Способ варки тугоплавких стекол

Способ варки тугоплавких стекол

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ВАРКИ ТУГОПЛАВКИХ СТЕКОЛ в индукционной печи с квар цевым тиглем путем стартового нагрева и расплавления одного или нескольких щелочных компонентов шихты, введения / в расппав остальных компонентов и из-менешет температуры расплава в соответ ствии с изменением температуры ликвидуса образующейся системы окиодов, о т п и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения срока службы кварцевого путем образования на его поверхности защитной из продуктов реакции расплава с материалом тигля, в качестве компонентов шихты, подвергаемых стартовому нагреву и расплавлению, используют силикаты щелочных металлов, концентрация двуокиси кремния в каждом, из которых соответствует начап моноCZ тонного роста температуры ликвидуса системы окислов, образующейся при вза .имодействии расппава с материалом тигля. - HjO о 4; Х5 ЬЙ со со

„„SU „„1049439

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИХЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК у С 03 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 341 0548/29-33 (22) 23.03.82 (46) 23.10.83. Бюп. ¹ 39 (72) Д. Б. Лопух, В. В. Неженцев

Ю. Б. Петров, В. С. Башкин и Г.A. Хмепьницкая (71) Ленинградский ордена Ленина эпектротехнический институт им. В.И.Ленина (53) 666.1.031.1 (088.8) (56) 1. Манавепян N. Г. Электросварка стекпа. Ереван, Армгосиздат, 1962, с. 60.

2. Апександров B.È. и др. Попучение и некоторые свойства тугоппавких стекоп системы  Π— А Π— Π— Физика и химия стекпа, 1977, № 2, с. 177.

3. Авторское свидетепьство СССР № 872465, кп. С 03 В 5/02, 1979 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ BAPI(N ТУРЗПЛАЭКИХ

CTEKOË в индукционной печи с кварцевым тиглем путем стартового нагрева и расппавпения одного ипи нескопьких щепочных компонентов шихты, введения в расппав остапьных компонентов и из-менения температуры расппава в соответ" ствии с изменением температуры пиквидуса образующейся системы окис;пов, отпича ющийся тем,что,с цепью повышения срока спужбы кварцевого тш пя путем образования на его поверхности защитной ппенки из продуктов реакции расплава с материапом тигпя, в ка чест ве компоне нтов шихты, подве ргаемых стартовому нагреву и расппавпеншо, испопьзуют сипикаты щелочных метаппов, концентрация двуокиси крЕмния в каждом из которых соответствует начапу монотонного роста температуры пиквидуса системы окиспов. образующейся при взаимодействии распеава с материалом тигпя.

1 04 9439

Изобретение относится к промышленности стройматериалов, а именно к технологии варки в электрических печах чистых тугоплавких и химически активных стекол с температурой варки выше

1500 С.

Известен способ электросварки в печах-ваннах с керамической футеровкой, с прямым вводом электрического тока в paclrrraB и нагревом его эа счет джоупева тепла (1 1.

Недостатком этого способа является наличие контакта высокотемпературного и химически активного paclrrlaâa с огне-упором футеровки и растворение последнего в расппаве; явление электролиза на поверхности электродов, подводяшик ток к расплаву-", эрозич электродов и загряз-нение расплава продуктами эрозии.

Известен также способ варки туго-ппавких стекол путем стартОВОГО нагрева и расплавления Одного или нескольких компонентов шихты, введения в расплав остальных компонентов последовательно один за другим пс мере расплавления предыдуших и изменения температуры расплчвв В состветствп1« с изменением темпеоатуры ликвидуса образующейся сис= темы окислов Г2 Ь

Однако применение этого способа ограничено варкой бесшелочных стекол.

Стекла. содержатц.ле окнслы щелочных ме-: г а л псв,, варит-, твкьпл cIIo co 50M нельзя, поскольку трудно выдержать требуемый химический сосТВВ из-за того, что легко-плавкие и петколетучие окислы шелсчных металлов испаряются полностью или "IBc=тично при введении в высокотемперату1.ные расплавы исходны:: компонентов.

