing accurate optical measurement instruments for the flat glass industry and float glass manufacturers. Glass properties such as wedge shape, edge distortion and thickness are the main areas which have been studied, and the results of the research have been exploited in the design and construction of new instruments.  

The project, which is termed Optix, is funded by the EU and is part of the Technology Transfer Nodes (TTN) programme of High-Performance Computing and Networking (HPCN). The TTN co-ordinator in Finland is Mr Antti Soini of Finnish Automation Support Ltd. 
 

The optical inspection of glass quality 

In the production process the glass sheet is moved forwards on a roller conveyor, the movement being facilitated by the use of rotators at both edges of the solidifying glass. However, the rotators leave traces on strips of a certain width on both edges of the glass sheet, which appear as a marked edge distortion in the direction of the machine.  

Gravity also affects the glass quality due to possible differences in the local specific gravity of the glass.  

In the glass industry it is important to find the correct cutting lines to optimise the width of the product. The traditional method of edge distortion detection is based on the zebra test, but unfortunately this relies on human inspection and is therefore fallible. Such an inspection can be replaced by modern machine vision technology.  

In the Optix project, we used optical interferometry for the quantitative assessment of wedge shape and distortion of glass. Interferometry is a well-known technique in optics that has been employed for the accurate inspection of, for example, the quality of large astronomic mirrors. Such an inspection is usually performed in the laboratory and under steady-state conditions. Thanks to the development of interferometric set-ups and CCD cameras, today it is possible to scan the object and use image data for object data analysis.

Fig.1 Diagram demonstrating how the principle of a laser interferometer can be used to inspect glass quality.

Figure 1 shows a schematic diagram of the device described above, which can provide various statistical parameters that describe the quality of the flat glass. One of these is related to the optical power of the glass expressed in millidioptres (mdpt). Opticians use the dioptre as a unit of measurement of the power of a lens. If the power of a lens is one dioptre, two adjacent light rays penetrating the lens will intersect each other 1m from the lens on its optical axis. The intersection point is the focal point of the lens. The dioptre number expresses the inverse value of the focal length of the optical system.

A device similar to the one in Figure 2 is needed in glass factories for off-line quality assessment. The principle behind the instrument is a specific optical phenomenon: when laser light-wave fronts from the upper and bottom surfaces of the flat glass are reflected and interfere, an interference pattern appears. Interference ´fringes´ consist of alternate light and dark bands, seen when similar beams of light interfere, and these patterns carry information about local slope on the inspected area, comparable to 1cm x 1cm. The image information of the fringes is recorded by the CCD camera and analysed using a PC. In this way, it is possible to detect thickness variations as small as 0.2µm. 

The current stage in the Optix project is the development of an intelligent on-line optical device, equipped with machine vision and high-speed computation, which will be capable of measuring the thickness of glass accurately and reliably. Initial prototype experiments in industrial environments have already proved successful. 

As the experience at Pilkington Glass Lahti Ltd demonstrates, there is no doubt that these devices could help glass producers to save on material costs. At Lahti the production unit has used the off-line device since 1995, and it has proved useful in the quality inspection in glass production as the Plant Manager, Reijo Sihto, testifies: 

"Optical off-line measurement has improved our quality control and process development. The new on-line device will bring these tools to bear in real-time process management. We expect to get 2-4% more high-quality glass from the same line." 

   Professor Kai-Erik Peiponen 
Department of Physics, University of Joensuu 
P.O. Box 111, FIN-80101 Joensuu, Finland  
E-mail: peiponen@joensuu.fi 
Finnish TTN:  
http://www.vtt.fi 

پودر سيليس  : پودر سيليس که ترکيب اصلی آن  می باشد بهمين شکل وارد شيشه خواهد شد. ما سيليس را بصورت دانه های طبيعی آن که از سطح زمين خارج گرديده و يا اينکه دانه های رسوبی که دراثر تغييرات جوی، بر روی کوارتزيت و کوارتز (بعنوان شن طبيعی) تشکيل يافته اند مورد بررسی قرار می دهيم.

قطعات بزرگ کوارتزيت ويا کوارتز که خردايش گرديده و بشکل پودر در آمده اند بعنوان ماده اوليه اصلی در شيشه مورد استفاده قرار می گيرند. گاه درصورت مناسب بودن شرائط، پودر سيليس با کيفيت بالا بصورت طبيعی (سيليس دريا) بعنوان بهترين گزينه  بعنوان مواد سيليسی مورد نياز شيشه فلوت محسوب می شود. اين نوع سيليس با دانه کروی و دانه بندی مناسب بدون اينکه نياز به خردايش آن باشد مستقيماً مورد استفاده قرار می گيرند. در حال حاضر پودر سيليس يا سيليس خردايش شده که به دانه بندی رسيده است با استفاده از روش تر جهت فرآوری واصلاح کيفيت آن ساخته و آماده می شود.

