Гомогенизация и студка стекломассы
По окончании провара шихты стекломасса состоит из микроучастков (ячеек) разнородных расплавов. Силикатные расплавы, образующиеся вокруг разных зерен песка в процессах силикато- и стеклообразования, различаются по своему химическому составу, так как соотношение компонентов, покрывающих или окружающих зерна, не может быть совершенно одинаковым во всех точках шихты или расплава; к тому же зерна песка имеют разные размеры. Ячейки отделяются одна от другой поверхностями раздела, образовавшимися под действием сил поверхностного натяжения.
Если шихта плохо перемешана и составлена из материалов неоднородного зернового состава, области разнородных расплавов увеличиваются в размерах и различия в их химических составах становятся более резкими. При движении в бассейнах стекловаренных печей разнородные участки растягиваются в слои и тонкие нити, которые при определенном различии в химических составах и показателях преломления можно увидеть в готовом стекле в форме так называемых свилей. Химическая неоднородность в виде слоев, неразличимых невооруженным глазом, а еще больше – в форме свилей вызывает появление в стекле механических напряжений, увеличивающих его хрупкость и нередко приводящих к растрескиванию изделий. Поэтому при подготовке стекломассы к выработке ее необходимо сделать химически однородной.
Состав стекломассы, как и состав любой жидкости, выравнивается путем молекулярной диффузии; однако в отличие от маловязких жидкостей с помощью только одной диффузии стекломассу гомогенизировать невозможно: скорость диффузии в вязких силикатных расплавах крайне мала (примерно 10–6 см2/сут.).
|
|
|
Для того чтобы гомогенизировать стекломассу, ее нужно привести в движение. Из-за высокой вязкости стекломассе нельзя сообщить вихревое (турбулентное) движение, при котором перемешивание происходит более активно и полно. Тем не менее, даже при свойственном стекломассе ламинарном течении пограничные пленки разнородных ячеек растягиваются в тончайшие слои или нити с развитой поверхностью контакта. Вблизи этой поверхности облегчается взаимная диффузия контактирующих расплавов и уменьшаются различия в их химическом составе. Такую гомогенизирующую работу выполняют потоки движущейся стекломассы, а также пузыри, поднимающиеся внутри расплава: они растягивают пограничные пленки ячеек, не разрывая их.
Для получения однородной стекломассы прежде всего необходима однородная шихта, тщательно перемешанная и увлажненная, а по возможности и уплотненная. При загрузке в печь шихта не должна распыляться и расслаиваться; необходимо точно соблюдать ее постоянное соотношение по массе с обратным боем стекла. Гомогенизацию стекломассы облегчают высокая температура и минимальная вязкость расплава.
|
|
|
При современных интенсивных методах подготовки стекломассы широко применяют искусственные средства гомогенизации – бурление и механическое перемешивание расплава. Способствует гомогенизации стекломассы и ее электрический подогрев.
Степень химической однородности стекла характеризуется разбросом значений его физических свойств (чаще всего, плотности или показателя преломления) внутри пробы с определенной массой. Для оценки однородности исследуют, в какой мере проба стекла, измельченного в порошок, разделяется на фракции с разными свойствами, например, с разной плотностью. Для этого пробу помещают в специальную жидкость, плотность которой при комнатной температуре равна плотности стекла. Затем температуру жидкости изменяют, при этом ее плотность изменяется в большей степени, чем плотность стекла. Из пробы стеклянного порошка при каждой новой температуре жидкости выпадает та его фракция, плотность которой равна плотности жидкости. Измеряют интервал температур жидкости, в котором происходит разделение порошка. Измерения производят на центрифуге, с помощью которой облегчают разделение. Температурный интервал разделения тем меньше, чем однороднее стекло; например, для хорошего листового стекла интервал температур равен 2°С, а для оптического стекла высокой однородности – 0,5°С.
|
|
|
Последней стадией подготовки стекломассы к выработке является ее охлаждение (студка), которое начинают вести в конце стадий осветления и гомогенизации расплава. Так как полностью охлажденная стекломасса имеет слишком большую вязкость для того, чтобы ее можно было осветлить или гомогенизировать, то обе эти стадии должны завершиться в начале охлаждения. В этих целях охлаждение сначала ведут медленно до температуры стекломассы порядка 1300°С, после чего скорость студки можно увеличить в любых доступных пределах.
На стадии охлаждения стекломасса должна приобрести температурную однородность в вырабатываемом объеме. Для этого в процессе студки температуру стекломассы понижают непрерывно и равномерно по объему без случайных местных перегревов или переохлаждения отдельных участков расплава. Механическое перемешивание расплава, практикуемое для его химической гомогенизации, эффективно способствует и выравниванию температуры стекломассы.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 353; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!