naujienos

Burbuliavimas, labai svarbi ir plačiai naudojama priverstinio homogenizavimo technika, daro didelę ir sudėtingą įtaką išlydyto stiklo skaidrinimo ir homogenizavimo procesams. Čia pateikiama išsami analizė.

1. Burbuliavimo technologijos principas

Burbuliavimas apima kelių eilių burbuliatorių (purkštukų) įrengimą lydymo krosnies apačioje (paprastai vėlesnėje lydymo zonos arba skaidrinimo zonos dalyje). Į aukštos temperatūros išlydytą stiklą periodiškai arba nuolat įpurškiamos specialios dujos, paprastai suslėgtas oras, azotas arba inertinės dujos. Dujos plečiasi ir kyla per išlydytą stiklą, sukurdamos kylančių burbuliukų stulpelius.

2. Burbuliavimo poveikis skaidrinimo procesui (daugiausia teigiamas)

Burbuliavimas daugiausia padeda pašalinti dujų burbuliukus, taip skaidrindamas stiklą.

Burbulų šalinimo skatinimas

Siurbimo efektasDėl didelių, kylančių burbuliukų susidaro žemo slėgio zona, sukurianti „pumpavimo efektą“. Tai efektyviai pritraukia, surenka ir sujungia mažyčius aplinkinio išlydyto stiklo mikro burbuliukus, kurie vėliau iškeliami į paviršių ir išstumiami.

Sumažėjęs dujų tirpumasĮpurškiamos dujos, ypač inertinės, gali praskiesti išlydytame stikle ištirpusias dujas (pvz., SO₂, O₂, CO₂), sumažindamos jų dalinį slėgį. Tai palengvina ištirpusių dujų ištirpimą kylančiuose burbuliukuose.

Sumažintas vietinis persisotinimasKylantys burbuliukai sudaro paruoštą dujų ir skysčio sąsają, todėl persotintoms ištirpusioms dujoms lengviau ištirpti ir difunduoti į burbuliukus.

Sutrumpintas baudų keliasKylančios burbuliukų kolonos veikia kaip „greitieji takai“, pagreitinančios ištirpusių dujų ir mikroburbuliukų migraciją paviršiaus link.

Putplasčio sluoksnio sutrikdymasArti paviršiaus kylantys burbuliukai padeda suskaidyti tankų putų sluoksnį, kuris gali trukdyti dujų išstūmimui.

Galimas neigiamas poveikis (reikalinga kontrolė)

Naujų burbulų pristatymasJei netinkamai kontroliuojami burbuliavimo parametrai (dujų slėgis, dažnis ir grynumas) arba jei užsikimšę purkštukai, proceso metu gali atsirasti nepageidaujamų naujų, mažų burbuliukų. Jei šių burbuliukų nepavyksta pašalinti ar ištirpinti vėlesnio skaidrinimo metu, jie tampa defektais.

Netinkamas dujų pasirinkimasJei įpurškiamos dujos nepalankiai reaguoja su išlydytu stiklu arba ištirpusiomis dujomis, gali susidaryti sunkiau pašalinamos dujos arba junginiai, kurie trukdo skaidrinimo procesui.

3. Burbuliavimo poveikis homogenizacijos procesui (daugiausia teigiamas)

Burbuliavimas žymiai pagerina maišymą ir homogenizavimąišlydytas stiklas.

Patobulinta konvekcija ir maišymas

Vertikali cirkuliacijaKylant burbulų kolonoms, jų mažas tankis, palyginti su išlydyto stiklo tankiu, sukuria stiprią aukštyn kylančią srovę. Kad papildytų kylantį stiklą, aplinkinis ir apatinis stiklas teka horizontaliai burbulų kolonos link, sukurdamas galingąvertikali cirkuliacijaarbakonvekcijaŠi priverstinė konvekcija labai pagreitina horizontalų išlydyto stiklo maišymąsi.

Šlyties maišymasKylančių burbuliukų ir juos supančio išlydyto stiklo greičių skirtumas sukuria šlyties jėgas, skatinančias difuzinį maišymąsi tarp gretimų stiklo sluoksnių.

Sąsajos atnaujinimasKylančių burbuliukų sukeltas sujudimas nuolat atnaujina skirtingų sudėčių stiklo sąlyčio sąsajas, pagerindamas molekulinės difuzijos efektyvumą.

Stratifikacijos ir dryžių sutrikimas

Stipri konvekcija efektyviai suskaidocheminis arba terminis stratifikavimasirdryžiųdėl tankio skirtumų, temperatūros gradientų arba netolygaus padavimo. Šiuos sluoksnius jis įtraukia į pagrindinį srautą maišymui.

