Smältning av flaskglas

Glassmältning är en mycket komplex process. Satsmaterialen kommer att genomgå en serie fysikaliska, kemiska och fysikaliskkemiska förändringar och reaktioner vid höga temperaturer. Resultaten av dessa förändringar och reaktioner förvandlar den mekaniska blandningen av olika råmaterial till en komplex smälta, nämligen glasvätska.
Beroende på de förändringar och reaktioner som sker i satsmaterialen under glassmältningsprocessen kan glassmältningsprocessen delas in i fem steg, nämligen silikatbildning, glasbildning, klarning, homogenisering och kylning.

Det mesta av det vanliga flaskglaset består av silikat, och silikatbildningsreaktionen utförs till stor del i fast tillstånd. I detta skede genomgår pulvrets sammansättning en serie fysiska och kemiska förändringar. En stor mängd gasformiga ämnen i pulvret förångas. Sedan börjar kiseldioxiden och andra komponenter att interagera. I slutet av detta steg avslutas huvudreaktionen i fast tillstånd och pulvret blir en sinter som består av silikat och kiseloxid. För de flesta glasögon slutar detta stadium i princip vid 800~900 grader.

Fortsätt uppvärmningen, sintern som genereras i silikatbildningssteget börjar smälta, den lågsmältande blandningen börjar smälta först, och silikatet och den återstående kiseldioxiden smälter och diffunderar varandra, och sintern blir en transparent glasvätska. Denna process kallas glasbildningsstadiet. För närvarande finns det inget oreagerat satsmaterial, men det finns fortfarande mycket bubblor och ränder i glaset, och den kemiska sammansättningen och egenskaperna är också ojämna. Temperaturen på vanligt glas i detta skede är 1200 ~ 1250 grader.

I slutet av glasbildningsstadiet finns det fortfarande många bubblor och streck i glaset. När glasvätskan värms upp ytterligare kommer glasvätskans viskositet att minska. Processen att eliminera synliga bubblor i glasvätskan är klarningsprocessen för glasvätskan.
Under silikatbildnings- och glasbildningsstegen fälls en stor mängd gas ut på grund av sönderdelningen av satsmaterialen, förångningen av vissa komponenter, redoxreaktionen av oxider, interaktionen mellan glas och gasmedium och eldfasta material. De flesta av dessa gaser kommer ut i rymden, och de flesta av de återstående gaserna kommer att lösas upp i glasvätskan. En liten del av gasen finns fortfarande i glasvätskan i form av bubblor. Det finns tre huvudtillstånd av gas i glaset, nämligen synliga bubblor, lösta gaser och gaser som bildar kemiska bindningar med glaskomponenter. De två sistnämnda är osynliga och kommer inte att påverka glasets utseendekvalitet. Klarningsprocessen för glasvätskan är huvudsakligen processen för att eliminera synliga bubblor.
Under klarningsprocessen utförs elimineringen av synliga bubblor på följande två sätt. 1. Öka bubblornas volym, accelerera deras uppgång, flyta ut ur glasytan, bryts och försvinner. 2. Få gaskomponenterna i de små bubblorna att lösas upp i glasvätskan, och bubblorna absorberas och försvinner.
För att påskynda klarningen av glasvätska, förutom att tillsätta vissa klarare till satsen, används vanligtvis metoden för att öka temperaturen på glasvätskan. Detta skede av de flesta glasen avslutas vid 1400~1500o grader, vilket ofta är det högsta temperaturområdet vid glassmältning. Viskositeten för glasvätska under klarning är 1~10Pa·s.

Homogeniseringens roll är att eliminera ränder och andra inhomogeniteter i glasvätska, så att den kemiska sammansättningen av varje del av glasvätskan är enhetlig. I detta skede, på grund av den termiska rörelsen och den ömsesidiga diffusionen av glasvätska, försvinner ränderna i glasvätskan gradvis, och den kemiska sammansättningen av varje del av glasvätskan tenderar gradvis att vara konsekvent. Denna enhetlighet kännetecknas ofta av huruvida brytningsindexet för varje del av glasvätskan är detsamma. Detta steg för de flesta glasen avslutas vid en temperatur som är något lägre än temperaturen i klarningssteget.

Den homogeniserade glasvätskan kan inte formas till produkter omedelbart, eftersom temperaturen på glasvätskan vid denna tidpunkt är hög och viskositeten är lägre än under formning, vilket inte är lämpligt för glasgjutningsoperationer. Den måste kylas och temperaturen på glasvätskan minskas gradvis för att öka glasvätskans viskositet för att möta formningsbehoven. Värdet på sänkningen av glasvätsketemperaturen varierar med glasets sammansättning och formningsmetoden. I allmänhet behöver soda-limeglas vanligtvis kylas med 200~300o grader. Den kylda glasvätskan kräver en jämn temperatur för att underlätta formningen.
Under kylning bör den klarnade glasvätskan förhindra återutfällning av bubblor. De små bubblorna som dyker upp i detta skede kallas sekundära bubblor eller regenererade bubblor. De sekundära bubblorna är jämnt fördelade i den kylda glasvätskan, med en diameter generellt under 0.1 mm, och antalet kan nå tusentals per kubikcentimeter glas. Eftersom temperaturen på glasvätskan har reducerats i detta skede är det mycket svårt att eliminera de sekundära bubblorna. Därför bör generering av sekundära bubblor särskilt förhindras under kylningsprocessen.
De fem stegen i glassmältningsprocessen ovan skiljer sig från varandra, men de är också relaterade till varandra. Dessa stadier inträffar faktiskt inte i en strikt ordning, utan sker ofta samtidigt.

Temperaturen vid varje punkt längs längden av den kontinuerliga drifttankugnen är olika, men den är konstant över tiden, så det är möjligt att etablera ett stabilt temperatursystem. Korrektheten hos smältprocesssystemet påverkar inte bara kvaliteten på det smälta glaset, utan bestämmer också resultatet av det smälta glaset. Figur 2-10 visar smälttemperatursystemet för flaskglas i en tankugn med kontinuerlig drift.

Oavsett om det är en horisontell flampoolugn eller en vägflampoolugn, har dess temperatursystem inverkan på glasvätskans gräddningsgrad, flödet av glasvätska, formningsoperationer, bränsleförbrukning och ugnsålder. För flaskglas är glasflaskorna och burkarna på marknaden huvudsakligen indelade i fyra kategorier efter färg: färglös, ljusblå, smaragdgrön och brun. När färgen på glaset ändras eller koncentrationen av glasets färg ändras, har det en avgörande inverkan på värmeöverföringsformen och värmeöverföringseffektiviteten. När det gäller smältprocessen är inverkan av glasfärgsförändringar på processförhållandena mycket mer uppenbar och allvarlig än påverkan av glassammansättningsförändringar. Det är stor skillnad i temperaturfördelningen av olika färgade glas i ugnen.

Det kan ses från tabell 2-24 att vid samma smälttemperatur finns det uppenbara skillnader i vätskeyttemperaturen och poolens bottentemperatur för glas med olika färger. Det finns tre former av värmeöverföring i glassmältugnen: strålning, konvektion och ledning. För glas i olika färger, ju starkare förmågan att absorbera strålningsljus, det vill säga ju starkare förmågan att absorbera högtemperaturstrålningsvärme, desto mer värme absorberar glasytan och desto mindre värme överförs genom glaskroppen i glaset. form av strålning. Ur vätskeyttemperaturens perspektiv har brunt glas den starkaste värmeabsorptionskapaciteten och den högsta vätskeyttemperaturen; smaragdgrönt glas är tvåa, och ljusblått glas är tredje. Ur poolbottentemperaturens perspektiv blir problemet lite komplicerat: ljusblått glas har en dålig förmåga att absorbera strålningsljus, och mer värme överförs till poolbotten genom glaskroppen i form av strålning, så poolbotten temperaturen är högre; smaragdgrönt glas har en stark förmåga att absorbera strålningsljus, och mindre värme överförs till poolbotten genom glaskroppen i form av strålning, så poolens bottentemperatur är lägre. Brunt glas har dock en stark förmåga att absorbera strålningsljus, och temperaturen i botten av poolen är mycket högre än hos smaragdgrönt glas. Anledningen kan vara: glaset i poolen är uppdelat i flera vätskeskikt. Eftersom ljustransmittansen hos brunt glas är svag är temperaturskillnaden mellan vätskeskikten stor och det bör finnas en stor temperaturgradient längs poolens djup. Men på grund av den starka värmeabsorptionsförmågan hos brunt glas, efter att den övre glasvätskan absorberat värme, stiger temperaturen, volymen expanderar och en tryckkraft mot omgivningen genereras i horisontell riktning. Denna dragkraft ändras av poolväggen och överförs till det nedre vätskeskiktet, vilket bildar en konvektionskraft. Förbättringen av konvektiv värmeöverföring kompenserar för bristen på strålningsvärmeöverföring, så temperaturen i botten av den bruna glaspoolen är högre.
Generellt sett, under samma processförhållanden och temperatursystem, för glas med samma komponenter men olika färger, kan smältande brunt glas erhålla bättre glaslikformighet och högre smälthastighet. Anledningen beror just på den starka konvektionen som orsakas av brunglasets starka värmeupptagningsförmåga. Naturligtvis kommer ingreppet av bubblingsanordningen att ändra värmeöverföringsförhållandena. När du smälter smaragdgrönt glas, om du vill förbättra bottentemperaturen, glaslikformigheten och smälteffektiviteten, är installationen av en bubblande enhet en effektiv åtgärd. När du vill ändra olika färger av vätska i samma ugn, måste processelementen i smältdelen, arbetsdelen och matningskanalen anpassas för att anpassa sig till processtillståndsförändringarna som orsakas av "värmeöverföringsskillnaden" i glasfärgen .