ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

ТЕРМООБРАБОТКА

В технологии шлакоситаллов большое значение име­ет правильный выбор режима термообработки, который является одним из основных факторов, обусловливаю­щих количество, размеры и вид выделяющихся кристал­лических фаз. Правильный выбор и точное соблюдение режима термообработки позволяют обеспечить образова­ние в материале необходимых кристаллических фаз ма­лого размера в максимальном количестве и осуществить этот процесс в наикратчайший срок. Последнее чрезвы­чайно важно при непрерывном конвейерном производст­ве шлакоситалла.

При получении шлакоситаллов оптимальным в отно­шении формирования структуры и получения материала с требуемыми свойствами считается двухступенчатый ре­жим термообработки. Возможны также и одноступенча­тые режимы термообработки, но в этом случае решаю­щую роль играет темп нагрева.

Принципиально процесс термической обработки шла­коситалла можно представить температурно-временной кривой (рис. 26.1). После формования изделия темпера­тура его должна быть понижена до Ті (стадия а). При этой температуре изделие выдерживают в течение опре­деленного времени (стадия б).. В этом случае в сжекле

4ДЗ.

Протекает гомогенное об­разование кристаллов ка­тализатора кристаллиза­ции. Далее температура повышается с определен­ной скоростью, исключаю­щей деформацию изделия (стадия в). При этом об­разуются кристаллы мета - стабильной силикатной фа­зы. Изделие нагревается до температуры Т2 (стадии г) и делается выдержка, в те­чение которой завершается образование по всему объ­ему кристаллов основной силикатной фазы. Темпера. турно-временные параметры режимов термообработки определяются химическим составом шлакового стекла, видом изделия, его конфигурацией и толщиной.

Методы, с помощью которых можно определять оптимальные режимы термообработки, весьма разнообразны. Многие исследова­тели для определения температуры первой и второй ступеней крис­таллизации используют кривые дифференциально-термического ана­лиза. Температура первой ступени соответствует эндотермическому эффекту или на 2—5 °С выше его, а температура второй ступени не­сколько выше (обычно на 2—8 °С) экзотермического эффекта на кривой ДТА. Другие исследователи температуру первой ступени определяют по кривым термического расширения стекол: между ди­латометрической точкой размягчения стекла и температурой выше этой точки на 50° или выше на 50—100 °С температуры стеклования. Существуют и другие методы, основанные на исследовании измене­ний некоторых свойств материала, происходящих в процессе крис­таллизации.

В практике получения шлакоситаллов наибольшее применение нашли вискозиметрические методы, позволившие определить рацио­нальные, исключающие деформацию изделий, режимы термической обработки стекол. При кристаллизации многих составов шлаковых стекол имеется область температур между первой и второй ступенью кристаллизации, в которой возможна деформация материала. Это недопустимо в случае промышленного производства листового шла - коситалла. В связи с этим из большого количества синтезированных составов шлакоситаллов лишь немногие получили промышленное внедрение. Вискозиметрические методы оказывают неоценимую ус­лугу не только в разработке оптимальных режимов термообработки, но и в определении опасной зоны деформации и выявлении пригод­ности состава стекла к использованию в промышленной технологии.

При кристаллизации шлакоситаллов, для которых в качестве катализаторов чаще всего используют сульфи­ды металлов и фтор, имеет место микроликвационный характер кристаллизации. На рис. 26.2 представлены электронно-микроскопические снимки образцов шлаково-

Ш

Ї>ис. 26.2. Структура образцов шлакового стекла в процессе его термообработки

Вверху — стекло, тер - •необработанное на первой ступени; в се­редине — стекло, под­вергнутое термообра­ботке на участке между первой и ВТО" рой ступенями; вин. зу — стекло, термооб - работанное на вто­рой ступени

Го стекла и шлакоситаллов, подвергнутых термической обработке по двухступенчатому режиму кристаллизации. Шлаковое стекло при его выдержке на первой ступени термообработки (см. рис. 26.2, вверху) ликвирует с об­
разованием капельных участков, обогащенных сульфи­дами металлов. При дальнейшем подъеме температуры, на участке между первой и второй ступенями термообра­ботки имеет место возникновение кристаллизационных явлений (см. рис. 26.2, в середине), интенсивность проте­кания которых увеличивается по мере повышения темпе­ратуры. При выдержке образцов стекол на второй сту­пени термообработки происходит условно полная кри­сталлизация стекла (см. рис. 26.2, внизу), которая про­исходит главным образом за счет выделения основных кристаллических фаз.