ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

ТЕХНОЛОГИЯ ОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛА

К оптическим относят однородные высокопрозрачные стекла различного химического состава. Оптическое стек­ло предназначено для изготовления из него деталей раз­личных оптических приборов, которые могут пропускать, отклонять или преломлять световые лучи в точно опре­деленных направлениях с наименьшим светопоглоще- нием. Из оптического стекла изготовляют линзы, приз­мы и другие изделия, применяемые в разнообразных областях науки и техники, быту и военном деле.

Основное требование к оптическим стеклам заклю­чается в необходимости достижения высокой однород­ности. Наряду с этим оптическое стекло должно быть высокопрозрачным, термически стойким и химически устойчивым главным образом к действию атмосферной влаги и слабых растворов кислот.

Ассортимент оптических стекол достаточно широк. Отечественная стекольная промышленность выпускает практически все известные марки оптических стекол и полностью удовлетворяет потребности народного хозяй­ства.

СОСТАВЫ И СВОЙСТВА

Оптические стекла подразделяют в зависимости от их показателя преломления и коэффициента дисперсии. Условно можно выделить две большие группы: кроны и флинты. К кронам относят стекла, не содержащие ок­сиды свинца или содержащие его в небольших количе­ствах. Они характеризуются невысоким показателем преломления и большим коэффициентом дисперсии. Флинты содержат большое количество РЬО (в особен­ности тяжелые флинты), они обладают высоким пока­зателем преломления и малым коэффициентом диспер­сии.

Значения показателя преломления nD оптических стекол изменяются в пределах 1,44—1,8, а коэффициен­ты дисперсии — в пределах 70—25,4. В табл. 21.1 при-

Таблнца 21.1. Химические составы и свойства оптических стекол

Стекла

Химические составы, % по массе

Si о,

Bs03

А1203

As203

РЬО

ВаО

ZnO

Крон:

Легкий (ЛК)

50

16,2

8,8

0,2

Фосфатный (ФК)

3

10

0,5

Р206

Крон (К)

72

8,1

_

0,2

_

70,5

Баритовый (БК)

49,5

4,8

0,2

2,6

Тяжелый (ТК)

32,6

13,3

3,1

1,6

21,6

12,5

Кронфлинт (КФ)

63

1,8

0,2

16

45,9

3,5

Флинт:

—.

Баритовый (БФ)

41,8

0,2

33,2

11,4

5,2

Легкий (ЛФ)

61

0,2

26,3

Флинт (Ф)

47

0,2

46,4

Тяжелый (ТФ)

31,5

0,3

65,4

.—

Особый (ОФ)

54,1

16,5

1,1

0,5

21,3

Продолжение табл. 21.1

Стекла

Химические составы по массе

%

Свойства

СаО

MgO

Кго

№гО

Показа­тель пре­ломления

Диспер­сия

Крон:

Легкий (ЛК)

— .

16,2

5,3

1,47

67

Фосфатный (ФК)

4

12

1,516

70

Крон (К)

1,5

0,5

10,5

7,2

1,51

63,4

Баритовый (БК)

7,6

1,2

1,5688

56

Тяжелый (TK)

1,6126

58,6

Кронфлинт (КФ)

2

11

6

1,536

51,1

Флинт:

Баритовый (БФ)

8,2

1,6259

39,1

Легкий (ЛФ)

8

4,5

1,548

45,9

Флинт (Ф)

6,4

1,6164

. 36,6

Тяжелый (ТФ)

2,8

1,755

27,5

Особый (ОФ)

6,5

1,523

59,3

Водятся химические составы некоторых оптических сте­кол и оптические свойства. Как видно из табл. 21.1, в состав оптических стекол входят те же компоненты, что и в состав обычных технических стекол. Достижение за­данных оптических свойств обусловливается определен­ным сочетанием составляющих стекло оксидов, повы­шенным содержанием одного из них и высокой однород­ностью.

Обычно фактические составы несколько отличаются от расчетных в силу того, что ряд компонентов оптичес­ких стекол (PbO, F, Na203, В203) склонно к улетучива­нию при варке.

