ข่าว

การทำให้เกิดฟองอากาศ ซึ่งเป็นเทคนิคที่สำคัญและใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันแบบบังคับ มีผลกระทบอย่างมากและซับซ้อนต่อกระบวนการทำให้ใสและการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของแก้วหลอมเหลว ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์โดยละเอียด

1. หลักการของเทคโนโลยีการเป่าฟอง

กระบวนการสร้างฟองอากาศเกี่ยวข้องกับการติดตั้งหัวฉีดหลายแถวที่ด้านล่างของเตาหลอม (โดยทั่วไปจะอยู่ในส่วนท้ายของโซนหลอมเหลวหรือโซนการทำให้ใส) ก๊าซชนิดใดชนิดหนึ่ง ซึ่งโดยปกติจะเป็นอากาศอัด ไนโตรเจน หรือก๊าซเฉื่อย จะถูกฉีดเข้าไปในแก้วหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิสูงเป็นระยะๆ หรืออย่างต่อเนื่อง ก๊าซจะขยายตัวและลอยขึ้นผ่านแก้วหลอมเหลว ทำให้เกิดฟองอากาศเป็นแถวๆ

2. ผลกระทบของการเกิดฟองต่อกระบวนการตกตะกอน (ส่วนใหญ่เป็นผลดี)

การทำให้เกิดฟองอากาศส่วนใหญ่จะช่วยกำจัดฟองก๊าซ ทำให้แก้วใสขึ้น

การส่งเสริมการกำจัดฟองอากาศ

เอฟเฟกต์การดูด: บริเวณที่มีความดันต่ำจะก่อตัวขึ้นตามหลังฟองอากาศขนาดใหญ่ที่ลอยขึ้น ทำให้เกิด "ปรากฏการณ์การสูบฉีด" ซึ่งจะดึงดูด รวบรวม และรวมฟองอากาศขนาดเล็กจากแก้วหลอมเหลวโดยรอบอย่างมีประสิทธิภาพ แล้วพาฟองอากาศเหล่านั้นขึ้นสู่ผิวดินเพื่อขับไล่ออกไป

ความสามารถในการละลายของก๊าซลดลงก๊าซที่ฉีดเข้าไป โดยเฉพาะก๊าซเฉื่อย สามารถเจือจางก๊าซที่ละลายอยู่ในแก้วหลอมเหลว (เช่น SO₂, O₂, CO₂) ทำให้ความดันย่อยของก๊าซเหล่านั้นลดลง ซึ่งจะช่วยให้ก๊าซที่ละลายอยู่แยกตัวออกมาเป็นฟองอากาศที่ลอยขึ้นได้ง่ายขึ้น

ลดความอิ่มตัวยิ่งยวดเฉพาะที่ฟองอากาศที่ลอยขึ้นจะสร้างพื้นผิวสัมผัสระหว่างแก๊สและของเหลวที่พร้อมใช้งาน ทำให้แก๊สที่ละลายอยู่ในปริมาณอิ่มตัวยิ่งยวดสามารถแยกตัวออกมาและแพร่กระจายเข้าไปในฟองอากาศได้ง่ายขึ้น

เส้นทางการกรองที่สั้นลงกลุ่มฟองอากาศที่ลอยขึ้นทำหน้าที่เสมือน "ทางลัด" ช่วยเร่งการเคลื่อนที่ของก๊าซที่ละลายอยู่และฟองอากาศขนาดเล็กไปยังผิวน้ำ

การรบกวนชั้นโฟม: บริเวณใกล้ผิวน้ำ ฟองอากาศที่ลอยขึ้นจะช่วยสลายชั้นฟองหนาแน่นที่อาจขัดขวางการขับไล่ก๊าซออกไป

ผลกระทบเชิงลบที่อาจเกิดขึ้น (ต้องมีการควบคุม)

การแนะนำฟองสบู่ใหม่หากควบคุมพารามิเตอร์การเกิดฟอง (ความดันก๊าซ ความถี่ และความบริสุทธิ์) ไม่ถูกต้อง หรือหัวฉีดอุดตัน กระบวนการอาจทำให้เกิดฟองอากาศขนาดเล็กที่ไม่พึงประสงค์ขึ้นได้ หากไม่สามารถกำจัดหรือละลายฟองอากาศเหล่านี้ในขั้นตอนการตกตะกอนในภายหลังได้ ฟองอากาศเหล่านั้นจะกลายเป็นข้อบกพร่อง

การเลือกใช้แก๊สที่ไม่เหมาะสมหากก๊าซที่ฉีดเข้าไปทำปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์กับแก้วหลอมเหลวหรือก๊าซที่ละลายอยู่ อาจทำให้เกิดก๊าซหรือสารประกอบที่กำจัดออกได้ยากขึ้น ซึ่งจะขัดขวางกระบวนการทำให้ใส

3. ผลกระทบของการเกิดฟองต่อกระบวนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน (ส่วนใหญ่เป็นผลดี)

การทำให้เกิดฟองอากาศช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผสมและการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของส่วนผสมได้อย่างมากแก้วหลอมเหลว.

