КЕРАМИЧЕСКИЙ ГОРШОК ДЛЯ ВАРКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СТЕКОЛ

Полезная модель относится к технологии варки стекла и может использоваться при конструировании сосудов типа огнеупорных керамических горшков для варки высокотемпературных стекол.
3
Известно, что типовые марки стекол, в частности оптических, варят в керамических круглых горшках емкостью 400-900 л (И.И. Китайгородский «Технология стекла», М. «Изд.литературы по строительству», 1967 г., стр. 425). Горшки обычно изготавливают либо отливкой шликера, либо способом сухого трамбования. К ним предъявляют высокие требования к плотности, стеклоустойчивости и термостойкости, т.к. при технологических переходах (варки, отлив, повторная установка в печь) неизбежны большие перепады температур. У стандартных производственных горшков плотность их составляет 2,32-2,35 г/см  или пористость 10-14%, и они выдерживают температуру варки не более 1560°С.
Чтобы значительно повысить температуру варки стекла без разрушения сосуда, был предложен (авт. свид. SU 132372, опубл. 18.10.1960 г.) сосуд для варки стекла токами высокой частоты, состоящий из двух кварцевых оболочек, промежуток между которыми толщиной 25-40 мм засыпан высокоогнеупорным порошкообразным шамотом. Засыпка предохраняет внутреннюю оболочку сосуда от деформации и разрушения и является теплоизоляцией. Кварцевые сосуды слишком дороги, однако принцип двойного сосуда может быть использован при конструировании керамических сосудов (горшков), хотя однотипная засыпка при этом не будет играть существенной роли.
Ближайшим к полезной модели по выполнению и назначению может служить трамбованный многошамотный стекловаренный горшок согласно авт. свид. SU 107976, кл. С03В 5/08, опубл. 29.05.1959 г. Для снижения внутренних напряжений в горшке путем создания градиента плотности в его толще от внутренней его части к наружной, горшок выполнен трехслойным, из которых наружный слой - с малой плотностью (большой пористостью) для обеспечения термической стойкости, средний слой - с обычной плотностью, а внутренний слой - с большей плотностью для повышения стеклоустойчивости. Стенки горшка трамбуют в три прохода, послойно, с различной плотностью слоев, убывающей к его наружной поверхности. В описании не указано, какова плотность или, что то же, пористость слоев. Технология трамбовки трех слоев достаточно сложна, в принципе можно было ограничиться и двумя слоями, поэтому изобретение не решает поставленную задачу.
Задачей полезной модели является создание керамического горшка упрощенной конструкции с увеличенной термостойкостью.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в керамическом горшке для варки высокотемпературных стекол, состоящем из нескольких слоев разной плотности, из которых внутренний - более плотный, в отличие от известного, внутренний слой горшка выполнен с пористостью не более 1%, а внешний -с пористостью не менее 15%. Внутренний и внешний слои могут быть выполнены в виде отдельных горшков, вставленных один в другой с зазором.
Внешний более пористый слой горшка воспринимает на себя все термоудары и перепады температур при технологических переходах и тем самым обеспечивает увеличенную термостойкость горшка, а внутренний менее пористый (более плотный) слой обеспечивает прочность и стеклоустойчивость горшка при высоких температурах.
Полезная модель поясняется чертежом, где:
Фиг. 1 - разрез двуслойного горшка;
Фиг. 2 - разрез двойного горшка.
3
3
В варианте исполнения №1 (фиг. 1) керамический горшок может быть сделан из оксида алюминия и состоять из двух слоев разной плотности, из которых внутренний слой 1 - более плотный с пористостью не более 1% и плотностью 3,9-3,95 г/см, а внешний слой 2-е пористостью не менее 15% и плотностью 3,0-3,2 г/см. Горшок может быть изготовлен по той же технологии, что и прототип, т.е. трамбовкой.
3
3
В варианте исполнения №2 (фиг. 2) внутренний слой 1 и внешний слой 2 керамического горшка выполнены с воздушным зазором между ними, в частности, в виде горшков, вставленных один в другой. При этом внутренний слой (горшок) 1 изготовлен из тонкодисперсного порошка оксида алюминия методом изостатического прессования и обожжен при температуре 1700°С для получения наибольшей плотности 3,9-3,95 г/см, пористости не более 1% и высокой стеклоустойчивостй, а внешний слой (горшок) 2 изготовлен из порошка оксида алюминия с использованием мелкодисперсных и крупных фракций методом вибролитья для получения менее плотной - плотностью 3,0-3,2 г/см, более пористой - не менее 15%, термостойкой структуры.
Функционирует устройство аналогично прототипному. А именно: керамический горшок предварительно разогревают от температуры окружающей среды до температуры 650-700°С со скоростью 30-40°С/ч во вспомогательной электрической печи и выдерживают при той же температуре в течение 1-2 часов. Разогретый керамический горшок достают из вспомогательной печи и при помощи грузоподъемных устройств переносят и устанавливают на под тигельной высокотемпературной электропечи, разогретой до температуры 850-1000°С и выдерживают 1-2 часа при той же температуре. Затем высокотемпературную электропечь с керамическим горшком разогревают (выводят) в автоматическом режиме до температур сыпок сырьевой смеси 1550-1580°С со скоростью 30-40°С/ч. Варку стекла и осветление стекломассы с помощью керамической мешалки производят при температуре 1610-1650°С. После операции мешки и удаления мешалки снижают температуру в жаровом пространстве печи до температуры выработки стекломассы 1500-1550°С. Керамический горшок извлекают из печи на воздух и при помощи технологических устройств стекломассу отливают в специальную форму. Как видно из техпроцесса, горшок несколько раз выдерживает значительные перепады температур без растрескивания, тогда как обычные однослойные горшки часто разрушались.
Устройство опробовано в работе и подтвердило достижение технического результата - позволяет проводить технологический процесс варки и выработки высокотемпературного стекла ситаллового состава без разрушения горшка, благодаря его высокой термостойкости.