Техническое стекло
Дата публикации: 01-06-2014Рубрика: ЮТ №1 1984 год
Мы нередко восхищаемся формой стеклянной вазы, игрой света на ее гранях. Удивляемся мастерству умельца-стеклодува, создавшего замысловатый графин.
Но есть стекла обыкновенные, которых мы почти не замечаем. А тем не менее трудно даже приблизительно подсчитать, сколько раз в день нам доводится смотреть сквозь стекла наших квартир, окна автобусов, троллейбусов, следить сквозь стекло кинескопа за событиями на экране телевизора. К этим обыкновенным стеклам стоит присмотреться повнимательнее. Как удается сделать их такими прозрачными, ровными, однородными, прочными и гладкими?
Вы не раз видели на поверхности луж радужную, блестящую пленку нефти или бензина. Блестит она потому, что поверхность ее практически идеально гладкая. С одной стороны она как бы отполирована силами поверхностного натяжения, с другой — прилегает к гладкой поверхности воды.
Приступая к созданию самой скоростной линии производства стекла на Борском стеклозаводе, ученые задумали сделать так, чтобы стекло полировало само себя, как пленка на воде. Но ведь стекло не бензин. Если налить его в воду, то получится просто «пшик», как в известной сказке.
Для создания установки нужно было найти жидкость, которая не закипала бы при температуре жидкого стекла, была бы тяжелее его, чтобы стекло не утонуло, а растекалось по ее поверхности пленкой, и, наконец, чтобы жидкость не вступала с жидким стеклом в химическую реакцию.
Химическая стойкость стекла хорошо известна. Оно не боится воды, едких газов и даже кислот. Молекулы стекла так плотно сцеплены между собой, что вещества, которые могли бы вызвать коррозию, не могут проникнуть между ними. Но это мы сказали о готовом, холодном стекле. А когда оно находится в расплавленном состоянии, его молекулы подвижны, если можно так сказать, разболтаны. Поэтому очень важно предохранить горячее стекло от веществ, которые могли бы вступить с ним в химическое соединение. Реакция между стеклом и неудачно найденной жидкостью могла бы привести к его помутнению.
На роль жидкости, пригодной для производства стекла, как нельзя лучше подошло… олово. И действительно, при температурах изготовления стекла олово — самая настоящая жидкость.
Из плавильной печи стекломасса с температурой 1300 градусов стекает в ванну длиной 55 и шириной 7 метров.
Чем больше стекломассы стекает из печи в ванну, тем быстрее она растекается по поверхности олова и тем больше толщина стеклянной полосы в конце бассейна. Поэтому, регулируя дозировку стекломассы, можно получать стекло различной толщины. За дозировкой следит автоматика. Только ей под силу точно поддерживать количество стекающей в ванну стекломассы, чтобы стекло выходило однородное по толщине. От нее же зависит, чтобы стеклянная полоса без разрывов двигалась по поверхности олова в конец бассейна. Установленные под ванной электронагреватели в начале бассейна нагревают олово до 1050 градусов, в конце — до 600. Поэтому, двигаясь самотеком в конец ванны, стекло успевает затвердеть. Здесь поверхность стеклянной ленты идеально гладкая, ровная. Силы поверхностного натяжения с успехом заменяют самую тщательную механическую полировку. Ленту подхватывают графитовые валки. Температура в 600 градусов графиту нипочем, он может выдержать и в несколько раз большую. И, кроме того, графит, как и олово, не вступает в реакцию со стеклом.
Здесь стоит вернуться к разговору о химических свойствах стекла. Как мы уже сказали, графит и олово в реакцию со стеклом не вступают. А вот окись олова мгновенно прилипает к его поверхности и портит ее.
Конечно, установка тщательно герметизирована, разлив стекла и движение стеклянной полосы происходят в атмосфере, состоящей из специальной смеси инертных газов. Но ведь установка огромна. Достаточно кислороду найти хоть крошечную лазейку, и он немедленно образует окисную пленку на поверхности оловянной «лужи». Ученые вычислили, что концентрация кислорода даже в одну десятитысячную долю процента может привести к появлению бракованного стекла. Как с этим бороться? Сделать двойную, тройную герметизацию?
С окислением решили бороться… окислением. Конечно, олову окисляться нельзя, но ведь есть металлы, которые окисляются легче, чем олово. Если ввести в олово, скажем, магний, то он будет отбирать у олова проникший в ванну кислород, связывать его. И держать так крепко, что отнять у него кислород не сможет и жидкое стекло. Поэтому в ванне борской установки вместе с оловом постоянно циркулирует несколько тысячных долей процента магния.
Вышедшую из ванны стеклянную ленту еще нельзя использовать. Она очень хрупка из-за внутренних напряжений. Такое стекло недолго простоит в окне дома или в витрине магазина, может лопнуть даже без видимых причин. Поэтому как металлурги снимают напряжения в металле, отжигая его, так специалисты-стекольщики отжигают стекло. Графитовые валки подают вышедшую из ванны ленту в камеру отжига. Длина камеры — двести метров. Поступив туда, стеклянная полоса нагревается и постепенно остывает. Весь процесс идет непрерывно. Именно поэтому на новой установке и удается всего за один час получать почти полтора километра стеклянной ленты. Это в четыре раза больше, чем любым другим способом!
Из камеры отжига и выходит то самое обыкновенное стекло, что мы по многу раз видим каждый день. Прочное, прозрачное, гладкое. Остается лишь раскроить его резцами из искусственных алмазов и отправить на стройки, в магазины, на заводы.
П. РЕДЬКИН