Pencairan kaca botol

Pencairan kaca adalah proses yang sangat kompleks. Bahan kelompok akan mengalami siri perubahan dan tindak balas fizikal, kimia dan fizikokimia pada suhu tinggi. Hasil daripada perubahan dan tindak balas ini menjadikan campuran mekanikal pelbagai bahan mentah menjadi cair yang kompleks, iaitu cecair kaca.
Mengikut perubahan dan tindak balas yang berlaku pada bahan batch semasa proses pencairan kaca, proses pencairan kaca boleh dibahagikan kepada lima peringkat iaitu pembentukan silikat, pembentukan kaca, penjernihan, penghomogenan dan penyejukan.

Kebanyakan kaca botol biasa terdiri daripada silikat, dan tindak balas pembentukan silikat sebahagian besarnya dijalankan dalam keadaan pepejal. Pada peringkat ini, komposisi serbuk mengalami beberapa siri perubahan fizikal dan kimia. Sebilangan besar bahan gas dalam serbuk meruap. Kemudian silikon dioksida dan komponen lain mula berinteraksi. Pada akhir peringkat ini, tindak balas keadaan pepejal utama berakhir, dan serbuk menjadi sinter yang terdiri daripada silikat dan silikon oksida. Bagi kebanyakan cermin mata, peringkat ini pada dasarnya berakhir pada 800~900 darjah .

Teruskan pemanasan, sinter yang dihasilkan dalam peringkat pembentukan silikat mula cair, campuran lebur rendah mula cair terlebih dahulu, dan silikat dan baki silikon dioksida cair dan meresap antara satu sama lain, dan sinter menjadi cecair kaca telus. Proses ini dipanggil peringkat pembentukan kaca. Pada masa ini, tiada bahan kelompok yang tidak bertindak balas, tetapi masih terdapat banyak gelembung dan coretan dalam kaca, dan komposisi dan sifat kimia juga tidak sekata. Suhu kaca biasa pada peringkat ini ialah 1200~1250 darjah.

Pada akhir peringkat pembentukan kaca, masih terdapat banyak buih dan coretan dalam kaca. Apabila cecair kaca dipanaskan lagi, kelikatan cecair kaca akan berkurangan. Proses menghapuskan buih-buih yang kelihatan dalam cecair kaca adalah proses penjelasan cecair kaca.
Semasa peringkat pembentukan silikat dan pembentukan kaca, sejumlah besar gas dimendakan disebabkan oleh penguraian bahan kelompok, pemeruapan beberapa komponen, tindak balas redoks oksida, interaksi antara medium kaca dan gas dan bahan refraktori. Kebanyakan gas ini terlepas ke angkasa, dan kebanyakan gas yang tinggal akan larut dalam cecair kaca. Sebahagian kecil gas masih wujud dalam cecair kaca dalam bentuk buih. Terdapat tiga keadaan utama gas dalam kaca, iaitu gelembung yang kelihatan, gas terlarut, dan gas yang membentuk ikatan kimia dengan komponen kaca. Dua yang terakhir tidak kelihatan dan tidak akan menjejaskan kualiti penampilan kaca. Proses penjelasan cecair kaca adalah terutamanya proses menghapuskan buih yang kelihatan.
Semasa proses penjelasan, penghapusan buih yang kelihatan dijalankan dalam dua cara berikut. 1. Tingkatkan isipadu buih, percepatkan kenaikannya, terapung keluar dari permukaan kaca, pecah dan hilang. 2. Jadikan komponen gas dalam gelembung kecil larut dalam cecair kaca, dan buih diserap dan hilang.
Untuk mempercepatkan penjernihan cecair kaca, sebagai tambahan kepada penambahan penjernih tertentu pada kumpulan, kaedah meningkatkan suhu cecair kaca secara amnya diguna pakai. Peringkat kebanyakan gelas ini disiapkan pada 1400~1500o darjah, yang selalunya merupakan kawasan suhu tertinggi dalam pencairan kaca. Kelikatan cecair kaca semasa penjelasan ialah 1~10Pa·s.

