第十三章 設計玻璃窯

　　在魏忠把匠人們找過來之前，朱棣首先需要把玻璃窯的框架設計好。

　　在后世，玻璃窯分為坩堝窯、池窯、火焰熔窯、電熔窯等類型。不過電熔窯什么的，朱棣現在就別想了。

　　朱棣看了一下其他的這幾種窯，其中池窯是大規(guī)模生產玻璃的，每天幾百噸的生產能力。火焰窯這是用天然氣、煤氣為燃料的。顯然都不是朱棣需要的。

　　最合適朱棣的是坩堝窯，它適用于熔制產量小、品種多或經常更換料種的玻璃。

　　他目前的玻璃需求并不大，朱棣目前也沒有大規(guī)模生產玻璃的想法，現在是去圈錢，等過幾年朱棣才會考慮是否大規(guī)模生產。

　　朱棣計算了一下目前需要的產量，按照明朝一共十五個省級行政單位來算，他打算在每個府分別限量出售，每個府朱棣平均一個月只限賣二十件，對于一個龐大的府而言，這點數量泡都冒不起來，當然，肯定是要搞好宣傳炒作的。十五個府就需要三百件。

　　一個府總共才二十件，而玻璃又有五、六種顏色，所以對于一個府來說，每種顏色的玻璃也就三四件而已，再加上各種款式，基本上每一件都是獨一無二的。最大限度的保證了玻璃的價格。朱棣目前來說，并不想降低玻璃的逼格。這才能保證自己的利益。

　　那么算下來，光明朝境內，一個月就能給朱棣帶來三十萬輛左右收入，再加上京城、江南等地，朱棣也會看情況適量增加一批。

　　這樣只是大明，一年就能為朱棣帶來三百萬兩白銀。當然，這是理想情況，是基本不可能的，時間越久，就會越少。

　　而明朝境外，今年九月份會出一次海。也會帶上200件左右的玻璃制品。會給自己帶來近20萬兩的白銀。

　　一個月后，玻璃生產順利的話，今年還剩下的五個月，按照最保守的估計，怎么也能給自己帶來近百萬兩的白銀。

　　計算完需求，朱棣發(fā)現這個玻璃窯每個月最多只需要生產四百件左右，即一天生產十幾件。這么一看，其實也就是個小作坊罷了。

　　當然，都是小作坊了，那之前計劃的玻璃木模具還要不要？

　　當然要，雖然朱棣不需要大規(guī)模生產，多找?guī)讉€匠人，手工也能做出來，滿足產量，但是遠遠比不上模具做出來的標準。也遠沒有模具的效率。

　　最重要的是，朱棣需要用玻璃模具，帶出來幾個會做模具的匠人。模具將會是大規(guī)模生產，降低生產成本必不可少的一環(huán)。相比起以后的沖壓模具那些，玻璃模具可以說是要求最低的了。這次就當是技術儲備了。

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　　決定了要修坩堝窯，接下來就是具體的設計了。

　　坩堝窯就是在窯內放置坩堝，熔煉時，先把玻璃料加入坩堝，再把坩堝放進窯內，融化后，把整個坩堝取出，再進行吹制、壓制、拉引、澆注等。

　　其中坩堝用耐火粘土制成。又分為開口坩堝和閉口坩堝兩種。

　　開口坩堝中的玻璃液直接受火焰輻射，傳熱效率高，但玻璃液易受火焰污染，并受火焰氣氛性質的影響，只宜用凈化煤氣或油作燃料。顯然對朱棣來說并不適用。

　　而閉口坩堝則是口部朝向窯外，便于投料和成形操作，玻璃液不與火焰直接接觸，通過坩堝壁間接傳熱，其熱工性能恰與開口坩堝相反，適宜于用在多坩堝窯中熔化多種顏色玻璃、晶質玻璃和其他多品種的玻璃。

