Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Вполне понятно поэтому, какое громадное практическое значение имела впервые высказанная Shenston в 1901 г. мысль, что получаемое -без всякого труда при неудачных попытках добиться прозрачности непрозрачное кварцевое стекло может благодаря своим отличительным свойствам во многих случаях заменить стекло прозрачное.
Последовательное проведение этой мысли в жизнь, осуществленное трудами Htitton, Bottomley, Paget, Voelker, Bredel и др., положило начало новой области промышленности — производству непрозрачного кварцевого стекла.
Можно смело сказать, что при современном положении дела промышленная роль непрозрачного кварцевого стекла несравненно важнее, а распространение его несравненно шире, чем прозрачного. Последнее применяется главным образом в научных приборах и инструментах, для производства ртутных дуговых ламп, катодных генераторных дамп, высокочастотных изоляторов, а также химической посуды и изредка при изготовлении стекол, предназначенных либо для пропускания ультрафиолетовых лучей солнца, либо для аппаратов, где благодаря большому давлению толщина стекла должна быть столь значительной, что применение обыкновенного стекла грозит большим уменьшением прозрачности.
Область распространения непрозрачного кварцевого стекла несравненно шире. Она охватывает электротехническую и химическую промышленности. Постепенно этот сорт стекла проникает в область строительства н производства разнообразных принадлежностей домашнего обихода.
В противоположность прозрачному стеклу производство непрозрачного кварцевого стекла отличается большой простотой, и изделия из него—дешевизной. Техника плавки и обработки, особенно за последние годы, достигла весьма высокого совершенства. В настоящее время эта область промышленности вполне законченная и определив-
10.Кварцевое стекло. 145
шаяся. Все это составляет солидную базу для самого широкого распространения этого нового материала.
Одним из факторов, удешевляющих производство непрозрачного кварцевого стекла, является то обстоятельство, что исходным материалом служат не кристаллы горного хрусталя, вообще довольно редко встречающиеся в природе, но высшие сорта кварцевого песка, мощные залежи которого имеются во многих местах, или не менее распространенный жильный кварц.
ПРИМЕНЕНИЕ РЕОСТАТНЫХ ПЕЧЕЙ
Классический метод плавки кварца из кварцевого песка, предложенный впервые в 1902—1903 г. Hutton 177 и доведенный до высокой степени совершенства Hutton, Bottomley и Paget l78, состоит в том, что
угольный или графитовый стержень, погруженный в массу песка, нагревается пропусканием электрического тока до высокой температуры (1800°). Прилегающие к углю слои песка плавятся, причем чем дольше продолжается нагревание, тем более толстый слой расплавленного кварца образуется вокруг электрода.
Громадное преимущество этого способа состоит в том, что нет необходимости ни в каком тигле и отсутствует нужда в специальной термоизоляции. Роль того и другого играет нерасплавившинся кварцевый песок,. наполняющий печь. Устройство последней (рис. 69) чрезвычайно просто. Внутри металлического, облицованного изнутри каким-либо огнеупорным материалом, цилиндра а, по его оси, проходит угольный или графитовый стержень Ь, заключенный между двумя угольными же или графитовыми кусками d и d, к которым подводится ток. Песок g загружается в пространство между цилиндром и. угольным стержнем и окружает последний со всех сторон, служа одновременно и материалом для плавки и термоизоляцией. Для удобства работы печь укрепляется иногда с помощью распорок е е на тележке.
Рис. 70 дает внешний вид такого рода печи небольшого размера. Рис. 71 изображает большую печь мощностью в 150 kW, установленную на заводе фирмы Quartz et Silice (Франция). Последняя печь рассчитана на одновременную плавку 400 к? стекла.
На рис. 72 представлена г.ечь, в которой вынимание электрода, даже большого размера, осуществляется очень просто. Угольный электрод а ввинчен в один из графитовых держателей b и плотно вставлен в другой держатель. Держатели b закреплены во втулке h, которая в свою очередь удерживается на концах остова печи / скобками р. Втулки h имеют по придатку г, входящему в колодку s. Колодка s может скользить перпендикулярно к оси печи по рельсам d, которые в свою очередь могут двигаться вдоль оси печи по рельсам е. Вся печь враща-
146
Рис. 69. Схема реостатной печи для плавки непрозрачного кварцевого стекла.
ется на цапфах q около горизонтальной оси. Во время работы печь стоит вертикально. По окончании плавки ее приводят в горизонтальное положение, и движением колодок вдоль рельс d закрепляют в них придатки г. Затем открывают скобки р и, перемещая колодку s, ас нею и втулку h, вдоль рельс, извлекают из печи сопротивление.
В печи рассмотренной конструкции Bottomley и Paget было внесено новое улучшение, позволяющее получать гладкой и лишенной полусплавившегося песка, не только внутреннюю, но и внешнюю поверхность слитка. Осуществляется это тем, что концентрично с электродом а помещают цилиндр г из какого-либо достаточно огнеупорного материала, например угля. Внутренний диаметр этого цилиндра берут та-
