SU1049439A1 - Способ варки тугоплавких стекол - Google Patents

Abstract

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

Description

t Н It/I

Фиг1

Изобретение относитс  к промышпеиности стройматериапоБ, а именно к тех нопогии варки в эпектрических печах чистых тугоппавких и химически активных стеноп с температурой варки выше 1500° С.

Известен способ эпектросварки в печах-ваннах с керамической футеровкой, с пр мым вводом эпектрического тока в расппав и нагревом его за счет джоулева тепла Г1

Недостатком этого способа  вл етс  наличие контакта высокотемпературного и химически активного расплава с огне- упором футеровки, и растворение последнего в расплаве;  вление электролиза на поверхности электродов, подвод щих ток к расплаву; эрозд  электродов и загр з нение расплава продузстами эрозии.

Известен также способ варки туго-П ,(авкнх стекол путем стартового кагрева и расплавлени  одного или,нескольких компонентов шихты,, введени  в расплав остальных компонентов последовательно один за по мере расплавлен ет предыдзтцих и изменени  температуры распшва в соответствии с иэменекием температуры гпжвидуса образующейс  сие темы окислов L2 1

Однако применение этого способа огранютено варкой бесщепочмых стекоп. Сгекла. содержащие О1 :ислы щелочных металлов , варить такш. . способом нельз , поскольку трудно выдержать требуемый Х11мическ.ий состав из-за того что легкоплавкие и легколетучие окислы щелочных металлов испар ютс  попностью или частично при ,введен П1 в высокотемпературные расплавы исходных компонентов

Наиболее бпизк1гм по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  способ варки Tyix;плавких стекол в индукционной печи с кварцевым тиглем путем стартового на грева и расплавлени  одного или нескольких щелочнь х компонентов шихты, введе ни  в расплав остальных компонентов Е изменени  температуры расплава в соответствии с изменением температуры ликвидуса образующейс  систеКГЫ окиолов LsJ,

Недостатком известного способа стекп.а в кварцевом тигпе, окруженном металлическими водоохпаждаемыми сеК ,  вл етс  высока  химическа  активность расплавов большинства хими- ческих соединений щелочных металлов, наприк ер карбонатов или нитритов нат-рнЯ} кали  1ти лити , что приводит к интенсивному взаимодействию расплава о стенкой кварцевого тигл .В зависимости от выбранного химического соединени  елочного металла расплав в течение -15МИН разъедает четырехмипдиметровую стенку кварцевого тигл . Это обусловливает низкий срок службы кварце™ вого тигл  и часто ведет к аварийной ситуации

Взаиь-юдействие расплава с тиглем особенно сильно при варке химически активных щелочных стекол, например литиевых стекол. Использование известного- способа не позвол ет варить литиевые стекла -в кварцевом тигле, окруженном метапли1ескими водоохлаждаемыми секци ми, из-за взаш-юдействет расплава химического соединени  лити  со стенкой тиггш.

При варке в тигл х большого диаметра (больше 10 см) из-за необходимости расплавлени  большого количества окислов или солей щелочных металлов врем  разогрева превышает 15 мин. -За это врем  в тех местах, где расплав наиболее разогрет, он взamv oцeйcтвyeт со стенкой тигл  или кварцевой ампулой нагревател , что npi-тодит к вь ходу тигл  или нагревател  из стро .

Цель изобретени  повышение срока службы кварцевого тигл  путем образова™ ни  на его поверхности защитной пленки из продуктов реакции расплава с материалом тигл .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу варки тугоплавких стекол в индукционной печи с кварцевым тиглем путем стартового нагрб ва и расплавлени  одного или нескольких щелочных компонентов шихты, введени  ь расплав остальюз1х компо-нентов и изменени  температуры расплава в соответствии с изменением температуры ликвидуса образу-, ющейс  системы окислов, в качестве компонентов шихты, подвергаемых стартовому 1агреву и расплавлению, исполь-г зуют сниикаты щелочных метаплов, концентрации двуокиси .кремни  в каждом аз которых соот.ветствует началу монотонного роста температуры ликвидуса системы окислоВд образующейс  при взаимодействии расппава с материалом тигл ,