همانگونه که ذکر شده  ضروری ترين ماده در شيشه سازی است که شکل ساختمانی آن بصورت تترا هيدرال بوده که يک شبکه ممتد و غير منظم را بوجود آورده و اسکلت اصلی ساختمان شيشه ای را تشکيل می دهد. اين ماده بعنوان شبکه ساز اصلی خواصی ازقبيل نور گذری و شفافيت و ثبات حرارتی وشيميائی و سختی را به شيشه می دهد ضمناً  باعث کاهش ضريب انبساط حرارتی شيشه نيز می گردد.

 فلدسپار: تقريباً سه سيستم فلدسپار درطبيعت يافت می شوند که عبارتند از:

1- فلدسپار قليائی که از ذوب مخلوط فلدسپات پتاسيک و [1]anorthite بدست می آيد فلدسپار قليائی برای فلوت ترجيح داده می شود زيرا که  مورد نياز، از آن مشتق می گردد در حاليکه بطور همزمان اکسيدهای قليائی  نيز از آن بدست می آيد که برای شيشه مفيد است.

محدوده ذوب فلدسپار بين 300/تا 1100 درجه سانتيگراد است اين ماده در صورت ذوب Congruent[2] با کوارتز و سليکاتهای آلومينيوم سبب کمک به فرآيند ذوب نيز می شود. اين ماده برنگ سفيد، طوسی، قرمز روشن وصورتی متمايل بزرد وغيره يافت می شود عدد (Moh,s) سختی آن از 6 تا 5/6 و وزن مخصوص آن 76/2-55/2 سانتيمتر مکعب/ گرم است اين ماده همچنين دارای سطح پوششی شيشه ای شکل است. اکسيد آلومينيوم بعنوان يک اکسيد واسطه است و درشيشه فلوت در هر شکل فلوت در شکل تتراهيدرال آلومي نيم و با تترا هيدرال سيليس يک شبکه ممتد تشکيل می دهد. مقدار کم اکسيد آلومي نيم در شيشه می تواند بطور مؤثری تمايل شيشه را برای کريستاليزه شدن (سرد شيشه بستن) کاهش دهد و همچنين حرارتی و شيميائی ونيز سختی شيشه را بهبود بخشد. اکسيد آلومی نیم همچنين باعث پائين آوردن ضريب انبساط حرارتی گرديده وسبب کاهش خورندگی فيزيکی آجرهای نسوز کوره بوسيله شيشه مذاب می گردد.  همچنين باعث بالا رفتن گرانروی شيشه مذاب می گردد بنابراين مقدار بيش از حد آن باعث مشکلات بيشماری در فرآيند ذوب و تصفيه ونيز بروز موج و خط و ساير معايب در شيشه نهائی می گردد.

 دولوميت: در صنعت شيشه  وبخشی از  لازم از دولوميت تأمين می گردد. دولوميت معمولاً بصورت سفيد متمايل به طوسی و از نظر ظاهر بسيار مشابه آهک می باشد. وقتی دولوميت حرارت داده می شود در900-700 درجه سانتيگراد با تجربه به مخلوطی از  و  و  تبديل می گردد.

 آهک: يکی از فراوان ترين مواد اوليه شيشه که بخش قابل توجهی ازپوسته زمين را تشکيل می دهد می باشد. ترکيب شيميائی آهک خالص  است و اغلب دارای مقدار کمی  نيز می باشد. با ورود به مواد اوليه شيشه اين ماده باعث آزاد نمودن  (اکسيد کلسيم) در شيشه می شود.  بعنوان اکسيد تعديل و تثبيت کننده در شيشه بکار می رود باعث کاستن از گرانروی شيشه در درجات حرارت بالا گرديده و برای ذوب وتصفيه بسيار مفيد می باشد. مقدار کم  همچنين باعث بهبود ثبات و قدرت مکانيکی شيشه می گردد. بزرگترين مشکل  قابليت بسيار زياد آن برای پيشبرد کريستاليزاسيون در شيشه می باشد (ايجاد سرد شيشه)

