novice

Mehurčkanje, ključna in široko uporabljena tehnika pri prisilni homogenizaciji, pomembno in kompleksno vpliva na procese bistrenja in homogenizacije staljenega stekla. Tukaj je podrobna analiza.

1. Načelo tehnologije mehurčkov

Mehurčkanje vključuje namestitev več vrst mehurčkov (šob) na dno talilne peči (običajno v zadnjem delu talilnega območja ali območja bistrenja). V visokotemperaturno staljeno steklo se periodično ali neprekinjeno vbrizgava specifičen plin, običajno stisnjen zrak, dušik ali inertni plin. Plin se širi in dviga skozi staljeno steklo, pri čemer ustvarja stebre naraščajočih mehurčkov.

2. Vpliv mehurčkov na postopek bistrenja (predvsem pozitiven)

Mehurčkanje pomaga predvsem odstraniti plinske mehurčke in s tem zbistriti steklo.

Spodbujanje odstranjevanja mehurčkov

Sesalni učinekZa velikimi, naraščajočimi mehurčki se oblikuje območje nizkega tlaka, ki ustvarja »črpalni učinek«. To učinkovito vleče, zbira in združuje drobne mikromehurčke iz okoliškega staljenega stekla ter jih odnese na površino, kjer se izločijo.

Zmanjšana topnost plinaVbrizgani plin, zlasti inertni plin, lahko razredči raztopljene pline v staljenem steklu (npr. SO₂, O₂, CO₂) in s tem zmanjša njihov parcialni tlak. To olajša raztapljanje raztopljenih plinov v naraščajoče mehurčke.

Zmanjšana lokalna prenasičenostNaraščajoči mehurčki zagotavljajo že pripravljen vmesnik med plinom in tekočino, kar olajša raztapljanje in difuzijo prenasičenih raztopljenih plinov v mehurčke.

Skrajšana pot fino obdelaveNaraščajoči mehurčki delujejo kot "hitre poti", ki pospešujejo migracijo raztopljenih plinov in mikromehurčkov proti površini.

Prekinitev penaste plastiBlizu površine dvigajoči se mehurčki pomagajo razbiti gosto plast pene, ki lahko ovira izgon plina.

Potencialni negativni učinki (zahtevajo nadzor)

Uvedba novih mehurčkovČe parametri mehurčkov (tlak plina, frekvenca in čistost) niso pravilno nadzorovani ali če so šobe blokirane, lahko postopek povzroči nastanek neželenih novih, majhnih mehurčkov. Če teh mehurčkov ni mogoče odstraniti ali raztopiti pri nadaljnjem bistrenju, postanejo napake.

Nepravilna izbira plinaČe vbrizgani plin neugodno reagira s staljenim steklom ali raztopljenimi plini, lahko povzroči nastanek težje odstranljivih plinov ali spojin, kar ovira postopek bistrenja.

3. Vpliv mehurčkov na proces homogenizacije (predvsem pozitiven)

Mehurčkanje znatno izboljša mešanje in homogenizacijostaljeno steklo.

Izboljšana konvekcija in mešanje

Vertikalna cirkulacijaKo se mehurčkasti stebri dvigajo, njihova nizka gostota v primerjavi s staljenim steklom ustvarja močan tok navzgor. Za dopolnitev dvigajočega se stekla okoliško in spodnje steklo teče vodoravno proti mehurčkastemu stebru, kar ustvarja močanvertikalna cirkulacijaalikonvekcijaTa prisilna konvekcija močno pospeši horizontalno mešanje staljenega stekla.

Strižno mešanjeRazlika v hitrosti med naraščajočimi mehurčki in okoliškim staljenim steklom ustvarja strižne sile, ki spodbujajo difuzijsko mešanje med sosednjimi plastmi stekla.

Obnova vmesnikaVznemirjanje zaradi naraščajočih mehurčkov nenehno osvežuje kontaktne površine med stekli različnih sestav, kar izboljšuje učinkovitost molekularne difuzije.

Motnje stratifikacije in prog

Močna konvekcija učinkovito prekinekemična ali toplotna stratifikacijainbrazdeki jih povzročajo razlike v gostoti, temperaturni gradienti ali neenakomerno dovajanje. Te plasti vključi v glavni tok za mešanje.