การพาความร้อนและการกวนที่ได้รับการปรับปรุง

การหมุนเวียนแนวตั้งเมื่อฟองอากาศลอยสูงขึ้น ความหนาแน่นต่ำของฟองอากาศเมื่อเทียบกับแก้วหลอมเหลวทำให้เกิดการไหลขึ้นด้านบนอย่างรุนแรง เพื่อเติมเต็มแก้วที่กำลังลอยขึ้น แก้วโดยรอบและด้านล่างจะไหลในแนวนอนเข้าหาฟองอากาศ ทำให้เกิดกระแสน้ำที่ทรงพลังการหมุนเวียนในแนวดิ่งหรือการพาความร้อนการพาความร้อนแบบบังคับนี้ช่วยเร่งการผสมในแนวนอนของแก้วหลอมเหลวอย่างมาก

การผสมแบบเฉือนความแตกต่างของความเร็วระหว่างฟองอากาศที่ลอยขึ้นและแก้วหลอมเหลวโดยรอบก่อให้เกิดแรงเฉือน ซึ่งส่งเสริมการผสมแบบแพร่กระจายระหว่างชั้นแก้วที่อยู่ติดกัน

การปรับปรุงอินเทอร์เฟซการกวนจากฟองอากาศที่ลอยขึ้นอย่างต่อเนื่องจะช่วยฟื้นฟูพื้นผิวสัมผัสระหว่างแก้วที่มีส่วนประกอบต่างกัน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการแพร่กระจายของโมเลกุล

การหยุดชะงักของการแบ่งชั้นและริ้ว

การพาความร้อนที่รุนแรงช่วยสลายได้อย่างมีประสิทธิภาพการแบ่งชั้นทางเคมีหรือทางความร้อนและรอยริ้วเกิดจากความแตกต่างของความหนาแน่น การไล่ระดับอุณหภูมิ หรือการป้อนที่ไม่สม่ำเสมอ โดยจะรวมชั้นเหล่านี้เข้ากับการไหลหลักเพื่อการผสม

สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการกำจัด“จุดอับสัญญาณ”ที่ก้นถัง ช่วยลดการตกผลึกหรือความไม่สม่ำเสมออย่างรุนแรงที่เกิดจากการนิ่งเป็นเวลานาน

ประสิทธิภาพการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ดีขึ้น

เมื่อเปรียบเทียบกับการพาความร้อนตามธรรมชาติหรือการไหลตามความแตกต่างของอุณหภูมิ การพาความร้อนแบบบังคับที่เกิดจากการฟองอากาศนั้นมี...พลังงานมีความหนาแน่นสูงกว่าและครอบคลุมพื้นที่กว้างกว่าวิธีนี้ช่วยลดระยะเวลาที่จำเป็นในการบรรลุระดับความสม่ำเสมอที่ต้องการได้อย่างมาก หรือทำให้ได้ความสม่ำเสมอที่สูงขึ้นภายในกรอบเวลาเดียวกัน

ผลกระทบด้านลบที่อาจเกิดขึ้น (ต้องให้ความสนใจ)

การสึกกร่อนของวัสดุทนไฟการไหลอย่างรวดเร็วของฟองอากาศที่ลอยขึ้นและการพาความร้อนที่รุนแรงที่เกิดขึ้น อาจทำให้เกิดการกัดเซาะและการกัดกร่อนที่รุนแรงขึ้นต่อวัสดุทนไฟที่ก้นและผนังด้านข้างของเตาหลอม ส่งผลให้อายุการใช้งานของเตาหลอมสั้นลง นอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดผลิตภัณฑ์จากการกัดเซาะเข้าไปในแก้วหลอมเหลว ก่อให้เกิดความไม่สม่ำเสมอในรูปแบบใหม่ (เช่น หิน รอยขีดข่วน)