Peranan homogenisasi adalah untuk menghapuskan jalur dan ketidakhomogenan lain dalam cecair kaca, supaya komposisi kimia setiap bahagian cecair kaca adalah seragam. Pada peringkat ini, disebabkan oleh gerakan haba dan resapan bersama cecair kaca, jalur dalam cecair kaca secara beransur-ansur hilang, dan komposisi kimia setiap bahagian cecair kaca secara beransur-ansur cenderung konsisten. Keseragaman ini sering dicirikan oleh sama ada indeks biasan setiap bahagian cecair kaca adalah sama. Peringkat kebanyakan cermin mata ini diselesaikan pada suhu lebih rendah sedikit daripada suhu peringkat penjelasan.

Cecair kaca yang dihomogenkan tidak boleh dibentuk menjadi produk dengan serta-merta, kerana suhu cecair kaca pada masa ini adalah tinggi dan kelikatan lebih rendah daripada itu semasa pengacuan, yang tidak sesuai untuk operasi pengacuan kaca. Ia perlu disejukkan dan suhu cecair kaca dikurangkan secara beransur-ansur untuk meningkatkan kelikatan cecair kaca untuk memenuhi keperluan pengacuan. Nilai pengurangan suhu cecair kaca berbeza dengan komposisi kaca dan kaedah pengacuan. Secara amnya, gelas soda-limau biasanya perlu disejukkan sebanyak 200~300o darjah. Cecair kaca yang disejukkan memerlukan suhu seragam untuk memudahkan pengacuan.
Semasa penyejukan, cecair kaca yang telah dijelaskan harus menghalang pemendakan semula buih. Gelembung kecil yang muncul pada peringkat ini dipanggil buih sekunder atau buih yang dijana semula. Gelembung sekunder diagihkan sama rata ke seluruh cecair kaca yang disejukkan, dengan diameter umumnya di bawah 0.1mm, dan bilangannya boleh mencecah ribuan setiap sentimeter padu kaca. Oleh kerana suhu cecair kaca telah dikurangkan pada peringkat ini, sangat sukar untuk menghapuskan gelembung sekunder. Oleh itu, penjanaan buih sekunder harus dihalang terutamanya semasa proses penyejukan.
Lima peringkat dalam proses pencairan kaca di atas adalah berbeza antara satu sama lain, tetapi ia juga saling berkaitan. Peringkat ini sebenarnya tidak berlaku dalam susunan yang ketat, tetapi selalunya berlaku serentak.

Suhu pada setiap titik sepanjang tanur tangki operasi berterusan adalah berbeza, tetapi ia tetap dari masa ke masa, jadi adalah mungkin untuk mewujudkan sistem suhu yang stabil. Ketepatan sistem proses lebur bukan sahaja menjejaskan kualiti kaca cair, tetapi juga menentukan keluaran kaca cair. Rajah 2-10 menunjukkan sistem suhu lebur untuk kaca botol dalam tanur tangki operasi berterusan.

Sama ada ia adalah tanur kolam nyalaan mendatar atau tanur kolam nyalaan jalan, sistem suhunya mempunyai kesan ke atas tahap penaik cecair kaca, aliran cecair kaca, operasi pengacuan, penggunaan bahan api dan umur tanur. Bagi kaca botol, botol kaca dan tin di pasaran terbahagi terutamanya kepada empat kategori mengikut warna: tidak berwarna, biru muda, hijau zamrud dan coklat. Apabila warna kaca berubah atau kepekatan warna kaca berubah, ia mempunyai kesan penting pada bentuk pemindahan haba dan kecekapan pemindahan haba. Dari segi proses lebur, kesan perubahan warna kaca pada keadaan proses adalah lebih jelas dan serius daripada kesan perubahan komposisi kaca. Terdapat perbezaan besar dalam taburan suhu gelas berwarna berbeza di dalam relau.

