Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Уравнение (1) за редким исключением справедливо для расплавленных силикатных, боратных, германатных и других стекол.
Исследуя зависимость электропроводности расплавленных стекол от состава, К. С. Евстропьев на примере стекол системы Na20—РЬО—SiOa впервые показал превалирующее влияние на электропроводность концентрации щелочного иона [2]. В дальнейшем это было подтверждено у нас и за рубежом в специальных исследованиях и нашло отражение в предложенных формулах для расчета удельной электропроводности расплавленных стекол [3]. Например, для промышленных алюмосиликатных расплавленных стекол, в которых содержание окислов кальция, магния и алюминия в отдельности может достигнуть 15%, электропроводность в зависимости от состава и температуры с достаточной для практических целей точностью можно рассчитать с помощью уравнения (1), в котором постоянные А и В выражены через концентрацию окиси натрия (С): А = 1,48—0,024; В = 4836—128.
С помощью уравнения (1) можно оценить так называемую саморазрегулирующую способность расплавленных стекол. Последняя характеризуется наклоном кривой удельное сопротивление — температура к оси абсцисс и оказывает решающее влияние на выбор электротехнического оборудования конструкции электропечи, ее электрических параметров, на-технологию варки и другие факторы. Было показано, что приближенно саморазрегулирующую способность расплавленных стекол можно определить с помощью производной dp/dT, которая согласно уравнению (1) равна
(1)
ф
W
(2)
1232
185
т
где р — —----удельное сопротивление расплавленного стекла;
В — постоянная в уравнении (1).
В табл. 1 приведены значения удельных сопротивлений трех стекол, имеющих различные электрические показатели в расплавленном состоянии: свинцового хрусталя с содержанием окиси свинца 18,0% и суммой щелочных окислов около 18,5%, бесще-лочного стекла Е для стекловолокна и переходного стекла П2 с содержанием окиси на-
трия 0,5% и кремнезема 89,5%.
На рис. 1 приведена температурная зависимость производной dp/dT
Рис. 1. Зависимость dp/dT от температуры:
/ — для свинцового хрусталя; 2 — стекла Е; 3 — стекла П1
Таблица 1 Электрические характеристики стекла
Темпе- Логарифм удельного сопротивления
ратура, °С Свинцовый хрусталь * Стекло Е Стекло П2
1200 1,10 2,45 2,96
1300 0,98 2,00 2,81
1400 0,88 1,69 2,68
1500 — 1,45 2,51
1600 — — 2,40 **
1700 — — 2,26 **
1800 — — 2,17 **
* Значения постоянных А и В для свинцового хрусталя составляют 0,96 и 3070, стекла П2 — 0,26 и 3960 соответственно. ] ** Экстраполированные данные. 1
для указанных трех стекол, показывающая сильную саморазре-гулирующую способность стекол Е и П1, причем для стекла П1 при температурах 1800—1900° С не только сохраняется высокое значение dp/dT, но его температурная зависимость все еще носит крутой характер.
Из приведенных стекол наиболее благоприятным для электроварки является свинцовый хрусталь, так как при сравнительно больших размерах ванны для достижения необходимой мощности межэлектродное напряжение не будет превышать 100—150 В и заданный электрический режим можно поддерживать без применения автоматики.
Электроварка свинцового хрусталя имеет ряд преимуществ перед пламенной варкой: наиболее важным необходимо признать резкое снижение испарения свинцовых соединений, что имеет первостепенное значение с точки зрения сохранения чистоты окружающей среды.
186
В литературе указывается, что экономия, полученная от снижения потерь окиси свинца при электроварке свинцового хрусталя, существенно перекрывает расходы, затраченные на электроварку.
Варка свинцового хрусталя в электрических печах стала возможной благодаря применению электродов из окиси олова: этот материал по отношению к некоторым компонентам стекла (легко восстанавливающиеся окислы элементов переменной валентности) является инертным, в то время как, например, молибденовые электроды при варке свинцовых стекол взаимодействуют с окисью свинца с восстановлением последней до металла. Разработано множество составов для окисно-оловянной керамики, применяющейся при изготовлении электродов промышленных печей.
В 1972 г. на арзнинском заводе «Армхрусталь» была пущена в эксплуатацию опытно-промышленная электропечь для варки свинцового хрусталя (А. Ф. Мелик-Ахназаров, Л. Т. Григорян,
Л. А. Мкртчян, К. М. Та-
Рис. 2. Схема трехфазной электропечи для варки свинцового хрусталя
Таблица 2
Технические показатели трехфазной электропечи арзнинского завода «Армхрусталь»
тевосян) производительностью 1 т/сут. На рис, 2 приведена схема этой печи, а основные технические показатели сведены в табл. 2.
Печь имела трехфазное питание в варочно-осветлительной части и однофазное — в выработоч-ной и была выложена из каолиновых брусьев с изоляцией из шамотного кирпича, верхнее строение — из динаса и шамота. Вароч-но-осветлительная часть представляла собой неравностороннюю шестиугольную призму, на трех сторонах которой расположены окиснооловянные электроды под углом 120° друг к другу. Электроды были выполнены из брусков размерами 20X20X10 см. Каждый электрод состоит из трех таких брусков, расположенных друг на друге с индивидуальными токоподводами.
