Тигель для выработки труб и стержней из кварцевых и высококремнеземистых стекол Советский патент 1983 года по МПК C03B20/00 

Изобретение относится к строитель ным материалам, в частности к технологии производства кварцевого стекла Известен тигель для вытягивания труб из расплава кварцевого стекла, содержащий корпус, дюзу, формующий пуансон, калибр и съемный чехол Ll3 Однако при использовании тигля для выработки труб из кварцевых, стекол значительным оказывается процент брака изделий по содержанию, в них закрытых и особенно открытых капилляров, посечек, повышенной ребристос ти поверхности. Известен тигель для выработки из кварцевых стекол-, включающий корпус, дюзу, формующий пуансон, калибр и съемный чехол .2 . Применение этого тигля для изготовления кварцевых труб также не обеспечивает достаточно высокого выхода годных труб по содержании). Э.крытых и открытых капилляров, п.осе.чек по ребристости поверхности .из-з-а хй,мического взаи.мрдействия вытягивавMorOj расплава с графитовыми формунэщими элементами и вследствие вредног влияния шероховатости поверхности последних, которая в зн.ачительной степени зависит от размеров зерен кокса-наполнителя. Наиболее интенсивное химическое ;взаимодействие с расплавом стекла при вытягивании из -него труб имеет место обычно на периферийной части рабочей поверхности дюзы, примыкающей к боковой стенке тигля. В результате этого взаимодействия расплав загрязняется газообразными и твердыми включениями, продукты взаимодействия распространяются вни по конусной поверхности в сторону выработочного отверстия и здесь ока зывают наиболее вредное влияние . не только на качество стекла.труб, но и на их геометрические характери тики. Особенно значительным оказываетс ухудшение качества вытягиваемых труб при использовании графитирован ных материалов пониженного качества Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является тигель для выработки труб и стержней из кварцевых .и высококремнеземистых стекол включаюш1Ий корпус,дюзу, с горизонтал ной поверхностью,пуансон, калибр и съемный чехол .З . В данном устройстве, предназначенном для изготовления труб, непре рывно в течение нескольких недель расплавлением с помощью газовых гор лок засыпаемой сверху кварцевой кру ки и одновременным вытягиванием из полученного расплава труб вертикаль но вниз, в качестве огнеупорных материалов используются молибден или двуокись циркония, в указанном устройстве используется рабочая камера, внутренняя рабочая поверхность которой;контактирующая с наплавляемой крупкой и расплавом стекла, выполнена из .двуокиси циркония, причем в нижней части бассейна установлена молибденовая дюза . В результате постепенного химического разрушения огнеупорного материала из двуокиси циркония.в расплав переходят нерастворимые частицы, которые в значительной мере снижают качество стекла вытягиваемых труб. Плоская рабочая поверхнЬсть дюзы позволяет существенно замедлить поступление к выработочному отверстию выкрашивающихся из стенок бассейна нерастворимых в расплаве частиц . двуокиси циркония.. Загрязненные этими Частицами слои стекломассы,, вследствие смачивания последней стенок бассейна, лишь весьма медленно смешиваются со срединными слоями стекломассы, принудительно вытягиваемыми через выработочное отверстие. Дюза с наклонной конической поверхностью способствует ускорению движения к выработочному от.зерстию загрязненных пристенных слоев расп.лава стекла. Блоки из двуокиси циркония используются в качестве материала бассейна печи только в процессах, происхо-; дящих при постоянных температурах. Малая термостойкость не позволяет применить их для футеровки печей периодического действия, в частности печ.ей вытягивания кварцевых труб двухстадийным способом, т.6. из предварительно направленных в другой печи блоков стекла. Традиционным огнеупорным материалом в этом случае является графит, характеризующийся высокой термостойкостью (нагрев блока стекла осуществляется в течение 2.5-50 мин) . Однако характер взаимодействия графика с расплавом кварцевого стекла при вытягивании труб весьма специфичен и резко отличается от характера взаимодействия стекломассы с-двуокисью циркония. Интенсивность его резко повышается при замедлении движения стекломассы вдоль: поверхности формующих элементов. Цель изобретения - улучшение качества вырабатываемых изделий. Поставленная цель достигается тем, что тигель для выработки труб и стержней из кварцевых и высококремнёземистых стекол,включающий корпус, дюзу с горизонтальной кольцевой поверхностью, пуансон, калибр и съемный чехол, дюза выполнена с расположенной на боковой поверхности кольцевой канавкой, а корпус - с расположенными в зоне кольцевой канавки отверстиями. причем горизонтальная кольцевая поверхность дюзы составляет 1/6-1/3 радиуса внутренней цилиндрической поверхности корпуса, ширина кольцев канавки - 0,02-0,08 толщины стенки корпуса, глубина ее - 1/6-3/4 высоты дюзы, диаметр отверстий - 1/15-2/15 толщины стенки корпуса. Горизонтальная кольцевая часть поверхности дюзы в указанном тигле способствует локализации продуктов взаимодействия расплава с графитом на поверхности формующих элементов, примыкающей к стенке корпуса . тигля и поддержанию газовой прослойки ; на всей границе раздела графит-расплав, не замедляет движения самой стекломассы, так как последняя при наличии указанной газовой прослойки не смачивает .