Способ варки стекла Советский патент 1983 года по МПК C03B5/00 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для освет ния тугоплавких стекол. Известен способ варки стекл 1, за ключающийся в TOMf что осветление о цествляют путем перемешивания стекл массы электромагнитным полем повыше ной частоты порядка 100-1000 Гц, которое может быть как градиентным, так и однороднь1м 1 . Недостатком способа является то, что при прочих равных условиях повышение частоты магнитного поля от 100 до 1000 Гц мало влияет на интен сивность процессов осветления, Кроме того, способ не приемлем для: осветления тугоплавких оптическ 1Х, и специальных стекол. Известен также способ варки стек ла, заключающийся в том, что процес сы осветления осуществляют путем пропускания электрического тока через стекломассу и наложения на него внешнего переменного магнитного поля. Направление вектора индукции внешнего магнитного поля изменяют в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а направление ток поочередно изменяют в трех взаимно перпендикулярных направлениях 2. Однако этот способ разработан предпочтительно для оптических и сп циальных стекол, осветление которы осуществляется при температуре, не превышающей . Известен способ варки стекла, за ключающийся в том,что гомогенизацию стекломассы осуществляют путем создания в расплаве объемных магнитных сил, которые вращают стекломассу З Недостатком способа является то, что управляемые потоки имеют незнач тельную скорость порядка 4-6 мм/с, причем интенсивность их недостаточна, чтобы получить стекломассу б.ез пузырьков и мошки. Кроме того, известен способ варки стекла, заключающийся Б том, что н дискообразной узкой зоне печи создаю переменное магнитное поле при помощи одной или нескольких катушек, передвигае(у1ых по высоте печи, Путем перемещения одной ипи нескольких катушек вверх и вниз по высоте печи создают дискообразную узкую зону с повышенной температурой, на 50-100 С .выше ТОЙ температуры, какой обладает стекломасса в других зонах печи. Ширина дискообразной зоны не пр вышает несколько сантиметровГ4. - Однако усилие температурной конвекции при помощи перемещаемой диско образной зоны по высоте печи недобта .трчно эффективно влияет на процессы гомогенизации стекломассы, Повыше-ние подъемной силы мелких пузырзьков и мошки обусловлено усилением термической конвекции. Способ не приемлем для осветления тугоплавких стекол. Наиболее близкшл к предлагаемому по технический сущности и достигаемому результату .является способ варки стекла, заключающийся в том, что стекломассу нагревают путем пропускания электрического тока. Стекломассу в течение некоторого времени подвергают воздействию магнитного поля. Магнитное поле ориентировано таким образом, что создает в стекле магнитный поток, перпендикулярный к направлению тока нагрева, проходящего через стекломассу в области магнитного потока. Величина и ориентация магнитного потока по отношению к величине и ориентации тока нагрева такие, что силы, создаваемые взаимодействием тока и магнитного поля, направлены так, что изменяют поток стекломассы 5 , Недостатком известного способа варки стекла является то, что в результате взаимодействия электрического и магнитного полей образовавшиеся объемные магнитные силы не достаточны для осветления тугоплавких стекол. Целью изобретения является улучшение качества тугоплавкого оптического стекла. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу варки стекла путем пропускания через стекломассу переменного электрического тока промышленной частоты и наложения переменного магнитного поля той же частоты с ориентацией силовых линий магнитного поля ортогонально линиям электрического тока, при осветлении и гомогенизации на стекломассу циклически, накладывают дополнительное магнитное поле повышенной частоты пропусканием через обмотку электромагнита тока промышленной частоты и тока частотой 19-250 кГц продолжительностью 5-20 мин, после, чего пропускание тока промышленной частоты прекращают, а ток повышенной частоты пропускают импульсно,, затем пропускание тока повышенной частоты через обмотку электромагнита прекращают и пропускают ток промышленной частоты. При этом напряженность переменного магнитного поля промышленной частоты равна 0,2-0,6 Т, а напряженность дополнительного магнитного поля повышенной частоты 0,01-0,03 т. Длительность периода, в течение которого через обмотку электромаг:нита пропускают ток промышленной частоты, равна 5-20 мин. Длительность импульса тока повьшенной частоты, пропускаемого через обмотку электромагнита, равна О,5-2,5. Кроме того длительность цикла, включающего время, в течение которого стекломассу подвергают -воздействию до полнительным-магнитньм полем повышенной частоты, осуществляют пропускание импульсно через обмотку электромагнит тока повышенной частоты, а затем тока промышленной частоты, равна 15-60 мин На фиг.1 представлена схема осуществления способа (сплошными линиями изображена ориентация силовых линий переменного магнитного поля промышленной частоты, пунктирными линиями силовых линий дополнительного магнит ного поля повышенной частоть ; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (контуры перемещения управляемых потоков стек ломассы) на фиг.З - то же (направле ние колебаний ультразвуковой частоты); на фиг.4 - графики режимов варки стекла. Кривая 1 (фиг.4) представляет собой график температурно-временного режима без применения магнитных поле кривая 2 - то же, с применением магнитных .полей, кривая 3 - температурная зависимость динамической вязкост стекла. Ориентация силовых линий дополнительного магнитного поля повышенной частоты совпадает с направлением силовых линий основного переменного магнитного поля промышленной частоты (фиг.1). Возникают объемные магнитные силы, которые вращают стекломассу, в вертикальной плоскости, образуя при этом замкнутые круговые контуры (фиг.2). В то же время возникают упругие колебания ультразвуковой частоты. При этом роль промежуточного звена, -ответственного за перенос эне гии к стекломассе, выполняют силовые линии магнитньох полей. Направление упругих колебаний перпендикулярно к дну бассейна (фиг.З, а частота оп ределяется в основном частотой пропускаемого через катушку электромагнита тока повышенной частоты. Период воздействия дополнительным магнитным полем на стекломассу заканчивается с прекращением пропускания тока промышленной частоты через катушку. В последующем периоде цикла через обмотку электромагнита пропускшот импульсно ток повышенной частоты. Стекломассу подвергают воздействию упругими колебаниями. Перемешивание стекломассы в виде замкнутых круговых контуров прекращается, так как на данном периоде цикла управляемые потоки стекломассы отсутствуют. В завершающем периоде цикла через обмотку электромагнита пропускают ток промышленной частоты. Переменное магнитное поле промышленной частоты во взаимодействии с переменным током промышленной частоты, пропускаемым через электроды, создают объёмные магнитные силы, которые образуют управляемые потоки стекломассы, которые однотипны (на фиг.2). После этого периода, завершающегося в течение 5-20 мин, цикл, длившийся 15-60 мин повторяют. Пример. Для варки оптичес.кого стекла используют шихту, содержащую следующие химически чистые материалы, г: кварцевый песок 650,5; HiBO-., 150, о; AliO. 12,1; ,4; VJaiCOjl03,8; На 40,7 и CeO 7,0. Теплопроводимость стекла 1,0 ккал/МЧ.град. Удельная теплоемкость 0,2 ккал/кгград. Температурная зависимость динамической вязкости стекла ) ОЬ) приведена на фиг. 4 (кривая 3). Контрольная плавка стекла без применения магнитного поля проводилась по приведенному температурно-временному режиму (фиг.4, кривая 1). В табл.1 приведены результаты варки стекла.с использованием электромагнитных полей по одному температурно-временному режиму, при различных режимах работы электромагнита.

