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

при неизменяемом составе исходного сырья и неизменных режимах работы печей, питателей и прессов определяет­ ся не реже 1 раза в месяц. При изменении одного из па­ раметров режима варки пли выработки стекла периодич­ ность контроля должна быть увеличена таким образом, чтобы гарантировать сохранение требуемого уровня од­ нородности стекла.

Существует несколько методов определения однород­ ности стекла, однако наиболее точные данные получа­ ются при использовании метода центрифугирования, раз­ работанного Государственным институтом стекла.

Этот метод основан на способности стеклянного по­ рошка расслаиваться по плотностям в смеси органиче­ ских жидкостей. Плотность такой смеси подбирается близкой к плотности стекла. Однако в отличие от по­ следней плотность жидкости значительно и закономерно изменяется с температурой.

Химическая неоднородность стекла проявляется в ви­ де прослоек различного химического состава или ино­ родных включений, растворенных в основной массе стек­ ла. Поэтому порошок, получаемый при измельчении стекла, состоит из зерен, имеющих различную плотность. Всплытие и оседание инородных частиц происходят бы­ стрее или медленнее, чем частиц основного стекла. Из­ меняя температуру рабочей жидкости, можно установить температурный интервал плотности, в пределах которого произойдет разделение всего стекла — от самых легких до самых тяжелых частиц. Для того, чтобы ускорить процесс разделения порошка, используется действие цен­ тробежных сил.

Для сепарирования порошка используется смесь тетрабромэтана и изопропилового эфира салициловой кис­ лоты. Плотность жидкости подбирается таким образом, чтобы кусочек проверяемого стекла находился все время во взвешенном состоянии. При повышении температуры на 1°С плотность такой жидкости уменьшается на 2 кг/м3. Образцы стекла, отобранные для исследования, должны быть тщательно промыты, высушены и отожже­ ны. Измельчение стекла производится до фракции, сво­ бодно проходящей через сито № 6 или № 8. Для пре­ дотвращения флотационного процесса во время центри­ фугирования порошок предварительно должен быть дегазован. Степень однородности стекла характеризуется величиной температурного интервала расслоения порош­

148

ка в указанной выше жидкости при изменении ее темпе­ ратуры и одновременном центрифугировании. Чем мень­ ше температурный интеграл плотностей, тем однороднее стекло. Так, для производства стеклянных изоляторов нормальным считается интервал 1,5—2°С. Этот метод позволяет выявить также, какие окислы вызывают нару­ шение состава стекла.

Работа фидера (позиция № 3) контролируется пу­ тем проверки постоянства заданных температурных ре­ жимов, массы и формы выдаваемой капли. Периодич­ ность этого контроля также зависит от стабильности ра­ боты печи, питателя и остального оборудования машин­ но-ванного цеха. При наладке питателя или при освое­ нии нового вида изделия проверка массы и формы капли осуществляется часто (по нескольку раз ,в смену). При отлаженной работе всего оборудования масса капли мо­ жет проверяться по готовому отпрессованному изделию не реже 1 раза в смену. Кроме того, критерием правиль­ но подобранных массы капли и ее температуры может служить нормальная работа пресса, отсутствие таких дефектов, как иедопрессовка, посечка. При ручной наборке стекломассы масса каждой капли (набора) прове­ ряется путем взвешивания отпрессованного изделия. Контроль температуры стекломассы, соответствующей определенной вязкости, обеспечивающей нормальную ра­ боту прессового оборудования, в этом случае опреде­ ляется в рабочей части печи по показаниям оптического пирометра.

Из фидера (позиция № 4) должны отбираться пробы для изготовления стандартных образцов и определения всех механических и электрофизических характеристик стекла, применяемого для изготовления стеклянных эле­ ментов изоляторов. Форма и размеры стандартных об­ разцов, а также методы определения электрических ха­ рактеристик должны соответствовать требованиям ГОСТ 6433-65. Так как в практике производства стеклянных изоляторов не существует норм, регламентирующих пе­ риодичность подобных контрольных проверок, то можно рекомендовать определение всех физико-технических ха­ рактеристик стекла производить не реже 1 раза в квар­ тал при неизменных исходном сырье и технологическом процессе. В случае изменения указанных параметров проверка всех характеристик стекла должна осущест­ вляться каждый раз, когда изменение технологии может

привести к изменению свойств стекла и, следовательно, стеклянного изолятора.

После прессования стеклодеталей изоляторов на по­ зиции № 5 визуальному контролю подвергается 100% отпрессованных изделий. Изделия с видимыми дефекта­ ми (недопрессовка, неправильная форма, мошка и т. д.) бракуются и не направляются на дальнейшие операции.

