nieuws

Het doorborrelen van glas, een cruciale en veelgebruikte techniek bij geforceerde homogenisatie, heeft een aanzienlijke en complexe invloed op de klaring en homogenisatie van gesmolten glas. Hier volgt een gedetailleerde analyse.

1. Principe van bubbeltechnologie

Bij het borrelen worden meerdere rijen sproeiers (mondstukken) onderin de smeltoven geplaatst (meestal in het laatste deel van de smeltzone of de klaringszone). Een specifiek gas, meestal perslucht, stikstof of een inert gas, wordt periodiek of continu in het hete gesmolten glas geïnjecteerd. Het gas zet uit en stijgt door het gesmolten glas, waardoor kolommen van opstijgende bellen ontstaan.

2. Impact van het beluchten op het klaringsproces (voornamelijk positief)

Door het borrelen worden gasbellen verwijderd, waardoor het glas helderder wordt.

Het bevorderen van het verwijderen van luchtbellen

ZuigeffectIn het kielzog van de grote, opstijgende bellen ontstaat een lagedrukzone, waardoor een "pompeffect" ontstaat. Dit zuigt efficiënt kleine microbellen uit het omringende gesmolten glas aan, verzamelt ze en voegt ze samen, waarna ze naar het oppervlak worden gebracht om te worden uitgestoten.

Verminderde gasoplosbaarheidHet ingespoten gas, met name inert gas, kan de opgeloste gassen in het gesmolten glas (bijv. SO₂, O₂, CO₂) verdunnen, waardoor hun partiële druk afneemt. Dit vergemakkelijkt de ontgassing van de opgeloste gassen in de opstijgende bellen.

Verminderde lokale oververzadigingDe opstijgende bellen vormen een kant-en-klaar gas-vloeistofgrensvlak, waardoor het voor oververzadigde opgeloste gassen gemakkelijker wordt om vrij te komen en in de bellen te diffunderen.

Verkorte boeteprocedureDe opstijgende bellenkolommen fungeren als "snelle transportroutes", waardoor de migratie van opgeloste gassen en microbellen naar het oppervlak wordt versneld.

Verstoring van de schuimlaagVlak onder het oppervlak helpen opstijgende bubbels de dichte schuimlaag te doorbreken die de gasafvoer kan belemmeren.

Mogelijke negatieve effecten (vereisen controle)

Introductie van nieuwe bubbelsAls de borrelparameters (gasdruk, frequentie en zuiverheid) niet goed worden geregeld of als de sproeiers verstopt raken, kunnen er ongewenste, kleine belletjes ontstaan. Als deze belletjes niet kunnen worden verwijderd of opgelost tijdens de daaropvolgende klaring, worden ze als defecten beschouwd.

Onjuiste gasselectieAls het ingespoten gas ongunstig reageert met het gesmolten glas of de opgeloste gassen, kan dit leiden tot de vorming van moeilijk te verwijderen gassen of verbindingen, waardoor het klaringsproces wordt belemmerd.

3. Impact van het borrelen op het homogenisatieproces (voornamelijk positief)

Door het borrelen wordt het mengen en homogeniseren van de vloeistof aanzienlijk verbeterd.gesmolten glas.

Verbeterde convectie en roering

Verticale circulatieNaarmate de bellenkolommen opstijgen, zorgt hun lage dichtheid in vergelijking met het gesmolten glas voor een sterke opwaartse stroming. Om het opstijgende glas aan te vullen, stroomt het omringende en onderste glas horizontaal naar de bellenkolom toe, waardoor een krachtige stroming ontstaat.verticale circulatieofconvectieDeze geforceerde convectie versnelt de horizontale menging van het gesmolten glas aanzienlijk.

SchuifmengingHet snelheidsverschil tussen de opstijgende bellen en het omringende gesmolten glas genereert schuifkrachten, waardoor diffusieve menging tussen aangrenzende glaslagen wordt bevorderd.

InterfacevernieuwingDe beweging van de opstijgende bubbels ververst voortdurend de contactvlakken tussen glas van verschillende samenstellingen, waardoor de efficiëntie van de moleculaire diffusie wordt verbeterd.

Verstoring van stratificatie en strepen

Sterke convectie breekt effectief afchemische of thermische stratificatieEnstrepenveroorzaakt door dichtheidsverschillen, temperatuurgradiënten of ongelijkmatige toevoer. Het voegt deze lagen toe aan de hoofdstroom voor menging.

