Pudeļu stikla kausēšana

Stikla kausēšana ir ļoti sarežģīts process. Partijas materiāli tiks pakļauti virknei fizikālu, ķīmisku un fizikālu un ķīmisku izmaiņu un reakciju augstās temperatūrās. Šo izmaiņu un reakciju rezultāti pārvērš dažādu izejvielu mehānisko maisījumu sarežģītā izkausētā materiālā, proti, stikla šķidrumā.
Atkarībā no partijas materiālu izmaiņām un reakcijām stikla kausēšanas procesā stikla kausēšanas procesu var iedalīt piecos posmos, proti, silikātu veidošanās, stikla veidošanās, dzidrināšana, homogenizācija un dzesēšana.

Lielākā daļa parastā pudeļu stikla sastāv no silikātiem, un silikātu veidošanās reakcija lielākoties notiek cietā stāvoklī. Šajā posmā pulvera materiāla sastāvā notiek virkne fizikālu un ķīmisku izmaiņu. Liels daudzums gāzveida vielu pulvera materiālā iztvaiko. Pēc tam silīcija dioksīds un citas sastāvdaļas sāk mijiedarboties savā starpā. Šī posma beigās galvenā cietvielu reakcija beidzas, un pulvera materiāls kļūst par aglomerātu, kas sastāv no silikātiem un silīcija oksīdiem. Lielākajai daļai briļļu šis posms pamatā beidzas pie 800–900 grādiem.

Turpinot karsēšanu, silikāta veidošanās stadijā radušais saķepinātais materiāls sāk kust, zemas kušanas maisījums sāk kust vispirms, un tajā pašā laikā silikāts un atlikušais silīcija dioksīds kūst un izkliedējas viens otru, un saķepinātais materiāls kļūst caurspīdīgs stikla šķidrums. Šo procesu sauc par stikla veidošanās stadiju. Šobrīd nav neizreaģētu partijas materiālu, taču stiklā joprojām ir daudz burbuļu un svītru, kā arī ķīmiskais sastāvs un īpašības ir nevienmērīgas. Parastā stikla temperatūra šajā posmā ir 1200–1250 grādi.

Stikla veidošanās posma beigās stiklā joprojām ir daudz burbuļu un svītru. Turpinot karsēšanu, stikla šķidruma viskozitāte samazināsies. Redzamo burbuļu likvidēšanas process stikla šķidrumā ir stikla šķidruma dzidrināšanas process.
Silikātu veidošanās un stikla veidošanās stadijās tiek izgulsnēts liels gāzes daudzums, jo notiek partiju materiālu sadalīšanās, dažu komponentu iztvaikošana, oksīdu redoksreakcija, kā arī stikla un gāzes vides un ugunsizturīgo materiālu mijiedarbība. Lielākā daļa šo gāzu izplūst kosmosā, un lielākā daļa atlikušo gāzu izšķīst stikla šķidrumā, un neliels daudzums gāzu joprojām pastāv stikla šķidrumā burbuļu veidā. Stiklā ir trīs galvenie gāzes stāvokļi, proti, redzami burbuļi, izšķīdušas gāzes un gāzes, kas veido ķīmiskas saites ar stikla sastāvdaļām. Pēdējie divi ir neredzami un neietekmēs stikla izskata kvalitāti. Stikla šķidruma dzidrināšanas process galvenokārt ir redzamo burbuļu likvidēšanas process.
Dzidrināšanas procesā redzamo burbuļu likvidēšana tiek veikta divos šādos veidos. 1. Palieliniet burbuļu apjomu, paātriniet to celšanos un saplīst un pazūd pēc izpeldēšanas no stikla virsmas. 2. Ļaujiet gāzes komponentiem mazos burbuļos izšķīst stikla šķidrumā, un burbuļi uzsūcas un pazūd.
Lai paātrinātu stikla šķidruma dzidrināšanu, papildus dažu dzidrinātāju pievienošanai partijai parasti tiek izmantota stikla šķidruma temperatūras paaugstināšanas metode. Šis vairuma glāžu posms tiek pabeigts 1400–1500 grādu temperatūrā, kas bieži vien ir augstākā temperatūras apgabals stikla kausēšanā. Stikla šķidruma viskozitāte dzidrināšanas procesā ir n≈10Pa·s.

