Könnyűipari ismeretek | Felsőoktatás » Üvegtechnika

Üvegtechnika Üveg Fogalom: azok az anyagok, amelyekben nincs nyoma a felépítő részecskék valamilyen rész szerinti ismétlődésének. Természetes (vulkánkitörés)  mesterséges Természetes: pl. obszidián – Zempléni-hegységben  kultikus eszközöket gyártottak belőle Mesterséges üveg Eredet – i.e 4000 után - tűzgyújtás - túlégetett kerámiák – máz! (i.e 3-4000) - fémolvasztó kohók salakja (i.e 3000) Probléma: a kvarc olvadáspontja 1713°C (Fenner diagramm) Az üveggyártás története A thebai ásatások során feltártak egy, az i.e 2400-ból származó templomot, amelynek falképein üvegolvasztó kemencéket találtak. Üveggyártás Egy asszíriai király ékírásos agyagtábláin az alábbi receptet találták (i.e 668-626): „végy 60 rész homokot, 180 rész hamut, amit tengeri növények elégetésével nyertél, 5 rész krétát – és üveget kapsz” Üvegtárgyak előállítási technikái Öntés  agyagformák Merítés 

agyag-, homokmag Öblösítés  üveglapok rogyasztása Borítás  agyag-, homokmag Alak- és méretproblémák – max. 40cm magas tárgyak Fönícia: üvegfúvó pipa (i.e 200) - vékonyabb a falvastagság – átlátszóság! - szabályosabb alak - reprodukálhatóság - termelékenység - a díszüvegek mellett elterjedtek a közhasználatú háztartási üvegek Üveggyártás fejlődése Faformák alkalmazása a fúvás során (nem forgástest alakú termékek) Színtelenítés – i.e 700 (As, Mn alkalmazása) Róma – az első környezetvédelmi törvény: I. század, a huták csak egy helyen, a Monte Colliuson működhettek Római üvegedények Nero császár: - 300 talentumot fizetett egy tejüveg-szerű ivópohárért - 6.000 sesterciust adott két közepes méretű üvegpohárért Rajna vidék: ormányos serlegek Üvegablakok I. A legrégebbi üvegablakok i.e 60-ból származnak – Pompeji, Aquineum (Bp) (olajos pergamen, gipszlemez helyett) Sima kőlapra

olvadékot öntöttek, fogókkal széthúzogatták ; méret: 30x60cm (egyetlen vastagság, zöldes szín) Üvegablakok II. Pörgetett vagy holdüveg. Üvegablakok III. A templomok üvegezése az V. századtól kezdődik Az ólomüvegezést a 800-as évek végén kezdik alkalmazni. Az ólomüvegeket felváltja a festett üveg. Ólomüveg ablak A nagy üvegtáblákat kisebb darabokból rakták össze, mivel a táblaüveggyártás nem volt elég fejlett. A kis darabokat ólommal illesztették össze pl Notre-Dame Muránói üveg Perzsa üvegesek menekültek a mongolok elől Velencébe (Szent Márk Székesegyház üvegezése) Muránó szigete: - különleges kiváltságok - különleges megkötések XVI. sz: tökéletes minőségű üvegek (áruk Raffaelo festményeivel vetekedett) Velencei tükör. Optika I. Szemüveg: Arab orvosi könyvek – XI. sz Európa – XIII. sz Csak domború üvegek – távollátók számára. A hibátlan üveg ritka volt, így szilikát kristályokat

(hegyikristályt) alkalmaztak. Optika II. Mikroszkóp – 1590. Távcső – 1608. szabadalmi kérelem 1609. Galilei (30x nagyítás) (a Hold kráterei, hegyei, a Jupiter holdjai, a Szaturnusz gyűrűi) Kémia – vegyipar. Ablaküveg Bár a XIX. században fellendült az üveggyártás, még az 1850-es Londoni Világkiállításon  Kristálypalota. Magyarországi üveggyártás 1. A legrégebbi üveghuta Pásztón került elő, a kora a XII. sz elejére tehető Az első ipari megrendelésre dolgozó üveghuta: Skleno – 13. sz Magyarországi üveggyártás 2. 1491 – Beatrix Esztergomba költözik: palota felújítás. 5.000 db ólomkarikába szánt ablakszem János mester üveghutája ; Visegrád (30x8, 4 kemence) XVII. sz – Rákócziak, Bercsényiek Magyarországi üveggyártás 3. XVIII. sz – mindössze 7 huta (osztrák protekcionizmus) 1805.  30 huta 1895.  41 huta (amíg a fa el nem fogyott) Az első világháború után 7 üveggyár maradt. Főbb

üveggyáraink Orosháza – sík- és csomagolóüveg (Tokod – csomagolóüveg)  bezárt Salgótarján – asztali áruk, jármű üveg, üveggyapot Nagykanizsa – (hőálló üveg), világítástechnika Ajka – kristályüveg Parád – kristályüveg Karcag – kristályüveg GE Rt. – világítástechnika Tatabánya – jármű üveg  most épült Üveggyártás Az iparilag fontos üvegek 10-12 elem oxidjának szilárd elegyei: SiO 2 , P 2 O 5 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, BaO, Na 2 O, K 2 O, Pb 3 O 4 , (Fe 2 O 3 ). Minden üvegféleség tulajdonságát (mechanikai, kémiai, fizikai), annak összetétele határozza meg. A nyersanyagok lehetnek: - természetes - mesterséges eredetűek A csoportosítás a gyártásban betöltött szerep, valamint az üveg szerkezetére és tulajdonságaira gyakorolt hatás alapján történik: - alapanyagok (95% (m/m) felett) - segédanyagok Alapanyagok: - rácsképző - átmeneti - módosító oxidok Általános következmények:

- pontos kémiai összetétel - összetétel – állandóság - szennyeződések adott határ alatt tartása - megfelelő szemcseméret – eloszlás Rácsképző (üvegképző, vázképző) oxidok: SiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 , (esetleg V 2 O 5 , As 2 O 5 ). SiO 2 A kvarchomok a kvarc-tartalmú kőzetek mállásának üledékes terméke; többnyire agyag, földpát, csillám, vasoxid szennyezi. Az üvegek legfontosabb alkotórésze; általában 50-80% SiO 2 tartalom. A SiO 2 bevitele: - kvarchomok (ez a legfontosabb) - földpátok (plusz: alkáliák, Al 2 O 3 ) pl. NaAlSi 3 O 8 , KAlSi 3 O 8 - esetleg egyéb szilikátos ásványok Kvarchomok: - SiO 2 – tartalom min. 98 % - Fe 2 O 3 – tartalom max. 0,1 % (ha több nem lesz átlátszó az üveg) (a felhasználástól függően) Tiszta kvarchomokok: a homoktelepekre agyag-, barnaszén réteg rakódott – kiszűrte az átszivárgó talajvíz szennyeződéseit (a humuszsav kémiailag is tisztított). Ezeknél főként a színezőanyag

(Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 ) tartalom kis érték. Magyarországon nincs igazán jó minőségű homok (helyek: Dorog, Fehérvárcsurgó). A bányászott homokokat tisztítani kell: - többszörös mosás (agyag) - flotálás - mágneses szeparálás (Fe 2 O 3 ) - savas kezelés (a repedésekből)  nagyon drága! A zárt üvegekből, zárványokból, a kristályrácsból nem távolíthatók el a szennyezők (pl. a Fetartalom) A szennyezések mellett a szemcseméret és a szemcsealak a máik fontos tényező, a szemcseméret max. 800m (optimum: 100-500m) Nagyobb szemcse: nehezebb olvadás (magasabb hőmérséklet, hosszabb idő, „kövek”) Kicsi szemcse: - porzás (összetétel, egészségvédelem) - túl sok adszorbeált levegő (romló nedvesítés, romló tisztulás) B2O3 Az ún. borszilikát üvegekben mennyisége: 6-22 % (m/m) Kis mennyiségben (0,1-2,0 %) - olvasztás – könnyítő hatású (segédanyag) Nagyobb mennyiségben: (8 % felett) - javítja a kémiai

ellenálló képességet - javítja a szilárdságot - javítja a hőlökésállóságot Laboratóriumi üvegek: Optikai-, híradástechnikai-, világítástechnikai-, fényszűrő üvegek. Bevitel: - bórsav (H 3 BO 3 ) - bórax (Na 2 B 4 O 7 ) főként ezt alkalmazzák, mert kevésbé illékony. 6-8 %-kal több B 2 O 3 -ot adagolnak. P2O5 Egészen speciális üvegek előállítására: - optikai üvegek (lencsék) - ultraibolya sugárzást átbocsátó üvegek - hőelnyelő üvegek Kis mennyiségben segédanyag – tisztulást elősegítő, ill. opalizáló komponens Bevitel: - foszforsav - foszfát – sók H 3 PO 4 Ca 3 (PO 4 ) 2 , Na 3 PO 4 Átmeneti oxidok: Részben hálózatképző, részben hálózatmódosító szerepet töltenek be. Szinte kizárólag Al 2 O 3 ! Al 2 O 3 Minden üvegben megtalálható (szennyezőként mindenképpen). Mennyiség: 1-3 %, méret: 100-200m. Műszaki üvegekben nélkülözhetetlen: - laboratóriumi- ampulla- vákuum– - hőálló- nagy

