35. Основные этапы стекловарения. Что такое интервал стеклования, его характеристические температуры и их связь с технологическими стадиями производства изделий.

Стекловарение — это последовательность физико-химических процессов превращения смеси сырьевых материалов (шихты) в расплавленную стекломассу, готовую к формованию изделий. Принято выделять пять стадий процесса стекловарения: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизацию и студку. В печах периодического действия эта последовательность протекает во времени, и с учётом зависимости температуры печи от продолжительности варки можно выделить следующие интервалы: нагревание до максимальной температуры (стеклообразование, силикатообразование), выдержка при максимальной температуре (осветление, гомогенизация), охлаждение до температуры формования (студка). В печах непрерывного действия та же последовательность распределена по длине печи и зависит от температуры на каждом её участке

Стекла не имеют определен­ной температуры затвердевания или плавления. Оба эти процесса про­исходят постепенно в некотором температурном интервале. При охлаж­дении расплав переходит из жидкого в пластическое состояние, и только затем—в твердое (процесс стеклования). Наоборот, при нагревании стекло переходит из твердого в пластическое состояние, при более вы­соких температурах—в жидкое (размягчение стекла).

Температурный интервал, в котором происходит процесс стеклования или обратный ему процесс размягчения, называется интервалом стекло­вания и ограничен двумя температурами: со стороны высоких темпера­тур Тf, со стороны низких температур Tg (температура стеклования).

При температуре Tg стекло обладает свойствами твердого упругого тела с хрупким разрушением. Температура Tf является границей пла­стического и жидкого состояний. При температуре Тf из стекломассы уже удается вытягивать тонкие нити.

Значения температур Tg, Tf, а также интервал стеклования (Tg—Tf) зависят от состава стекла.Температуры Tg и Tf принадлежат к числу характеристических то­чек на температурной кривой вязкости. Температуре стеклования Tg со­ответствует вязкость стекломассы, равная 10^12,3 Па-с, а тем­пературе Tf—вязкость 10⁸ Па-с.

На кривой вязкости обозначены характеристические температуры, соответствующие определенным значениям вязкости, и температурные интервалы, соответствующие различным стадиям стеклоделия.

В вязкостно-температурном интервале T₁ происходят процессы варки, гомогенизации и осветления расплава. Вязкость в этом интервале составляет порядка 10 Па·с.

Интервал T₂, в котором вязкость меняется от 10¹ до 10⁸ Па·с, определяет температурный интервал и скорость формования изделий из стекломассы. Большую роль при этом играют температурный градиент вязкости ∆η / ∆t и скорость затвердевания ∆η / ∆τ. Оба параметра определяются скоростью охлаждения стекломассы. По характеру изменения вязкости в интервале формования различают короткие и длинные стекла. Мерой «длины» стекла является температурный интервал, в пределах которого вязкость возрастает от 10² до 10⁸ Па·с. «Длинные» стекла имеют температурный интервал порядка 250-500 ºС, а у «коротких» - 100-150 ºС. Кривая температурного хода вязкости «короткого» стекла (рис.3.) в интервале 10²-10⁸ Па·с характеризуется коротким подъемом, а «длинного» имеет вид пологой кривой, в результате «короткое» стекло имеет узкий интервал значений температур, в котором может осуществляться формование, и для такого стекла получение изделий значительно сложнее.

Интервал T₃ - интервал стеклования, вязкость изменяется от 10⁸ до 10^12,3 Па·с.

T₄ – температурный интервал отжига.