Homogenizācijas uzdevums ir novērst svītras un citas neviendabības stikla šķidrumā, lai katras stikla šķidruma daļas ķīmiskais sastāvs būtu vienmērīgs. Šajā posmā stikla šķidruma termiskās kustības un savstarpējās difūzijas dēļ svītras stikla šķidrumā pakāpeniski izzūd, un katras stikla šķidruma daļas ķīmiskais sastāvs pakāpeniski kļūst konsekvents. Šo viendabīgumu bieži raksturo tas, vai katras stikla šķidruma daļas refrakcijas koeficients ir vienāds. Lielākā daļa glāžu tiek pabeigtas šajā posmā, kad temperatūra ir nedaudz zemāka par dzidrināšanas stadijas temperatūru.

No homogenizētā stikla šķidruma nevar uzreiz izveidot izstrādājumus, jo stikla šķidruma temperatūra šajā laikā ir augsta un viskozitāte ir zemāka nekā formēšanas laikā. Tas nav piemērots stikla liešanas operācijām. Tas ir jāatdzesē un stikla šķidruma temperatūra pakāpeniski jāsamazina, lai palielinātu stikla šķidruma viskozitāti un atbilstu formēšanas vajadzībām. Stikla šķidruma temperatūras samazināšanas vērtība mainās atkarībā no stikla sastāva un liešanas metodes. Parasti nātrija-kaļķa stikls parasti ir jāatdzesē par 200–300 grādiem. Atdzesētam stikla šķidrumam nepieciešama vienmērīga temperatūra, lai atvieglotu formēšanu.
Dzesēšanas laikā dzidrinātajam stikla šķidrumam vajadzētu novērst burbuļu atkārtotu nogulsnēšanos. Mazos burbuļus, kas parādās šajā posmā, sauc par sekundāriem vai reģenerētiem burbuļiem. Sekundārie burbuļi ir vienmērīgi sadalīti pa visu atdzesēto stikla šķidrumu, un to diametrs parasti ir mazāks par 0,1 mm. Skaits var sasniegt tūkstošus uz stikla kubikcentimetru. Tā kā šajā posmā stikla šķidruma temperatūra ir pazemināta, ir ļoti grūti likvidēt sekundāros burbuļus. Tāpēc dzesēšanas procesā īpaši jānovērš sekundāro burbuļu veidošanās.
Pieci iepriekšminētā stikla kausēšanas procesa posmi atšķiras viens no otra, taču tie ir savstarpēji saistīti. Šie posmi faktiski netiek veikti stingrā secībā, bet bieži vien tiek veikti vienlaikus.

Katra punkta temperatūra nepārtrauktas darbības tvertnes krāsns garumā ir atšķirīga, taču tā ir fiksēta laikā, tāpēc ir iespējams izveidot stabilu temperatūras sistēmu. Kausēšanas procesa sistēmas pareizība ne tikai ietekmē kausētā stikla kvalitāti, bet arī nosaka izkausētā stikla izlaidi. Kā parādīts attēlā 2-10, pudeļu stikla kušanas temperatūras sistēma nepārtrauktas darbības tvertnes krāsnī.
Neatkarīgi no tā, vai tā ir horizontāla liesmas tvertnes krāsns vai pakava lielgabalu tvertnes krāsns, tās temperatūras sistēma ietekmē stikla šķidruma kušanas ātrumu, stikla šķidruma plūsmu, formēšanas darbību, degvielas patēriņu un krāsns vecumu. Pudeļu stiklam tirgū esošās stikla pudeles un kannas galvenokārt iedala četrās kategorijās pēc krāsas: bezkrāsains, gaiši zils, smaragda zaļš un brūns. Kad mainās stikla krāsa vai mainās stikla krāsas koncentrācija, tam ir liela ietekme uz siltuma pārneses formu un efektivitāti. Kas attiecas uz kausēšanas procesu, stikla iekrāsošanās ietekme uz procesa apstākļiem ir daudz acīmredzamāka un nopietnāka nekā stikla sastāva izmaiņu ietekme. Krāsnī ir liela atšķirība dažādu krāsu stikla temperatūras sadalījumā. 2-24 ir vairāku krāsu stikla temperatūras parametri krāsnī.

