Forn de vidre

Forns d'olla
Els forns d'olla són estructures construïdes amb materials refractaris en les quals no hi ha contacte entre el forn i el vidre. El vidre es fon en diverses olles fetes de materials refractaris que són resistents a l'atac del vidre a altes temperatures. Les olles es carreguen amb un lot, que es fon durant diverses hores i es treballa en un cicle de 24 o 18-hores. Una olla mitjana pot contenir 600-700 kg de got. Els forns d'olla s'utilitzen on el vidre es forma amb la mà i bufant amb la boca. Un dels principals avantatges d'aquest sistema és que es poden fondre diversos tipus de vidres al mateix temps. Una olla es pot utilitzar durant uns 30 cicles de fusió i així produir entre 18 i 21 tones de vidre.

Forns de dipòsit
Els forns de dipòsit s'utilitzen quan es necessita un flux continu de vidre per alimentar màquines automàtiques de conformació de vidre. Són més econòmics en l'ús de combustible i s'utilitzen principalment per a la producció a gran escala d'envasos, vidre pla, bombetes elèctriques, tubs i vaixella domèstica feta a màquina. Un gran forn de vidre flotat pot tenir una capacitat de 2,000 tones. Un forn de cisterna consta d'un bany, construït amb un material molt refractari molt especial, que pot resistir l'atac químic del vidre fos a temperatures superiors a 1500 graus, i una superestructura on té lloc la combustió. La qualitat dels materials refractaris, utilitzats per a la construcció del bany, ha millorat fins a tal punt que, mentre que fa uns 30 anys, la vida útil d'un forn era molt per sota dels 2 anys, ara és de més de 9 anys.

Forns de combustió regenerativa
Regenerative combustion furnaces recover heat from the exhaust stream to preheat the incoming combustion air by alternatively passing the exhaust and combustion air through large stacks of latticework refractory brick (regenerators or checkers). There are two sets of regenerators, so that as one is being preheated by the exhaust gases the other is transferring heat to the incoming combustion air. The cycle is reversed approximately every 20 min. Most glass-container plants have either end-fired (burners at each end) or cross-fired (burners on each side) regenerative furnaces, and all flat glass furnaces are cross-fired with five or six ports on each side with two burners for each port. Combustion air preheat temperatures of up to 1400°C may be attained, leading to very high thermal efficiencies. A variant of the regenerative furnace is the recuperator, in which incoming combustion air is preheated continuously by the exhaust gas through a heat exchanger. Recuperative furnaces can achieve 800°C preheated air temperatures. This system is more commonly used in smaller furnaces (25–100 tons per day). For large-capacity installations (>500 tones per dia), gairebé sempre s'utilitzen forns regeneratius de foc creuat. Per a instal·lacions de capacitat mitjana (100-500 tones per dia), els forns regeneratius de port final són els més habituals.

Forn de foc directe
Un forn de cocció directa no utilitza cap tipus d'intercanviador de calor. La majoria dels forns de combustió de combustió directa utilitzen oxigen en lloc d'aire com a oxidant. Això s'anomena comunament fusió d'oxi-combustible. Els principals avantatges de la fusió d'oxi-combustible són l'augment de l'eficiència energètica i la reducció de l'emissió d'òxids de nitrogen (NOx). En eliminar l'aire, s'elimina nitrogen, la qual cosa redueix el volum dels gasos d'escapament en aproximadament dos terços i, per tant, redueix l'energia necessària per escalfar un gas no utilitzat en la combustió. Això també provoca una disminució espectacular de la formació de NOx tèrmics. Tanmateix, els forns dissenyats per a la combustió d'oxigen no poden utilitzar sistemes de recuperació de calor per preescalfar l'oxigen. Inicialment, els forns que utilitzaven un 100% d'oxicombustible s'utilitzaven principalment en fusors més petits (<100 tons per day), but there is a movement toward using oxy-fuel in larger, float glass plants.

Forn elèctric
Un forn elèctric utilitza elèctrodes inserits al forn per fondre el vidre mitjançant un escalfament resistiu mentre el corrent passa a través del vidre fos. Aquests forns són més eficients, són relativament fàcils d'operar, tenen un millor rendiment ambiental in situ i tenen menors costos de reconstrucció en comparació amb els forns de combustible fòssil. No obstant això, els combustibles fòssils poden ser necessaris quan s'engega el forn i s'utilitzen per proporcionar calor a l'extrem de treball o al prons. Aquests forns són més comuns en aplicacions més petites perquè a una mida determinada, l'elevat cost de l'electricitat nega la millora de l'eficiència.

