Стекловарение. Этапы стекловарения. Осветление

Стекловарение – это термический процесс, при котором смесь разнородных компонентов шихты образует однородный расплав (стекломассу).Протекает в значительном температурном интервале. При варке различают 5 этапов стекловарения.

1. Силикатообразование

2. Стеклообразование

3. Осветление (дегозация)

4. Гомогенизация (усреднение состава)

5. Охлаждение (студка)

1 и 2 протекают почти одновременно.

Осветление стекломассы (дегазация):

Наиболее длительная и ответственная стадия варки стекла. Проводят при максимальных Т варки около 1600 С. Из расплава удаляются видимые газовые включения (крупные пузырьки) и выравнивается состав стекломассы. В готовом стекле всегда есть остаточное количество газов (пузыри или твердый раствор). Задача третей стадии – свести к минимуму число пузырей в готовом стекле. Источники газа:

1) Химически связанные газы шихты CO₂, SO₂

2) Адсорбционные газы на поверхности зерен N₂, O₂

3) Газы пламенного пространства печи SO₂, H₂O

Скорость 3-ей стадии зависит от Т, вязкости, поверхностного натяжения и давления газа. Для лучшего осветления в стекломассу вводят специальные добавки, которые вызывают бурное газообразование и уменьшает поверхностное натяжение (нитраты, сульфаты, CaF₂)

44. Стекловарение. Этапы стекловарения. Этап гомогенизации. Факторы, влияющие на процесс.

Стекловарение – это термический процесс, при котором смесь разнородных компонентов шихты образует однородный расплав (стекломассу).Протекает в значительном температурном интервале. При варке различают 5 этапов стекловарения.

1. Силикатообразование

2. Стеклообразование

3. Осветление (дегозация)

4. Гомогенизация (усреднение состава)

5. Охлаждение (студка)

1 и 2 протекают почти одновременно.

Гомогенизация (усреднение)- происходит усреднение расплава по составу и он становится химически однородным. Гомогенизация и осветление проходит при одинаковой Т. Факторы влияющие на осветление, влияют и на гомогенизацию. Причиной неоднородности стекломассы является недостаточная однородность исходной шихты, расслоение во время транспортировки к загрузки, ячеистый характер структуры стекломассы. Образование ячеистой структуры связано с тем, что шихта силикатных стекол на 75 % состоит из кварцевого зерна (0,2-0,5мм). Из-за различия в размере зерна и медленной диффузии образуется сферическая зона-ячейки, которая ограничивает реакционную зону исчезнувшего кварцевого зерна. Задача гомогенизации разрушение ячеистой структуры. Этому способствует: Т при увеличении которой уменьшается вязкость и увеличивается скорость диффузии и массообмена. Этому способствует механическое перемешивание, бурление стекломасс с помощью сжатых газов и выделения газовых пузырей.

45. Стекловарение. Этапы стекловарения. Студка. Факторы, влияющие на процесс.

Стекловарение – это термический процесс, при котором смесь разнородных компонентов шихты образует однородный расплав (стекломассу).Протекает в значительном температурном интервале. При варке различают 5 этапов стекловарения.

1. Силикатообразование

2. Стеклообразование

3. Осветление (дегозация)

4. Гомогенизация (усреднение состава)

5. Охлаждение (студка)

1 и 2 протекают почти одновременно

Студка – завершает этап стекловарения, на котором происходит подготовка стекломассы к формованию. Для этого Т уменьшается равномерно до 300 С, что бы достигнуть вязкости, необходимой для выработки изделий стекла. Охлаждение проводят очень медленно, чтобы избежать в расплаве конвекционных потоков. Т.к. такие процессы могут вызвать неконкретный перенос поверхностных слоев в объем расплава, состав изменяется и появляется негомогенные области. Кроме того, если охладить быстро, не успеют пройти диффузионные процессы, которые способствуют установлению равновесной системы при Т.

Разделение стекловарения на 5 этапов является условным. В реальных условиях эти этапы перекрывают друг друга.

46. Пороки стекла. Газовые, стекловидные, кристаллические пороки. Методы борьбы с пороками.

Пороки – это инородные включения, ухудшающие качество изделий стекла.

Различают пороки:

- газовые пузыри разные по размеру, цвету и форме, которые могут быть заполнены газами CO2, SO2, O2 Пузыри ухудшают прозрачность, химическую стойкость и механическую прочность. По происхождению пузыри могут быть: первичные и вторичные. Первичные образуются при неполном удалении газообразных продуктов при разложении шихты, при нарушении режима осветления. Вторичные недостаточно медленное охлаждение стекломассы или при повторном нагреве. Кроме того вторичные могут образоваться при взаимодействии стекломассы с материалом горшка, ванны, печи

- стекловидные – включение стекла др. состава, которые образуют в основном стекле нити. Имеют другую плотность, состав, цвет и коэффициент преломления. Силы образуются как на поверхности. Так и в объеме. Причины: плохое смешение шихты, нарушение химического состава, конвекционное перемешивание расплава при быстром охлаждении.

- кристаллические – образуются в результате кристаллизации стекломассы или попадании в стекломассу посторонних нерастворимых включений

Методы борьбы с пороками: тщательная разработка и соблюдение ТП варки и выработки стекла.

47. Формование стекла. Стадии процесса формования.

Формование – основная и важная стадия (после стекловарения) получения изделий. Это превращение вязкого расплава стекломассы в твердое изделие с заданной конфигурацией с помощью внешних сил охлаждения и твердения. Стекло из вязкой несжимаей жидкости переходит в пластическое состояние, а затем в твердое хрупкое состояние. Изучает процесс формования - реалогия (теория упругости и гидродинамики). При формовании стекло проходит всю температурную область стекловарения. Верхняя Т граница формования значительно выше, чем характерная Т_f перехода стекла в вязкое текучее состояние. А нижние соответствуют Т_f стеклования Т_g, при которой стекло упругое хрупкое.

В процессе формования движение стекломассы сопровождается интенсивными стеклообменами с окружающей средой. Особенность процесса массопереноса при формовании является то, что стекломасса – это упруго-вязкая среда и ее реалогические свойства зависят от химического состава и Т. Теплопередача определяется тепло-физическими свойствами стекла (коэффициент теплопроводности, Т, удельная теплоемкость и т.д.)

Стадии процесса формования:

В соответствии с двумя основными этапами, определяется его ход:

- деформирование стекломассы

- постепенное ее твердение.

Следовательно процесс формования делится на 2 стадии: