Способ гомогенизации стекломассы

 

СПОСОБ ГОМОГЕНИЗАЦИИ СТЕКЛО-МАССЫ , преимущественно для выработки стекловолокна, путем пропускания через стекломассу переменного тока частотой 50 Гц-50 кГц, плотностью 0,022 ,0 А/см и наложения переменного магнитного поля, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества стекловолокна, электрический ток пропускают через стекломассу с ориентацией силовых линий параллельно боковым стенкам стеклоплавильного сосуда и одновременно накладывают-горизонтальное магнитное поле с фазной зоной 180, причем напряженность магнитного поля 0,1-0,3 Т.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (П) З(5)) С 03 В 5/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Ф Ъчр

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И.., цьаf (21) 3395832/29-33 (22) 22,02.82 (46) 30.09.83. Бюл„ Р 36 (72) A,Ä.Oñìàíèñ, В.A.Климавичиуа, Я.В.Гоба и Г.P.Ëóðèíñ (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Валмиерский завод стекловолокна (53) 666,1,031,2(088.8) (56) 1. Патент Франции Р 2067361, кл . С 03 В 5/00, 1971.

2, Патент Великобритании

9 1289317, кл, С 03 В 5/18, 1972, 3. Авторское свидетельство СССР

9 814904, кл, С 03 В 5/04, 1979 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ГОМОГЕНИЗАЦИИ СТЕКЛОNACCE»t преимущественно для выработки стекловолокна, путем пропускания через стекломассу переменного тока частотой 50 Гц-50 кГц, плотностью 0,022,0 A/ñì и наложения переменного магнитного поля, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества стекловолокна, злектрический ток прспускают через стекломассу с ориентацией силовых линий параллельно боковым стенкам стеклоплавильного сосуда и одновременно накладывают горизонтальное магнитное поле с фаэной зоной 180, причем напряженность магнитного поля 0,1-0,3 Т, 1044605

Иэобре гение отно".ится к промышлеиности строительства н стройматериалов, в частности к технологии производства стекломассы для получения стекловолокна .

Известен способ гомогениэации «1 стекломассы, н котором стекломассу нагревают промышленным электрически током от многофазного источника питания и одновременно накладывают магнитное поле при помощи трехполюсного 1О магнита, запитываемого от трехфазного переменного тока (1), Известный способ гомогенизации стекла имеет следующие недостатки ° За счет объемных электромагнитных сил стекломасса вращается с недостаточной скоростью (порядка 3-б см/с, в результате чего не достигается достаточно эффективная интенсификация процессов гомогенизации. Не обеспечи- о вается ныраннивание концентрации отдельных ингредиентов стекла, в частности концентрации SiO и ANg6y н течение времени, приемлемого для производства непрерывного стекловолокна. Кроме того, не создается достаточно однородное температурное поле по всему объему емкости, в которой производят плавление стекломассы, Известен также способ варки стекла, включающий плавление шихты нагревом, пропусканием электрического тока через расплав, находящийся между электродами где в течение некоторого времени при оснетлении и гомогени- зации подвергают воздействию магнитного поля. Напряженность магнитного поля составляет 0,02 Т, а плотность тока в объеме расплавленной стекломассы 0,03 A/ñì (2), Движение расплава стекломассы 4р происходит по круговой траектории под углом к магнитному полю и току, имеет среднюю скорость порядка 4 см/с.

Стекломасса под воздействием объемных электромагнитных сил вращается в одной плоскости — либо в вертикальной, либо в горизонтальной.

При пропускании электрического тока через три электрода и возбуждении двух электромагнитов, сердечники которых охватывают нижнюю часть каме-. ры, электрический ток и магнитный поток, находясь в горизонтальной плоскости и будучи ортогональными друг к другу, оба обращены в течение одного полупериода. В результате сила, действующая на расплавленное стекло, является вертикальной и направлена сверху нниз, Стекломасса вращается лишь в нертикальной плоскости. Известным способом не обеспечивается 60 получение стекломассы с высокой степенью однородности, При пропускании электрического тока через расплав стекломассы, содержащейся в прямоугольной емкости, через два электрода и при одновременном возбуждении одного магнита, расположенного вертикально вокруг внешней части по всей длине емкости таким образом, что два наконечника электромагнита расположены на каждой стороне емкости, а третий полюс частично введен в дно емкости (между двумя полюсами}, стекломасса вращается в горизонтальной плоскости. Вращение стекломассы в горизонтальной плоскости по своему эффекту адекватно вращению стекломассы в вертикальной плоскости °

При пропускании электрического тока через расплав, находящийся в ем кости с правильной шестиугольной формой, через три электрода, которые размещены через три чередующиеся стенки шестиугольника и при одновременном возбуждении магнита, представляющего горизонтальный круглый сердечник с тремя полюсами, стекломасса нращается н горизонтальной плоскости, при этом не обеспечивается достаточно интенсивное ее перемешинание.

Известен также способ варки стекла, согласно которому пропускание электрического тока и наложение магнитного поля при осветлении осуществляют при температуре, соотнетстнующей вязкости 1-200 П, а при гомогенизации — при температуре, соответствующей вязкости 50-500 П, причем направление вектора индукции внешнего магнитного поля изменяют в двух вза имно перпендикулярных направлениях, а направление тоха поочередно изменяют в трех взаимно перпендикулярных направлениях, причем частота переменного тока 50 Гц, плотность 0,03 A/ñì .