Dit is vooral handig bij het elimineren van“dode zones”op de bodem van de tank, waardoor kristallisatie of ernstige inhomogeniteit als gevolg van langdurige stilstand wordt verminderd.

Verbeterde homogenisatie-efficiëntie

Vergeleken met natuurlijke convectie of temperatuurgradiëntstromingen heeft de geforceerde convectie die door bubbelvorming wordt gegenereerd eenhogere energiedichtheid en groter bereikDit verkort de tijd die nodig is om een ​​gewenst niveau van homogeniteit te bereiken aanzienlijk, of zorgt voor een hogere uniformiteit binnen dezelfde tijdsperiode.

Mogelijke negatieve effecten (vereisen aandacht)

Vuurvast materiaal erosieDe hoge snelheid waarmee opstijgende bellen ontstaan ​​en de intense convectie die ze veroorzaken, kunnen leiden tot sterkere erosie en corrosie van de vuurvaste materialen op de bodem en zijwanden van de tank, waardoor de levensduur van de oven wordt verkort. Dit kan ook erosieproducten in het gesmolten glas brengen, waardoor nieuwe bronnen van inhomogeniteit ontstaan ​​(stenen, strepen).

Verstoring van stromingspatronenAls de opstelling van de borrelpunten, de grootte van de bellen of de frequentie ervan slecht zijn ontworpen, kunnen ze de oorspronkelijke, gunstige temperatuur en natuurlijke stroming in de smeltoven verstoren. Dit kan leiden tot nieuwe inhomogene gebieden of wervelingen.

4. Belangrijkste regelparameters voor bubbeltechnologie

Borrelende positieTypisch in het laatste deel van de smeltzone (om ervoor te zorgen dat de grondstoffen grotendeels gesmolten zijn) en de klaringszone. De positie moet zodanig gekozen worden dat de stroming en temperatuur optimaal zijn.

GasselectieMogelijke opties zijn lucht (lage kosten, maar sterke oxiderende eigenschappen), stikstof (inert) en inerte gassen zoals argon (beste inertheid, maar duur). De keuze hangt af van de glassamenstelling, de redoxstatus en de kosten.

Grootte van de bubbelHet ideaal is om grotere bellen te produceren (enkele millimeters tot centimeters in diameter). Kleine bellen stijgen langzaam op, hebben een zwakke zuigkracht en kunnen moeilijk worden verwijderd, waardoor ze defecten vormen. De grootte van de bellen wordt bepaald door het ontwerp van het mondstuk en de gasdruk.

BorrelfrequentiePeriodiek borrelen (bijvoorbeeld eens in de paar minuten) is vaak effectiever dan continu borrelen. Het creëert sterke turbulentie, terwijl er tegelijkertijd tijd is voor de bellen om te ontsnappen en het glas te stabiliseren. De intensiteit (gasstroom en druk) moet worden afgestemd op de dikte en viscositeit van het glas.

Bubbling Point-lay-outDoor meerdere rijen in een verspringend patroon te plaatsen dat de volledige breedte van de tank beslaat, wordt ervoor gezorgd dat de convectie alle hoeken bereikt en "dode zones" worden voorkomen. De afstand tussen de rijen moet worden geoptimaliseerd.

GaszuiverheidOnzuiverheden zoals vocht of andere gassen moeten worden vermeden om nieuwe problemen te voorkomen.

Kortom, het inspuiten van gas in gesmolten glas is een cruciale technologie die zorgt voor een sterke verticale circulatie en roering. Dit versnelt niet alleen het interne klaringsproces aanzienlijk, waardoor kleine en grote bellen samensmelten en worden afgevoerd, maar breekt ook effectief chemisch en thermisch inhomogene lagen af ​​en elimineert dode zones in de stroming. Hierdoor verbetert het de homogenisatie-efficiëntie en de kwaliteit van het glas aanzienlijk. Strikte controle over belangrijke parameters zoals gasselectie, positie, frequentie en belgrootte is echter essentieel om te voorkomen dat er nieuwe beldefecten ontstaan, de erosie van het vuurvaste materiaal verergert of het oorspronkelijke stromingsveld wordt verstoord. Hoewel er dus potentiële nadelen zijn, is het inspuiten van gas een sleuteltechnologie die geoptimaliseerd kan worden om de glasproductie aanzienlijk te verbeteren.