nyheter

Bobling, en kritisk og mye brukt teknikk i tvungen homogenisering, påvirker finings- og homogeniseringsprosessene til smeltet glass betydelig og komplekst. Her er en detaljert analyse.

1. Prinsippet for bobleteknologi

Bobling innebærer å installere flere rader med boblere (dyser) i bunnen av smelteovnen (vanligvis i den siste delen av smeltesonen eller finingssonen). En spesifikk gass, vanligvis trykkluft, nitrogen eller en inert gass, injiseres i det høytemperatursmeltede glasset på en periodisk eller kontinuerlig måte. Gassen ekspanderer og stiger gjennom det smeltede glasset, og skaper kolonner av stigende bobler.

2. Boblingens innvirkning på fineringsprosessen (hovedsakelig positiv)

Bobling bidrar hovedsakelig til å fjerne gassbobler, og dermed klargjøre glasset.

Fremme fjerning av bobler

SugeeffektEn lavtrykkssone dannes i kjølvannet av de store, stigende boblene, noe som skaper en «pumpeeffekt». Dette trekker effektivt inn, samler og smelter sammen små mikrobobler fra det omkringliggende smeltede glasset, og fører dem til overflaten for utstøting.

Redusert gassløselighetDen injiserte gassen, spesielt inert gass, kan fortynne de oppløste gassene i det smeltede glasset (f.eks. SO₂, O₂, CO₂), og dermed redusere partialtrykket. Dette letter utskillelsen av oppløste gasser i de stigende boblene.

Redusert lokal overmetningDe stigende boblene danner et ferdiglaget gass-væske-grensesnitt, noe som gjør det lettere for overmettede oppløste gasser å løse seg opp og diffundere inn i boblene.

Forkortet finingstiDe stigende boblesøylene fungerer som «hurtigbaner» som akselererer migrasjonen av oppløste gasser og mikrobobler mot overflaten.

Forstyrrelse av skumlagNær overflaten bidrar stigende bobler til å bryte opp det tette skumlaget som kan hindre gassutstøting.

Potensielle negative effekter (krever kontroll)

Introduksjon av nye boblerHvis bobleparametrene (gasstrykk, frekvens og renhet) kontrolleres feil, eller hvis dysene er blokkerte, kan prosessen introdusere uønskede nye, små bobler. Hvis disse boblene ikke kan fjernes eller løses opp i påfølgende fining, blir de defekter.

Feil gassvalgHvis den injiserte gassen reagerer ugunstig med det smeltede glasset eller oppløste gassene, kan den produsere gasser eller forbindelser som er vanskeligere å fjerne, noe som hindrer finingsprosessen.

3. Boblingens innvirkning på homogeniseringsprosessen (hovedsakelig positiv)

Bobling forbedrer blandingen og homogeniseringen avsmeltet glass.

Forbedret konveksjon og omrøring

Vertikal sirkulasjonNår boblesøylene stiger, skaper deres lave tetthet sammenlignet med det smeltede glasset en sterk oppadgående strøm. For å etterfylle det stigende glasset, strømmer det omkringliggende og nederste glasset horisontalt mot boblesøylen, og skaper en kraftigvertikal sirkulasjonellerkonveksjonDenne tvungne konveksjonen akselererer den horisontale blandingen av det smeltede glasset betraktelig.

SkjærblandingHastighetsforskjellen mellom de stigende boblene og det omkringliggende smeltede glasset genererer skjærkrefter, som fremmer diffusiv blanding mellom tilstøtende glasslag.

Fornyelse av grensesnittetBevegelsen fra de stigende boblene frisker kontinuerlig opp kontaktflatene mellom glass med ulik sammensetning, noe som forbedrer effektiviteten til molekylær diffusjon.

Forstyrrelse av lagdeling og striasjoner

Sterk konveksjon bryter effektivt oppkjemisk eller termisk lagdelingogstriperforårsaket av tetthetsforskjeller, temperaturgradienter eller ujevn mating. Den inkorporerer disse lagene i hovedstrømmen for blanding.