szilárdságú üvegek Itt mennyisége elérheti a 20-25 %-ot is. Tulajdonságok: - növeli a kémiai ellenálló képességet - csökkenti a kristályosodási hajlamot (4 %) - az olvadék kevésbé korrodeálja a kemence tűzállóanyagát (1-2 %) Bevitel (főként szilikátos kötésben): - földpátok - kaolin - Na – aluminát - timföld, timföldhidrát (jobban oldódik) Al 2 O 3 Al(OH) 3 Módosító oxidok: Az üveghálózatba nem épülnek be, de a már kialakult vázszerkezetet képesek módosítani, így alapvetően megváltoztatják az üvegek tulajdonságait. Két fő csoport létezik: - olvasztó oxidok - stabilizáló oxidok Olvasztó hatású oxidok: Alkalmazásukkal megvalósítható az üvegolvadék kisebb hőmérsékleten történő megolvasztása: - energia megtakarítás - csökkentik a viszkozitást (tisztulás!) De! - rontják a mechanikai sajátságokat - rontják a kémiai ellenálló képességet Ezek az oxidok: Na 2 O, K 2 O, Li 2 O Na 2 O Ez a

legelterjedtebb, egyben a leghatásosabb olvasztó, folyósító komponens (a legolcsóbb is). Mennyisége: 1-2 %-tól 20 %-ig. (A sík-, öblös-, csomagoló üvegek 10-18 %-ban tartalmazzák). Bevitel: - szóda Na 2 CO 3 (kalcinált, nehéz, Solvay-szóda) Hidroszkópos sajátságú porzás (összetétel változás, korrózió) - glaubersó Na 2 SO 4 Alkalmazása csak 6-8 % szénporral valósítható meg (redukálás)  emeli az olvasztási hőmérsékletet (30-50°C-kal)  nagyobb korróziót okoz  üveghibát (üvegepe) idézhet elő  kis mennyiségben tisztulást elősegítő (segédanyag) K2O Kevésbé elterjedt, mint a Na 2 O - drágább - kisebb a reaktivitása - lassabban olvasztható De! - javítja a kidolgozhatóságot (3-4 %) (ún. hosszú üveg) - csökkenti a felületi repedéseket (préselt üvegek) - könnyebb színteleníteni - csillogó fényt és csengő hangot ad az üvegnek A közönséges üvegek 1,5 %-ot, a díszüvegek 10-15 % K 2 O-ot

tartalmaznak. Az üvegolvadékok megmunkálása akkor a legoptimálisabb, ha Na 2 O : K 2 O = 3 : 1 K 2 CO 3 ez sok esetben segédanyag is. (a tisztulást és a színtelenítést segíti elő) - kálisalétrom KNO 3 hasonló tulajdonságú, mint a hamuzsír (főként segédanyag). Bevitel: - hamuzsír Li 2 O Ez lenne a legjobb olvasztó anyag, de nagyon drága. Csak speciális üvegek előállítására használják: - optikai üvegek - televízió képcsövek - UV sugarakat áteresztő üvegek - hőálló üvegek (PYREX üveg) Bevitel: Főleg természetes ásványok pl. spodumen LiAlSi 3 O 8 (esetleg Li 2 CO 3 ) Stabilizáló hatású oxidok: Szerepük: - gátolják az üveg kristályosodását - javítják az üveg kémiai ellenálló képességét - kedvezőbb fizikai sajátságokat okoznak Ezek az alkáli-földfém oxidok. CaO A legnagyobb mennyiségben használt stabilizáló oxid. Gyakorlatilag minden üvegben megtalálható: ált. 6-8 %, néha 10-15 % Javítja: - mechanikai

szilárdságot - keménységet - kémiai ellenálló képességet - olvaszthatóságot De: 16 % felett CaO tartalom felett növeli a kristályosodási halamot. Bevitel: mészkő CaCO 3 (Dorog, Felnémet). Mészkővel szembeni követelmények: - CaCO 3 – tartalom min. 95 % - Fe 2 O 3 - tartalom - szemcseméret 100-500m - esetleg: égetett mész CaO Dolomit CaMg(CO 3 ) 2 MgO Önmagában ritkán alkalmazzák. Magnézia üvegek: 2-4 % mennyiségben (izzólámpa, fémcsövek). Alkalmazásának előnyei: - csökkenti  a viszkozitást  kristályosodási hajlamot  a hőtágulást - növeli a keménységet Bevitel: - dolomit Pilisvörösvár szemcseméret: 200-500m - speciális magnézia üvegek esetén MgCO 3 BaO Barit üvegek (a CaO-t lehet helyettesíteni). A BaO mérgező, de számos előnye van: - 12 %-ig javítja az olvadási sajátságokat - csökkenti a viszkozitást - növeli a keménységet - javítja az optikai tulajdonságokat: - csillogóbb felület - nagyobb

traszparencia Optikai korona üvegek Préselt kristályüvegek  BaO – tartalom akár 50 %. Segédanyagként tisztító komponens. Bevitel: - viterit BaCO 3 - súlypát BaSO 4 - optikai üvegeknél alapanyagként Ba(NO 3 ) 2 ZnO Speciális, jó hőlökésállóságú üvegekhez: laboratóriumi-, hőmérő-, szintjelző-, világítástechnikai üvegek. Színes üvegek esetén (rubin üvegek) jó fedőképességet biztosít 5-10 %. De! ezen mennyiség felett: - rontja a tisztulást - könnyen csomósodik  kövek! - korrozív hatású Speciális eset az PbO. PbO A stabilizáló oxidok akár teljes mennyisége helyettesíthető PbO-dal, akár 80 % PbO tartalom. Helyettesítheti a vázképző, de a módosító oxidokat is. Speciális tulajdonságok: - nagy törésmutató (csillogás) - lágyabb üveg (csiszolhatóság) - nagy sűrűség (csiszolhatóság) - sugárzás – elnyelő képesség - ólomkristály termékek (kelyhek, vázák, poharak, PbO - tartalom 35 %) - speciális

optikai üvegek – PbO tartalom 80 % - sugárzás elnyelő üvegek – PbO tartalom 80 % Bevitel: Kizárólag mínium Pb 3 O 4 (redukció – fém Pb kiválás – szürke üveg). Üvegcserép: Felhasználásának előnyei: - környezet és természetvédelem - az üveg kevesebb energiával olvasztható kisebb fajlagos nyersanyag szükséglet üvegcserép gyorsabban olvad lerövidíti a nyersanyagkerék olvasztási idejét az üvegolvadék jobban tisztul az olvasztókemence indítása üvegcseréppel történik Az üvegcserép forrása:  gyártási hulladék  selejt, véletlen törés, leengedett olvadék  gyártási melléktermék pl. „sapka”  lakossági begyűjtés A nyersanyag keverékekhez 25-50 % üvegcserepet adagolnak. De! - tilos különböző összetételű cserepek együttes használata - adott üvegekhez csak adott üvegcserép használható - csak mosott üvegcserép használható - üvegcserép párolási veszteségeit figyelembe kell venni -

cserepet meg kell őrölni Segédanyagok: Az üvegek végső tulajdonságait határozzák meg; a gyártástechnológiai szerepük alapján: 1. Tisztulást elősegítő (derítő) anyagok a káros gázbuborékok eltávolítása a cél a buborékok keletkezése: - nyersanyagokon adszorbeálódott levegő - nyersanyagok bomlása, reakciója Fontos a buborékok mérete – felhajtóerő. Stokes-törvény: v = 2/ 9 *g( 1 - 2 )/d2 Nagyobb méretűvé kell tenni a kis buborékokat! Kémiai módszer: olyan anyagok alkalmazása, amelyek bomlása során képződő buborékok magukkal ragadják a kisebb buborékokat. - oxidok, peroxidok As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , BaO 2 - szulfátok hatásukat SO 3 leadásával érik el az olvasztási folyamatokra is kedvező hatással van - NaSO 4 - BaSO 4 magasabb hőfokon olvasztott üvegek esetén - nitrátok hatásukat O 2 és N 2 leadásával fejtik ki. A nitrátok mellett kell As 2 O 3 , vagy Sb 2 O 3 . KNO 3 , NaNO 3 , Ba(NO 3 ) 2 , Al(NO 3 ) 3 –

nagy alumínium tartalmú üvegekhez. - kloridok szublimációjukkal ragadják magukkal a buborékokat Szerepük a színtelenítésben jelentős. Fizikai módszerek: a kémiai módszerek mellett mechanikai behatással idézik elő a derítést. - kevertetés  egyesíti a különböző méretű buborékokat - levegő befúvás  kemence fenekén keresztül a nagyobb buborékok magukkal viszik a kisebbeket. 2. Olvasztást gyorsító anyagok (folyósítók) Két fő szerep: - keverék gyorsabb oldódását segíti - csökkenti a viszkozitást H 3 BO 3 , Na 2 B 4 O 7 , Li-vegyületek (spodumen), foszfátok 3. Színtelenítő anyagok Az Fe-tartalom miatt kialakuló szín megszűntetése. Színteleníteni csak 0,1 % Fe 2 O 3 – tartalom alatt lehet. A színtelenítők max. mennyisége 2,0 % Fényáteresztési problémák (főként a fizikai színtelenítők esetén). Két módszer: kémiai-, fizikai módszer - kémiai színtelenítés oxidáló szerek  O 2 leadás FeII-oxidot