کربنات سديم: سودا اش و يا کربنات سديم يکی از مواد اوليه اصلی در شيشه می باشد که باعث آزاد نمودن (اکسيد سديم) در شيشه می گردد و ترکيب شيميائی آن است. در حين عمل ذوب  به داخل شيشه راه يافته در حاليکه  آن آزاد و از ذوب خارج می گردد. کربنات سديم مصرفی در شيشه فلوت از نوع سنگين بوده و بصورت گرانول مصرف می شود. وزن مخصوص آن ازنوع سبک (5/1-1 سانتيمتر مکعب/ گرم) بيشتر بوده و دارای دانه های يکنواخت است که موجب می گردد از جدا شدن دانه ها پرهيز گردد. اين امر موجب خواهد شد که عمل ذوب با همگنی بيشتری انجام گردد کربنات سديم همچنين دارای توان زيادی از نظر ترکيب با  می باشد و عملاً سبب می گردد که سيليس در درجه حرارت پائينتری ذوب گرديده و به سيليکات سديم تبديل گردد.  نيز از جمله اکسيدهای تعديل کننده است بطوريکه  در نقاط خالی شبکه سيليس قرار می گيرد.  می تواند توليد اکسيژن آزاد نموده ونسبت به  را افزايش دهد و همانگونه که ذکر شد سبب شکستن اتصالات سيليس- اکسيژن گردد که دراثر آن ويسکوزيته کاهش يافته و عمل ذوب آسانتر انجام شود و ميل به کريستاليزاسيون کاهش يابد. افزايش مقدار ناچيزی از  سبب افزايش ضريب انبساط حرارتی شيشه می گردد و ثبات حرارتی وشيميائی وهمچنين قدرت مکانيکی شيشه کاهش می يابد. بنابراين هرگز مقدار بيش ازحد از  درشيشه توصيه نمی شود.

 سالت کيک يا سولفات سديم

در توليد شيشه فلوت مقدار کمی سولفات سديم بعنوان تصفيه کننده به مواد اوليه اضافه می گردد. سولفات سديم که دارای فرمول شيميائی  می باشد يکی ازمواد اوليه اصلی می باشد زيرا که دارای خواص سولفاتها بوده و می تواند مقداری وارد شيشه نمايد که شديداً مورد نياز ذوب مواد اوليه است. همراه با سولفات مقدار معينی مواد احياء کننده که کربن و يا ذغال باشد قبلاً با سولفات مخلوط نموده و به پچ اضافه می گردد سولفات سه نقش در ذوب دارد:

-        بعنوان فعال کننده سطح

-        ايجاد توربولانس در سطح مشترک مذاب و سولفات

-        ايجاد گاز

دو نقش آخر باعث پيشبرد همگن سازی در شيشه خواهد شد. از آنجاييکه  دارای حلاليت کمی در شيشه مذاب است مقداری مواد کف مانند (gall) در گرمترين نقطه کوره يا اطراف آن در کوره بوجود می آيد با افزودن کربن يا ذغال ا زتشکيل اين مواد کف مانند (gall) جلوگيری بعمل می آيد زيرا که کربن با سولفات ترکيب شده و تبديل به سولفيت می گردد که به سه جهت برای فرآيند ذوب مفيد است:

1-    پائین آمدن درجه حرارت تجزيه سولفات سديم

2-    شرايطی بوجود می آورد که تقريباً کليه سولفور موجود دربچ در مراحل اوليه ذوب به  تبديل گرديده و ازمذاب بصورت گاز خارج می شود و امکان ايجاد کف در قسمت ذوب و يا پديده خارج شدن ناگهانی گازها درقسمت تصفيه (reboil) را بحداقل برساند.

3-     در قسمت فوقانی مذاب بر روی کشش سطحی مؤثر بوده و سبب می گردد که حبابهای در حال صعود درست در سطح ترکيده و بالنتيجه تجمع ننموده و ايجاد کف نمی نمايد.

شاید حل معادلات مهندسی در ایران تنها در حد یک ادعا باقی مانده است ولی اکنون تعدادی محدودی از فارغ التحصیلان رشته ریاضی بر روی این مساله تلاش بسیاری نمودند که هم اکنون تعداد آنها در ایران به تعداد انگشتان دست نمی رسد و باور اینکه مساله بسیار پیچیده را افرادغیر تخصصی رشته ریاضی حل می نمایند بسیار دشوارو تقریبابعید است این حرف بدلیل عدم وجود کتاب مستقلی در بازار کتاب به خوبی مشهود است.مسائل مهندسی که ختم به حل معادلات پیچیده می شود هم اکنون توسط اساتید خاصی در دنیا حل می شودمسایل خاص در رشته های مهندسی شیمی،مکانیک،برق،شیمی و فیزیک و.... نمود یافته است برای اطلاع بیشتر به سایت

http://vrh59ir.blogfa.com

مراجعه شود.