Fusió
La barreja del lot es lliura al forn de fusió on el lot s'escalfa a aproximadament 1580 graus (2875 graus F). L'aïllament, les característiques especials de flux d'aire i la calefacció de l'aire de combustió permeten que el forn funcioni amb la màxima eficiència de combustible amb emissions contaminants insignificants. El lot es fon amb combustibles fòssils, gas natural o fuel.
El forn de fusió està format per maons refractaris, tant en formes estàndard com especials, suport i acer d'unió, aïllament, sistema de cocció de combustible, sensors de temperatura i els controls necessaris. El disseny del forn s'adapta per complir els objectius específics de tonatge de la planta.
Des del fusor, el vidre flueix per la zona de la cintura, on els agitadors homogeneïtzen el vidre cap a l'extrem de treball. La cintura és un canal revestit refractari que connecta el fusor amb l'extrem de treball.

Combustió del fusor
Un forn utilitza regeneradors per emmagatzemar la calor residual que conté els gasos d'escapament que es desenvolupen durant un cicle de cocció del forn. La calor residual s'utilitza per preescalfar l'aire de combustió durant el següent cicle de cocció, donant lloc a una millora considerable en l'economia de combustible.
El primer cicle començarà amb la cocció des del costat nord del forn. El combustible, ja sigui gas natural o fuel-oil, s'introdueix al forn a través de diversos cremadors que es troben sota els ports. Quan el combustible entra al fusor, es barreja amb l'aire de combustió que ha viatjat i que el regenerador ha preescalfat. La relació combustible-aire i la quantitat total de combustible a cada cremador i port es controlen molt de prop. A mesura que la barreja d'aire del combustible entra al fusor, el combustible s'encén per la intensa calor del fusor i es desenvolupa una flama contínua que s'estendrà gairebé tota l'amplada del fusor. Els gasos d'escapament de la combustió surten del fusor pels ports del costat sud del fusor, fan un gir de 90 graus i flueixen cap avall pel regenerador sud. Els regeneradors són estructures refractàries amb una superfície d'11m x 3m i una alçada de 10m. Dins dels regeneradors, s'apila una matriu de maons refractaris des de baix fins al nivell del port. Els maons prenen calor a mesura que els gasos residuals passen per les obertures de la matriu dels maons. A la part inferior del regenerador hi ha un conducte d'escapament refractari que canalitza els gasos d'escapament a través d'una vàlvula inversora fins a la xemeneia per a la seva descàrrega. El gas residual que passa pel regenerador escalfa el maó (controladors) a 650 graus a la part inferior de la matriu de verificació i a 1320 graus a la part superior de la matriu.
Quan les dames del regenerador Sud han arribat a la temperatura màxima desitjada, el forn inverteix. Això significa que l'alimentació de combustible s'atura al costat nord i s'inicia al costat sud juntament amb la posició de canvi de la vàlvula d'inversió de manera que el conducte d'escapament nord estigui obert a la xemeneia i el conducte d'escapament sud estigui tancat a la xemeneia i obert a la xemeneia. subministrament d'aire de combustió que pot fluir cap amunt a través del regenerador sud, agafant calor, i combinar-se amb el combustible dels cremadors del port sud per proporcionar combustió al fosor.
Un forn regeneratiu canvia periòdicament la seva direcció de cocció, normalment cada 15 o 20 minuts, per permetre-li recuperar part de la calor que es perd en els gasos d'escapament residuals i, per tant, fer-lo funcionar d'una manera més eficient.

Refinació
El refinador és una prolongació de la fosa amb una superfície de 13 m x 9,5 m (123,5 m2). Quan totes les matèries primeres s'han fos completament, grans quantitats de gasos que queden al vidre poden formar bombolles, llavors o butllofes. L'objectiu del refinador és eliminar aquestes inclusions gasoses.

Formant
Un cop el vidre s'ha refinat, el vidre fos està llest per formar-se en la forma desitjada. Això es fa submergint una vareta metàl·lica, anomenada recol·lecció, al forn i recollint una gota de vidre fos a l'extrem. A continuació, el treballador del vidre dóna forma al vidre bufant a la recollida, utilitzant la pressió de l'aire per crear la forma desitjada.

Refrigeració
Un cop format el vidre, es refreda lentament a temperatura ambient durant diverses hores o fins i tot dies. Això es fa en un procés anomenat recuit, que ajuda a prevenir qualsevol estrès al vidre deixant-lo refredar de manera gradual i uniforme. Aleshores, el vidre acabat està llest per ser polit, tallat o acabat d'una altra manera segons sigui necessari.