Файл: Цимберов, А. И. Стеклянные изоляторы.pdf

йзводствеиным дефектом, поэтому кристаллизационная способность стекла, т. е. диапазон температур, в котором может произоііти кри­ сталлизация, а также скорость кристаллизации тщательно изучаются с целью выбора наиболее оптимальных режимов варки и выработки стекла. Очень важно, чтобы температура стекла, при которой про­ исходят основные процессы варки и выработки, не совпадала с диа­ пазоном температур, при котором возможна кристаллизация. В то же время, зная интервал кристаллизации определенного состава

Частичная кристаллизация стекла будет иметь место в том слу­ чае, когда скорость роста кристаллов будет больше скорости обра­ зования кристаллизационных центров. Наоборот, когда скорость образования кристаллизационных центров будет большей, возможна полная кристаллизация стекла. Кристаллизационная способность стекла зависит от его химического состава. Наименее подвержены кристаллизации обычные натрий-калыиііі-сплпкатные составы. Благо­ творно сказывается на снижение кристаллизационной способности щелочных стекол частичное замещение СаО и NazO на MgO. Нао­ борот, фтор повышает кристаллизационную способность. В табл. 4-3 приведены данные по кристаллизационном способности и вязкости основных составов стекол, применяемых для производства изолято­ ров.

Данные табл. 4-3 свидетельствуют о том, что стекла, применяе­ мые для производства изоляторов, лишены недостатков с точки зрения их механизированной выработки. Эти выводы подтверждают­ ся многолетним опытом механизированного производства изоляторов как из малощелочного, так и из щелочного стекла.

Поверхностное натяоіеение у стекла определяется величиной, близкой к величине поверхностного натяжения расплавленных ме­ таллов. Под воздействием поверхностного натяжения стекломасса стремится примять форму, имеющую при данных объемах наимень­ шие поверхности. Это свойство расплавленного стекла должно учи­ тываться, когда речь идет о гомогенизации стекломассы па послед­ них стадиях варки. Растворение свилей в основном стекле будет происходить быстрее, если поверхностное натяжение свили меньше

100

поверхностного натяжения основного стекла. При обратном соот­ ношении свиль, наоборот, будет принимать шарообразную форму п ее растворение может быть затруднено. Поверхностное патяженне стекла особенно учитывается при свободном методе формования стеклодеталей (вытяжка листа, выдувка). При формовании таких сложных изделий, как изоляторы, позер.хиостное натяжение стекла способствует округлению имеющихся поверхностных неровностей. С другой стороны, поверхностное натяжение препятствует образо­ ванию 'четко очерченных профилей стеклодеталей, таких как, напри­ мер, резьба штыревого изолятора. С этой технологической особен­ ностью стекол приходится считаться при разработке конструкций стеклянных изоляторов. Наконец, поверхностное натяжение стекла может быть использовано при разработке в будущем технологиче­ ского процесса огневой полировки стеклянных элементов изоляторов. Огневая полировка позволит устранить значительную часть поверх­ ностных дефектов и тем самым можно будет достигнуть повышения механической прочности, особенно незакаленных изоляторов.

Поверхностное натяжение стекломассы зависит от ее химиче­ ского состава и вязкости. Такие окислы, как К2 О; В20 3; РЬО и Si02, несколько снижают поверхностное натяжение исходного натриевосиликатного стекла. Окислы же лития, натрия, кальция, бария, а также глинозем почти не оказывают влияния на изменение поверх­ ностного натяжения исходного стекла.

где у — поверхностное натяжение; q; — содержание компонентов, %; [і — коэффициент, определенный для каждого компонента; і° — тем­ пература, при которой определяется позерхностное натяжение, °С.

Значения fi для единицы массы разлшІНЫХ компонентов приве

4-3. ВАРКА СТЕКЛА

Варка стекла — процесс превращения твердых компонентов ших­ ты и стеклобоя в гомогенную прозрачную-стекломассу, обладающую достаточной степенью вязкости, протекает при высоких температурах и сопровождается сложными химическими и физическими превраще­ ниями. Весь процесс стекловарения состоит из пяти последователь­ ных стадий.

