ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

ТЕРМОМЕТРИЧЕСКОЕ СТЕКЛО

Термометрическое стекло применяется для изготов­ления жидкостных термометров. Отличительная особен­ность таких стекол — их низкое термическое последейст­вие. Они обладают наименьшей способностью после каждого нагревания временно сохранять некоторое ос­таточное расширение (депрессия точки нуля), а при длительном хранении изменяться с уменьшением объема (вековое повышение точки нуля).

Ассортимент выпускаемых термометров (их произ­водство в СССР в основном сосредоточено на клинском заводе «Термоприбор») достаточно широк. Диапазон измеряемой температуры с помощью жидкостных тер­мометров составляет от —100 °С до +800 °С. В качест­ве жидкостей для термометров используют ртуть (от —30° до +800°С), толуол (от —80° до +100°С), эти­ловый спирт (от —80° до +80°С), пентан (от —200° до +20°С), керосин (от 0° до +350°С), петролейный эфир (от —120° до +20°С). Виды термометров, выпус­каемых клинским заводом «Термоприбор», и диапазон их измерений указаны в табл. 20.3.

По химическому составу термометрические стекла могут быть: высококремнеземистые (кварцевые, викор);

Боросиликатные (щелочные, малощелочные и бесщелоч­ные); свинцовые силикатные.

При изготовлении термометров получили распростра­нение боросиликатные, малощелочные, бесщелочные и кварцевые стекла. В качестве бесщелочных используют стекло № 16ш состава, % по массе: Si02—67,5; AI2O3— 2,5; В20з — 2; СаО —7; ZnO —7; Na20 —14 и стекло № 59ш состава, % по массе: Si02—72; А1203—5; В203— 12; Na20 — 11. Бесщелочное стекло № 600 имеет сле­дующий химический состав, % по массе: Si02 — 57; AI2O3 — 20,6; В203— 10,3; СаО — 7,6; MgO —4,5.

Ранее указывалось, что характерными особенностями термометрических стекол являются моменты термичес­кого последействия — депрессия точки нуля и вековое старение. Рассмотрим несколько подробнее эти явления, так как от их значений зависит выбор того или иного стекла для изготовления термометра.

Известно, что при эксплуатации термометры перио­дически то нагреваются, то охлаждаются. При много­кратных циклах стекло как бы устает: расширившись при нагревании, оно больше не возвращается к Прежнему объему при охлаждении. Это приводит к тому, что объ­ем стеклянной трубки по сравнению с первоначальным постепенно увеличивается. Но при этом объем ртути, заполняющей термометр, остается неизменным. Поэто - му происходит понижение точки нуля, или депрессия точки нуля. Остаточное расширение стекла называют термическим последействием.

Обратная картина наблюдается при долгой эксплуа­тации термометров. Стекло постепенно уменьшается в объеме, вследствие чего точка нуля повышается. Повы­шение точки нуля называют старением термометров, или вековым повышением точки нуля.

При выборе химических составов стекла руководст­вуются тем, что при эксплуатации термометров пониже­ние и повышение точки нуля, т. е. депрессия точки нуля и старение, были бы наименьшими. Для этих целей на­иболее пригодны отмеченные выше малощелочные и бес­щелочные составы стекол.

Наряду с этим термометрические стекла должны об­ладать повышенной термической и химической стойко­стью, а также, как и химико-лабораторные стекла, не должны кристаллизоваться при термической обработке на стеклодувной горелке. При изготовлении высокотем­пературных термометров используют стекла с высокой температурой начала размягчения.

В настоящее время большинство термометрических стекол варят в небольших ваннах непрерывного дейст­вия. Температурный режим варки стекла зависит от со­става стекла. Максимальная температура варки стекла: № 16"і—1410 °С, № 59111 — 1450 °С, № 600 — 1520 °С. С целью ускорения процессов стекловарения в шихту очень часто вводят ускорители и осветлители варки стекла. Выработку трубок осуществляют с помощью ма­шин АТГ.

В производстве термометров используют также мо­лочные глушеные стекла и цветные эмали. Глушеные стекла состава, % по массе: Si02—68; А120з—8,5; СаО — 2; Na20—14,5; ZnO—1,5 и F2—5,5 варят также в ван­ных печах непрерывного действия, а выработку осуще­ствляют в виде ленты на машинах ВВС. Эмали варят в горшках, после чего их выливают и гранулируют в воде.

Изготовление термометров включает достаточно большое число операций: варку термометрического и глушеного стекла, изготовление из них термометров стеклодувным способом, наполнение ртутью, запаивание, калибровка, контрольно-измерительные стадии и др.

С целью уменьшения смещения точки нуля термомет­ры, предназначенные для измерения температуры выше

200 °С, а также все термометры с ценой деления 0,2 °С и меньше подвергаются искусственному старению. Этот процесс заключается в нагревании и охлаждении стекла по определенному режиму и отличается от процесса от­жига тем, что старение производится при более высокой температуре, близкой к температуре начала размягче­ния стекла.