rfl

a у Чо flj н

1Л

о

т

ЦЭ

о

о

о

1Я

1Л

irt

о

о iri

о

1Л

1Л

Ч

ЧО

ъ

Ik

i

о

о

о

1. СПОСОБ ВАРКИ СТЕКЛА путем пропускания через стекломассу Переменного электрического тока промышленной частоты и наложения переменного магнитного поля той же частоты с ориентацией силовых линий магнитного поля ортогонально линиям электрического тока, отличающийся тем, что, с целью повыше НИН качества тугоплавкого оптического стекла, при осветлении и гомогенизации на стекломассу циклически накладывают дополнительное магнитное поле повышенной частоты пропусканием через обмотку электромагнита тока промышленной частоты и тока частотой 19-250 KI ц продолжительностью 5-20 мин, после чего пропускание тока промышленной частоты прекращают, а ток повышенной частоты пропускают импульсно, а затем пропускание тока повьшенной частотычерез обмотку электромагнита прекращают и пропускают ток промышленной частоты, 2.Способ ПОП.1, отлича ющ и и с я тем, что напряженность переменного магнитного поля промышленной частоты равна 0,2-0,6 Т, а напряженность дополнительного магнитного поля повышенной частоты 0,01-0,03 Т. 0 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что длительность периода, в течение которого через обмотку электромагнита про пускают ток промышленной частоты, равна 5-20 мин. 4.Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что длительность импульса тока повьлиенной частоты равна 0,5-2,5 с. to ,5. Способ по пп.1-4, о т л и-, 4;: чающийся тем, что длительность цикла, включающего время, в 4 tsD течение которого стекломассу подвергают воздействию дополнительным магнитным полем повышенной частоты, СО осуществляют пропускание импульсно через обмотку электромагнита тока по выпенной частоты, а затем тока промышленной частоты, равна 15-60 мин.

in,

1Л

ю

N 04

м

о о

о о о о о о

о

о

о

1Л

,Н 1Л

гм

сч

о

о

о

1Л

1Л

Л

о о о о

о о о

о о о

о

Г|

(Я

1Л

гм

м

о ю

о

о

1Л

1Г)

о in

о

о

(Л

1Л

fM

гч о

1

о

о

.

|« о

ъ

о

о

о гч

ю

т гм ГГ)

В табл.2 приведены результаты оценки пузырности согласно НО 2498 10,33 342) путем просмотра нумерованных образцов npqe блочного,стек1 2 2 2 2

1 2 3 4

Предлагаемый способ барки стекла имеет следующие преимущества: магнитные поля интенсифицируют одно- 30 временно процессы осветления и гомогенизации, кроме того, обеспечивается возможность интенсифицирования энергоемких процессов варки тугоплавких оптических стекал. Упругие коле- 35

ла объемом 200 см (}.0х10х2 мгл; на установке СН-80 и ААК-1, а также результаты оценки бессвильности (согласно ОСТ 3-1200-72).

Таблица 2

164 Свиль не обнаружена

54 - Свиль не обнаружена

46 - Свиль не обнаружена

Свиль не обнаружена

49 - Свиль не обнаружена

бания,ннтенсифицируюш 1е процессы осветления и гомогенизации стекломассы,в расплав стекломассы вводят бесконтак. предотвращает стекломассу от закрашивания и загрязнения ионаки, содержащимся в металлах и сплавах,из которых обычно изготовляют концентратор и волноводы магнитостриКТОРОВ.

фиг.1 г

А-А

ФивЗ

фи& 2 аеи em 1 t 1 f 1900 . 1SOO IWOnoo1200 II

фчз. чала плавки If tr IS y IS 16 n лi j I 1000 1200 1600