The two products are individually composed of α-βAl₂O₃, β-Al₂O₃ phase and a small amount of glass phase; and β-Al₂O₃ phase and a little glass phase. α-βAl₂O₃ has the excellent properties of resisting erosion from glass and soda vapour within the range lower than 1350℃; β-Al₂O₃ also has the fine function of resisting soda vapour and the good stability to resist the heat shock; and they are pollution-free to melton glass. So they are ideal indispensable mating refractories for the cooling part, the bottom tank in the glass furnace as well as the flowing way and flowing bath of float glass furnace and the like

Physicochemical properties：

Product categories α-βAl2O3 β-Al2O3 Chemical composition Al2O3 ≥94.0 ≥92.8 SiO2 ≤1.5 ≤0.3 K2O+Na2O ≤3.7 ≤5.5 Others ≤0.5 ≤1 Bulk density (g/cm3) ≥3.30 ≥3.05 Cool strength at room temperature (mpa) 100 50 Load softening temperature (℃) ≥1700 ≥1700 Mineral composition(%) α-Al2O3 α-Al2O3 35-45 1-2 β-Al2O3 β-Al2O3 45-58 ≥98 Glass≤2 Glass≤0.5-1.0

برای گرفتن مشخصات بیشتر به آدرس زیر مراجعه شود

http://www.dydr.cn/en/product.asp

عملیات ساخت کوره شیشه فلوت در مراحل نصب اسکله و اتمام دودکش

We are pleased to advise that our new CNC machine is now operational. With our experienced operator, we can produce any shape to your drawing to your exact dimensions.

CNC003

Bespoke table-tops, Shower Doors, Curves and cut-outs are all part of the CNC's capabilities up to a thickness of 19mm.

Glass for Balustrade, Armour Doors, this is all part of our set up at Corby.

Horizontal Drill

With our new horizontal drill, we can drill holes up to max 100mm in thickness up to 25mm.

The drill is mainly used for drilling 10mm glass for balustrade work and also mirrors.

It is semi-automatic with front and rear drilling with a perfect finish.

Shaped Beveller

Our Bavelloni SB15 shaped beveller allows us to produce high quality finishing on circles, ovals and radius corners on glass up to 19mm thick.

Straight Line Polishing

With our Schatti straight line edger, we can produce perfect polished edges for Mirror

http://flatglassmerchants.com/processing.htm

تعريف کنترل کيفيت در استاندارد بين المللی بشرح زيراست: کيفيت بيانگر مجموع اشکال و خصوصيات توليد و سرويس می باشد که احتياجات ظرفيت را بطور واضح و يا پنهان مشخص می سازد. کنترل کيفيت عملکردی است که نيازهای رسيدن به يک کيفيت خوب را برآورده می سازد.

فرآيند توليد شيشه فلوت دارای قسمتهای مختلف عملياتی مرتبط بهم مانند منبع تغذيه، آب و زهکشی، حمل ونقل، مواد اوليه، سوخت، مواد، هوای فشرده وغيره می باشد وتوليد، با کمبود در هريک از اين موارد تحت تأثير قرارخواهد گرفت. برای مثال، بايد منبع تغذيه پيوسته و پايدار تعبيه شود زيرا اگر اين منبع قطع شود و يا دچار نوسان گردد ممکن است باعث مشکلاتی بسيار در توليد شود و يا به تجهيزات آسيب برساند. در صورت  امکان کارخانه بايد دارای جنراتورهای برق وups باشد. برای اطمينان داشتن از کيفيت، محصولات بايد در شرايطی کاملاً پايدار توليد شوند. به بيان ديگر تمام پارامترهايي که برای ارتباط قسمتهای مختلف توليد با يکديگر لازم می باشند برای کنترل کيفيت محصولات نيز، پارامترهای عمده محسوب می شوند.

پايداری در ذوب

ذوب به اين معناست که مخلوط بچ با شيشه خرده های اضافه به شيشه مذاب منطبق با خصوصيات شيشه فلوت تبديل شود. نگه داشتن ذوب شيشه درحالت پايدار به اين معناست که شرايط عوامل اصلی دخيل در ذوب يعنی مواد اوليه، احتراق، فشار کوره، درجه حرارت، سطح شيشه مذاب وغيره با توجه به احتياجات توليد پايدار باقی بماند.

