Сырьев. материалы в произ-ве оптич. стекла, их подготовка. Подготовка и хранение боя.

Все в-ва, которые примен. для варки оптич. стёкол делятся по степени чистоты: технические и реактивы (чистые (Ч), особо чистые (ОЧ), чистые для анализа (ЧДА), хим. чистые (ХЧ)).

Не всегда сырьев. материалы, относящиеся к более высокому классу, содержат < примесей, чем технические материалы. Это связано с получением материала. Материалы, которые применяются для оптич. стёкол, содержат примесного железа в пределах 50-200·10^-5%. Наиболее чистые материалы – H₃BO₃, ZnO, нитраты > карбонаты > жильный кварц. Более предпочтительны: оксиды > карбонаты > нитраты > гидроксиды.

Оксиды Ti, Mg, Si, Al, Be, Zr - очень однородные, обладают большой подвижностью и текучестью, устойчивы к атмосферным агентам.

ZnO, PbO, Sb₂O₃, La₂O₃ - мелкодисперстный пылевидный материал (<0,05мм); обладают малой сыпучестью и при небольшой влажности могут комковаться.

Природный кварцевый песок имеет разный гранулометрический состав. В оптике используется только тот, который на 50% состоит из зёрен оптимального размера. Он обязательно проходит подготовку.

Кварцевая крупка из горного хрусталя и жильного кварца может быть получена любой степени дисперсности, всё зависит от способа получения.

Синтетический кварцевый песок поступает на завод в виде тонкопластинчатых крупных частиц и при необходимости подвергается измельчению.

H₃BO₃ - мелкокристаллический порошок со стабильными св-вами. Очень технологичный материал.

Al(OH)₃ - гигроскопичный материал, при высокой влажности теряет сыпучесть.

Н₃РО₄ - тяжёлая жидкость, которая при высокой концентрации и низкой температуре может кристаллизоваться, очень нетехнологична, но нет другого материала, которым можно было бы ввести этот оксид в количестве 50%. Р₂О₅-можно ввести в состав стекла, но он очень гигроскопичен и доля основного вещества часто меняется.

Нитраты К, Ва, Рb - мелкокристаллический материал однородного зернового состава. Они устойчивы к влаге. При хранении слёживаются, но легко поддаются размолу.

Нитраты Na, Li, Cd - гигроскопичны, расплываются во влажном воздухе и их использовать нежелательно.

Карбонаты - мелкозернистые однородные материалы, практически все гигроскопичны (вбирают до 15% влаги, комкуются), после сушки образуют конгломераты, которые трудно размалывать.

Фториды - большинство гигроскопичны, слёживаются и комкуются. Между фторидами и другими соединениями в составе шихты могут протекать хим. реакции с выделением воды, при этом сырьевые смеси комкуются, расплываются и слёживаются.

Фосфаты - гигроскопичны и расплываются на воздухе, в сухом состоянии они сыпучие, мелкокристаллические. Отдельные фосфаты в состав стекла вводят только в стеклообразном состоянии.

При приготовлении шихты точность взвешивания по отдельным компонентам должна содержать 0,01%. Это можно обеспечить, если все компоненты сухие. Сушка сырья осуществляется с использованием трубных сушилок, сушильных барабанов и подовых сушилок. T_сушки=100ºС. H3BO3 сушат при 50ºС, т.к. при большей температуре она разлагается.

Для измельчения сырья применяют валковые дробилки и бегуны. Для того, чтобы в состав материала не внести примеси, рабочие поверхности покрывают резиной, капроном и т.д. Поташ измельчают в дробилках, которые выполнены из нержавеющей стали. Для измельчения твёрдых материалов (кв.песок, кв. крупка), используют шаровые мельницы, установки гидропомола. Кварцевое сырьё проходит гидравлическое, флотационное, магнитное обогащение, сортировку. Все материалы проходят просев. Для этого используют барабанные и вибрационные грохоты. В качестве рабочей поверхности на ситах используют сетки из капрона или латуни. Отдельные материалы проходят усреднение (материалы, которые приходят малыми партиями).

Переработка материалов: дробление → помол → обогащение → сушка → (может быть помол) → просев.

При составлении шихты материалы взвешивают порциями в определённой последовательности. Сыпучие взвеш-ся поочерёдно с комкующимися. Чем выше точность взвешивания, тем меньшими порциями подают шихту. Для перемешивания компонентов шихты используются барабанные смесители. Время перемешивания 20-30 мин. Количество оборотов 15-20 обор/мин. Шихту могут готовить перелопачиванием.

Требования к стекольному бою:

1. Приготовление к пр-ву: бой дробят, сортируют, измельчают, очищают.

2. Оптический бой должен отвечать тем же требованиям, что и готовое изделие.

3. Бой сортируют и измельчают вручную: молотком до кусков массой 10-20 г. Бой очищают от грязи и пыли, промывая его в барабанах или контейнерах с перфорированной пов-тью. Бой сортируют и хранят поварочно, т. к. от варки к варке меняются оптические хар-ки стекла. Бой стекла каждой марки маркируется, указывается № варки, отич. постоянные стекла.