　　不需要過多考慮，朱棣直接選擇了閉口坩堝。

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　　而坩堝是什么原材料制成的呢？那就是耐火粘土，而且這耐火粘土也是有講究的。

　　耐火粘土中的硬質粘土用于制作高爐耐火材料，煉鐵爐、熱風爐、盛鋼桶的襯磚、塞頭磚。以后朱棣的鋼鐵廠就需要這種粘土。

　　還有高鋁粘土，用于制作電爐、高爐用的鋁磚、高鋁襯磚及高鋁耐火泥。高鋁粘土與石灰石混合制成含鋁水泥，這種水泥具有速凝能力及防蝕性和耐熱力強的特點。而這也是朱棣修建火電站、水電站都離不開東西。

　　硬質粘土和高鋁粘土常在高溫（1400～1800℃）煅燒成熟料使用。通常也可以用以制作水泥窯和玻璃熔窯。

　　剛好耐火材料在后世的河北唐山有巨大的儲量，這個位置就在他的封地里。而且這個時代已經開始開采了，也就不需要自己去找礦，直接買就是了。

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　　玻璃熔窯解決耐火材料后，接下來就是窯的結構了。其結構主要包括作業(yè)室、噴火筒、燃燒室、漏料坑、蓄熱室等部分。

　　作業(yè)室就是放入坩堝的地方，其中噴火筒負責把高溫空氣噴入工作室：燃燒室負責燒煤，產生高溫氣體；蓄熱室負責把作業(yè)室產生出來的廢氣暫時儲存，加熱外面的冷空氣，再把加熱后的氣體通入燃燒室，保證高溫。

　　這就是玻璃窯的整個流程了?？雌饋聿⒉粡碗s，但是在根據實際情況，具體設計、施工卻也并不簡單。要考慮好整個窯的結構、各個部件分布、如何保持溫度等等。

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　　整個玻璃窯系統(tǒng)，首先需要把通過煤燃燒產生的高溫氣體噴向坩堝，以加熱融化玻璃。

　　那么就有個問題，高溫噴氣的方向是怎么噴呢？從窯頂上噴入？還是窯底噴入？

　　這就分為了倒焰式和平焰式坩堝窯。

　　倒焰式坩堝窯的火焰從窯底中央噴入，又從窯底周邊排出，這種窯型沿坩堝高度的溫度分布比較均勻，熔化的玻璃液也較均勻，然而窯底和坩堝底部常處于高溫，容易損壞。

　　平焰式坩堝窯的火焰從坩堝上面噴入，由窯底排出，坩堝高度上的溫度相差較大，常使人工成形操作感到困難，因而只用于需要高溫熔化、成形時間較短的制品。如用澆注法成形光學玻璃制品。

　　朱棣也只能選擇倒焰式。雖然有容易損壞的問題，但是這也沒辦法，只能注意定期維護。

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　　除了選擇噴火方向，還有燃燒室、蓄熱室、作業(yè)室的設計。

　　那么以作業(yè)室的設計為例。

　　首先，作業(yè)室就是作為放置坩堝并作為火焰進行燃燒的空間，由窯底、窯腿、窯墻和窯頂等構成。

　　窯底為作業(yè)室的底座，其上放置坩堝，以多層耐火磚砌成。在平焰式坩堝窯中，窯底上設有吸火孔。窯底的幾何形狀設計為矩形。

　　窯腿豎立在窯底周圍，支撐窯拱頂，是作業(yè)室的骨架。窯腿的形狀帶有一定的傾斜度，在保證結構強度的前提下，既要適應坩堝的形狀，又要盡量縮小窯膛空間。為便于更換坩堝，窯腿與坩堝應保持一定的距離。

　　窯頂是坩堝窯的拱頂，其重量由窯腿所支撐，橫向推力由窯箍承受。并設置有噴火孔。

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　　就這樣單單是一個結構的設計，就花了朱棣老長的時間。