To je še posebej koristno pri odpravljanju"mrtve cone"na dnu rezervoarja, kar zmanjša kristalizacijo ali hudo nehomogenost, ki jo povzroči dolgotrajna stagnacija.

Izboljšana učinkovitost homogenizacije

V primerjavi z naravno konvekcijo ali temperaturnimi gradientnimi tokovi ima prisilna konvekcija, ki jo povzroča mehurčkanje,večja gostota energije in širši dosegTo znatno skrajša čas, potreben za doseganje želene stopnje homogenosti, ali doseže večjo enakomernost v istem časovnem okviru.

Možni negativni učinki (zahtevajo pozornost)

Erozija ognjevzdržnih materialovHitri tok naraščajočih mehurčkov in intenzivna konvekcija, ki jo povzročajo, lahko povzročita močnejšo erozijo in korozijo ognjevzdržnih materialov dna posode in stranskih sten, kar skrajša življenjsko dobo peči. To lahko vnese tudi produkte erozije v staljeno steklo in ustvari nove vire nehomogenosti (kamni, proge).

Motnje pretočnih vzorcevČe so razporeditev točk mehurčkov, velikost mehurčkov ali frekvenca slabo zasnovane, lahko motijo ​​prvotna, koristna temperaturna in naravna polja pretoka znotraj talilnega rezervoarja. To lahko ustvari nova nehomogena območja ali vrtince.

4. Ključni kontrolni parametri za tehnologijo mehurčkov

Položaj mehurčkovObičajno v zadnjem delu talilne cone (zagotavljanje, da se surovine večinoma stalijo) in v coni bistrenja. Položaj je treba izbrati tako, da se optimizirata pretočna in temperaturna polja.

Izbira plinaMožnosti vključujejo zrak (cenovno ugoden, vendar z močnimi oksidacijskimi lastnostmi), dušik (inert) in inertne pline, kot je argon (najboljša inertnost, vendar drag). Izbira je odvisna od sestave stekla, redoks stanja in stroškov.

Velikost mehurčkovIdealno je ustvariti večje mehurčke (premera od nekaj milimetrov do centimetrov). Majhni mehurčki se dvigajo počasi, imajo šibek sesalni učinek in jih ni enostavno iztisniti, zato postanejo napake. Velikost mehurčkov je odvisna od zasnove šobe in tlaka plina.

Pogostost mehurčkovPeriodično vpihovanje mehurčkov (npr. enkrat na nekaj minut) je pogosto učinkovitejše od neprekinjenega vpihovanja mehurčkov. Ustvarja močne motnje, hkrati pa omogoča čas za izločanje mehurčkov in stabilizacijo stekla. Intenzivnost (pretok plina in tlak) mora biti usklajena z globino in viskoznostjo stekla.

Postavitev mehurčkaste točkeRazporeditev več vrst v razmaknjenem vzorcu, ki pokriva celotno širino rezervoarja, zagotavlja, da konvekcija doseže vse vogale in preprečuje "mrtve cone". Razmik je treba optimizirati.

Čistost plina: Nečistočam, kot so vlaga ali drugi plini, se je treba izogibati, da preprečite nove težave.

Skratka, mehurčkanje je ključna tehnologija, ki vbrizgava plin v staljeno steklo, da ustvari močno vertikalno kroženje in mešanje. To ne le znatno pospeši proces notranjega bistrenja, saj pomaga pri združevanju in izločanju majhnih in velikih mehurčkov, temveč tudi učinkovito razgradi kemično in toplotno nehomogene plasti ter odpravi mrtve cone pretoka. Posledično močno izboljša učinkovitost in kakovost homogenizacije stekla. Vendar pa je strog nadzor nad ključnimi parametri, kot so izbira plina, položaj, frekvenca in velikost mehurčkov, bistvenega pomena, da se prepreči nastanek novih napak v mehurčkih, poslabšanje erozije ognjevzdržnih materialov ali motenje prvotnega polja pretoka. Zato je mehurčkanje, čeprav ima potencialne pomanjkljivosti, ključna tehnologija, ki jo je mogoče optimizirati za znatno izboljšanje proizvodnje stekla.