10. Технология получ. оптич. стекол: приготовление шихты, варка, выработка и разделка стекла.

Приготовление шихты → варка стекла и его разделка → далее:

1) студка под кожухом → разбитие горшка → контроль и сортировка стекла → получение заготовок моллированием → шлифовка и полировка → контроль, разметка, распиловка → механич. обработка (обдирка, шлифовка, полировка) → контроль → тонкий отжиг → окончательный контроль;

2) отливка и прокатка в лист → отжиг → шлифовка и полировка → контроль → разметка и нарезка заготовок → подгонка заготовок под точный вес → прессование → тонкий отжиг → контроль;

3) отливка в блок или брусок → отжиг → колка бруска → промежуточный контроль → механич. обработка (обдирка, шлифовка, полировка) → контроль → тонкий отжиг → окончательн. контроль.

Приготовление шихты:

Подготовка сырьев. материалов → контроль → отвешивание → смешение шихты → контроль шихты (0,05-0,3 мм).

Варка стекла:

Стекломассу варят в горшковых или ванных печах период./непрерыв. действия. Ванные печи прмен-ся, если стекло выраб-ся в большом кол-ве и нет высоких требований к кач-ву стекла (очковая оптика). Оптич. стекла чаще варят в горшковых печах. Использ. одногоршковые печи, т.к. в них легче поддерживать Т-ный режим и нужные параметры варки. Использ. печи пламенные и электрические. Эл. печи – индукционные, варка в пламенных тиглях.

Режим варки (периодич.) оптич. стекла:

Технологич. процессы варки стекла в горшковых печах:

Подготовка горшка и мешалки; засыпка и развар шихты; осветление; охлаждение стекломассы; разделка стекла.

Стекловар. горшки перед установкой в горшковую печь нагревают в спец. электрич. печах до 1000 ºС и переставляют в горшков. печь, нагретую до Т = 850-900ºС. Горшок устан-ют в печь, которую предварительно очищают от остатков предыдущей варки. Под горшковой печи посыпают кв. песком, чтоб горшок не приплавился. В печи горшок центруют относительно мешалки и следят, чтоб горшок был установлен вертикально.В печи горшок нагревают до 1500ºС и выдерживают 4 часа, чтоб горшок спекся. Весь этот период занимает 15 часов. Затем в подготовленный горшок засыпают смесь шихты и боя. Засыпку нач-ют с боя, чтоб покрыть поверхность горшка расплавом стекла. Затем засыпают порциями шихту, загружая поочередно шихту и бой. Шихты насыпают столько, чтоб наполнился горшок. Не ждут полного провара и такой метод наз-ют засыпкой шихты при неполном проваре. При каждой засыпке шихты Т в печи снижается и поднимается очень медленно. Когда наварился полный горшок, стекломассу выдерживают в течение 2 часов и проводят бурление. После частичного осветления стекломассы внутрь ее вводят мешалку. Использ. пропеллерные мешалки, для тяжелых крон – стержневые. Перемешивание нужно для: 1. выравнивания Т по всему объему горшка. С ростом Т в самой стекломассе Т растет, а вязкость ее подает. 2. гомогениз. стекломассы. После перемешивания мешалку отключ. и выводят на min кол-во оборотов, чтоб стекломасса осветлилась, затем снова увеличивают обороты и т.д.

1) Метод студки под кожухом: Подготовленную стекломассу готовят к выработке (разделка стекла). Горшок при Т = 1000-1100ºС выводят из печи и устанавливают на сец-но отведенное место. Его пов-ть засыпают кв. песком; сверху на горшок накладывают Ме кожух. Промежуток между кожухом и горшком засыпают кв. песком. После полного остывания горшка с него снимают кожух и освобождают от изолирующего материала, а затем горшок разбивают на куски, которые в виде дальнейшего материала отправляют на обработку.

Такой метод получения (студка под кожухом) оптич. стекла наз-ся классическим. Он позволяет получ. стекло очень высокого кач-ва.

2) Метод отливки бруса или блока – более прогрессивный; min кол-во отходов.

При выработке стекломассу остужают так, чтоб из горшка она выливалась одной каплей. Отливают ее в круглые, квадрат. формы. Толщина блока 15-30 см. Для сохранения блока целым студка его происходит очень медленно (20 сут.)и для этого использ. печи отжига.

3) Стекло, которое отливают и прокатывают в лист, охлаждают в течение 4-5 дней. Если варка ведется в платиновых тиглях, но стекломасса отливается в виде бруса, то брус отжигают и затем разбивают на куски для изготовления деталей.

При варке оптич. стекла в шихту доб-ют осветлители: As₂O₃, Sb₂O₃, а также NaCl, Na₂SO₄, NH₄NO₃.

Пропускание стекла зависит от красящих примесей в шихте.

Дата добавления: 2015-07-11