В процессе выравнивания температуры стеклодеталей перед их закалкой на позиции № б (рис. 4-32) контролю подвергаются температуры на всех позициях проходной печи, а в том случае, когда выравнивание производится в одноместных муфелях, контролируется температура каждого муфеля. Процесс закалки стеклодетали являет­ ся одним из наиболее ответственных этапов производст­ ва стеклянных изоляторов. Поэтому параметры этого процесса: температура, давление охлаждающего воздуха и время закалки должны подвергаться систематическому контролю в течение всего рабочего дня (позиция № 7). На многопозиционных автоматизированных закалочных машинах давление охлаждающего воздуха измеряется и фиксируется на каждой позиции. Время закалки на та­ ких машинах выдерживается автоматически. Давление воздуха в обдувочных соплах измеряется U-образным манометром. Сам по себе процесс закалки является од­ новременно контрольным .процессом, при котором отбра­ ковываются изделия, в теле которых имеются инородные включения, обладающие иным по сравнению со стеклом температурным коэффициентом расширения. Эти части­ цы создают во время охлаждения стекла такие напря­ жения, которые могут вызвать разрушение стеклянного изолятора через неопределенное время после его выпу­ ска. Закалка — это первый из трех термоударов, преду­ смотренных технологией производства закаленных стек­ лянных изоляторов. Поэтому во время закалки будут от­ сеиваться и те стеклодетали, которые на предыдущих операциях были' изготовлены с нарушением технологиче­ ского режима: плохое .выравнивание температуры, недо­ статочная однородность стекломассы или плохо отрегу­ лированное оборудование (механическая посечка).

На позиции № 8 все стеклодетали подвергаются кон­ тролю вторым термоударом. Здесь во время технологи­ ческой операции, которая так и называется «положи­ тельный термоудар», предварительно охлажденные в про­ цессе закалки детали подвергаются скачкообразному

150

нагреванию, которое порождает дополнительные вну­ тренние напряжения в теле стеклянного элемента изо­ лятора. Піри этом возникающее напряжение имеет такое же значение, как и напряжение закалки (см. рис. 1-2). Такой контроль производится с целью отсева тех дета­ лен, которые по тем или иным причинам не были отбра­ кованы во время закалки, хотя они имеют в теле ино­ родные включения. Новый теплозон скачок, резко увели­ чивая за короткий промежуток времени .вредные напря­ жения, должен привести к мгновенному разрушению стеклодеталей, содержащих такие включения или имею­ щих неравномерную закалку. Естественно, что на пози­ ции № 8 контролируется основной технологический па­ раметр— температура в печи положительного термоудара.

На следующей контрольной позиции № 9 стеклоде­ тали подвергаются резкому охлаждению, т. е. отрица­ тельному термоудару, который создает внутренние на­ пряжения, противоположные по своему знаку предвари­ тельным напряжениям закалки. Значение этого термо­ удара подбирается таким образом, что все детали, которые были недостаточно закалены, разрушаются под дей­ ствием наружных растягивающих напряжений, вызывае­ мых резким охлаждением. Технологическими параметра­ ми, которые подвергаются контролю на этом этапе, явля­ ются: температура охлаждающей воды и температура самой стеклодетали. Температура воды контролируется постоянно термометром или термопарой, а температура стеклодетали изолятора проверяется периодически (при­ мерно 1 раз в сутки) калориметрическим методом.

При производстве изоляторов пз отожженного стекла технологический контроль несколько упрощается. Если до операции прессования (включительно) контроль ни­ чем не' отличается от контроля закаленных стеклодета­ лей, то после этой операции, т. е. во время отжига изо­ ляторов, проверке подвергаются только температуры в различных зонах лечи Лера, обеспечивающая задан­ ный режим термообработки стеклянных изоляторов.

Проверка качества термообработки стеклодеталей может производиться несколькими способами. Закалка, помимо методов, предусмотренных технологическим про­ цессом, т. е. положительного и отрицательного термоуда­ ров, еще проверяется определением размеров ячеек за­ каленной и разрушенной стеклодетали. Чем меньше раз­

мер ячеек, тем выше степень закалки (рис. 4-34). Более объективным является метод определения прокаливае­ мое™, т. е. соотношения толщины закаленного и отож­ женного слоев стеклодетали.

Термообработка может контролироваться с помощью полярископа. При этом для проверки качества отжига этот метод является основным и по существу единствен­ ным. Контроль отожженных стеклодеталей под поляри­ скопом входит в число обязательных испытаний, кото­ рым подвергаются отбираемые от каждой выпущенной

Рис. 4-34. Разрушение плохо закаленной стекло­ детали.

партии 0,5% изоляторов. Принцип действия полярископа основан на наблюдении двойного лучепреломления в про­ зрачных деталях, возникающего при прохождении через них ллоскополяризованного луча света в результате вну­ тренних напряжений и механических воздействий. На­ блюдатель следит за интерференционной картиной, ха­ рактерной для того или иного напряжения. Яркость и цвет интерференционной картины зависят от напряже­ ния. Следовательно, по этой картине можно качественно судить о напряжении в стеклодетали.