FeIII-oxiddá oxidálják (eltérő szín, eltérő fényelnyerés).  nitrátok KNO 3 , NaNO 3  As 2 O 3  Sb 2 O 3  MnO 2 (fizikai is!)  ritkaföldfém oxidok pl. CeO 2 (0,3 %) + Nd 2 O 3 , CoO  kloridok, fluoridok pl. NaCl – FeCl 3 szublimáció De! Amennyiben ultraibolya fény átbocsátására alkalmas üvegre van szükség, cél a FeII forma kialakítása; redukció. - fizikai színtelenítés: Komplementer színhatás (zöld-vörös). Túlzott mennyiségű színtelenítő szürkés árnyalatot ad az üvegnek.  Se, szelenitek (Na 2 SeO 3 )  MnO 2  ritkaföldfémek Nd 2 O 3 , Pr 2 O 3 A gyakorlati színtelenítés során a két megoldás kombinációját alkalmazzák (titkos recept). 4. Színező anyagok Mennyiségük sok esetben tized %, max. 2-3 % A szín függ: - alapüveg összetétel - a színező minősége és mennyisége - olvasztási körülmények (kemence atmoszféra) Lehetséges megoldások:  oldási színezés: - fém oxidok (Mn-, Cu-,

Co-, Ni-, Cr-, Fe-, V-, U-, Ce-, Nd-, Pr-, Ag-oxidok) - oldódnak az olvadékban - ionos állapotban beépülnek az üveg szerkezetébe A szín intenzitása koncentráció függő.  kolloidális (futtatási színezés) a színt az üvegben kolloidális méretben eloszlatott fémek okozzák - eleve fémeket kevernek a keverékbe - fémvegyületek, amelyek redukálódnak (szén, grafit, kén) Újbóli felmelegítés – futtatás. RUBIN üvegek Aranyrubin (vörös) AuCl 3 Rézrubin (vörös) Cu 2 O Szelénrubin (vörös) Na 2 SeO 3 , BaSeO 3 +aranysárga AgNO 3 Kiválás: fém, Au, Cu, Ag, CdS/CdSe kristályok Sok a bizonytalanság, empíria!  lazúr színezés (pácfestés) Az üveg felületi rétegeibe ionokat (Ag+-, Cu+-, Cu2+-, Zn2+-ionokat diffundálhatnak.) Ioncsere, az üvegben kolloid állapot  sárga, barna, vörös, zöld színek. 5. Opalizáló anyagok (homályosítok, tejesítők) Cél: az átlátszó üveg tejszerűen fehér legyen (törésmutató eltérés –

fedőmázak) Opalitás függ: - törésmutató - részecskeméret - részecske – koncentráció - alapüveg – összetétel  fluor –opál üvegek CaF 2 , NaF, Na 3 AlF 6 (kriolit). A fehér szín okozói: a kiváló NaF, CaF 2 kristályok. Fluor – veszteség akár 30-40 %. „fluor fogok” Zn – Sb – Pb vegyületek Az opalitás függ: - kiváló F-vegyületek koncentrációja - kristályméret (kicsi legyen) - technológiai paraméterek (T,t alapüveg összetétel)  foszfor-opál üvegek (emulziós opálosítás) Az alapüveggel nem elegyedő, eltérő törésmutatójú olvadékcseppek idézik elő. Alacsonyabb hőmérsékleten korlátozott olvadás-szételegyedés! (az egyik olvadék a másikban finom cseppek formájában kiválik). Bevitel: - csonthamu - apatit Ca 5 F(PO 4 ) 3 - Ca 3 (PO 4 ) 2 Üveggyártás Keverékkészítés: Az alap- és segédanyagokból a számított összetétel alapján állítják össze. Nyersanyagok kirakodása – kemencébe történő

adagolás: - stabil, állandó összetétel - nagyfokú homogenitás Hatalmas mennyiségek (akár 1000t/nap) miatt gyakorlatilag külön üzem a gyáron belül. Cél: - fizikai munka csökkentése - környezetvédelem (zaj, por) - automatizálás Nyersanyagok: - összetett: homok, mészkő, dolomit - zsákolt: szóda, Na-szulfát, segédanyagok Előkészítés: - szárítás (6-8 %-ról 0,5 %-ra) - osztályozás (vibrációs sziták) Szennyezők, méret feletti darabok - aprítás  a nedvesség miatt összeállt darabok - zsákbontás, cserépmosás A nyersanyagokat silókba adagolják. A silókban: - nem állhat össze az anyag - egyenletes adagolást kell biztosítani Nagyon fontos a keverék megfelelő homogenizálása (nem egyszerű probléma a száraz porok homogenizálása a tapadás miatt!) - dobkeverő (gravitációs keverő) - (Saxonia) 2-3 forgó keverőlapát („csillag”) a dob forgásával szemben mozog. Teljesítmény: 6-26t/nap. - Eirich – (kényszeráramú)

keverő ez a legkorszerűbb megoldás. Felépítés: Egymástól függetlenül mozgó forgó tányérból és az abba belenyúló keverőlapátokból (esetleg görgőjáratból) áll. Teljesítmény: 16-70t/nap. Teljes térfogat: 0,4-3,0m3 Keverési idő: 1-2perc Fordulatszám: 30-15 1/perc Az anyag bonyolult mozgási pályára kényszerül (kvázi folyadék halmazállapot). A keverékkészítés utolsó fázisa a porszerű keverék nedvesítése (4-6 % víz): - porzás megszűntetése (egészségvédelem, összetétel-állandóság, füstgázáram nem hordja el a port). - hatékonyabb olvasztás (nedves homokszemcséket jobban nedvesíti a szóda és a Naszulfát). - darabosítható a keverék – nincs szétfajtázódás Darabosítás:- brikettezés  vízüveg, nátrionlúg, brikettező hengerek - granulálás - hengerlés ~1m átmérőjű hengerek között, szalagot állítanak elő (a szóda egy része is a vízbe kerül). Az előkészített keveréket a kemencéhez kell

szállítani (távolság, szétfajtázódás). Szállítás:- targonca  harangzáras konténerek, kis teljesítményű üveggyárak - függőpályás rendszer  harangzáras konténerek, vagy szállító tartályok (2-3m3) - szállítószalag  darabos üvegcserépre is jó - pneumatikus szállítás  óriási a kopásveszély Üvegipari olvasztó kemencék Felosztás: - fűtési mód - üzemvitel (szakaszos – folyamatos) - hővisszanyerés módja Két fő típusa létezik:  fazekas kemence  kádkemence Fazekas kemencék: a legrégibb olvasztási módszer, ritka, manapság csak speciális igények esetén használják. Lényege: a keveréket külön-külön tégelyekben, fazekakban olvasztják meg és onnan is dolgozzák ki. Szakaszos üzemmenet. Előnyök: - minden fazékban más-más üveg olvasztható - kis mennyiségek olvasztása - könnyű termékszerkezet váltás. Hátrányok: - rossz hatásfokú energiafelhasználás - csak kis mennyiség olvasztható -

fazekak hamar tönkremennek - fazekak cseréje - sok a veszteség Fazekak átlagos mérete:  átmérő ~1m  magasság 0,6-0,7m  űrtartalom 150-500l Manapság színes üvegek, optikai üvegek gyártásánál alkalmazzák. Kádkemencék Folyamatos üzem; Lehetséges kis-, de akár hatalmas mennyiségű üveg olvasztása - kis méretű 3-20m2 olvasztófelület 2 - közepes méretű 20-100m olvasztófelület - nagy méretű 100-250m2 olvasztófelület Kádkemence részei: munkakád (kidolgozó kád) átfolyó olvasztókád adagoló rész Tüzelés szempontjából: U-lángú kemencék Keresztlángú kemencék U-lángú kemence (a láng U-alakban megfordul): Az égők (általában 2 db) a kemence homokfalán helyezkednek el és (általában) felváltva működnek  regeneratív hővisszanyerés Az égetési ciklusidő : ~ 20 perc. Az U-lángú kemencék max 50m2 olvasztó felületig használatosak (az elérhető lánghossz határozza meg a méretet). Előnyük: a hosszabb

lángút miatt jobb a hőátadás, tökéletesebb a gáz égése. De! Nagyobb mennyiségű üvegolvadék előállításához más konstrukció kell. Keresztlángú kemence: Égők az oldalfalon (akár 6-6 égő is lehet), amelyeket felváltva üzemeltetnek, a füstgázokat a túloldalon vezetik el (ezért keresztlángú az elnevezés). Az égésváltási ciklusidő: ~ 20 perc. Regeneratív hővisszanyerés. Léteznek állandó lángvezetési irányú üvegolvasztó kemencék is – rekuperatív hőhasznosítás. Ez igaz az U-lángú kemencékre is. 20-35m2 olvasztó felületig nem eldöntött melyik típusú kemence a kedvezőbb. A kádkemencék felépítésük alapján is csoportosíthatók: átfolyós nyitott kemencék Az átfolyós kemencék a legáltalánosabbak, az eddig bemutatott típusok ilyenek. A nyitott megoldást az egészen nagyméretű kádkemencék esetén választják (síküveggyártás  250m2 olvasztó felületig). Az olvasztóteret és a munkakádat