Tai ypač padeda pašalinti„negyvos zonos“bako apačioje, mažinant kristalizaciją arba didelį nehomogeniškumą, kurį sukelia ilgalaikė stagnacija.

Pagerintas homogenizacijos efektyvumas

Palyginti su natūralia konvekcija arba temperatūros gradiento srautais, priverstinė konvekcija, susidaranti dėl burbuliavimo, turididesnis energijos tankis ir platesnis pasiekiamumasTai žymiai sutrumpina laiką, reikalingą norimam homogeniškumo lygiui pasiekti arba didesniam homogeniškumui pasiekti per tą patį laikotarpį.

Galimas neigiamas poveikis (reikia atkreipti dėmesį)

Ugniai atsparių medžiagų erozijaDėl didelio greičio kylančių burbuliukų srauto ir jų sukeliamos intensyvios konvekcijos gali sustiprėti rezervuaro dugno ir šoninių sienelių ugniai atsparių medžiagų erozija ir korozija, sutrumpėti krosnies tarnavimo laikas. Dėl to į išlydytą stiklą taip pat gali patekti erozijos produktų, sukurdami naujus nehomogeniškumo šaltinius (akmenis, dryžius).

Srauto modelių sutrikimasJei burbuliavimo taškų išdėstymas, burbuliukų dydis ar dažnis yra prastai suprojektuoti, jie gali sutrikdyti pradinę, naudingą temperatūrą ir natūralius srauto laukus lydymosi bake. Dėl to gali susidaryti nauji nehomogeniniai regionai arba sūkuriai.

4. Pagrindiniai burbuliavimo technologijos valdymo parametrai

Burbuliavimo pozicijaPaprastai vėlesnėje lydymo zonos dalyje (užtikrinant, kad žaliavos būtų daugiausia ištirpusios) ir skaidrinimo zonoje. Padėtis turi būti parinkta taip, kad būtų optimizuoti srauto ir temperatūros laukai.

Dujų pasirinkimasGalimi variantai: oras (maža kaina, bet stiprios oksidacinės savybės), azotas (inertinis) ir inertinės dujos, tokios kaip argonas (geriausias inertiškumas, bet brangios). Pasirinkimas priklauso nuo stiklo sudėties, redokso būsenos ir kainos.

Burbulo dydisIdealu būtų gauti didesnius burbuliukus (nuo kelių milimetrų iki centimetrų skersmens). Maži burbuliukai kyla lėtai, silpnai siurbia ir gali būti sunkiai išstumiami, todėl tampa defektais. Burbuliukų dydį kontroliuoja antgalio konstrukcija ir dujų slėgis.

Burbuliavimo dažnisPeriodinis burbuliavimas (pvz., kartą per kelias minutes) dažnai yra efektyvesnis nei nuolatinis burbuliavimas. Jis sukuria stiprius trikdžius, tuo pačiu suteikdamas laiko burbuliukams pasišalinti ir stiklui stabilizuotis. Intensyvumas (dujų srauto greitis ir slėgis) turi būti suderintas su stiklo storiu ir klampumu.

Burbuliavimo taško išdėstymasKelių eilučių išdėstymas pakopiniu būdu, apimančiu visą bako plotį, užtikrina, kad konvekcija pasiektų visus kampus ir nesusidarytų „negyvos zonos“. Tarpai tarp jų turi būti optimizuoti.

Dujų grynumasNorint išvengti naujų problemų, reikia vengti tokių priemaišų kaip drėgmė ar kitos dujos.

Apibendrinant galima teigti, kad burbuliavimas yra labai svarbi technologija, kurios metu į išlydytą stiklą įpurškiamos dujos, kad būtų sukurta stipri vertikali cirkuliacija ir maišymas. Tai ne tik žymiai pagreitina vidinį skaidrinimo procesą, padedant mažiems ir dideliems burbuliukams susijungti ir būti išstumtiems, bet ir efektyviai suskaido cheminius bei terminius nehomogeninius sluoksnius ir pašalina srauto negyvas zonas. Dėl to tai labai pagerina stiklo homogenizavimo efektyvumą ir kokybę. Tačiau griežta pagrindinių parametrų, tokių kaip dujų parinkimas, padėtis, dažnis ir burbuliukų dydis, kontrolė yra būtina siekiant išvengti naujų burbuliukų defektų atsiradimo, ugniai atsparios erozijos pablogėjimo ar pradinio srauto lauko sutrikdymo. Todėl, nors burbuliavimas turi galimų trūkumų, jis yra pagrindinė technologija, kurią galima optimizuoti, siekiant žymiai pagerinti stiklo gamybą.