По окончании технологического процесса изготовле­ ния стеклодеталей они все проходят визуальную кон­ троль-сортировку, во время котцрой определяется их пригодность для дальнейшей обработки, а также выяв­ ляются и отбраковываются дефектные изоляторы (по­ зиция № 10). Тогда же проверяются основные норми-

152

руемые размеры стеклодеталей. Частота контроля раз­ меров зависит от налаженности технологического процесса: чем он стабильнее, тем реже должна произво­ диться проверка размеров.

Вполне понятно, что все дефекты стеклодеталей изо­ ляторов являются следствием либо плохого качества стекломассы, либо недостаточно отработанного техноло­ гического процесса их формования и термообработки.

Плохое качество стекломассы вызывается нарушени­ ем ее химической и физической однородности, образуе­ мой во время приготовления шихты и варки ее в печах. Недостаточная однородность стекломассы является при­ чиной следующих видимых дефектов стеклянных изоля­ торов:

газовые включения (пузыри, мошка); инородные включения.

Газовые включения, встречающиеся в стекле, могут иметь различный химический состав, форму и различное происхождение. Как правило, пузыри являются следстви­ ем плохого осветления стекломассы, когда газы, выде­ ляющиеся во время процессов стеклообразования, не полностью удаляются и растворяются в стекле. Газы—■ в основном частицы воздуха, заносятся в печь во время засыпки шихты, при погружении в стекломассу различ­

с огнеупорами печи за счет разложения некоторых ма­ териалов, входящих в состав огнеупоров, сгорания сво­ бодного углерода, образовавшегося на стенках огнеупо­ ров во время их обжига, или выделения воздушных скоплений, образовавшихся в мельчайших порах огне­ упорных материалов. Помимо этих, так называемых пер­ вичных пузырей, в стекломассе могут иметь место вто­ ричные пузыри, образовавшиеся уже после осветления и в выработочной части печи или в питающих устройст­ вах.

Образование вторичных пузырей может быть вызва­ но завышением температуры стекломассы в фидерном питателе и зоне осветления, плохо отрегулированном ре­ жимом сгорания топлива в питателе, наличием в его ка­ нале инородных тел, низким уровнем стекломассы, пло­ хим прилеганием головки вакуумного питателя наборника к зеркалу стекла.

153

Газовые включения по своему размеру подразделяют­ ся на пузыри (диаметр более 0,8 мм) (рис. 4-35) и мош­ ку (диаметр менее 0,8 мм).

При небольших концентрациях и размерах газовые включения не ухудшают электромеханических свойств стеклянных изоляторов. Однако большие пузыри, особен­

но

Рис. 4-35. Пузырь.

а —в головке изолятора; б — в тарелке изолятора.

но в таких ответственных местах, как головка подвесных или шейка штыревых изоляторов не должны пропускать­

ся контролерами ОТКОбразование пузырен и мошки в стекле может быть

предотвращено тщательным соблюдением газового и температурного режима варки, осветления и выработки стекла, правильной подготовкой и смешиванием сырье­ вых материалов, а также соблюдением оптимального

154

соотношения шихты и стеклобоя. Для футеровки печен и каналов фидеров должны применяться высококачествен­ ные, желательно плавленые огнеупорные материалы. Пе­ ред наваркой печен бассейны должны быть тщательно очищены. Погружаемые в готовую стекломассу предме­ ты (плунжеры, бушинги, головки вакуумнаборников и т. д.) должны изготовляться из жароупорного 'мате­ риала.

Свили образуются в стекле в результате неравномер­ ного провара шихты, нарушения режимов силикатообразования и стеклообразования. Плохо перемешанная и неувлажненная шихта способствует более быстрому рас­ творению легковесных материалов без предварительной реакции их с кремнеземом и образованию в последую­ щем участков стекломассы с различной плотностью и вязкостью. Такое же явление наблюдается при неравно­ мерной загрузке шихты, нарушении режимов варки стек­ ломассы и чрезмерно больших съемах стекла с 1 м2 ва­ рочной части печи.

Образованию свилей способствует разъедание огне­ упорных материалов самой стекломассой, летучими ма­ териалами и газами, выделяющимися в процессе варки стекла.

Так как свили отличаются от основного стекла свои­ ми свойствами, особенно плотностью, их наличие в стек­ ле резко снижает показатель однородности, что в свою очередь приводит к снижению нагревостойкости стеклян­ ных изоляторов. Образование грубых свилей делает во­ обще невозможной закалку стеклодеталей.

Предотвращение свилей сводится к тщательной под­ готовке и смешиванию шихтовых материалов, равномер­ ной и тонкослойной загрузке шихты, соблюдению задан­ ных режимов варки, правильному подбору количества стекломассы, снимаемой с 1 м2 печи (в зависимости от марки стекла, метода варки и т. д.), и применению доб­ рокачественных материалов.

Необходимо добиться, чтобы растворение свилей в основном стекле происходило до попадания стекломас­ сы в рабочую часть печи, где уже невозможно повысить температуру и достичь высокой однородности стекла.

155