Наиболее близким гс технической сущности и достигаемому результату к пред= лагаемому является способ варки туго- плавких стекол в индукционной печи с кварцевым тиглем путем стартового на грева и расплавления одного или несколь-= ких шелочных компонентов шихты, введь ния в расплав остальных компонентов и изменения температуры расплавв. В ссот ветствии: изменением темпервтуры ликвидуса образующейся системы оКЕ«сПОВ

Г, J

Недостатком известного способа варки стекла в кварцевом тигле, окруженном металлическими водоохлаждаемыми сяциями, является высокая химическая активность расплавов большинства химических соединений шелочнык металлов, например карбонатов или нитритов натpEN Karla или пития, чтО приводит к

- интенсивному взаимодействию расплава со стенкой кварцевого тигля.Б зависимости от выбранного химического соединения шелочного металла расплав в течение

4-1 5 мин разъедает четы рехмиг JIHMB T ровую стенку кварцевого тигля. Это обусловливает низкий срок спу.жбы кварцевого тигля и часто ведет к аварийной О ситуации.

Е заимодействие расплава с тиглем особенно сильно при варке химически активных гцелочных стекол, например литиевых стекол. Использование извест15 ного способа не позволяет варить питиевые стекла в кварцевом тигле, окруженном металлическими водоохпаждаемыми секциями. Из-за взаи|одействия расплава химического соединения лития со стенкой

2О тигля.

При Варке в тиглях большого диаметра (больше 10 см) из-за необходимости расплавления большого количества окислов или солей шелочных металлов время

2 разогрева превышает 15 мин. -За это время в тех местах, где расплав наиболее разогрет, он взаимодействует со стенкой тигля или кварцевой ампулой нагреввтепя, что приводит к выходу тигля или нагревателя иэ строя.

Цепь изобретения — повыше «ие срока службы кварцевого тигля путем образования на его поверхности защитной пленки из продуктов реакции расплава с матеPI«H ПОМ .. ИГПЯ. 1

Постав ле иная це ль достигается тем, что согласно способу варки ту..-оплавких стекол в индукционной печи с кварцевым тигпем путем старто ого нагрева и расплввления одного ипи нескольких шелочных и компонентов шихты, введечия в расплав остапьш х компонентов и изменения температуры расплава в соответствии с изменением температуры пиквидуса образу4 юшейся системы окислов в качестве I компонентов шихты, подвергаемых стартовому нагреву- и расплавлению, исполь-, зу1от силикать. щелочных метаг:пов, концентраци двуокиси кремния в каждом из которых соответствует началу монотонНого

50 роста температуры ликвидуса системы окислов„образующейся при взаимодействии расплава с материалом тигля, B предлагаемом способе осущйствляют образование на стенках кварцевого тигля зашитного слоя из продуктов реакции рас-ьпава с материалом тигля, который предзхраняет тигель от дальнейшего вэаимо,"„ействия с расцлавом.

Силикаты шепочных метаплюв наибопее подходят дпя старта, так как имеют низкую температуру размягчения (меньше

1200 С), высокую эпектропроводность расппава. На диаграмме состояния окисеп шепочного метаппа — двуокись кремния, можно найти такой состав, соответствуюший минимапьной концентрации двуокиси кремния, температура пиквидуса которого монотонно возрастает при увеличении концентрации окиси кремния, На фиг. 1 изображена схема индукционной печи; на фиг. 2 — диаграмма со= стояния системы Na О- SiO>, на фиг.3-15 диаграмма состояния системы Li О1Oz

Индукционная печь содержит метаппические водоохйаждаемые секции 1, окру жаюшие кварцевый тигепь 2, нагреватель

3 для развара сипиката 4 и индуктор 5 °

Реапизация способа приведена на примере варки питиевого апюмосипикатного стекпа спецуюшего состава, вес.%: („1 О 5,4%; МС О 23%; 510 66%;

С . О2 5,6%.