Плотность оптических стекол в зависимости от содер­жания РЬО и ВаО может колебаться от 2330 кг/м3 (лег­кий крон) до 5190 кг/м3 (тяжелый флинт).

ТЕХНОЛОГИЯ

При выборе сырьевых материалов для варки опти­ческих стекол основное внимание уделяют их чистоте, содержанию в них загрязняющих стекло примесей. Для
введения в состав стекла SiC>2, как правило, используют молотый кварц, содержание оксидов железа в котором допускается не более 0,001—0,005%- При введении дру­гих компонентов используют чистые искусственно полу­чаемые соединения и оксиды металлов. Ограничивается в составе стекол также содержание С1 и SO3, которые могут вызвать в них опалесценцию. Особое значение при приготовлении шихты приобретает контроль однородно­сти сырьевых материалов и полноты их смешивания. С целью устранения попадания в стекло аппаратур­ного железа производственные емкости и инструменты для приготовления шихты изготовляют из дерева, цинка и алюминия.

Варку оптических стекол осуществляют в одно-двух - горшков'ых пламенных печах. В качестве сосудов для варки применяют огнеупорные (шамотные или кварце­вые) горшки емкостью 100—1000 л. В отдельных слу­чаях для варки используют ванные печи. В тех случаях, когда варят стекла, обильно выделяющие пузыри или агрессивно воздействующие на стенки огнеупорного горш­ка, применяют электрические печи. Стекло варят в платиновом тигле, помещенном в магнитном поле индук­тора. Платиновый тигель находится в защитном керами­ческом горшке.

При варке оптических стекол перед технологами ста­вится задача не только его сварить, осветлить в соответ­ствии с заданным составом, но и достичь высокой одно­родности стекломассы. С этой целью при варке таких стекол применяют приемы механического перемешива­ния стекломассы. В качестве мешалки используют ша­мотный или из кварцевого стекла стержень, снабженный внизу двумя лопастями наподобие гребневого винта. Ме­шалка укреплена на охлаждаемой водой штанге, прохо­дящей через свод печи. Мешалки приводят во вращение с помощью электродвигателя.

353

Температурные режимы варки оптических стекол в значительной степени отличаются друг от друга в силу большого многообразия составов стекол. Более длитель­ные режимы устанавливают для оптического стекла марок тяжелого крона (до 40 ч) и менее длительные режимы — для стекол марок флинтов (до 20 ч). На рис. 21.1 приведен температурный режим варки боросй - ликатного крона в шамотном горшке емкостью 600 л в газопламенной печи с механическим перемешиванием. Здесь же указывается режим работы мешалки.

23—468

ТЕХНОЛОГИЯ ОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛА

Рис. 21.1. Температурный режим варки боросиликатного крона в горшковой

Печи

Технологический процесс варки стекол заключается в следующем. Вначале подготавливают горшок для вар­ки стекла. Шамотный горшок после формования подвер­гают сушке, затем обжигу при 850—900 °С. Высокотем­пературный обжиг осуществляют в горшковой печи при 1450—1550 °С, куда его вставляют после обжига. После окончания выводки горшок готов для варки в нем стек­ла, которую начинают засыпкой в него сначала возврат­ного боя стекла (при температуре около 1350°С), а за­тем шихты (при температуре около 1400°С).

Осветляют стекломассу при максимальных темпера­турах, для ряда стекол они составляют 1400—1450 °С. В период осветления иногда проводят бурление стекло­массы и хальмование поверхности стекла. Механическое перемешивание стекломассы осуществляют или вскоре после засыпки шихты, или после осветления и снижения температуры на 80—100°С. Охлаждение стекломассы до температур выработки продолжается несколько часов, после чего горшок выставляют из печи и начинают от­ливку стекла.