1. Силикатообразование заключается в химическом взаимодей­ ствии компонентов шихты, во время которого заканчивается рас­ щепление гидратов, диссоциации карбонатов, сульфатов и нитратов, образование силикатов. Как правило, эти реакции происходят при температуре 800—900 °С и сопровождаются выделением газов. К кон-

101

цу снликатообразования шихта представляет уже однородную по своему физическому состоянию смесь.

2. Стеклообразование протекает при дальнейшем повышении тем­ пературы до I 150—1 200 °С. При этом получается прозрачная стек­ ломасса. Однако к концу этой стадии процесс гомогенизации и дега­ зации еще не заканчивается.

3. Дегазация — освобождение стекломассы от видимых газо­ вых включений завершается при температуре 1400—1 600 °С. В тех­ нологии стекловарения эта стадия известна как осветление стекло­ массы. Скорость осветления зависит в основном от диаметра газо­ вых пузырьков, вязкости стекломассы и конвекционных потоков, возникающих при варке стекла. Ускорение процесса осветления достигается повышением температуры в осветлнтельной части печи,

свилей и становится однородной. В некоторых случаях при гомо.- геішзацип возможно снижение температуры.

Дегазация и гомогенизация стекломассы — наиболее ответствен­ ные стадии всего процесса варки стекла. От их успешного завер­ шения зависят конечные свойства стекломассы, ее пригодность для выработки стеклянных элементов изоляторов.

5. Студка— завершающий этап процесса варки, состоящий в не­ значительном снижении температуры стекломассы (иа 200—300 °С) для повышения ее вязкости, т. е. создания нормальных условий для выработки стекла. При студке очень важно не нарушить заданного режима снижения температуры, так как это может вызвать нару­ шение созданного на предыдущих этапах варки равновесия между жидкой и газовой фазами стекломассы. Нарушение же равновесного состояния, как правило, сопровождается образованием вторичных пороков стекломассы — пузырей и .мошки. Чересчур быстрое пони­ жение температуры может привести к термической неоднородности стекломассы, а длительное выдерживание стекла при температуре

Рис. 4-8. Продольный разрез ванной печи с подковообразным ила менем.

103

выработки вызывает кристаллизацию. Обычно процесс студии про­ текает постепенно с равномерным понижением температуры.

Варка стекла, предназначенного для последующей выработки стеклянных элементов изоляторов, производится в основном в ван­ ных пламенных печах непрерывного действия. Принципиально эти печп ничем не отличаются от печей, применяемых для варки стекол, пз которых вырабатываются изделия хозяйственного назначения. В конструкции таких печей различают зоны варки и осветления (■варочная часть) и зоны студки и выработки. В зависимости от на­ правления факелов горящих газов пламенные печп разделяются на

расположения всей конструкции печи рабочая камера устанавливает­ ся на колоннах. Рабочая камера печи состоит из бассейна и пламен­ ного пространства (рис. 4-6). Бассейн печи для варки щелочных стекол выкладывается шамотным кирпичом или бакором для варки малощелочных стекол—из кварцевого ібруса. Варочная часть пламенных печен имеет в плане прямоугольную форму. Перед про­ током она постепенно сужается (рис. 4-8). Выработочная часть имеет полукруглое очертание, позволяющее вести выработку стекла из нескольких точек. Пламенное пространство ограничено стенами и сводом, которые подвешиваются над бассейном раздельно па ме­ таллических стойках обвязки. Стены н свод выкладываются пз ди­ насовых кирпичей.

В торце рабочей камеры размещается загрузочный ка.рмап, куда производится загрузка шихты. Реже загрузка шихты производится сбоку или сверху через свод.

Варочная часть печи, а иногда н проток защищаются от быстро­ го износа и разрушения огнеупоров воздушным охлаждением

104