графитовые формукнцие , элементы. Устойчивость газовой прослойки, в свою очередь, повышается с увеличением скорости вытягивания .трубы. Скорость вытягивания быстро увеличивается с увеличением угла нак лона конусной рабочей поверхности дюзы, в основном с увеличением угла наклона прилегающей, к выработочному отверстию конзсной поверхности. Образование газовой прослойки поэтому невозможно при использовании дюзы, вся рабочая поверхность которой находится в горизонтальной плоскости. Эффективная локализация твердых и жидких продукто.в взаимодействия графита.с расплавом стекла на,горизонтальной кольцевой части поверхнбсти дюзы имеет место в случае, если ширина этой части оказывается в определенных пределах. Ширина указан ной коЛЬцевой части дюзы, меньшая, чем 1/6 радиуса внутренней цилиндрической поверхности корпуса, оказывается недостаточной для удержания на ней продуктов взаимодействия графита с расплавом, и эти продукты распространяются по остальной, конической поверхности дюзы к вЕдработочному отверстию, загрязняя вытягиваемле трубы. Применение большей, чем 1/3 радиуса внутренней цилиндрич-еско поверхности корпуса, ширины горизонтальной кольцевой части дюзы уже заметно снижает устойчивость газовой прослойки между дюзой и расплавом. стекла, уменьшает скорость движения стекломассы вдоль поверхности формую щих элементов и скорость вытягивания Предельные значения ширины ольцевой канавки между боковой .поверхностью дюзы и стенкой корпуса обусло лены с одной стороны тем, что меньша чем 0,02 толщины стенки корпуса, . ширина канавки уже плохо обеспечиваг ет свободный проход газообразных про дуктов с поверхности раздела формуют щих элементов с расплавом в жаровое пространство печи чёре,з каналы в стенке корпуса, а с другой стороны, тем, что в канавку, ширина которой превышает 0,08 толщины стенки корпуса, проникает стекломасса и препятствует отводу газообразных продуктов через отверстия в стенке, корпуса. Пределы глубины кольцевой канавкВ соответствуют минимальной и максимальной высоте дюз (от 20 до 80 мм), обычно используемых для вытягивания стеклоизделий. Глубина канавки меньшая чем 1/6 высоты дюзы, не обеспечивает надежного распространения газообразных продуктов по всему ее периметру и нескольким выходным отверстиям в стенке корпуса тигля. Ограничение глубины канавки 3/4 высоты дюзы обусловлено необходимостью оставить на боковой поверхности дюзы поясок плотного закрепления -ее в корпусе тигля. Дйамеотр отверстий меньше 1/15 толщины стенки корпуса не обеспечивает достатб ной интенсивности отвода из зоны реакции газообразных продуктов в жаровое пространство печИ; ПРИ диаметре отверстий более 2/15 зголщины етенки корпуса оказывается значительным нежелательный в этом месте подсос воздуха, нарушакиий процесс отвода газообразных продуктов из зоны реакции, что оказывается причиной ухудшения качества вытягиваемых труб. На чертеже показан тигель, продольный разрез, Тигель содержит корпус 1 со сквозными отверстиями 2, дюзу 3 с горизонтальной кольцевой поверхностью 4 .рабочей поверхности, кольцевую канавку 5, формующий пуансон 6, калибр L и съемный чехол 8. Наличие вблизи стенок корпуса тигля, в зоне наиболее интенсивной коррозии графита, горизонтальной кольцевой поверхности дюзы -приводит к резкому замедлению распространения продуктов взаимодействия расплава стекла с гравитом в сторону выработочного отверстия, а узкая кольцевая канавка между бок.овой поверхностью дюзы и стенкой корпуса, а также сквозные каналы в этой стенке служат для регулируемого отвода газообразных продуктов указанного взаимоействия и мелких и твердых частиц из зоны реакции в жаровое пространство печи и для организации транспорта газов вдоль всей рабочей поверхности юзы между выработочным отверстием в ней и каналами в стенке корпуса. Вследствие протекания этих процессов на границе раздела графит-стекломасса во время вытягивания трубы поддеривается газовая прослойка, препятствующая непосредственному соприкосновению расплава с формующими элемен510319216

Применение указанного тигля для по содержанию в поверхностных слоях вытягивания труб и штабиков позволя- капилляров, особенно открытых, пoce ет в 3-5 раз снизить процент брака чек, по ребристости поверхности.

ТИГЕЛЬ ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ТРУБ И СТЕРЖНЕЙ ИЗ КВАРЦЕВЫХ И ВЫСОКОКРЕМНЕЗЕМИСШХ СТЕКОЛ, включакяций корпус, дюзу с горизонтальной кольцевой поверхностью, пуансон, калибр и съемный чехол, отличайщийся тем, что, с целью улучшейия качества вырабатываемых изделий, дюза выполнена с расположенной на боковой поверхности кольцевой канавкой, а iKOpnyc - с расположенными в зоне, кольцевой канавки отверстиями, причем горизонтальная кольцевая поверхность дюзы составляет 1/6-1/3 радиуса внутренней цилиндрической поверхности корпуса, ширина кольцевой канавки 0,02-0,08 толщины стенки корпуса, глубина ее -1/6-3/4 высоты дюзы, диаметр отверстий - 1/15-2/15 толщины стенки корпуса. СП С