 پايداری مواد اوليه داخل کوره

بر روی ترکيب شيميايي مخلوط، دانه بندی، يکسان بودن مخلوط، رطوبت وکنترل پتانسيلهای اکسيداسيون واحيا تاکيد دارد.

 پايداری در احتراق و درجه حرارت کوره

بر روی کنترل منبع تامين سوخت (شامل دما، فشار، دبی، ارزش حرارتی، رطوبت، هوای اتمايز وغيره)، دبی هوای احتراق وفشار آن، اکسيداسيون واحيا در سوخت، درجه حرارت کوره، خط سرباره ومکان آن، درجه حرارت خروجی درقسمت سرد کردن کوره، تغيير جهت تابش شعله و اضافه اکسيژن درگازهای احتراق تاکيد دارد.

ثابت نگه داشتن دمای کوره يک عامل مهم در ذوب می باشد. اما چگونه می توان دمای کوره را کنترل نمود؟ اين مسئله برای سالهای زيادی مورد بحث بوده است. انتخاب يک نقطه در داخل کوره بعنوان مبنا برای تنظيم دبی سوخت نتايج مناسبی نداده است.بعدها با استفاده از ميانگين وزنی چند نقطه در بالا وپايين کوره برای تنظيم دبی سوخت واحتراق نيز نتيجه نداد. اين مسئله به اين حقيقت باز می گردد که کوره يک سيستم بزرگ با تغييرات درجه حرارت گسترده ای می باشد. ادعای ما بر اين است که وقتی دبی سوخت، دبی هوای احتراق، فشار و اکسيداسيون و احيا دارای شرايط پايداری باشند درجه حرارت کوره نيز بطور طبيعی ثابت خواهد ماند.

 پايداری فشار کوره

فشار کوره معمولاً به فشار در نقطه پايان قسمت ذوب وپايان قسمت سرد شدن در کوره وابسته است. اين فشار بايد هميشه ثابت در نظر گرفته شود. اين مساله برای پايداری جريان شيشه درقسمت شکل دهی نيزمناسب می باشد.قسمت ذوب در کوره به مقدار بسيار کمی فشار مثبت احتياج دارد.در غير اين صورت هوای سرد از خارج کوره وارد شده و بر روی اتمسفروهوای داخل کوره اثر می گذارد، درحاليکه پايدار ماندن درجه حرارت کوره يک امر بسيار مهم می باشد.

برای پايدار نگه داشتن فشار کوره بايد درجه باز بودن دمپر جريان اصلی را با استفاده از دريافت فشار مثبت از سيگنال فشار تنظيم نمود. البته در هنگام تغيير جهت تابش شعله درکوره نوساناتی درفشار بوجود خواهد آمد اما اين نوسانات می توانند با کنترل خودکار سيستم، حذف شوند.

 پايداری سطح شيشه مذاب در کوره

پايدار بودن سطح شيشه مذاب در کوره باعث پايداری جريان شيشه درحمام قلع می شود. اين پايداری دارای نسبت مستقيم با شرايط ثابت درجه حرارت، فشار وغيره در کوره می باشد. پايداری سازی سطح شيشه مذاب در کوره با استفاده از روشهای خودکار اندازه گيری سطح شيشه قابل حصول است وسيگنالهايي برای تنظيم سرعت و ظرفيت خوراک دهنده بچ مورد استفاده قرار می گيرند.

بغير ازعوامل مهم ذکر شده در بالا، شرايط ديگر نيز بايد برای شيشه مذاب پايدار بماند.

 پايداری در شکل دهی

شيشه مذاب از طريق آجر نسوز Lip به داخل حمام قلع منتقل می شود و توسط غلطک های فوقانی پهن، کشيده وتنظيم ضخامت می گردد و سپس ورقه شيشه شکل گرفته و نسبتا خنک تر ازحمام قلع خارجی می شود.

