Smelting av flaskeglass

Glasssmelting er en svært kompleks prosess. Batchmaterialene vil gjennomgå en rekke fysiske, kjemiske og fysiokjemiske endringer og reaksjoner ved høye temperaturer. Resultatene av disse endringene og reaksjonene gjør den mekaniske blandingen av ulike råmaterialer til en kompleks smelte, nemlig glassvæske.
I henhold til endringene og reaksjonene som skjer i batchmaterialene under glasssmelteprosessen, kan glasssmelteprosessen deles inn i fem trinn, nemlig silikatdannelse, glassdannelse, klaring, homogenisering og avkjøling.

Det meste av det vanlige flaskeglasset er sammensatt av silikat, og dannelsesreaksjonen av silikat utføres i stor grad i fast tilstand. I dette stadiet gjennomgår sammensetningen av pulveret en rekke fysiske og kjemiske endringer. En stor mengde gassformige stoffer i pulveret fordamper. Da begynner silisiumdioksidet og andre komponenter å samhandle. På slutten av dette stadiet avsluttes hovedreaksjonen i fast tilstand, og pulveret blir en sinter sammensatt av silikat og silisiumoksid. For de fleste glass ender dette stadiet i utgangspunktet ved 800~900 grader.

Fortsett oppvarmingen, sinteren som genereres i silikatdannelsesstadiet begynner å smelte, den lavtsmeltende blandingen begynner å smelte først, og silikatet og det gjenværende silisiumdioksydet smelter og diffunderer hverandre, og sinteren blir en gjennomsiktig glassvæske. Denne prosessen kalles glassdannelsesstadiet. På dette tidspunktet er det ikke noe ureagert batchmateriale, men det er fortsatt mye bobler og striper i glasset, og den kjemiske sammensetningen og egenskapene er også ujevne. Temperaturen på vanlig glass på dette stadiet er 1200 ~ 1250 grader.

På slutten av glassdannelsesstadiet er det fortsatt mange bobler og striper i glasset. Når glassvæsken varmes opp ytterligere, vil viskositeten til glassvæsken avta. Prosessen med å eliminere synlige bobler i glassvæsken er klaringsprosessen til glassvæsken.
Under silikatdannelsen og glassdannelsesstadiene utfelles en stor mengde gass på grunn av dekomponeringen av batchmaterialene, fordampningen av noen komponenter, redoksreaksjonen av oksider, interaksjonen mellom glass og gassmedium og ildfaste materialer. De fleste av disse gassene slipper ut i rommet, og de fleste av de resterende gassene vil løse seg opp i glassvæsken. En liten del av gassen finnes fortsatt i glassvæsken i form av bobler. Det er tre hovedtilstander av gass i glasset, nemlig synlige bobler, oppløste gasser og gasser som danner kjemiske bindinger med glasskomponenter. De to sistnevnte er usynlige og vil ikke påvirke utseendekvaliteten til glasset. Klaringsprosessen til glassvæsken er hovedsakelig prosessen med å eliminere synlige bobler.
Under klaringsprosessen utføres eliminering av synlige bobler på følgende to måter. 1. Øk volumet av boblene, akselerer stigningen, flyt ut av glassoverflaten, knekk og forsvinn. 2. Få gasskomponentene i de små boblene til å løse seg opp i glassvæsken, og boblene absorberes og forsvinner.
For å fremskynde klaringen av glassvæske, i tillegg til å tilsette visse klaringsmidler til partiet, blir metoden for å øke temperaturen på glassvæske generelt tatt i bruk. Dette stadiet av de fleste glass fullføres ved 1400~1500o grader, som ofte er det høyeste temperaturområdet ved glasssmelting. Viskositeten til glassvæske under klaring er 1~10Pa·s.

Rollen til homogenisering er å eliminere striper og andre inhomogeniteter i glassvæske, slik at den kjemiske sammensetningen av hver del av glassvæsken er jevn. I dette stadiet, på grunn av den termiske bevegelsen og gjensidig diffusjon av glassvæske, forsvinner stripene i glassvæsken gradvis, og den kjemiske sammensetningen av hver del av glassvæsken har gradvis en tendens til å være konsistent. Denne jevnheten er ofte preget av om brytningsindeksen til hver del av glassvæsken er den samme. Dette stadiet av de fleste glass fullføres ved en temperatur som er litt lavere enn temperaturen på klaringsstadiet.

Den homogeniserte glassvæsken kan ikke støpes til produkter umiddelbart, fordi temperaturen på glassvæsken på dette tidspunktet er høy og viskositeten er lavere enn under støping, som ikke er egnet for glassstøpeoperasjoner. Det må avkjøles og temperaturen på glassvæsken reduseres gradvis for å øke viskositeten til glassvæsken for å møte behovene til støping. Verdien av glassvæsketemperaturreduksjonen varierer med sammensetningen av glasset og støpemetoden. Vanligvis må soda-lime glass vanligvis avkjøles med 200~300o grader. Den avkjølte glassvæsken krever en jevn temperatur for å lette støpingen.
Under avkjøling skal den klarnede glassvæsken forhindre gjenutfelling av bobler. De små boblene som vises på dette stadiet kalles sekundære bobler eller regenererte bobler. De sekundære boblene er jevnt fordelt gjennom den avkjølte glassvæsken, med en diameter generelt under 0.1 mm, og antallet kan nå tusenvis per kubikkcentimeter glass. Siden temperaturen på glassvæsken er redusert på dette stadiet, er det svært vanskelig å eliminere sekundærboblene. Derfor bør dannelsen av sekundære bobler forhindres spesielt under kjøleprosessen.
De fem stadiene i glasssmelteprosessen ovenfor er forskjellige fra hverandre, men de henger også sammen. Disse stadiene forekommer faktisk ikke i en streng rekkefølge, men forekommer ofte samtidig.