Переменное магнитное цоле одного из двух взаимно перпендикулярных направлений включают одновременно с электрическим током одного из трех взаим" но перпендикулярных направлений, перпендикулярных направлению магнитного. поля, а переменное магнитное поле второго направления включаЮт по оче" реди с токами двух других направлений, перпендикулярных этому направ« лению магнитного поля с последующим повторением цикла (3) .

Известный способ разработан для варки оптиче=ких и специальных стекол и реализуется при помощи шахтных или горшковых печей, Гомогенизация стекломассы, предназначенной для получения непрерывного стекловолокна при помощи стекловаренных сосудов, неудобно и экономически нецелесообразно, Цель изобретения » повышение качества стекловолокна..

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу гомогенизации стекломассы, преимущественно для выработки стекловолокна, путем пропус1044605 кания через стекломассу переменного электрического тока частотой 50 Гц50 кГц, плотностью 0,02-2,0 А/ем и наложения переменного магнитного поля, электрический ток пропускают через стекломассу с ориентацией силовых линий параллельно боковым стенкам стеклопланильного сосуда и одновременно накладывают горизонтальное магнитное поле с фазной зоной 180 причем напряженность магнитного поля tO

0,1-0,3 Т, На фиг.1 приведена схема электромагнитных сил; на фиг,2 - характер управляемых потоков стекломассы при помощи объемных электромагнитных сил .35

При пропускании через стекломассу электрического тока, напранленного вдоль плавильной части сосуда, и наложении магнитного поля, создаваемого двухсторонним индуктором с четным числом зубьев, н стекломассе возникают объемные магнитные- силы, Амплитуда магнитной индукции под зубцами индуктора постоянна. Фазовый сдвиг между соседними зубцами равен 180 т,е. магнитное поле под зубцами индуктора имеет противоположное напран ление.

В результате взаимодействия элек-. трического и магнитного полей возникают н стекломассе объемные магнитные ЗО силы, Между соседними зубцами индук-.. тора силы направлены противоположно, т.е. силовое ноздейстние на стекломассу знакопеременно, Под воздействием этих сил возникают управляемые потоки стекломассы, которые направлены друг к дрУгу и имеют замкнутые контуры. В результате такого вращения стекломассы концентрация ее ингредиентов в неоднородных участках 40 выравнивается, Стекломасса приобретает более высокую степень однородности.

Пример 1, Гомогенизацию стекла состава, вес. Ъ: 5 Oq 71,0, 45

А110 3,0, СаО 8 О, М О 3,0, 8а О 15. О, осуществляют при темпера- . туре, соотнетствующей вязкости стек.ломассы 250 П, н течение 2 ч. Плотность тока 0,02 A/ñì, частота 5Q Гц, напряженность магнитного поля 0,1 T.

Контрольную плавку проводят при тех же температурно-временных режимах, но без применения магнитного поля.

Однородность стекла определяют по светопропусканию порошка стекла в им- мерсионной жидкости.

Максимальное светопропускание л

С,з кюветы с порошком для образцов стекла, полученных при гомогени, зации стекломассы в магнитном поле, равно 80,1Ъ, „,д„ для порошка стекла, полученного прй контрольной плавке без применения магнитного поля, 68,1%, Пример 2. Гомогенизацию стекла того же состава, что и н примере 1, проводят при температуре, соответствующей вязкости стекломассы

200 П, в течение 1,0 ч. Плотность тока в стекломассе 2,0 А/ем, частота

50 кГц, напряженность 0,3 Т. Контрольные плавки проводят при тех же температурно-временных режимах, но без применения магнитного поля.

Однородность стекла определяют, как н примере 1, Максимальное светов пропускание сща кюветы с порошком для образцов стекла, полученных при ., гомогенизации етекломассы в магнитном поле, равно 81,4%, 7 д„ для порошка стекла, полученного при конт-: рольной плавке (без применения магнитного поля ), 73,1%.

Пример 3.— Гомогенизацию стекла состава, вес. Ъ: 5i 0q 56,0, А1рО 5,0 СаО 22 О, М О 6,0, 8а О 11,0, осуществляют при температуре, .соответствующей: вязкости стекломассы 200 П, н течение 2 ч. Плотность тока 0,03 A/ñì, частота

50 кГц, напряженность магнитного поля

0,2 Т. Контрольную плавку проводят при тех же температурно-временных режимах, но без применения магнитного поля.

Однородность стекла определяют. методом В.И,Шелюбского, как и в примерах 1 и 2. Максимальное светопрол пускание щд кюветы с порошком для образцов стекломассы, полученной при гомогенизации в магнитном поле, равно 84,6Ъ, а для етекломассы, полученной при контрольной плавке без применения магнитного поля, 73,1%.

Пример. 4. Гомогенизация стекла состава, вес.Ъ: 5i Og 63,5, А1 О 6,0, CaD 12,5, М О 2,5, ВаО 2,0, МИО 2,0, gy0 2,0, Ма О 9,0, проводят при температуре, соответствующей вязкости стекломассы 300 П, н течение 1 ч, Плотность тока

1,8 A/ñì, частота 47,5 кГц, напряженность магнитного поля 0,25 T.Ìàêсимальйое светопропускание "ь ó для стекломассы, полученной при ее варке в магнитном поле, 86,3%, а

2 для контрольной плавки

79, 4%, 1044605 (риг 2

Составитель Т„Буклей

Редактор В,Петраш Техред A,sàáèíåö Корректор А.Ильин

Закаэ 7454/19 Тираж 48б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4