Михаил Гулюгин, начальник бюро варки оптического стекла:
— Оптическое стекло занимает определенную нишу в производстве всех стекол вообще, и очень важную, потому что без производства оптического стекла, без изделий, в которых оно применяется, у нас не обходится практически ни одно производство. В частности, вся телевизионная аппаратура, фотоаппаратура, компьютерная техника — везде используются элементы с применением оптического стекла.
В отличие от обычного стекла, которое широко применяется у нас в строительстве, в быту, оптическое стекло обладает рядом специфических требований для своих свойств. Оно имеет высокое пропускание, высокие требования по качеству стекла,
Варка совершается в горшковых газовых печах периодического действия. Само по себе название («горшковые» и «газовые») уже о многом говорит. «Горшковая» значит, что варка происходит в горшке. Ну, горшок на самом деле довольно большой, объемом в 500 или 700 литров, изготовленный из специального огнеупорного материала — шамота. Он помещается в стекловаренную печь, обогреваемую природным газом. Температура в печи достигает 1550 градусов. Помимо исходных материалов, о которых я говорил, при варке оптических стекол в довольно большом количестве добавляется так называемый бой. Это хорошее однородное стекло, оставшееся от переработки ранее полученных стекол. Эти бои необходимы для того, чтобы уменьшить расход, — скажем, перейти к безотходному производству. Первоначально засыпают бои для того, чтобы провести обмазку горшка, защитив его от действия шихты, которая в дальнейшем плавится в этом горшке. Потом засыпают шихту. Как правило, шихту засыпают до определенного уровня в горшок, потом добавляют сверху бои. Эта смесь должна расплавиться. Она расплавляется, занимает часть горшка, и после того, как она расплавилась, в горшок снова добавляют шихту и бои. Этот процесс продолжается до тех пор, пока горшок полностью не будет наполнен силикатным или стеклообразным расплавом. Это еще не стекло. Это просто расплав.
Дальше идет процесс осветления и гомогенизации. Он происходит при более высокой температуре. После того как мы выдержали все процессы (т.е. осветлили и гомогенизировали стекло), мы отбираем пробу и смотрим качество стекла. Что именно мы смотрим? Осветление, наличие пузырей, какие оптические константы наличествуют — в частности, показатели преломления. Соответствует оно или нет? Если это стекло соответствует всем требованиям, происходит так называемое «закрытие варки», и наш горшок в печи вместе со стекломассой медленно, в определенном режиме остывает до температуры, когда можно будет его извлечь из печи и отлить в форму. Если температура будет выше, стекло будет жидкое. Когда будем выливать, оно у нас будет литься, как вода, и в результате мы получим так называемый «брак» в виде свили, чего допускать нельзя. Если оно будет густое, то мы не сможем просто вылить. Технологически это все температуры, все время определены — и теоретически, и экспериментально. Для каждой марки стекла эти режимы индивидуальны. А марок, как я вам уже сказал, у нас порядка двухсот. Видите, какие сложные все эти процессы?
Далее, когда стекло у нас готово, для того чтобы его извлечь из печи, мы поднимаем устройство мешалки. Мешалка извлекается из горшка. Подходит шаржирный кран. После того как мы поднимаем заслонку, заходит шаржирный кран и захватывает клещами горшок со стеклом — и выходит из печи. Снимают стяжку. Стяжка — это верхний слой стекла, который при остывании будет холодным. Как у всего, что остывает и имеет большую емкость, снаружи — холодные слои, а внутри — горячие. Чтобы были слои однородные по температуре, снимают эту верхнюю холодную стяжку. Плюс к тому в этом слое могут быть какие-нибудь включения. Может быть, чуть-чуть пузырь на поверхности плавает; как бы очищают стекломассу. И дальше направляется на отлив.
Он производится в форму. Формы бывают различные: она может быть квадратной, прямоугольной. Высота формы тоже различная, в зависимости от заказчика. Например, обычно это 140—150 мм (до 200 мм). Для окон радиационно-биологической защиты необходима большая толщина.
Итак, шаржирный кран с горшком подходит к форме, устанавливается на определенном уровне, переворачивается — и стекло выливается в форму. Форма предварительно подогретая. После этого горшок снова ставится в печь. И такой процесс варки и отлива в горшке — в зависимости опять же от состава, от агрессивности того стекла, которое мы варим, — может достигать 12 раз. Может быть и меньше.
Михаил Гулюгин, начальник бюро варки оптического стекла:
— После того как мы отлили стекло в форму, оно у нас остывает. Но если мы оставим это стекло просто остывать на воздухе до температуры окружающей среды, то, к сожалению, мы не получим готовое изделие. В процессе остывания в слоях стекла возникнут напряжения, которые приведут к его самопроизвольному разрушению. Стекло может просто растрескаться, разбиться на небольшие куски, с которыми мы уже ничего не можем получить. Этот эффект присущ не только для оптического стекла. Возникновение внутренних напряжений при остывании характерно для всех стекол.
Для того чтобы стекло у нас не разрушалось, мы проводим специальную термическую обработку. Это, скажем, охлаждение по определенному режиму. Оно позволяет нам снять напряжение, которое может возникнуть в стекле и в результате получить на выходе блок, из которого мы можем что-то сделать, в дальнейшем отправить на переработку и получить изделие. Это процесс специального направленного охлаждения, который называется «отжигом», и может для блоков занимать длительность две-три недели.
Есть еще процесс так называемого тонкого отжига. Дело в том, что каждое из тех стекол, которое мы варим, должно обладать определенными оптическими показателями. Как я уже упоминал, среди этих показателей — преломление, дисперсия и другие. Нам необходимо еще получить такой результат (так отжечь стекло, так его охладить), чтобы эти константы остались постоянными во времени. Структура должна достичь равновесного состояния — наиболее компактного для того, чтобы получить наиболее стабильные значения оптических констант. Таким образом, у нас происходит предварительный отжиг и оптический отжиг. Как я уже упоминал, предварительный отжиг может занимать и две, и три недели. А оптический отжиг может занимать месяц и дольше.
После того как мы отожгли, охладили наш блок до температуры окружающей среды, печь, в которой находился этот блок, поднимается. Мы извлекаем блок. Дальше происходит приемка этого блока ОТК (отделом технического контроля), отбираются образцы, проверяются все необходимые показатели. И после того, как выясняется, что наша заготовка соответствует требованиям, мы отправляем ее в дальнейшем в другие цеха, на другие участки для разделки и подготовки к обработке, чтобы получить из нее готовое изделие. Это может быть резка, шлифовка, полировка
Видите, уголок у этого блока отбит? На первый взгляд, можно подумать, что это брак. На самом деле это операция, которая стандартизирована и необходима для того, чтобы определить свойства данного блока. Мы можем посмотреть на него, визуально оценить. Эта оценка делается в обязательном порядке. Проверяется наличие каких-либо включений — газовых, кристаллических
Как это можно сделать? Конечно, можно его взять, весь разрезать и распилить. А вдруг он у нас не подходит? Мы проведем какие-то дополнительные операции, которые пойдут нам в убыток. Все стекла, которые у нас выпускаются, соответствуют ГОСТу. Есть ГОСТ на оптическое стекло. Есть ОСТ на оптическое стекло. Все марки стекол выпускаются в соответствии с этими нормативными документами. Наше предприятие является единственным в Российской Федерации, выпускающим оптическое стекло, и входит в состав инновационного холдинга «Швабе».
Анастасия Горшунова