Ia boleh dilihat daripada Jadual 2-24 bahawa pada suhu lebur yang sama, terdapat perbezaan yang jelas dalam suhu permukaan cecair dan suhu bawah kolam gelas dengan warna yang berbeza. Terdapat tiga bentuk pemindahan haba dalam relau lebur kaca: sinaran, perolakan, dan pengaliran. Untuk cermin mata yang berbeza warna, semakin kuat keupayaan untuk menyerap cahaya sinaran, iaitu, semakin kuat keupayaan untuk menyerap haba sinaran suhu tinggi, semakin banyak haba yang diserap permukaan kaca, dan semakin kurang haba yang dipindahkan melalui badan kaca dalam bentuk sinaran. Dari perspektif suhu permukaan cecair, kaca coklat mempunyai kapasiti penyerapan haba terkuat dan suhu permukaan cecair tertinggi; kaca hijau zamrud adalah kedua, dan kaca biru muda adalah ketiga. Dari perspektif suhu bawah kolam, masalahnya menjadi sedikit rumit: kaca biru muda mempunyai keupayaan yang lemah untuk menyerap cahaya sinaran, dan lebih banyak haba dipindahkan ke dasar kolam melalui badan kaca dalam bentuk sinaran, jadi bahagian bawah kolam. suhu lebih tinggi; kaca hijau zamrud mempunyai keupayaan yang kuat untuk menyerap cahaya sinaran, dan kurang haba dipindahkan ke dasar kolam melalui badan kaca dalam bentuk sinaran, jadi suhu bawah kolam lebih rendah. Walau bagaimanapun, kaca coklat mempunyai keupayaan yang kuat untuk menyerap cahaya sinaran, dan suhu di bahagian bawah kolam adalah lebih tinggi daripada kaca hijau zamrud. Sebabnya mungkin: kaca di kolam dibahagikan kepada beberapa lapisan cecair. Oleh kerana penghantaran cahaya kaca coklat adalah lemah, perbezaan suhu antara lapisan cecair adalah besar, dan harus ada kecerunan suhu yang besar di sepanjang kedalaman kolam. Walau bagaimanapun, disebabkan kapasiti penyerapan haba kaca coklat yang kuat, selepas cecair kaca atas menyerap haba, suhu meningkat, isipadu mengembang, dan tujahan ke arah sekeliling dihasilkan dalam arah mendatar. Teras ini diubah oleh dinding kolam dan dipindahkan ke lapisan cecair yang lebih rendah, membentuk daya perolakan. Peningkatan pemindahan haba perolakan mengimbangi kekurangan pemindahan haba sinaran, jadi suhu di bahagian bawah kolam kaca coklat lebih tinggi.
Secara umumnya, di bawah keadaan proses dan sistem suhu yang sama, untuk cermin mata dengan komponen yang sama tetapi warna yang berbeza, kaca coklat cair boleh memperoleh keseragaman kaca yang lebih baik dan kadar lebur yang lebih tinggi. Sebabnya adalah tepat kerana perolakan kuat yang disebabkan oleh kapasiti penyerapan haba kaca coklat yang kuat. Sudah tentu, campur tangan peranti menggelegak akan mengubah keadaan pemindahan haba. Apabila mencairkan kaca hijau zamrud, jika anda ingin meningkatkan suhu bawah, keseragaman kaca dan kecekapan lebur, memasang peranti menggelegak adalah langkah yang berkesan. Apabila anda ingin menukar warna cecair yang berbeza dalam relau yang sama, unsur-unsur proses bahagian lebur, bahagian kerja dan saluran makan mesti diselaraskan dengan sewajarnya untuk menyesuaikan diri dengan perubahan keadaan proses yang disebabkan oleh "perbezaan pemindahan haba" warna kaca .