در فرآيند داخل حمام قلع به موارد زير احتياج است:

کيفيت، دبی و درجه حرارت پايدار شيشه ورودی به حمام

پايداری دمای داخل حمام قلع (که شامل فضای حمام و خود قلع مذاب می شود)

پايداری گاز محافظت کننده و اتمسفر فضای حمام

اولاً جريان شيشه مذاب به داخل حمام قلع بايد پايدار باشد که اين پايداری شامل يکسان بودن دما، پايداری شيميايي وظرفيت جريان می باشد. برای دمای شيشه مذاب يک سيستم کنترل دقيق تنظيم هوا در قسمت خنک شدن در کوره و در انتهای کوره قرار دارد. ظرفيت جريان می تواند با تنظيم دمپر کانال و عرض ورقه شيشه تنظيم شود. تجهيزات مربوط به کنترل جريان وضخامت ورقه شيشه ای می توانند از طريق تلويزيون صنعتی که دراتاق کنترل تعبيه شده است تنظيم شوند. اين مساله از اهميت زيادی برخوردار است که اتمسفر ودمای داخل حمام قلع را پايدار نگه داشت. درجه حرارت و دبی هوا از طريق ورود نامناسب به داخل حمام در اثرآب بندی نامناسب سيستم می باشد. اين امر میتواند باعث آلوده شدن ورقه شيشه و تاثير بر روی کيفيت محصولات شود. بنابراين بالابودن کيفيت آب بندی حمام قلع از اهميت بالايي برخوردار است. پايداری شرايط ديگر عملياتی نظير شرايط غلطک فوقانی، کولرهای آبی، نيروی کشش در گرمخانه نيز از اهميت زيادی برخوردارند. پايداری شرايط غلطک های فوقانی به معنای پايداری عملکرد آنها می باشد که شامل عواملی مانند سرعت، زاويه، عمق ورودی، نوع رولرها وعمق پرس کردن شيشه می باشد. عامل اصلی درپايداری سرعت رولرهای فوقانی، شدت يکسان خنک کنندگی کولرهای آب است. پايداری نيروی کشش بمعنای سرعت خطی يکسان نيروی محرکه برای گرمخانه می باشد

 گرمخانه تنش زدائی از يک تونل عايق بندی شده تشکيل يافته که قسمت ورودی وخروجی آن باز است «اين تونل بطور کامل از يک محفظه فلزی ساخته شده است ازجمله تعدادی از بخشهای استاندارد که بيکديگر متصل گرديده و در آن پيش بينی هائی برای انبساط بعمل آمده است. گرمخانه تنش زدائی همچنين به چند بخش عمده تقسيم گرديده. هر بخش دارای جزئيات ساختمانی متفاوت وهمچنين سيستمهای گرمايشی وسرمايشی متفاوتی است. قسمتی که دارای تونل عايق بندی حرارتی بوده و دارای پوششهای فلزی است بنام بخش عايق حرارتی شده ناميده می شود. عمل گرم وسرد نمودن بصوت غير مستقيم بوسيله تبادل تشعشعات حرارتی بين ورقه شيش و مانيفلدهای فوقانی وتحتانی انجام می شود. در اين تونل سيستم درجه حرارت ثابت بوده و شدت سرد نمودن کم است. بعلاوه المنت های حرارتی جهت گرم نمودن لبه ها نيز تعبيه شده اند بنابراين اختلاف درجه حرارت عرضی بصورت منظمی تنظيم گرديده و اطمينان حاصل می گردد که شيشه تنش زدائی گرديده و بآرامی سرد می گردد. بنابراين تنش های دائمی که با اختلاف درجه حرارت بروز می نمايند بصورت مؤثری حذف می گردند تا برش شيشه به آسانی در قسمت دست انجام پذيرد. قسمت انتهائی باز گرمخانه بخش عايق بندی نشده حرارتی خوانده می شود. در اين بخش نازل های هوا درقسمت فوقانی وتحتانی ورقه شيشه بصورت طولی تعبيه شده اند اين نازل ها بصورت عرضی نيز به بخش هائی تقسيم شده اند که سرمايش را تنظيم می نمايند بطوريکه با عبور شيشه عمل تنش زدائی و هم سرد نمودن بطور مستقيم ازطريق جابجائی گرما بين ورقه شيشه و هوای سرد انجام می پذيرد. درجه حرارت اتمسفر محل بشدت تغيير می نمايد و شدت سرد نمودن در اين قسمت بالا است. ورقه شيشه در درجه حرارت اين بخش فقط دارای تنش های موقتی است و می تواند با سرعت بيشتری سرد شود. شيشه به تدريج به درجه حرارتی که تامين کننده حداقل تنش مورد قبول برای برش است نزديک می شود و درنهايت تنش های موقتی حذف می گردند.