В предлагаемом способе ос:дцествл ют образование на стенках кварце)зого тигл  защитнотх) сло  из продуктов реакции с материалом ТИГЛЯ; который предохран ет тигель от дальнейшего взаимодействи  с расплавом. 31 Сипикаты щепочны метаппов наибопее подход т дп  старта, так как имеют низкую температуру разм гчени  (меньше ), высокую эпектропроводность расппава. На диаграмме состо ни  окисеп щепочного метаппа - двуокись кремни , можно найти такой состав, соответствующий минимальной концентрации двуокиси кремни , температура ликвидуса которого монотонно возрастает при увеличении концентрации окиси кремни . На фиг. 1 изображена схема индукционной печи; на фиг. 2 - диаграмма состо ни  системы Na2O- SiO2; на фиг.З диаграмма состо ни  системы 02. Индукционна  печь содержит мeтaллt ческие водоохпаждаемые секции 1, окру . жаюшие кварцевый тигель 2, нагреватель 3 дл  развара силиката 4 и индуктор- 5. Реализаци  способа приведена ла примере варки литиевого алюмосилИкатного стекла следующего состава, вес.%: Li2O 5,4%; , Ct-O2 5,6%. В окруженный водоохлаждаемыми секци ми 1 кварцевый тигель 2 засыпают дробленный силикат лити  4 с составом$ обозначенным на фиг. 3 точкой А. На первом этапе варки провод т разогрева и расплавление силиката лити . Дл  этог внутрь тигл  2 ввод т нагреватель 3, который расплавл ет силикат пити , после чего нагреватель 3 извлекают из тигл . Далее нагрев расплава поддерживают за счет наводимых в немс по мощью индуктора 5 токов высокой чаототы . При температуре 1300 С расплав выдерживают в кварцевом тигпе 2. в течение ЗО-40 мин и не было отмечено заметного снижени  толщины стенки тш л  2. После выдержки в расплав ввод т остальные компоненты стекла (смесь окиси алюмини  и двуокиси кремни ) и температуры расплава поднимают до 1800°С. Варку продолжают 4ч. Было . получено особо чистое литиевое алкж о- силикатное стекло. Как следует из фиг. 2 и 3 в система щелочной окисел - двуокись кремни  име ютс  химические соединени  с различным температурами плавлени . При этом су ществует такое химическое соединение, при добавлении к которому двуокиси крем ни , температура, ликвидуса сначала падает , а потом монотонно возрастает. На фиг. 2 и 3 состо ние, с которого 39Л начинаетс  монотонный рост температуры пнквид са, отмечено точкой А. Еспи состав стекпа в тигепе соответствует точке А, то при взаимодействии его с кварцевой стенкой образук щиес  продртты реакции будут бопее тугоппавкие, чем стекпо. Это приводит к образованию на стенках тигл  слоев,  вл ющихс  npoajTCTOM взаимодействи  расплава со стенкой . Эти спои будут преп тствовать дальнейшему контакту с тиглем. Поэтому использование дл  старта силикатов с составом, соответствующим точке А на диаграмме соото ни  щerfoчнoй окисел - двуокись кремни , способствует сохранению целостнооТИ ТИГПЯ, Увеличение концентрации двуокиси кремни  в используемом дл  старта силикате (точка В на диaгpaм e состо ни  на фиг. 2 и 3 прчтодит к резкому росту его температуры разм гчени  и удельного сопротивпени  расплава. Это ведет к необход П ости подъема температуры нагревател  3 и росту времени стартового нагрева и расппавле1ш  силикату и, как следствие, снижению производительности инд ткционной печи. концентрации двуокиси кремнтш в используемом дл  старта силикате (напрта-юр, со.став, соответствующий на диаграмме состо ни  точке С) ведет к снижению температуры ликввдуса сиотемы окислов при взаимодействш расплава со стенкой тигл . Во врем  старта эти продукты реакции будут расплавл тьс  и переходить в расплав, а взаимодействие расплава со стенкой тигл  будет продолжатьс  до момента разъедани  стенки ТИГПЯ. Положение точки А на диаграмме состо  шш однозначно. Оно соответствует составам силиката с высокой концентрацией окиси кремни  (более 70 вес.%). Так, в системе Li „О- ЗЮз точке А соответствует состав 13 вес.% L,2 и 87 вес.% (фиг.-З), а в системе SiOg точка А соответствует соотав 26 вес.% и 74 вес.% SiO (фиго 2). При варке стекла, в состав которого входит несколько окислов щелочных металлов , дл  старта берут силикаты этих щелочных металлов. Состав каждого из силикатов определ ют по началу монотонного роста температуры ликвидуса системы окислов при увеличении концентра- ции двуокиси кремни .

Таким образом, испопьзование предпоженного способ поавоп ет исключить контакт расппава с материвпом тиггш и тем самымвзаимодействие поспеднего с расппевом , что повышает срок спужбы тигп , исключает ограничени  по гемпэратуре

варки, расшир ет ассортшугент выпускав мых стекоп.

Claims (1)

1. СПОСОБ ВАРКИ ТУГОПЛАВКИХ СТЕКОЛ в индукционной печи с кварцевым тиглем путем стартового нагрева и расплавления одного или нескольких щелочных компонентов шихты, введения / в расплав остальных компонентов и изменения температуры расплава в соответ⁴ ствии с изменением температуры ликвидуса образующейся системы окисщов, о т и и ч а ю щ и й с я тем, что, с цепью повышения срока службы кварцевого тигля путем образования на его поверхности защитной пленки 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 началу монотонного роста температуры ликвидуса системы окиспов, образующейся при вза.имодействии расплава с материалом тигля.

   Η,ΰ

   SU „„ 1049439 ί