Способ варки тугоплавких стекол

(0 88.8)М. Г, Зпектрос а ва рк2 сиздат с. 60.2. Алекс и некоторые системы В и химия сте 3. Авто872465 ( прототип),ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ( 56) 1. Манавепя нстекпа. Ереван, Арм анцров В.И. и др. Попучение свойства тугоппавких стекоп О - А О - О - ф Физик кпа, 1977,2, с. 177. ское свидетепьство СССР кп. С 03 В 5/02, 1979(54)(57) СПОСОБ ВАРКИ ТУЮПЛАВКИХСТЕКОЛ в индукционной печи с кварцевь)м тиглем путем стартового нагреваи расппавпения одного ипи нескопькихщепочных компонентов шихты, введенияв расппав остапьных компонентов и из-.менения температуры расппава в соответствии с изменением температуры пиквидуса образующейся системы окис;пов)отпича ющийся тем,что,сцепью повышения срока спужбы кварцевого тигпя путем образования на его поверхности защитной ппенкн из продуктовреакции расплава с материапом тигпя, вкачестве компонентов шихты, подвергаемых стартовому нагреву и расппавпенщо, Яиспопьзуют сипикаты щелочных метаппов,концентрат)ия двуокиси крЕмния в каждомиз которых соответствует начапу монотонного роста температуры пиквидусасистемы окиспов, образующейся при взаимодействии расппава с матеоиапом тигпя.Изобретение относится к промышленности стройматериалов, а именно к технологии варки в электрических печах чистых тугоппавких и химически активныхстекол с температурой варки выше1500 С.Известен способ электросварки в печах-ваннах с керамической футеровкой,с прямым вводом электрического токав расплав и нагревом его эа счет джоулева тепла1 1,Недостатком этого способа являетсяна личие контакта высокотемпературногои химически активного расплава с огне упором футеровки и растворение последнего в расплаве; явление электролиза наповерхности электродов, подводящих токк расплаву.", эрозич электродов и загряз-нение распдава продуктами эрозии,Известен также способ варки туго" плавких стекол путем стартового Нагреэа и расплавдения одного или нескольких компонентов шихты,. введения в расплав остальных компонентов последовательно один за другим по мере расплавления предыдущих и изменения температуры расплчвв в соответствпи с изменением темпеов.туры ликвидуса образующейся сис= темы окислов Г 2.1Однако применение этого способа ограничено варкой бесщелочных стекол. Стекла,. содержацпле окислы щелочных ме-: таллов варить такаю . способом нельзя, поскольку трудно выдержать требуемый химический состав из-за того, что легко. - плавкие и дегкодетучие окислы щелочных металлов испаряются полностью лли частично при введении в высокотемперату 1- ные расплавы исходных компонентов,Наиболее близким го 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 щелочных компонентов шихты, введь ния в расплав остальных компонентов и изменения температуры расплава. в соот ветствии:; изменением темпервтуры ликвидуса образующейся системы окисловГ,Недостатком известного способа варки стекла в кварцевом тигле, окруженном металлическими водоохлаждаемыми секциями, является высокая химическвя активность расплавов большинства химических соединений щелочных металлов, например карбонатов или нитритов натрия, калия или лития, что приводит кинтенсивному взаимодействию расплавасо стенкой кварцевого тигля.Б зависимостиот выбранного химического соединениящелочного металла расплав в течение4-1 5 мин разъедает четырехмигриметровую стенку кварцевого тигля, Это обусловливает низкий срок службы кварцевого тигля и часто ведет к аварийной О ситуации,Е 1 заимодействие расплава с тиглемособенно сильно при варке химическиактивных 1 целочных стекол, напримерлитиевых стекол. Исподьзование извест ного способа не позволяет варить питиевые стекла в кварцевом тигле, окруженном металлическими водоохлаждаемымисекциями, из за взаимодействия расплавахимического соединения пития со стенкой2 О тигля.При варке в тиглях большого диаметра (больше 10 см) из-за необходимостирасплавления большого количества окислов или содей щелочных металлов время25 разогрева превышает 15 минЗа этовремя в тех местах, где расплав наиболее раэогрет, он взаимодействует состенкой тигля или кварцевой ампулойнагревателя, что приводит к выходу тигляили нагреватедя иэ строя,Цель изобретения - повыше:,ие срокаслужбы кварцевого тигля путем образования на его поверхности защлтной пленкииз продуктов реакции расплава с материн лом,. Нгля.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу варки ту-оплавкихстекол в индукционной печи с кварцевымтиглем путем стартового нагрева и расплавления одного или нескольких щелочныхкомпонентов шихты, введечия в расплавостальшях компонентов и изменения температуры расплава в соответствии с изменением температуры диквидуса образующейся системы окислов в качестве компонентов шихты, подвергаемых стартовому нагреву и расплавлению, исполь-, зу 1 от сидикать 1 щелочных металлов, концентрации двуокиси кремния в каждом из которых соответствует началу монотонного 50роста температуры ликвидуса системы окисдовобразующейся при взаимодействии расплава с материалом тигля,Б предлагаемом способе осуществляютобразование на стенках кварцевого тигля защитного слоя из продуктов реакции рас-.