بطور کلی در خلال تنش زدائی و سرد شدن ورقه شيشه بوسيله عوامل ذيل متأثر می گردد:

-        المنت های سرد و گرم نمودن در گرمخانه

-        اتمسفر گرمخانه

-        تشعشع ديوار سرد گرمخانه

-        تماس با غلطک های گرمخانه. فرآيند تنش زدائی شيشه را می توان عليرغم سرعت بالا وکشش افقی بنحو مطلوبی بدست آورد. دلائل اين امر بشرح ذيل بيان می گردد.

پيش نيازهای ساخت شيشه فلوت از نظر مواد اوليه بسيار دقيق است، تصفيه و يکنواختی شيميائی درمواد اوليه بايستی بمراتب بالاتر از صنعت شيشه جام معمولی باشد.بخش شکل گيری شيشه از يک محفظه بسيار دقيق وبسته تشکيل يافته و نياز به کنترل دقيقی دارد بطوريکه کوچکترين اختلاف درجه حرارت عرضی بايستی کنترل گردد. اختلاف درجه حرارت عرضی ورقه شيشه پس ازعبور از جعبه dross  بسيار کوچک است  و زمانيکه وارد گرمخانه می شود اين پيش شرط خوبی برای عمل تنش زدائی است.

گرمخانه تنش زدائی مجهزبه مبدل های حرارتی مستقيم وغير مستقيم و سيستم کنترل اتوماتيک درجه حرارت می باشد که شرائط لازم و مطلوب را جهت فرآيند تنش زدائی ورقه شيشه ممتد با سرعت بالا را فراهم می نمايد.

روش تنش زدائی يکنواخت وبرای يکبار است که از درجه حرارت بالا تا درجه پائين بدون گرم نمودن مجدد صورت می پذيرد. مقدار اختلاف درجه حرارت شيشه فلوت بين قسمت فوقانی و تحتانی گرمخانه در حد تقريباً صد درجه است اين اختلاف درجه حرارت وبالاتر بودن درجه حرارت قسمت تحتانی حرارت بدليل جبران حرارت از دست رفته از غلطک حمل کننده شيشه است که بتوند ايجاد سطوح با درجه حرارت يکنواخت در بالا وپايين ورقه شيشه بنمايد. درصورت بالاتر بودن درجه حرارت قسمت فوقانی نسبت به قسمت تحتانی ورقه شيشه، امکان بروز خمش در قسمت مرکزی ورقه شيشه وبالعکس خواهد شد. لبه های شيشه نيز امکان خم برداشتن خواهند داشت. کنترل بهتر حرارت بی شک به ساخت شيشه خوب کمک شايانی می نمايد.

Infrared-thermography Infrared-thermography supported, preventive Inspection at glass melting furnaces

Preventive inspection – method and explanations

The infrared thermograhpy supported inspections of industry furnace installations, for example glass melting aggregates with pond (bottom, Palisades and extensions), superstructures (side walls, crowns) as well as regenerator chambers (side walls, crowns) gives qualitative and quantitative information to the actual condition of the plant. The plant operator gets a direct evaluation of its plant at the face from which in special cases immediate measures can be executed.

From inspection to inspection, the results of the data-treatment and -evaluation allow, like for example the resulted temperatures, specific statements concerning the wear development. Under consideration of constructive and technological details, arithmetical evaluations are ultimately to rest-wall-strengths as well as wear - and conditionally term-prognoses possible.

The receptions of a furnace bottom consist in principle of a multiplicity of single scans that is installed to thermo analyses. Furthermore, reference photos of the bottom are prepared to the assignment of these pictures and to the evaluation of the surface-nature. The uninsolated areas of electrodes - and thermo stones are admitted as saturation area (white areas), the inter-areas however fully measurement technically usable grasps. The measurement areas are chosen so that on the one hand possible anomaly-areas can be appraised with maximum temperature-dissolution, on the other hand however also a "development-room" of the surface-temperatures is planned for it itself putting temperature-increase through corrosion during the furnace life. So that as well as the reception of quantitatively exact thermo analyses, as a qualitatively comparable representation of detail-assemblies (comparable false colour-distribution) is also safeguarded later, all turn into the time of the inspection relevant measurement technical and technological edge conditions are taken and archived.

The inspection directly after initiation of an installation gets besides measurement technical view a special meaning. Wirth the existing measurements from one „start“- measurement the results of consequence-inspections can be standardized on the starting condition of the furnace bottom.

All results of examination are summarized in an inspection report and are documented. The disclosure of weak-point-areas, the evaluation of many edge-information and not finally furnace technical and melting technological know-how enables to introduce measures to reduce the wear-advance or prevention of threatening danger situations in time. The effect of these activities is proven by the results of the consequence-inspection at the melting furnace.

