Smeltning af flaskeglas

Glassmeltning er en meget kompleks proces. Batchmaterialerne vil gennemgå en række fysiske, kemiske og fysiske og kemiske ændringer og reaktioner ved høje temperaturer. Resultaterne af disse ændringer og reaktioner gør den mekaniske blanding af forskellige råmaterialer til et komplekst smeltet materiale, nemlig glasvæske.
I henhold til ændringerne og reaktionerne af batchmaterialerne under glassmeltningsprocessen kan glassmeltningsprocessen opdeles i fem trin, nemlig silikatdannelse, glasdannelse, klaring, homogenisering og afkøling.

Det meste af det almindelige flaskeglas er sammensat af silikater, og dannelsesreaktionen af ​​silikater udføres stort set i fast tilstand. I denne fase gennemgår sammensætningen af ​​pulvermaterialet en række fysiske og kemiske ændringer. En stor mængde gasformige stoffer i pulvermaterialet fordamper. Derefter begynder siliciumdioxid og andre komponenter at interagere med hinanden. Ved afslutningen af ​​dette trin slutter hovedreaktionen i fast tilstand, og pulvermaterialet bliver en sinter sammensat af silikater og siliciumoxider. For de fleste briller ender denne fase stort set ved 800~900 grader.

Fortsæt opvarmningen, det sintrede materiale, der dannes i silikatdannelsesstadiet, begynder at smelte, den lavtsmeltende blanding begynder at smelte først, og samtidig smelter silikatet og det resterende siliciumdioxid og diffunderer hinanden, og det sintrede materiale bliver en gennemsigtig glasvæske. Denne proces kaldes glasdannelsesstadiet. På nuværende tidspunkt er der ingen ureagerede batchmaterialer, men der er stadig et stort antal bobler og striber i glasset, og den kemiske sammensætning og egenskaber er også ujævne. Temperaturen på almindeligt glas på dette stadium er 1200 ~ 1250 grader.

Ved slutningen af ​​glasdannelsesstadiet er der stadig mange bobler og striber i glasset. Når opvarmningen fortsætter, vil glasvæskens viskositet falde. Processen med at fjerne synlige bobler i glasvæsken er klaringsprocessen for glasvæsken.
I silikatdannelses- og glasdannelsesstadierne udfældes en stor mængde gas på grund af nedbrydningen af ​​batchmaterialer, fordampningen af ​​nogle komponenter, redoxreaktionen af ​​oxider og interaktionen mellem glas og gasmedium og ildfaste materialer. De fleste af disse gasser slipper ud i rummet, og de fleste af de resterende gasser vil opløses i glasvæsken, og der findes stadig en lille mængde gasser i glasvæsken i form af bobler. Der er tre hovedtilstande af gas i glas, nemlig synlige bobler, opløste gasser og gasser, der danner kemiske bindinger med glaskomponenter. De to sidstnævnte er usynlige og vil ikke påvirke glassets udseende. Afklaringsprocessen af ​​glasvæske er hovedsageligt processen med at eliminere synlige bobler.
Under klaringsprocessen udføres elimineringen af ​​synlige bobler på følgende to måder. 1. Øg mængden af ​​bobler, fremskynd deres stigning og knække og forsvinde efter at have svævet ud af glasoverfladen. 2. Få gaskomponenterne i små bobler til at opløses i glasvæsken, og boblerne absorberes og forsvinder.
For at fremskynde klaringen af ​​glasvæske, ud over at tilføje visse klaringsmidler til partiet, anvendes metoden til at øge temperaturen på glasvæske generelt. Denne fase af de fleste glas afsluttes ved 1400~1500 grader, hvilket ofte er det højeste temperaturområde ved glassmeltning. Viskositeten af ​​glasvæske under klaringsprocessen er n≈10Pa·s.

Homogeniseringens rolle er at eliminere striber og andre inhomogeniteter i glasvæsken, så den kemiske sammensætning af hver del af glasvæsken er ensartet. På dette trin, på grund af den termiske bevægelse og gensidige diffusion af glasvæsken, forsvinder striberne i glasvæsken gradvist, og den kemiske sammensætning af hver del af glasvæsken har gradvist tendens til at være konsistent. Denne ensartethed er ofte karakteriseret ved, om brydningsindekset for hver del af glasvæsken er det samme. De fleste glas færdiggøres på dette trin, når temperaturen er lidt lavere end temperaturen på klaringstrinnet.

Den homogeniserede glasvæske kan ikke formes til produkter med det samme, fordi glasvæskens temperatur på dette tidspunkt er høj, og viskositeten er lavere end under støbning. Det er ikke egnet til glasstøbning. Det skal afkøles, og glasvæskens temperatur reduceres gradvist for at øge glasvæskens viskositet for at imødekomme behovene ved støbning. Værdien af ​​reduktionen af ​​glasvæsketemperaturen varierer med glassets sammensætning og støbemetoden. Generelt skal soda-kalkglas normalt afkøles med 200 ~ 300 grader. Den afkølede glasvæske kræver en ensartet temperatur for at lette støbningen.
Under afkøling skal den klarede glasvæske forhindre bobler i at genudfældes. De små bobler, der opstår på dette stadium, kaldes sekundære bobler eller regenererede bobler. De sekundære bobler er jævnt fordelt i den afkølede glasvæske med en diameter generelt under 0,1 mm. Antallet kan nå op på tusindvis per kubikcentimeter glas. Da temperaturen af ​​glasvæsken er blevet reduceret på dette trin, er det meget vanskeligt at fjerne de sekundære bobler. Derfor bør dannelsen af ​​sekundære bobler særligt forhindres under afkølingsprocessen.
De fem trin i ovennævnte glassmelteproces er forskellige fra hinanden, men de er indbyrdes forbundne. Disse trin udføres faktisk ikke i en streng rækkefølge, men udføres ofte samtidigt.

Temperaturen på hvert punkt langs længden af ​​tankovnen med kontinuerlig drift er forskellig, men den er fastsat i tide, så det er muligt at etablere et stabilt temperatursystem. Korrektheden af ​​smelteprocessystemet påvirker ikke kun kvaliteten af ​​det smeltede glas, men bestemmer også outputtet af det smeltede glas. Som vist i figur 2-10 er smeltetemperatursystemet for flaskeglas i tankovnen med kontinuerlig drift.
Uanset om det er en vandret flammetankovn eller en hesteskokanontankovn, har dens temperatursystem indflydelse på glasvæskens smeltehastighed, glasvæskens flow, støbedriften, brændstofforbruget og ovnens alder. For flaskeglas er glasflasker og dåser på markedet hovedsageligt opdelt i fire kategorier efter farve: farveløs, lyseblå, smaragdgrøn og brun. Når glassets farve ændres eller koncentrationen af ​​glasfarven ændres, har det stor indflydelse på varmeoverførselsformen og effektiviteten. Hvad angår smeltningsprocessen, er virkningen af ​​glasfarvning på procesbetingelserne meget mere indlysende og alvorlig end virkningen af ​​glassammensætningsændringer. Der er stor forskel på temperaturfordelingen af ​​glas i forskellige farver i ovnen. 2-24 er temperaturparametrene for flere farver glas i ovnen.

Det kan ses af tabel 2-24, at der ved samme smeltetemperatur er tydelige forskelle i væskeoverfladetemperaturen og poolbundens temperatur for glas med forskellige farver. I glassmelteovnen er der tre former for varmeoverførsel: stråling, konvektion og ledning. For glas i forskellige farver, jo stærkere evnen til at absorbere strålingslys, det vil sige, jo stærkere evnen til at absorbere højtemperatur strålingsvarme, jo mere varme absorberer glasoverfladen, og jo mindre varme overføres gennem glaslegemet i glaspladen. form for stråling. Fra perspektivet af væskeoverfladetemperaturen har brunt glas den stærkeste varmeabsorptionskapacitet og den højeste væskeoverfladetemperatur; smaragdgrønt glas er andet, og lyseblåt glas er tredje. Set fra poolbundens temperatur bliver problemet lidt kompliceret: lyseblåt glas har en dårlig evne til at absorbere strålingslys, og mere varme overføres til bassinbunden gennem glaslegemet i form af stråling, så bassinbunden temperaturen er højere; smaragdgrønt glas har en stærk evne til at absorbere strålingslys, og der overføres mindre varme til bassinbunden gennem glaslegemet i form af stråling, så bassinbundens temperatur er lavere. Brunt glas har dog en stærk evne til at absorbere strålingslys, og temperaturen i bunden af ​​poolen er meget højere end smaragdgrønt glas. Årsagen kan være: glasset i poolen er opdelt i flere væskelag.

Da lystransmittansen af ​​brunt glas er svag, er temperaturforskellen mellem væskelagene stor, og der bør være en stor temperaturgradient langs bassinets dybde. Men på grund af den stærke varmeabsorptionskapacitet af brunt glas, efter at den øvre glasvæske absorberer varme, stiger temperaturen, volumen udvider sig, og der genereres et tryk mod omgivelserne i vandret retning. Dette tryk ændres af bassinvæggen og overføres til det nederste væskelag og danner en konvektionskraft. Forstærkningen af ​​konvektiv varmeoverførsel opvejer den manglende strålingsvarmeoverførsel, så temperaturen i bunden af ​​den brune glaspool er højere.

Generelt, under de samme procesbetingelser og temperatursystem, for glas med de samme komponenter, men forskellige farver, kan smeltende brunt glas opnå bedre glasensartethed og højere smeltehastighed. Årsagen skyldes netop den stærke konvektion, som brunt glas har en kraftig varmeoptagelsesevne. Naturligvis vil indgrebet af boblende anordning ændre varmeoverførselsbetingelserne. Når du smelter smaragdgrønt glas, hvis du vil forbedre bundtemperaturen, glassets ensartethed og smelteeffektivitet, er installation af en boblende enhed en effektiv foranstaltning. Når du ønsker at ændre forskellige farver af væske i den samme ovn, skal proceselementerne i smeltedelen, arbejdsdelen og fødekanalen justeres i overensstemmelse hermed for at tilpasse sig procestilstandsændringerne forårsaget af "varmeoverførselsforskellen" i glasfarven .