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玻璃液的均化过程及其它分析

玻璃液的均化过程及其它分析

玻璃液的均化包括对其化学均匀和热均匀两方面的要求,本节主要叙述玻璃液的化学均匀性。 在玻璃形成阶段结束后,在玻璃液中仍带有与主体玻璃化学成分不同的不均体,消除这种不均体的过程称玻璃液的均化。对普通钠钙硅玻璃而言,此阶段温度可低于澄清温度下完成,不同高温玻璃制品对化学均匀度的要求也不相同。 当玻璃液存在化学不均体时,主体玻璃与不均体的性质也将不同,这对高温玻璃制品产生不利的影响。例如,两者热膨胀系数不同,则在两者界面上将产生结构应力,这往往就是玻璃制品产生炸裂的重要原因;两者光学常数不同,则使光学玻璃产生光畸变;两者粘度不同,是窗用玻璃产生波筋、条纹的原因之一,等等。由此可见,不均匀的玻璃液对制品的产量与质量有直接影响。

玻璃液的均化过程通常按下述三种方式进行

1 .不均体的溶解与扩散的均化过程

高温玻璃液的均化过程是不均体的溶解与随之而来的扩散。由于玻璃是高粘度液体,其扩散速度远低于溶解速度。扩散速度取决于物质的扩散系数、两相的接触面积、两相的浓度差,所以要提高扩散系数最有效的方法是提高熔体温度以降低熔体的粘度,但它受制于耐火材料的质量。 显然,不均体在高粘滞性、静止的玻璃液中仅依靠自身的扩散是极其缓慢的,例如,为消除 1mm宽的线道,在上述条件下所需时间为 277h 。

2 .玻璃液的对流均化过程

熔窑和坩埚内的各处温度并不相同,这导致玻璃液产生对流,在液流断面上存在着速度梯度,这使玻璃液中的线道被拉长,其结果不仅增加了扩散面积,而且会增加浓度梯度,这都加强了分子扩散,所以热对流起着使玻璃液均化的作用。热对流对玻璃液的均化过程也有其不利的一面,加强热对流往往同时加剧了对耐火材料的侵蚀,这会带来新的不均体。

在生产上常采用机械搅拌,强制玻璃液产生流动,这是行之有效的均化方法。

3 .因气泡上升而引起的搅拌均化作用

当气泡由玻璃液深处向上浮升时,会带动气泡附近的玻璃液流动,形成某种程度的翻滚,在液流断面上产生速度梯度,导致不均体的拉长。在玻璃液的均化过程中,除粘度对均化有重要影响外,高温玻璃与不均体的表面张力对均化也有一定的影响。当不均体的表面张力大时,则其面积趋向于减少,这不利于均化。反之,将有利于均化过程。 在生产上对池窑底部的玻璃液进行鼓泡,也可强化玻璃液的均化,这是行之有效的方法。对坩埚炉常采用往埚底压入有机物或无机气化物的方法,可产生大量气体达到强制搅拌的目的。


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