átfolyóhíd és ún. függöny (árnyékoló rács) választja el Az olvasztókádat és a munkakádat el kell különíteni egymástól! A már megolvadt és kellőképpen tisztult olvadékot úgy kell átereszteni a munkakádba, hogy: - megfelelően lehűljön ~1500°C-ról ~1100°C-ra, kidolgozási hőmérséklet - az olvadékon úszó szennyeződések ne kerüljenek át a munkakádba. Az átfolyást meg lehet oldani: - átfolyó - samott úszó - vízhűtéses vascső (az olvadék rádermed) A lényeg, az akadály ~20-60cm mélységig merüljön az olvadékba. A bemerülés mértéke függ a kád mélységétől. A kád feneke felé 2-15°C/cm hőfokesés tapasztalható. Magas hőfokú olvasztásnál és nagy mennyiségű üvegolvadék esetén az átfolyót süllyesztve építik be. Speciális kemence: Unit – Melter Itt nincs elválasztva a két tér, sőt régebben hővisszanyerő egységet sem csatlakoztattak. Hosszú, keskeny kemence, 65cm mély. Egyféle termék

gyártására szolgál, egy nap alatt kidolgozzák belőle a megolvasztott üvegmennyiséget. Előnye az alacsony építési és karbantartási költség. A keverék az adagolás után megolvad – ennek a kemence 2/3 részéig meg kell történnie; a maradék 1/3 részben történik a tisztulás (olvasztókád is felosztható: olvasztó tér, tisztuló tér). A hőmérséklet az olvasztótér végén éri el a maximális értékét (1550°C – 1600°C). A tisztult olvadék az átfolyón át jut a munkakádba (felülete ~25 %-kal, mélysége 20-30 cmrel kisebb, mint az olvasztókádé). A munkakádból dolgozzák ki a visszahűtött (~1000 – 1100°C) olvadékot. A gépi kidolgozású kádak esetén a munkakád neve: elosztókád. A korszerű, nagyteljesítményű üveggyártó gépeket az elosztókád és az automata közé épített fűthető – hűthető (pontos hőmérséklet beállítás) csatornákkal építik  Feeder csatorna. Ezek hossza akár 5-7m is lehet. Elektromos

fűtésű kemencék: A kádkemencék 20-25%-os hatásfokával szemben akár 75%-os energiahasznosítás is elérhető. Probléma: az üveg csak 900°C felett válik vezetővé. 1000°C fölé valamely más módszerrel hevítik fel az üveget. Alapvetően két módszer létezik: - elektromos pótfűtés (pl. gázkemencékhez) - tisztán elektromos fűtés Előnyök: - kiemelkedő hatásfok - javuló üvegminőség jobb homogenizáció kevesebb üveghiba - termelékenység növekedés - kisebb építési költség kisebb helyigény kevesebb építési idő - kevesebb energia kell az olvasztáshoz - sokkal kisebb a hőveszteség (főleg a boltozatnál) - csökkennek a párolgási veszteségek - kisebb füstgáz- és poremisszió Hátrányok: - nagy mennyiségek olvasztására nem alkalmas  a kemence mérete korlátozott - a tűzálló anyagok élettartama csökken Az elektromos olvasztókádak felépítése eltér a kádkemencékétől. Aknakemence jelleg ~ 2,5m mélység.

Sokszögű (6,9,12) elrendezés (az elektromos áram 3 fázisa alapján). Vízhűtéses (Mo, grafit) SnO 2 ónoxid elektródák. Pl: Ajkán 1991-től működnek ilyen kemencék. Üvegolvasztó kemencék felépítése, szerkezete A felépítés alapján egy vasrácsozat, erre épül tűzálló anyagból maga a kemence. - fenékkövek 40-42 % Al 2 O 3 tartalmú samott Vastagság: 20-30cm Fuga: 2mm - takarólapok ezekkel fedik le a fenékköveket. Vastagságuk: 7,5-12cm Anyaguk: Zirkosit, Korvosit - oldalkövek vastagságuk: 30cm (fölül 25cm - hűtés) Kétféle megoldás létezik:  több kádkősor  egyetlen állított kő (paliszád kő) A paliszád kő előnye, hogy nincs fugakorrózió, de kemence-felújításkor az egész kemenceoldalt ki kell cserélni. Az adagolót különösen erősen korrózív hatás éri: - forró belső-, hideg külső tér találkozása - nyerskeverék hőelvonó hatása - oldási, oldódási jelenségek Az adagoló felépítmény kilóg a

kádkövek síkjából (doghouse). Az adagoló kinyúló mérete: - normál kád 0,6-1m - síküveg-olvasztó kád 1,5-2m Átfolyó: - összeköti az olvasztó- és munkakádat - csökkenti az olvadék visszaáramlását az olvasztótérbe - biztosítja az olvadék lehűlését a kidolgozási hőmérsékletre - meggátolja az olvadék felszínén úszó szennyezők átjutását a munkakádba. Az átfolyó enyhén bővül a munkakád felé. Tűztér: - kemence homlokfal - kemence végfal - oldalfal építmény - égőszáj nyílások - füstgáz-elvezető csatornák - főboltozat Ezek anyaga (kivéve a boltozatot) Zirkosit, Korvosit. Az oldalfal önálló felépítmény, nem a kádköveken nyugszik (vagy legalább is nem teljesen), ún. orrkővel csatlakozik pl a paliszádkövekhez Égőszáj: a korszerű kemencék esetén az égőszáj-nyílás alatt elhelyezkedő ún. padkaégők biztosítják a lángot. Maga az égőszáj az előmelegített égéslevegő beáramoltatására, ill

a füstgázok elvezetésére szolgál. Boltozat: eltérő anyagi összetétellel és viselkedéssel rendelkezik. Alapvető feladata, hogy az olvadék irányába sugározza a hőt (termikus felhajtóerő). Méretei: fesztáv: 1,5-10m vastagság: 25-45cm A boltozat olyan magas legyen, hogy a láng közvetlenül ne érje (helyi túlmelegedések elkerülése) dilatációs fugák (3-6m-enként). A boltozat nem épül közvetlenül az oldalfalra; a vasalatnak az oldalnyomást az ún. vállkövek közvetítik. A boltozat régebben kizárólag szilikából készült, manapság ún. zsugorított mullitból  3Al 2 O 3 * 2SiO 2 (a szilika terhelés alatti lágyuláspontja 1620°C, a zsugorított mullité 1720°C ) Fuga anyagok: korund, Zr-szilikát tartalmú habarcs, ami 1200°C felett plasztikussá válik, egy része pedig megolvad (az olvadékból mullit kristályosodik ki). Vasalás: mivel a kemence egyes részei nem önhordók (pl. boltozat) a kemence önmagában nem állna meg, egy

vasszerkezet tartja össze. Ezen kívül a dilatációs-mozgásokat is a vasalattal lehet kezelni (oldható kötések). Az olvasztást, tisztulást elősegítő gyorsító megoldások A kemence optimálisabb működése érhető el (gazdaságosabb). a, levegő-, oxigén- vagy gázbefúvás (bubbling) - tisztulás elősegítése (nagy buborékok) - keveredés  homogenizálódás (összetételbeli és hőmérsékleti) - áramlás-befolyásoló hatás  Nő az olvadék tartózkodási ideje az olvasztókádban (nő a fajlagos olvasztási teljesítmény és a homogenitás) A befúvást a kemence legmelegebb hőmérsékletű zónájában végzik. b, gát – és/vagy lépcső beépítése A gátat az olvasztókádba építik be, az olvadék áramlása kedvezőbb lesz (kis- és középméretű kemencék esetén, a bubbling eljárással kombinálva). A lépcsőt a munkakádba építik, hogy megakadályozza a kidolgozásra váró olvadék visszaáramlását az olvasztókád felé. c,