Temperaturen på hvert punkt langs lengden av tankovnen for kontinuerlig drift er forskjellig, men den er konstant over tid, så det er mulig å etablere et stabilt temperatursystem. Riktigheten til smelteprosesssystemet påvirker ikke bare kvaliteten på det smeltede glasset, men bestemmer også produksjonen til det smeltede glasset. Figur 2-10 viser smeltetemperatursystemet for flaskeglass i en tankovn med kontinuerlig drift.

Enten det er en horisontal flammebassengovn eller en veiflammebassengovn, har temperatursystemet innvirkning på bakegraden til glassvæske, flyten av glassvæske, støpeoperasjoner, drivstofforbruk og ovnens alder. For flaskeglass er glassflaskene og boksene på markedet hovedsakelig delt inn i fire kategorier etter farge: fargeløs, lyseblå, smaragdgrønn og brun. Når fargen på glasset endres eller konsentrasjonen av glassfargen endres, har det en avgjørende innvirkning på varmeoverføringsformen og varmeoverføringseffektiviteten. Når det gjelder smelteprosessen, er virkningen av glassfargeendringer på prosessforholdene mye mer åpenbar og alvorlig enn virkningen av endringer i glasssammensetningen. Det er stor forskjell på temperaturfordelingen til forskjellige fargede glass i ovnen.

Det kan sees fra tabell 2-24 at ved samme smeltetemperatur er det åpenbare forskjeller i væskeoverflatetemperaturen og bassengets bunntemperatur for glass med forskjellige farger. Det er tre former for varmeoverføring i glasssmelteovnen: stråling, konveksjon og ledning. For glass med forskjellige farger, jo sterkere evnen til å absorbere strålingslys, det vil si, jo sterkere evnen til å absorbere høytemperatur strålingsvarme, jo mer varme absorberer glassoverflaten, og jo mindre varme overføres gjennom glasslegemet i glasset. form for stråling. Fra perspektivet til væskeoverflatetemperaturen har brunt glass den sterkeste varmeabsorpsjonskapasiteten og den høyeste væskeoverflatetemperaturen; smaragdgrønt glass er nummer to, og lyseblått glass er tredje. Fra et perspektiv av bassengets bunntemperatur blir problemet litt komplisert: lyseblått glass har dårlig evne til å absorbere strålingslys, og mer varme overføres til bassengbunnen gjennom glasskroppen i form av stråling, slik at bassengbunnen temperaturen er høyere; smaragdgrønt glass har en sterk evne til å absorbere strålingslys, og mindre varme overføres til bassengbunnen gjennom glasskroppen i form av stråling, slik at bassengets bunntemperatur er lavere. Brunt glass har imidlertid en sterk evne til å absorbere strålingslys, og temperaturen i bunnen av bassenget er mye høyere enn for smaragdgrønt glass. Årsaken kan være: glasset i bassenget er delt inn i flere væskelag. Siden lystransmittansen til brunt glass er svak, er temperaturforskjellen mellom væskelagene stor, og det bør være en stor temperaturgradient langs bassengets dybde. Men på grunn av den sterke varmeabsorpsjonskapasiteten til brunt glass, etter at den øvre glassvæsken absorberer varme, stiger temperaturen, volumet utvides og det genereres en skyv mot omgivelsene i horisontal retning. Denne skyvekraften endres av bassengveggen og overføres til det nedre væskelaget, og danner en konveksjonskraft. Forbedringen av konvektiv varmeoverføring veier opp for mangelen på strålingsvarmeoverføring, så temperaturen i bunnen av det brune glassbassenget er høyere.
Generelt sett, under samme prosessforhold og temperatursystem, for glass med samme komponenter, men forskjellige farger, kan smeltende brunt glass oppnå bedre glassensartethet og høyere smeltehastighet. Årsaken er nettopp den sterke konveksjonen forårsaket av brunt glasss sterke varmeabsorpsjonsevne. Selvfølgelig vil inngrepet fra bobleanordningen endre varmeoverføringsforholdene. Når du smelter smaragdgrønt glass, hvis du ønsker å forbedre bunntemperaturen, glassens ensartethet og smelteeffektivitet, er installasjon av en boblende enhet et effektivt tiltak. Når du ønsker å endre forskjellige farger på væske i samme ovn, må prosesselementene til smeltedelen, arbeidsdelen og matekanalen justeres tilsvarende for å tilpasse seg prosesstilstandsendringene forårsaket av "varmeoverføringsforskjellen" til glassfargen .