การหยุดชะงักของรูปแบบการไหลหากการออกแบบจุดเดือด ขนาดฟอง หรือความถี่ของฟองไม่เหมาะสม อาจรบกวนอุณหภูมิและกระแสการไหลตามธรรมชาติที่เป็นประโยชน์ภายในถังหลอม ซึ่งอาจก่อให้เกิดบริเวณที่ไม่สม่ำเสมอหรือกระแสน้ำวนขึ้นใหม่ได้

4. พารามิเตอร์ควบคุมหลักสำหรับเทคโนโลยีการเป่าฟอง

ตำแหน่งฟองอากาศโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงท้ายของโซนหลอมเหลว (เพื่อให้แน่ใจว่าวัตถุดิบส่วนใหญ่หลอมเหลวแล้ว) และโซนการทำให้บริสุทธิ์ ตำแหน่งที่เลือกต้องคำนึงถึงการไหลและอุณหภูมิให้เหมาะสมที่สุด

การเลือกใช้แก๊สตัวเลือกต่างๆ ได้แก่ อากาศ (ราคาถูก แต่มีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์สูง) ไนโตรเจน (เฉื่อย) และก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน (เฉื่อยที่สุด แต่ราคาแพง) การเลือกใช้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของแก้ว สถานะรีดอกซ์ และต้นทุน

ขนาดฟองเป้าหมายที่เหมาะสมคือการสร้างฟองอากาศขนาดใหญ่ (หลายมิลลิเมตรถึงหลายเซนติเมตรในเส้นผ่านศูนย์กลาง) ฟองอากาศขนาดเล็กจะลอยขึ้นช้า มีแรงดูดอ่อน และอาจขับไล่ออกได้ยาก ทำให้เกิดข้อบกพร่อง ขนาดของฟองอากาศสามารถควบคุมได้ด้วยการออกแบบหัวฉีดและแรงดันแก๊ส

ความถี่การเกิดฟองการเป่าฟองอากาศเป็นระยะ (เช่น ทุกๆ สองสามนาที) มักมีประสิทธิภาพมากกว่าการเป่าฟองอากาศอย่างต่อเนื่อง เพราะจะสร้างความปั่นป่วนอย่างมาก ในขณะเดียวกันก็ให้เวลาฟองอากาศถูกขับออกไปและทำให้แก้วคงตัว ความเข้มข้น (อัตราการไหลของก๊าซและความดัน) ต้องเหมาะสมกับความหนาและความหนืดของแก้ว

เค้าโครงจุดเดือดการจัดเรียงแถวหลายๆ แถวในรูปแบบสลับฟันปลาที่ครอบคลุมความกว้างทั้งหมดของถัง จะช่วยให้การไหลเวียนของอากาศเข้าถึงทุกมุม ป้องกัน "จุดอับ" ระยะห่างระหว่างแถวต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม

ความบริสุทธิ์ของก๊าซ: ต้องหลีกเลี่ยงสิ่งเจือปน เช่น ความชื้นหรือก๊าซอื่นๆ เพื่อป้องกันปัญหาใหม่ๆ ที่อาจเกิดขึ้น

โดยสรุปแล้ว การอัดแก๊สเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญ ซึ่งเป็นการฉีดแก๊สเข้าไปในแก้วหลอมเหลวเพื่อสร้างการไหลเวียนและการกวนในแนวตั้งที่รุนแรง สิ่งนี้ไม่เพียงแต่เร่งกระบวนการตกตะกอนภายในอย่างมีนัยสำคัญ ช่วยให้ฟองอากาศขนาดเล็กและขนาดใหญ่รวมตัวและถูกขับออกไป แต่ยังช่วยทำลายชั้นที่ไม่สม่ำเสมอทางเคมีและความร้อน และกำจัดบริเวณที่การไหลหยุดนิ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ประสิทธิภาพและคุณภาพของการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของแก้วดีขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม การควบคุมพารามิเตอร์ที่สำคัญอย่างเข้มงวด เช่น การเลือกแก๊ส ตำแหน่ง ความถี่ และขนาดของฟองอากาศ เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดข้อบกพร่องของฟองอากาศใหม่ การกัดกร่อนของวัสดุทนไฟที่รุนแรงขึ้น หรือการรบกวนสนามการไหลเดิม ดังนั้น แม้ว่าจะมีข้อเสียที่อาจเกิดขึ้นได้ แต่การอัดแก๊สเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่สามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตแก้วได้อย่างมาก