No tabulas 2-24 redzams, ka pie vienas un tās pašas kušanas temperatūras dažādu krāsu glāzēm ir acīmredzamas šķidruma virsmas temperatūras un baseina dibena temperatūras atšķirības. Stikla kausēšanas krāsnī ir trīs siltuma pārneses veidi: starojums, konvekcija un vadītspēja. Dažādu krāsu stikliem, jo ​​spēcīgāka ir spēja absorbēt starojuma gaismu, tas ir, jo spēcīgāka ir spēja absorbēt augstas temperatūras starojuma siltumu, jo vairāk siltuma absorbē stikla virsma un jo mazāk siltuma tiek pārnests caur stikla korpusu. starojuma forma. No šķidruma virsmas temperatūras viedokļa brūnajam stiklam ir visspēcīgākā siltuma absorbcijas spēja un augstākā šķidruma virsmas temperatūra; smaragda zaļais stikls ir otrais, bet gaiši zilais stikls ir trešais. No baseina dibena temperatūras viedokļa problēma kļūst nedaudz sarežģīta: gaiši zilajam stiklam ir vāja spēja absorbēt starojuma gaismu, un vairāk siltuma tiek pārnests uz baseina dibenu caur stikla korpusu starojuma veidā, tāpēc baseina dibens. temperatūra ir augstāka; smaragda zaļajam stiklam ir spēcīga spēja absorbēt starojuma gaismu, un mazāk siltuma caur stikla korpusu tiek nodots baseina dibenam starojuma veidā, tāpēc baseina dibena temperatūra ir zemāka. Tomēr brūnajam stiklam ir spēcīga spēja absorbēt starojuma gaismu, un temperatūra baseina apakšā ir daudz augstāka nekā smaragda zaļā stikla temperatūra. Iemesls var būt: stikls baseinā ir sadalīts vairākos šķidruma slāņos.

Tā kā brūnā stikla gaismas caurlaidība ir vāja, temperatūras starpība starp šķidruma slāņiem ir liela, un baseina dziļumā ir jābūt lielam temperatūras gradientam. Tomēr brūnā stikla spēcīgās siltuma absorbcijas spējas dēļ pēc tam, kad augšējais stikla šķidrums absorbē siltumu, paaugstinās temperatūra, palielinās tilpums un horizontālā virzienā tiek radīts grūdiens pret apkārtējo vidi. Šo vilci maina baseina siena un pārnes uz apakšējo šķidruma slāni, veidojot konvekcijas spēku. Konvektīvās siltuma pārneses uzlabošana kompensē radiācijas siltuma pārneses trūkumu, tāpēc brūnā stikla baseina apakšā temperatūra ir augstāka.

Vispārīgi runājot, tādos pašos procesa apstākļos un temperatūras sistēmā brillēm ar vienādām sastāvdaļām, bet dažādām krāsām, kausējot brūns stikls, var iegūt labāku stikla viendabīgumu un lielāku kušanas ātrumu. Iemesls ir tieši spēcīgā konvekcija, ko izraisa brūnā stikla spēcīgā siltuma absorbcijas spēja. Protams, burbuļošanas ierīces iejaukšanās mainīs siltuma pārneses apstākļus. Smaragda zaļā stikla kausēšanas laikā, ja vēlaties uzlabot apakšas temperatūru, stikla viendabīgumu un kausēšanas efektivitāti, efektīvs pasākums ir burbuļošanas ierīces uzstādīšana. Ja vēlaties mainīt dažādas šķidruma krāsas vienā krāsnī, kausēšanas daļas, darba daļas un padeves kanāla procesa elementi ir attiecīgi jāpielāgo, lai tie pielāgotos procesa stāvokļa izmaiņām, ko izraisa stikla krāsas "siltuma pārneses atšķirība". .