According to typical condition of a melting furnace

• Starting condition after melting out
  • Starting-situation,
• Operating-condition
  • Wear-situation or
• Danger-condition (expected glass-breakthrough)
  • Accident-situation

examinations corresponding to the age and the expected wear-order of each plant are recommend immediately or in the rotation 1 to 2 to times per year. The offered method of the preventive inspection is understood the best as complex feedback of results of more rotational, IR-thermography supported inspections at industry plants to the structural and technological optimization of these plants.

The obtained main effects are clear:

• Avoidance of accidents and
• Extension of the operating times of the plant.

http://www.hotwork.ag/typo/hotwork/glass-industry/services/inspections-endoscope.html

 ترموگرافی راهی برای پیدا نمودن قسمت های خورده شده از پشت دیواره هاست بدین صورت در جاهایی که خوردگی زیاد است انتقال حرارت بیشتر است و ترموگرافی ان قسمت ها را با رنگ های روشن تر نشان میدهد آدرس سایت برای دیدن عکس ها و نحوه عملکرد در بالا ذکر شده است

تصویر دیگری از ریزش سولفات ها در زیر چکر ها

تصویر مشعل جهت بازکردن چکر های ریجنراتور سایدپورتی یک کوره شیشه شناور

قرار دادن مشعل در چکر ها جهت باز کردن و ریزش سولفات

ریزش سولفات ها از چکر های یک کوره شیشه فلوت

نمایی از یک چکر و نحوه گذاشتن مشعل جهت ریزش سولفات ها از لا به لای چکر ها

Regenerator Cleaning

The problem of blocked regenerators is not new in the glass industry, in fact it has been accommodated in regenerator design over many years by building the passage dimensions fairly large and by building more of them than necessary to permit the flow of gases under natural draught conditions. It was generally understood that a regenerator was built twice the size necessary so that, as it gradually became blocked, the furnace would continue to function.
Blocked regenerators, decrease substantially the efficiency of the furnace.

A Hotwork Burner firing from the Regenerator bottom to meld down Sulphates and Glass.

Principal Cause

The principal cause of regenerator blockage is the condensation of Sulphates in the Checker work. The Sulphates either come from the fuel, batch or additives to help melting the glass. The carry over from batch materials are also responsible for regenerator blockage. These materials have much higher melting points and are much difficult to remove by thermal cleaning. However, in most cases batch particles are stucked to the sulphates and will run down the regenerator once these start melting.

Main Advantages

• The furnace can “ breathe” again
• Reduce fuel costs
• Avoid unscheduled furnace repair

Regenerator Inspection

Before starting the work, the client should make an inspection of the checker work, and provide a sketch showing the locations of the major blockages, so that the burners can be installed in such a way as to inject heat directly at the blocked areas.

Inspection Report

A very simple inspection can be made in order to evaluate clog of the regenerator.  By simply looking from the bottom of the regenerator during the exhaust stage, it is possible to see the shadow caused by the blockage. A Sketch indicating where the Blockage is more predominant, can allow us to prepare the necessary equipment beforehand. 

The Hotwork International Method

This method has been successfully carried out on hundreds of regenerative furnaces

The method consists, briefly, of installing a service burner in the bottom of the regenerator chamber and gradually increasing the temperature.  The maximum permissible temperature limit is set in consultation with the customer with due regard to the refractory materials (normally the rider arches influence the limit).

During the whole operation it is extremely important not to go over the limit temperature defined by the refractory. For this reason, a Thermocouple is installed above the rider archers in order to monitor the temperature. We also advise the client to make regular inspections (above 700ºC) with a pyrometer to monitor zones of the regenerator which are not reachable by the thermocouple.

1st Possibility

The temperature increase is carried out by a service burner from the regenerator bottom during the up-cycle only. The temperature increase is in the order of 20-30ºC/h. The burner in the “down-cycle” side is switched off and the combustion air of the services burner turned down to minimum.

The starting temperature will be defined by the temperature at the bottom of the regenerator.

By approximately 850°C, the Sulphates begin to melt and run down to the bottom of the regenerators, where they can be caught in a sand pit, and removed from there after re-solidification.

This operation can be carried out on several chambers, simultaneously or consecutively, without interrupting production.

Important Note:
The flue gas canal must be suitably sized and designed for high temperature operation. It must be possible to by-pass the flue gas filter.  The reversal damper must be carefully monitored to ensure that it is not overheated

http://www.hotwork.ag/typo/hotwork/glass-industry/services/regenerator-cleaing.html