elektromos pótfűtés alkalmazása (boosting) - termelékenység emelkedés  gyorsul az olvasztás (akár 1/ 3 -ával) - javuló üvegminőség - kemence- kímélő üzem Az olvadék mélyebb rétegeiben idézhet elő hőmérséklet-növekedést és az áramlási viszonyok is kedvezőbbek lesznek. (energia: 70 % olvasztó: 30 % tisztuló tér hőgát alakul ki) d, mechanikus keverő-berendezések Főként kézi kidolgozású kemencék esetén (ólomkristály Ajka). Az olvadék nem lehet inhomogén (huzalossági hiba). Ez a probléma mindig az olvadék felszínén jelentkezik – alaposan kevergetni kell az olvadékot! Keverő: - 44 % Al 2 O 3 tartalmú samott - korund vagy ZrO 2 Hővisszanyerő egység: tulajdonképpen e nélkül is lehetne üveget olvasztani, de óriási lennne a hőenergia-veszteség. Alapvetően kétféle eljárást dolgoztak ki: - elsődleges - másodlagos hőhasznosítás Az elsődleges hőhasznosítóból távozó maradék hőt (gőz, meleg víz,

elektromos áram előállítására) használják. Az elsődleges hőhasznosítás:- regeneratív - rekuperatív A kemence mérete és típusa határozza meg: pl. kis- és középméretű, állandó irányú tüzelésű kemencék – rekuperatív hőhasznosítás. Rekuperátorok: nincs tüzelésváltás, a láng irány állandó - kereramikus - fém rekuperátorok A rekuperátor tulajdonképpen egy hőcserélő. A forró füstgázok és a felmelegedő égéslevegő egymással nem találkoznak; alulról hideg levegő, felülről forró füstgáz (egyen és ellenáram is alakul). Keramikus rekuperátor: A hőátadás kerámiai idomokon keresztül történik (kör alakú, négy-, hatszögletes idomok: nagyobb hőátadás). A külső falazat alsó és a középső része samott, a felső része (belépő forró füstgáz) szilika tűzálló idomokból áll. A torony (a rekuperátor idomokból készült felépítmény) alsó része samott, a felső szillimanit (Al 2 O 3 *SiO 2 ) tűzálló

anyagból épül. Az idomokon belül áramlik a füstgáz, kívül az égéslevegő (részben egyen-, részben ellenáramban). Előny: - egyszerű működés - jó hatásfokú hőátadás Hátrány: - a rekuperátor idomok előállítása nehéz, repedés érzékenyek, deformáció hajlam (összeilleszkedés?) - eltömődés (porzás-érzékeny) élettartam 18 hónap (36 hónap?) A kemencék jóval többet bírnak, a gyenge pont a rekuperátor (jelzés: amikor az égéslevegő hőmérséklete 800-900°C-ról 400-500°C-ra visszaesik). Fémrekuperátorok: A tűzálló acélfajták kifejlesztésével kerülnek előtérbe: - duplaköpenyes (sugárzó) - csőköteges rekuperátor Duplaköpenyes fémrekuperátor: Belső hőálló öntvénytest (belseje sima, külseje bordázott – jobb hőátadás), külső hőálló lemezköpeny a ki- és belépő csonkokkal. 1500°C belépő füstgáz, 500-550°C kilépő előmelegített égéslevegő. Csőköteges fémrekuperátor („csőköteges

hőcserélő”): 1350°C belépő füstgáz, 650-700°C kilépő előmelegített égéslevegő. Élettartam 5 és 10 év. Regenerátorok (1950-es évek eleje Siemens): Elv: a kemencékből távozó 1450-1500°C-os füstgázok a regenerátor kamrába kerülnek, ott felmelegítik a téglarácsozatot, majd távoznak. 20-30 perc után tüzelésváltás, a meleg téglarácsozat átadja hőjét a hideg égéslevegőnek. Az előmelegített levegő hőmérséklete: ~1000-1200°C. - felső téglarács: króm-magnezit tégla - középső kamrarács: magnezit tégla - alsó téglarács: 44%-os samott A porzás miatt 20x20cm-es szabad rácsnyílásokat alkalmaznak. A kamra magassága 4-5m-től 7-8m-ig terjedhet.  távozó füstgáz a kamrarács felett 1200-1400°C  előmelegített levegő a kamrarács felett 1000-1200°C  füstgáz kilépési hőfoka a kamra alján 300-600°C Gyakorlati tapasztalat, hogy 1m2 olvasztófelülethez 20-30m2 hőátadási felület szükséges (nagyméretű

síküveg-olvasztó kemence). Üvegolvasztó kemence üzembe helyezése: A melegítés pontos méretre alakított, számozott kövekkel történik. Az építést követően a kemencét kitakarítják: - drótkefés átdörzsölés (felülről lefelé) - porszívózás - fugaellenőrzés (papírcsíkok) - áttörlés vizes ruhával Ezután belépni tilos! Kemence indítás: - régebben üvegcserép-gúla - újabban üres kemence, utólagos cserépadagolás (egyenletes a kemence átmelegedése) ~ 1350°C-on kezdik adagolni az üvegcserepet Szóróágyú – irányított bevitel A felfűtést az eltérő hőtágulású részek miatt nagyon kíméletesen kel végezni (feszültségek – repedés – tönkremenetel). Régebben ún. lándzsaégőkkel: 18-24 nap (helyi túlmelegedések!) Újabban füstgáz-generátoros megoldás; (szabályozható hőmérsékletű és sebességű füstgázokkal). Előnye: - egyenletes hőfokeloszlás - automatizálhatóság - növekvő kemence élettartam

(kevesebb feszültség) - felfűtési időtartam csökkenése 3-10 napig A vasalást ~2 óránként ellenőrzik, az oldható kötéseket beállítják. ~1000°C elérésekor indítják a földgáz-bevezetést  öngyulladás. ~1250°C-on üvegcserép adagolás tiszta cserép, amíg a végső üvegszinttől kb 30cm-re lesznek ~1500°C a végső üzemelési hőfok, vasalatot rögzítik, alaposan átnézik. Egy kemence élettartama: 3-5-8 év. Kemence leállítás (hasonlóan gondos folyamat): Okai: - kádkövek elhasználódása A lokális problémák orvosolhatók (víz, levegő hűtés) - boltozat beszakadás - égőszájak kiégése - adagoló korróziója - hővisszanyerő egység hibája Leállításkor a lehető legmagasabb hőmérsékletre fűtik fel a kemencét –viszkozitás csökkenés. Leeresztő dugók eltávolítása. A kifolyó olvadékot vízsugárral folyamatosan hűtik (fritt). Az üres kemencét 200°C-ig óvatosan hűtik. Vasalat! Üvegolvasztás Az első lépés a

keverék beadagolása a kemencébe. Fontos a réteg vastagsága: akár 1000°C hőfokkülönbség is lehet a keverék felszíne és az olvadék belseje között (2-3 óra kellene a megolvadáshoz – lesüllyed – üveghiba!) A keveréket: - hősugárzás (boltozattól) - hővezetés (olvadékból) éri. A cél: - vékony réteg (jobb gázeltávozás) - egyenletes, de szakaszos sakktáblaszerű adagolás (ne szigetelődjön el az olvadék a sugárzó hőtől). - a rétegvastagság 10-15cm (nem süllyed el mielőtt feloldódna) - a keverékadagoló zóna hőmérséklete legyen ~1400°C(olvadékhártya –kisebb porzás) A keverékadagolásra sokféle megoldást dolgoztak ki. Az üvegolvasztás részfolyamatai Az üvegolvasztás során különböző fizikai-, kémiai folyamatok játszódnak le. A lényeg: a szilárd keverékből olvadék lesz. Általában 5 részre osztják a részfolyamatokat: 1. szilikátképződés Több lépcsőből tevődik össze, főként a kémiai reakciók

lejátszódása a számottevő 8001000°C között.  nedvesség-tartalom távozás  300-400°C körül disszociációs folyamatok indulnak meg (karbonát)  573°C kvarc polimorf átalakulás méretnövekedés – repedések – reakciókészség  szilárdfázisú reakciók (100°C alatt nincs olvadék). 2. üvegképződés Főként fizikai folyamatok ~1200°C-ig. A már kialakult szilikátok megolvadnak, a képződő olvadék fokozatosan feloldja a maradék kvarcot. A folyamat végén nincs szilárd, feltáratlan szemcse – áttetsző olvadék De! Tartalmaz buborékokat és nem homogén (sem kémiailag, sem fizikailag). 3. tisztulás Az olvadékban lévő buborékoknak el kell távozniuk. Buborékok: - keverék nedvesség-tartalma - keverékben adszorbeált levegő - adszorbeált füstgáz - keverék komponenseinek reakcióiban képződő gázok Léteznek utólag kialakuló (szekunder) buborékok is, amelyek a már tisztult olvadékban jelennek meg: - túl magas