В окруженный водоохпаждаемыми секциями 1 кварцевый тигепь 2 засыпают дробпенный сипикат пития 4 с составом, обозначенным на фиг. 3 точкой A. Ha первом этапе варки проводят разогрева и расппавпение сипиката пития. Дпя этого внутрь тигпя 2 вводят нагреватепь 3, который расппавпяет сипикат пития, цоспе чего нагреватель 3 извпекают из

35 тигля. Дапее нагрев расппава поддерживают за счет наводимых в нем с помощью индуктора 5 токов высокой часо тоты. При температуре 1300 С расппав выдерживают в кварцевом тигпе 2 в течение 30-40 мин и не быпо отмечено заметного снижения топшины стенки тил пя 2. Поспе выдержки в расплав вводят остальные компоненты стекла (смесь окиси апюминия и двуокиси кремния) и температуры расплава поднимают до

1800 С. Варку продолжают 4 ч. Быпо попучено особо чистое питиевое апюмосиликатное стекпо.

Как спедует из фиг. 2 и 3 в системах 50 шепочной окисеп — двуокись кремния име- ются химические соединения с различными температурами ппавпения. При этом существует такое химическое соецинение, при добавпении к которому двуокиси крем-55 ния, температура пиквидуса сначапа падает, а потом монотонно возрастает.

На фиг. 2 и 3 состояние, с которого

439 4 начинается монотонный рост температуры пиквидуса, отмечено точкой A.

Еспи состав стекла в тигеле соответствует точке А, то при взаимодействии его с кварцевой стенкой обраэуюшиеся продукты реакции будут более тугоппавкие, чем стекпо. Это приводит к образованию на стенках тигля слоев, явпяюшихся продуктом взаимодействия расплава со стенкой тигля. Эти спои будут препятствовать дапьнейшему контакту с тиглем. Поэтому испопьэование дпя старта сипикатов с составом, соответствующим точке А на диаграмме состояния шепочной окисеп — двуокись кремния, способствует сохранению цепостности тигпя.

Увеличение концентрации двуокиси кремния в испопьзуемом дня старта сипикате (точка В на диаграмме состояния на фиг. 2 и 3 приводит к резкому росту его температуры размягчения и удепьного сопротивления расппава. Это ведет к необходимости подъема теллпературы нагреватепя 3 и росту времени стартового нагрева и расплавпения сипиката и, как следствие, снижению проиэвоцитепьности . индукционной печи.

Снижение концентрации двуокиси кремния в используемом дпя старта cHTIHKBTB (например. со тав, соответствующий на диаграмме состояния точке С) ведет к снижению температуры пиквидуса системы окислов при взаимодействии расппава со стенкой тигпя. Во время старта эти процукты реакции будут расппавйяться и переходить в расппав, а взаимодействие расппава со стенкой тигпя будет продопжаться цо момента разъецания стенки тигня.

Положение очки А ча диаграмме соотояния однозначно. Оно соответствует составам cHITKKQTa с высокой KDHlleHtpB» цией окиси кремния (более 70 вес.%).

Так, в системе Li О- SiO точке А соответствует состав 13 вес.% Li 0 и 87 вес.% 5 О (фиг.3), а в системе

8 точка A соответствует состав 26 вес.% Жа„О и 74 вес.% Si0> (фиг. 2).

При варке стекла, в состав которого входит нескопько окиспов шепочных метаппов, для старта берут сипикаты этих шепочных метаппов. Состав каждого из сипикатов опредепяют по началу монотонного роста температуры пиквицуса системы окиспов при увепичении концентрации двуокиси кремния.

Na д йду

+Ж N" ОЙ0

Ю0—

ЯЦ—

Составнтепь Л. Гопубева

Редактор Г. Волкова Техред М.Hаaь Корректор С. Черни

Заказ 8346/23 Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушсюя наб. д. 4/5

Фипиап ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4

Таким образом, испопьзование предпоженного спосо(р позвопяет искпючить контакт расппава с материапом тигпя и темсамым взаимодействие поспеднего с расМ,б ЛД

+ 2К

7 о ппавом, что повышает срок спужбы тигпя, . искпючает ограничения по температуре варки, расширяет ассортимент выпускае° мых стекоп.

1 „6Д 1

1®0- + и

7l7 атее %Ш, PfJc g