Dette er spesielt nyttig for å eliminere«døde soner»på bunnen av tanken, noe som reduserer krystallisering eller alvorlig inhomogenitet forårsaket av langvarig stagnasjon.

Forbedret homogeniseringseffektivitet

Sammenlignet med naturlig konveksjon eller temperaturgradientstrømmer, har den tvungne konveksjonen generert av bobling enhøyere energitetthet og bredere rekkeviddeDette forkorter tiden som kreves for å oppnå et ønsket nivå av homogenitet betydelig, eller oppnår høyere ensartethet innenfor samme tidsramme.

Potensielle negative effekter (krever oppmerksomhet)

Erosjon av ildfast materialeDen høyhastighetsstrømmen av stigende bobler og den intense konveksjonen de induserer kan forårsake sterkere erosjon og korrosjon av tankbunnen og sideveggenes ildfaste materialer, noe som forkorter ovnens levetid. Dette kan også introdusere erosjonsprodukter i det smeltede glasset, og skape nye kilder til inhomogenitet (steiner, rifler).

Forstyrrelse av flytmønstreHvis boblepunktets utforming, boblestørrelse eller frekvens er dårlig utformet, kan de forstyrre den opprinnelige, gunstige temperaturen og de naturlige strømningsfeltene i smeltetanken. Dette kan skape nye inhomogene områder eller virvler.

4. Viktige kontrollparametere for bobleteknologi

Boblende posisjonVanligvis i den siste delen av smeltesonen (slik at råmaterialene stort sett smeltes) og finingssonen. Plasseringen må velges for å optimalisere strømnings- og temperaturfeltene.

GassvalgAlternativene inkluderer luft (lav kostnad, men sterke oksiderende egenskaper), nitrogen (inert) og inerte gasser som argon (best inerthet, men dyrt). Valget avhenger av glassets sammensetning, redokstilstand og kostnad.

BoblestørrelseDet ideelle er å produsere større bobler (fra flere millimeter til centimeter i diameter). Små bobler stiger sakte, har en svak sugeeffekt og kan være vanskelige å presse ut, noe som kan føre til defekter. Boblestørrelsen styres av dysedesign og gasstrykk.

BoblefrekvensPeriodisk bobling (f.eks. én gang hvert par minutter) er ofte mer effektivt enn kontinuerlig bobling. Det skaper sterke forstyrrelser samtidig som det gir tid til at bobler kan presses ut og glasset stabiliseres. Intensiteten (gassstrømningshastighet og trykk) må tilpasses glassdybden og viskositeten.

Oppsett for boblepunktVed å arrangere flere rader i et forskjøvet mønster som dekker hele tankens bredde, sikrer du at konveksjonen når alle hjørner, noe som forhindrer «døde soner». Avstanden må optimaliseres.

GassrenhetUrenheter som fuktighet eller andre gasser må unngås for å forhindre nye problemer.

Avslutningsvis er bobling en avgjørende teknologi som injiserer gass i smeltet glass for å skape sterk vertikal sirkulasjon og omrøring. Dette akselererer ikke bare den interne finingsprosessen betydelig, noe som hjelper små og store bobler med å smelte sammen og bli utstøtt, men bryter også effektivt opp kjemiske og termiske inhomogene lag og eliminerer døde soner i strømningen. Følgelig forbedrer det homogeniseringseffektiviteten og kvaliteten på glasset betraktelig. Streng kontroll over viktige parametere som gassvalg, posisjon, frekvens og boblestørrelse er imidlertid avgjørende for å unngå å introdusere nye bobledefekter, forverre ildfast erosjon eller forstyrre det opprinnelige strømningsfeltet. Selv om det har potensielle ulemper, er bobling en nøkkelteknologi som kan optimaliseres for å forbedre glassproduksjonen betydelig.