olvadék hőmérséklet - boltozatról lecseppenő olvadék - beeső tűzállóanyag darab A tisztulást a Stokes-törvény határozza meg: v = 2/ 9 *g( 1 - 2 )/d2 Nagy buborék nem probléma – felúszik, az egészen kicsi buborékok visszaoldódnak az olvadékba a hűtés során. A gond a közepes méretű buborékokkal van. Tisztulást elősegítik: - bubbling - kevertetés - gázképző vegyületek alkalmazása - az olvadék hőmérsékletének emelése - vákuum 4. homogenizálódás: Ez a folyamat nem nagyon választható el a tisztulási folyamatoktól; azokkal egy időben, egymás mellett, egymásra hatva játszódnak le. A cél teljes tömegében azonos tulajdonságú olvadék létrehozása: ehhez kényszeráramlásokat is kell alakítani az olvadékon belül. Vannak spontán áramlások is: - hőmérséklet – különbség a felületi és a mélységi rétegek között - kidolgozó tér (munkakád) irányába történő áramlás. A homogenizációt elősegítik: -

bubbling - kevertetés - elektromos pótfűtés - gát, lépcső alkalmazása 5. kidolgozási viszkozitás beállítása (kondicionálás): A tisztulás hőmérsékletén az olvadék a kis viszkozitás miatt formázásra alkalmatlan. Hűteni kell az ún. kidolgozási hőmérsékletre! A lehűtött olvadékot a megfelelő hőmérsékleten kell tartani - kondicionálás (munka- vagy olvasztókád). A termoplasztikus üvegolvadék tulajdonságai 1. viszkozitás A gyártás során, az egyes lépéseknél más-más viszkozitású olvadék szükséges. Tisztulás: 10 Pa Kidolgozás: 102-104 Pa Kézi fúvás: 105-107 Pa A viszkozitás és a hőmérséklet között egyértelmű kapcsolat van. A teljes viszkozitás - hőmérséklet összefüggést nem mérik ki, vannak kitüntetett, fix viszkozitási pontok, azokat határozzák meg (azt a hőmérsékleti értéket, ahol az olvadék elér egy bizonyos, meghatározott értéket). A viszkozitás – hőmérséklet diagramm számítható is, ha

ismerjük valamelyik viszkozitási fix pontot, és ismerjük az adott üvegre jellemző empirikus állandókat. Viszkozitási pontok: - aggregációs pont - likvidusz pont - formázási pont - süllyedési pont - lágyulási pont ~ Littleton pont - hűtési pont - transzformációs pont Fontos a görbe lefutásának meredeksége, ez az üvegek olvadékának megmunkálhatósági tartományára ad információt; ettől függ mennyire kell „gyorsan bánni” az olvadékkal a formázás során. - hosszú üveg - rövid üveg (nem méret, nem idő – hőmérsékleti intervallum!) A viszkozitást csökkenti: alkáli-, földalkáli-, Pb2+-ionok, OH- - tartalom. A viszkozitást növeli: Al-, Ti-, Zr-ionok. 2. felületi feszültség Minden folyadék jellemző sajátsága. A felületi feszültség ellene dolgozik az üvegformázási módszereknek. Az üveg felületi feszültsége 3-4-szerese a víznek, akkora, mint az olvadt fémeké. Növeli: Cr-, Mo-, W-, As-adalékolás A felületi

feszültség befolyásolja az olvadék homogenizációját: a csomók (helyi dúsulások) oldódása az alapüveg és a lokális dúsulások felületi feszültségének különbségétől függ. Üvegcserép! - ha az üvegcserép olvadékának nagyobb a felületi feszültsége – problémás homogenizáció! (huzalosság) - fordítva – előnyös (könnyebb az elegyedés!) 3. kristályosodás (elüvegtelenedés) Az üveg metastabil állapotú anyag, hajlamos a kristályosodásra (pl. lassan hűtve kristályok jelennek meg az olvadékban). Az üveggyártás legnagyobb hibája: Az üveg kristályosodása homogén nukleációval (véletlenszerű kristálykiválások) és heterogén nukleációval (gócképző jelenléte) is történhet. Az elüvegtelenedett anyag áttetsző, de homályos, enyhén édes. Két tényező fontos: - kristályosodási hajlam (GSZ) fajlagos góc-szám - kristályosodási sebesség (KS) A hőmérséklettel maximum – görbét írnak le, a metszéspont a

kristályosodási optimum (a kis viszkozitás növeli a kristályosodási hajlamot). A kristályosodási hajlam leginkább a kémiai összetételektől függ. (Na-szilikát üvegek > K-szilikát üvegek > Pb-szilikát üvegek). Csökkenti a kristályosodást: - Mg-tartalom növelése - Ca-tartalom csökkentése - Al 2 O 3 -tartalom (1-3 %) - többalkotós üvegek (empíria!) Leggyakrabban előforduló kristályösszetételek: - SiO 2 módosulatok  Tridimit, Krisztobalit, Dentrit - Ca-tartalmú  Wollasztonit CaSiO 3 Diopszid CaMg(SiO 3 ) 2 - devitrit Na 2 O*3CaO6SiO 2  természetben nem fordul elő. - mullit Vannak olyan kristályok amelyek okozója a tűzálló anyag: - az olvadék érintkezik a tűzálló anyaggal  - Al 2 O 3 ß – Al 2 O 3 ZrO 2 ZrSiO 4 - a behulló tűzállóanyag darabok felületén kiváló kristályok (kőhiba) A termoplasztikus üvegolvadék formázási módszerei A termoplasztikus üveg ~1100°C-os jellemzője, hogy erőhatásra

megváltoztatja alakját. Formázási módszerek: - húzás - fúvás - öntés - préselés - centrifugálás Vannak termékek, amelyek többféle módszerrel is formázhatók pl. táblaüveg - öntés - széthúzogatás - öntés – hengerlés – csiszolás - fúvás – felvágás – szétterítés - merítés – pörgetés - húzás Mindig van jellemző formázási módszer. 1. Húzás Ezzel a módszerrel gyártják: - táblaüveg (síküveg) - üvegcső - üvegbot - üvegszál a, síküveg gyártás Valamennyi eljárásra igaz, hogy a síküveg szalagot közvetlenül az üvegolvadékból emelik ki. A folyamatos gépi gyártásra az első (1920) megoldás:  Fourcoult-eljárás: Salgótarjánban gyártottak ezzel a módszerrel síküveget (a módszer mára elavult, be is zárták a salgótarjáni gyárat). A módszer lelke egy speciálisan kiképzett samott csónak – dűzni. Ezt nyomják bele az olvadékba. A dűzni résén kibuggyanó olvadékot (hagyma) fogják még

és húzzák (húzófésű). Húzáskor a felületi feszültség össze akarja húzni a szalag széleit. A húzott táblára ható összehúzó erők kompenzálására ún. szélfogókat (bortni-fogok) alkalmaztak. A hagyma hőmérséklete: 900-960°C. A húzógép 5-10m magas. Továbbító hengerpárok (13-25 pár), hűtőtáskák, nyitható ajtók. Az üvegtábla hőmérséklete a vágásnál 70-100°C. Üvegvastagság: 1-9mm. Üvegszélesség: 120-300cm. Húzási sebesség: ~100m/óra Problémák: - kopik a samot úszó – hullámos üvegfelület, torzít az üveg (tükör?), a dűzni élettartama: max. 300óra  hatalmas épületigény (3-4 emelt)  érzékeny az összetétel-változásra  Asahi-eljárás: A samott úszó kopását próbálják kompenzálni (nincs hullámosság, torzítás). A dűzni helyett hét esztergályozott samott hengert alkalmaznak (Asahi blokkok), amelyek tűzálló acéltengelyekkel forgathatók. A már megkopott hengereken esetenként 3-6mm-t

fordítanak (többnyire csak az egyiken). Üvegvastagság: 0,8-7mm Üvegszélesség: max. 300cm Húzási sebesség: ~100m/óra  Pittsburg-eljárás: A samott úszó hibáját küszöbölik ki úgy, hogy az üveg-szalagot közvetlenül az olvadék felületéről húzzák. Van samott úszó is, de az olvadék szintje alatt szerepe: - az olvadék lokális hűtése - megfelelő olvadék-áramlási viszonyok kialakítása Üvegvastagság: 2-12mm Üvegszélesség: 200-300cm Húzási sebesség: ~120m/óra Előny: - jobb minőségű üveg - egy ciklus akár 3 hónapig eltarthat - nem érzékeny az összetétel-változásra - egyszerűbb leállás-újraindítás Hátrány: - nem egyforma vastag az üveg - nehéz tartani az üvegvastagságot - még magasabb épület kell - szigorúbb technológiai előírások  Libbey–Owens eljárás: A húzás szabad üvegfelületről történik, de itt még rejtett samott úszó sincs. Specialitás: Az üveg felett ~60cm-re vízszintesbe

fordítják az üvegszalag irányát (~15cm átmérőjű polírozott, vízhűtéses, Ni-acél henger). Előnyök: - egyenletes üvegvastagság - kicsi épületigény - egy húzási ciklus akár 2 év is lehet - üvegösszetétel-változás nem zavar - jobbak a fizikai/kémiai sajátságok Hátrányok: - bonyolultabb technika - szigorúbb technológiai előírások - egy gyártási ciklus, egyféle üvegvastagság (nagy mennyiségű azonos vastagságú üveg - USA felhőkarcolók) Üvegvastagság: 1-30mm Üvegszélesség: 270-360cm Húzási sebesség: 120m/óra Az eddigi eljárások szinte teljesen kiszorultak egy újabb eljárás elterjedésével:  Úsztatott-, vagy float üveg: Manapság ez a legmodernebb eljárás. Magyarországon is működik ilyen üveggyár: Orosháza. Hunguard Glass Kft. amerikai-magyar tulajdon (tanszéki érdekeltség) Bessenger, 19. század - olvadt fémre öntött üveg tökéletesen sík Pilkington, 1950-es évek Float-üveg gyártás az orosházi

síküveggyár pédáján: Nyersanyagok: SiO 2 : kvarchomok Al 2 O 3 : földpátok Na 2 CO 3 és NaOH-módosítók CaO: mészkő CaO, MgO: dolomit Na 2 SO 4 és koksz-tisztulást elősegítő komponensek Tisztulás: CO 2 , SO 2 gázok Keverék készítés: silók – napi tárolók – szakaszos bemérés – száraz keverés (Eirich keverő) – víz és lúg hozzámérés – szállítószalag – üvegcserép – kemence adagoló bunker  olvasztó kemence Kemence: keresztlángú (5-5 égő), regenerátoros, szűkítős kemence földgáz/bután (a fűtőérték beállítására) tüzelés (levegő:gáz = 10:1 arány). Keverékadagolás: 6 db egymástól függetlenül működtethető, excenteres előtolású adagoló. A kemence adatai: Maximális hőfok: 1620°C Olvasztókád felülete: ~200m2 Olvasztókád mélysége: 120cm 2000t üveget tartalmaz. 5000m3 gáz óránként. 500t üveg naponta  72.000m3 (10 focipálya) A kádkemencéből az 1100°C-ra lehűlt olvadék

folyamatosan ömlik egy olvadt fém ónt tartalmazó medencébe (ónfürdő), ott szétterül és szalagként halad tovább. Ónfürdő: 800°C (T op Sn = 232°C) 60m hosszú, 8m széles, ~10cm mély, az Sn tömege ~200t. Anyaga samott, a fugákat ónnal töltik fel, kívülről levegővel folyamatosan hűtött acélhéj borítja. Az ónfürdő boltozatán elhelyezett elektromos fűtőelemek segítségével hőpolirozást végeznek. H 2 /N 2 (3 % - 97 %) gázkeverékkel van feltöltve. A H 2 /N 2 gázkeverék feladata: - inert atmoszféra biztosítása (fém Sn oxidáció) - megfelelő túlnyomás biztosítása (ne jusson be oxigén) - az esetleg bejutó oxigénnel reagál a H 2 - hűti az áramvezető síneket Az olvadt fémre jutó olvadék mennyiségét és hőmérsékletét szabályozzák, ezzel befolyásolják annak szétterülését, így vastagságát. Az üvegszalagra kettős erőhatás hat: - gravitációs – szétterülés (vékonyabb üveg) - felületi feszültség –

összehúzódás (vastagabb üveg) A két erőhatás eredőjeként az egyensúlyi üvegvastagság ~6-7mm. Ha vastagabb üveget akarnak: - növelik az ónfürdőbe kerülő olvadék mennyiségét - csökkentik az üvegtábla húzási sebességét (ez a döntő) - az ún. szélfogókat befordítva állítják be Orosházán 6 pár szélfogó üzemel: - grafit terelőlapok közé folyatják az olvadékot. (kevésbé elterjedt megoldás). Ha vékonyabb üveget akarnak: - emelik az olvadék hőmérsékletét - növelik a tábla húzási sebességét (ez a döntő) - a szélfogókat kifelé fordítják Természetesen a különböző megoldásokat együttesen alkalmazzák. Az üvegtábla irányított hűtése: már az ónfürdőben megkezdődik, a már megszilárdult tábla ~600°C-on hagyja el a fürdőt. Zárt hűtősor: ~300°C-ra hűl Nyitott hűtősor: ~150°C-ra hűl Végső hűtés: levegőfúvókkal A fűtőszalag továbbítási sebessége húzza át az üveget a rendszeren (az

ónfürdő utáni első henger a lényeges)  70m hosszú, 5m széles a hűtőszalag. Hibavizsgáló rendszer: - teljesen automatizált, 11 féle hibát képes észlelni és azok súlyosságát egy 10-es skálán osztályozza. - az észlelt hibák alapján megtervezi a legoptimálisabb üvegkihozatalt, és az alapján vezérli az üvegvágást; a levágott darabok már eleve a megrendelés szerint kerülnek szétválogatásra. Üvegvastagság: 2-25mm Üvegszélesség: max. 3210mm Húzási sebesség: ~500m/óra A gyártósor hossza: ~400m A gyártási selejt: 7 % (Kevés az üvegcserép, venni kell!) Ezzel a módszerrel az emberi szem számára torzítás-mentes üveg állítható elő. Rögtön lehet tükröt gyártani belőle! Fourcoult-módszernél: 5-6-szor termelékenyebb. 60%-kal kevesebb energia felhasználás (be is zárt a salgótarjáni üveggyár). EU előírás: a gépjárművek első szélvédői csak ilyen üvegből készülhetnek. 2004: teljes kemence felújítás

 52millió €. 8 év helyett 13 évet ment! (24 nap alatt fűtötték fel). b, üvegbot, üvegcső gyártás Vízszintes, függőleges húzási eljárás.  Danner-eljárás: A legrégebbi gépi üvegcső gyártó technológia (manapság fejlesztett módszer). A gyártást az ún. pipagég végzi: fűtött csatorna – forgó, vascső bélésű samott henger (20°-os szög, levegő befúvás) levegőbefúvás nélkül: üvegbot A gyártott cső mérete: - a pipa dőlésszöge (falvastagság) - üvegmennyiség (falvastagság) - pipa-fordulatszám (csőátmérő) - húzási sebesség (csőátmérő) Max. 50mm csőátmérő (e felett: ovalitás) kitűnő: fénycső-búra gyártása.  Koroljev-eljárás: Függőleges húzási eljárás. A gyártható csőátmérő: 2-170mm. Hasonló a Fourcoult-módszerhez – samott úszó (húzócsónak gyűrű), alulról levegő fúvása. Csőméret függ: - szájnyilás mérete - húzási sebesség - fúvó levegő nyomása - besüllyesztés

mértéke  Corning-eljárás: Függőleges, fölfelé irányuló húzás. Fűtött csatorna-csésze: levegő befúvó fúvókával, forgó hengerrel, vízhűtésű gyűrűvel. Forgó henger: - olvadék áramlás - elválasztó szerep Vízhűtésű gyűrű: - viszkozitás beállítás - a cső méretei Csőátmérő: 2-20mm (pálcaátmérő: 60mm) Falvastagság: 0,2-14mm Csőhossz: max. 3,5m  Schuller-eljárás: A legelterjedtebb csőhúzó módszer. Munkakád – vályú – forgótál: forgó hengerrel; fúvókával – perforált hűtőgyűrű (Hasonló a Corning-módszerhez). Nagy méretpontosságú eljárás. Csőátmérő: 3-50mm.  Vello-módszer: A húzás lefelé irányul. Ezzel a módszerrel lehet a legjobb minőségű (átmérő, falvastagság, ovalitás, görbeség) üvegcsöveket gyártani (az amerikai kontinensen terjedt el). Fűtött csatorna – csésze – harang – hőálló gyűrű – karmantyú. A harang körül forgó hőálló acélhenger és a