Выработку оптического стекла производят четырьмя основными способами: «классическим» — охлаждением стекла непосредственно в стекловаренном горшке с по-

Г

Следующей разбивкой на куски; отливкой в виде бло­ка; в этом случае стекломассу отливают из горшка в разборную квадратную стальную форму, установленную на стальную плиту; прокаткой в виде листа, при которой стекломассу отливают из горшка на стальной охлаждае­мый водой стол и прокатывают стальным валом в лист заданной толщины; отливкой в виде бруска; в данном случае стекломассу выливают через отверстие в дне пла­тинового тигля в виде бруска заданного сечения. Могут быть использованы и другие способы формования опти­ческого стекла (например, способ ВВС очковых стекол).

Получаемые блоки и бруски оптического стекла сле­дует рассматривать как полуфабрикат. Для получения заготовок заданной формы выработанное оптическое стекло подвергают разделке. Ее можно осуществлять как термической, так и механической обработкой. Под термической обработкой следует понимать моллирова - ние, т. е. придание размягченному стеклу заданной фор­мы под воздействием сил собственной тяжести. Этот спо­соб чаще всего используют для стекол, полученных «классическим» способом, т. е. тогда, когда стекло, ос­тавленное охлаждаться в горшке, потом было разбито на отдельные куски. Моллирование проводят в терми­ческих печах при температуре 600—1000°С.

В одних случаях моллирование осуществляют в ша­мотных прямоугольных формах, в которых с текло при размягчении принимает конфигурацию самой формы. В других случаях моллирование стекла совмещают с прессованием. Этот способ осуществляют в туннельных печах для моллирования. Заготовки, полученные по первому и второму способам, подвергают шлифованию и полированию, которые производят на обычных карусель­ных шлифовально-полировальных станках диаметром до 3 м.

При механической обработке отливки оптического стекла в виде блоков подвергают разделке на специаль­ных колочных прессах. С помощью этих прессов блок раскалывается последовательно на два, четыре, восемь и т. д. кусков правильной прямоугольной формы. С целью изготовления из них заготовок заданной кон­фигурации их подвергают распиловке на циркульных пилах.

Особое место в технологическом процессе получения оптических стекол занимает отжиг. От качества его про-' ведения зависят такие ведущие свойства стекла, как

23* 355

Двойное лучепреломление и оптическая однородность. Поэтому все оптические стек­ла подвергаются тонкому отжигу, который занимает достаточно длительное вре­мя. Так, в случае отжига больших астрономических дисков продолжительность его составляет несколько месяцев. Отжигают в перио­дических, как правило элек­трических, печах. Температура отжига в зависимости от марки стекла может составлять 380—660 °С. Допускае­мые остаточные напряжения при этом не должны превы­шать 50 ммк/см. В зависимости от размера заготовки и требуемого качества стекла по двойному лучепреломле­нию и оптической однородности режим отжига может быть различным для одной и той же марки стекла.

На рис. 21.2 приведены температурные графики от­жига для заготовки размером 75 мм с низшей категори­ей отжига по оптической однородности и двойному луче­преломлению (кривая 1) и для заготовки размером 150 мм с высшей категорией отжига (кривая 2). Режим отжига регулируется автоматически.

ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

МНОГОСЛОЙНОЕ СТЕКЛО

Многослойное стекло относят к группе защитных без­опасных безосколочных стекол, которые отличаются наи­более совершенными защитными свойствами. Наиболь­шее распространение получило трехслойное стекло — триплекс, состоящее из двух листов стекла и эластичной прокладки. …

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ШЛАКОВЫХ СТЕКОЛ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НЕМУ

Химический состав исходных стекол, предназначен­ных для получения шлакоситаллов, должен удовлетво­рять ряду требований; одни из них определяются эксплу­атационными свойствами конечного материала, другие диктуются технологией их промышленного производства. Первые из них требуют, …

СТЕКЛЯННЫЕ ПУСТОТЕЛЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ БЛОКИ

Характеристика изделий. Стеклянные строительные блоки представляют собой изделия с герметически за­крытой полостью, образованной в результате сварки двух отпрессованных коробок с гладкими или рифлеными по­верхностями. Их выпускают квадратными, прямоуголь­ными, шестиугольными, угловыми; …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.