плава с материалом тигля, который предхраняет тигель от дальнейшего вэаимо,"ействия с раснлавом.Силикаты щепочных метаплюв наибопееподходят дпя старта, так как имеют низкую температуру размягчения (меньше1200 С), высокую эпектропроводностьрасппава. На диаграмме состояния окисепщепочного метаппа - двуокись кремния,можно найти такой состав, соответствующий минимапьной концентрации двуокисикремния, температура пиквидуса которогомонотонно возрастает при увеличении 10концентрации окиси кремния,На фиг. 1 изображена схема индукционной печи; на фиг. 2 - диаграмма состояния системы Мо 20- 510, на фиг.3-1диаграмма состояния системы 1 1 08" 02 фИндукционная печь содержит метаппические водоохйаждаемые секции 1, окружающие кварцевый тигепь 2, нагреватель3 для развара сипиката 4 и индуктор 5Реапизация способа приведена ллапримере варки питиевого апюмосипикатного стекпа спедующего состава, вес.%:.,10 54% М 6 0 23% 510 66%2 гС 1.02 5,6%,В окруженный водоохпаждаемыми секциями 1 кварцевый тигепь 2 засыпаютдробпенный сипикат пития 4 с составом,обозначенным на фиг. 3 точкой А. Напервом этапе варки проводят разогреваи расппавпение силиката пития. Дпя этоговнутрь тигпя 2 вводят нагреватепь 3,который расппавпяет сипикат пития, цоспе чего нагреватель 3 извпекают из35тигля, Дапее нагрев расппава поддерживают за счет наводимых в нем с помощью индуктора 5 токов высокой часототы, При температуре 1300 С расппаввыдерживают в кварцевом тигпе 2 в течение 30-40 мин и не быпо отмеченозаметного снижения толщины стенки тилпя 2. Поспе выдержки в расплав вводятостальные компоненты стекла (смесьокиси апюминия и двуокиси кремния) итемпературы расплава поднимают до451 800 С, Варку продолжают 4 ч. Бы попопучено особо чистое питиевое апюмосиликатное стекпо. Как спедует из фиг. 2 и 3 в системах о щепочной окисеп - двуокись кремния име-ются химические соединения с различными температурами ппавпения. При этом существует такое химическое соединение, 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 4начинается монотонный рост температуры пиквидуса, отмечено точкой А.Еспи состав стекла в тигеле соответствует точке А, то при взаимодействии его с кварцевой стенкой образующиеся продукты реакции будут болеетугоппавкие, чем стекпо. Это приводитк образованию на стенках тигля слоев,явпяюццлхся продуктом взаимодействиярасплава со стенкой тигля. Эти споибудут препятствовать папьнейшему контакту с тиглем. Поэтому испопьзованиедпя старта сипикатов с составом, соответствующим точке А на диаграмме состояния щепочной окисеп - двуокись кремния, способствует сохранению цепостности тигпя.Увеличение концентрации двуокисикремния в испопьзуемом дня старта сипикате (точка В на диаграмме состоянияна фиг. 2 и 3 приводит к резкому ростуего температуры разьлягчения и упепьногосопротивления расппава. Это ведет к необходимости подъема теллпературы нагреватепя 3 и росту времени стартовогонагрева и расплавпения сипиката и, какследствие, снижению производитепьности.индукционной печи.Снижение концентрации двуокиси кремния в используемом дпя старта сипикате( например, состав, соответствующий надиаграмме состояния точке С) ведетк снижению температуры пиквидуса системы окислов при взаимодействии раоппава со стенкой тигпя. Во время стартаэти продукты реакции будут расппавйяться и переходить в расппав, а взаимодействие расппава со стенкой тигпя будетпропопжаться до момента разъеданиястенки тигня,Положение точки А ча диаграмме соотояния однозначно. Оно соответствуетсоставам сипиката с высокой концентрацией окиси кремния (более 70 вес.%).Так, в системе . 0- 8102 точке Асоответствует состав 1 3 вес.% ЬОи 87 вес,% 510 (фиг.3), а в системеМаО точка А соответствует состав 26 вес.% йаО и 74 вес.% 10(фиг, 2).При варке стекла, в состав котороговходит нескопько окиспов щепочных метаппов, для старта берут сипикаты этих щепочных метаппов, Состав каждого из сипикатов опредепяют по началу монотонного роста температуры пиквидуса системы окиспов при увепичении концентрации двуокиси кремния.йпавом, что повышает срок спужбы тигпя,искпючает ограничения по температуре варки, расширяет ассортимент выпускае мых стекоп,ИЮ -М,б 2 ГДФ К ЯИ -РС %И 2 Составнтепь Л. Гопубеваедактор Г, Вопкова Техред М,Надь Корректор С. Чери 86 Подписноного комитета СССРений и открытий35, Раушсюя набд. 4 Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4 Таким образом, испопьзование предпоженного способа поэвопяет искпючить контакт расппава с материапом тигпя и темсамым взаимодействие поспеднего с рас 8346/23 Тираж 4 ВНИИПИ Государствен но депам изобрет 113035, Москва, Ж.