tüzelőrendszer termikusan homogenizálja az olvadékot. Üvegméret befolyásolható: a harang emelése ill. süllyesztése Üvegcső átmérője: 1-40mm.  Hänlein-eljárás: Kimondottan kvarccsövek gyártására szolgál. Lefelé irányuló húzás 1900-2000°C-os hőmérsékletű, villamos fűtésű tégelykemence. Fűtő dróthenger: - W (volfrám) fűtőhuzalok (72db) - 150mm átmérő Hőszigetelő köpeny (döngölt ZrO 2 ) vízhűtéssel. Ebben a rendszerben van egy W vagy egy Mo (molibdén) tégely – itt történik az olvasztás. Az egész berendezést védőgázzal öblítik, de így is csak 6 hét az élettartam – ezalatt 30km cső gyártható. 3-38mm csőátmérő (a húzási sebesség függvényében). c, üvegszál gyártás műszaki üvegszálak: Ø > 10m textil üvegszálak: Ø < 10m Az elv mindkettőnél: olvasztócsónak perforált fenékkel. Műszaki üvegszálak esetén: samott csónak, furatméret Ø= 2-3mm. Textil üvegszálak esetén: Pt

csónak (35x6cm), furatméret < 1mm 2 sorban 50-50 lyuk (direkt elektromos fűtés; 100A, 12V). A lyukakon átbuggyanó cseppekből húzzák a szálakat – olaj – permetezés – felcsévélés. Fontos az állandó üvegszint – 20mm. Átmérő üveggolyók adagolása. 2. Öntés Speciális termékek előállítására pl. optikai üvegek  nagyméretű lencsék Formába öntés – irányított hűtés (akár több hónapig!) Egészen nagyméretű üvegedények, kádak, tartályok. 3. Centrifugálás A végső alak kialakítását egy forma és az olvadék együttes forgatásakor kialakuló centrifugális erő végzi. Ilyen termékek: - átlagosnál nagyobb átmérőjű üvegcsövek - szimmetrikus-, aszimmetrikus dísztárgyak - hőszigetelő üveggyapot (Salgótarján Therwoolin – URSA) A fémforma kezdetben gyorsuló, egyenletes, majd lassuló forgómozgást végez. A végleges forma az a és b szakaszban alakul ki, a c szakaszban csak hűlés történik (ábra). A

centrifugálásra az ún. hosszú üvegek alkalmasak Viszkozitásuk kisebb, mint a kézi fúvásnál: az olvadéknak gyorsan ki kell töltenie a formát (a nagy viszkozitási olvadék kirepülne a formából). A formát előmelegítik: ~ 400°C. A formában egyenletes vízszintes legyen. Jellemző üvegtárgyak: - nagy átmérőjű tálak, tányérok, gyümölcsös, salátás készletek - dobozok, bonbonérek, gyertyatartók - speciális üvegtéglák - labor üvegek (pl. exikátor) 4. Préselés, hengerlés Gyors formázási módszer. Nagy viszkozitású olvadék – rövid üvegek. - kis darabszámú, egyszerű termékek, autóreflektor üvegek, lencsék - üvegtéglák - kevéssé igényes poharak (sorja a talpon, oldalon). Egy sajtoló-automata működése: - üvegcsepp az adagolóból - présdugattyú a formába sajtolja az olvadékot - lehűlés, formából eltávolítás - forma hűtése, előkészítése (olajozás) A sajtolás egy speciális esete a hengerlés (régebben

síküvegek – London kristálypalota). Manapság: katedrál-, ornamentál- és drótbetétes/huzalbetétes üvegek. Kemencéből az olvadék (~ 1100°C) az ún. főhengerek közé kerül, itt történik a szalagkialakítás (~ 820°C). A még képlékeny üvegszalag a továbbító hengereken jut a hűtőszalagra (~ 570°C). (a hengerek belül vízhűtésesek). Ha a főhengerek közül a felső mintázott palástú, az üveg felülete mintázott lesz – katedrál/ornamentál üvegek (2,5-4,5mm vastagság). Ugyanezen gépsoron gyárthatók az ún. drót- vagy huzalbetétes üvegek Gyakorlatilag biztonsági üvegek (nincs kihullás!) A drótbetétes üveg stabilitásának feltételei: - az üveg és a drótháló hőtágulása ne térjen el nagyon - a háló ne legyen szennyezett - az üveg nedvesítse a fémet A drótháló 0,45mm átmérőjű lágyacél huzalból készül (darabolás). 5. Fúvás és/vagy szívás Öblösüveg termékek előállítása. Öblösüveg: -

csomagolásra használt termékek  élelmiszerek, gyógyszerek, vegyszerek - háztartási- és vendéglátó-ipari üvegek - világítási áruk - hőálló üvegek Öblösüvegek csoportosítása: - szűkszájú üvegek  a száj belső átmérője < 30mm - bőszájú üvegek  a száj belső átmérője > 30mm. Sokféle termékek, eltérő megoldások. Legősibb módszer: fúvópipa. Még 100 évvel ezelőtt is kizárólagos módszer volt Pipa – merítés (többször is) – előformázás – készrefújás. A formaadás módszerei: - pipa függőlegesen felfelé (lapos termék, vastagabb falak) - pipa függőlegesen lefelé (megnyúlt termék, vékonyabb falak) - pipa lengetése - forma (két fél-darab) alkalmazása. A forma anyaga: - fa: kis darabszám esetén, olcsó, gyorsan előállítható, de hamar kiég - fém: nagy darabszám esetén (fontos a forma falvastagsága) A formából kivett terméket ki kell egészíteni: kancsófül, pohárfenék, díszítő

rétegek, stb. Növekvő kereslet – félautomata, automata üveggyártó gépek - félautomata technológia Az olvadék –kiemelés kézzel, a formázás gépi erővel pl. Boucher rendszerű gép – szívó-fúvó eljárás. Manapság egyre ritkább ez a módszer, az automata eljárások terjednek el. Előforma – szívás (szájnyílás, tüske) – fúvás – fordítás (180°) – készrefúvás - az automata módszer lelke a cseppadagoló, feladata: ○ az üvegolvadék hőfokának kidolgozási hőmérsékletre történő beállítása ○ az üvegcsepp hőmérsékleti homogenitásának biztosítása ○ állandó mennyiségű és formájú csepp biztosítása  Fúvó-fúvó automaták Hanrez-féle fúvó-fúvó gép Cseppadagoló – előforma (szájnyílás) – előfúvás – átfordítás – készforma – készre fújás – hűtés – termék kiemelés  présfúvó automata Bőszájú üvegtermékek előállítására. Az előformázás nem

szívással-fúvással, hanem préseléssel, a készre-munkálás fúvással történik. Üvegcsepp – előforma – szájnyílás (présdugó) – megnyúlás – készforma – készrefújás – formahűtés.  szalagrendszerű fúvógép Különleges öblösüvegek gyártása – pl. izzólámpa-búra Corning cég – Ribbon automata Rendkívüli teljesítmény: naponta 1.000000 (5000db/perc) Adagoló (~ 1050°C) – olvadéksugár (2,5cm) – formázó hengerek (sima-formázott) – lemeztagos szalag – lelógó zsákocskák – fúvófej szalag – készforma szalag – kész ballonok – hűtő. Az üveg formázása, megmunkálása során abban feszültségek keletkeznek. A feszültségek oldódása során a tárgy eltörik (maximális húzófeszültség ~10MPa). A feszültségek okai: ○ egyenetlen hűlés-hővezetés (pl. kehely-szár) ○ méretváltozások (hőtágulás) ○ formázási erőhatások (nyomó-, húzó-, csavaró erők) Feszültségek típusai: -

átmeneti feszültség Az előidéző ok megszűntével csökken, vagy megszűnik pl. mechanikai terhelés, egyenetlen hőhatás. - maradandó feszültségek Keletkezésük után megmaradnak, típusai:  csökkenthető (megszűntethető)  nem csökkenthető  csökkenthető feszültségek Ok: a gyors hűlés – utólagos hőkezeléssel mértékük jelentősen csökkenthető.  nem csökkenthető feszültségek Ok: eltérő hőtágulású anyagok társítása. - eltérő összetételű üvegek - üveg-fém összetétel (lámpa, hőszigetelő ablak) - üveg-kerámia rendszer (lámpák) Az üvegtárgyat a transzformációs tartományba kell felmelegíteni, ott tartani (relaxáció – relaxációs idő ~ 20 perc). Ezalatt csökken a feszültség. Ezután lassan a T a alá kell hűteni a tárgyat. A transzformációs tartomány elhagyása után lehet gyorsabban hűteni. Irányított hűtés. 1. szakasz: gyors felfűtés (de ne alakuljon ki törést előidéző feszültség) 2.

szakasz: hőntartás Az időtartam függ: - a feszültség mértéke - falvastagság - üvegösszetétel 3. szakasz: lassú hűtés T III 100-200°C-kal alacsonyabb mint T II Hűtési sebesség: V III =K/*l2 l: falvastagság 4. szakasz: gyors hűtés szobahőmérsékletre (törés ne legyen) Gyakorlati megvalósítása: AMCO szalaghűtő Régebben kizárólagos használatú volt, manapság is jelentős. Előtér (itt kerülnek a tárgyak a sodronyra – előmelegítés) – fűtött zóna (sugárzó hő) – hűtő zóna különböző megoldásokkal