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玻璃的液化

【摘要】:
在玻璃形成阶段结束后,由于各种原因在玻璃液中带有与主体玻璃液化学成分不同的不均体,消除这种不均体,使整个玻璃液在化学成分上达到一定的均匀性称玻璃液的均化过程。不同的制品对玻璃液要达到的均化程度也不相同,但玻璃液的均化始终目的为了得到更优质的玻璃液,以便后期作业更加稳定。玻璃液的均化可包括两大部分:化学均匀性和热均匀性。  当玻璃液存在化学不均时,则主体玻璃与不均体两者的性质也将不同,这对制品产生不
  在玻璃形成阶段结束后,由于各种原因在玻璃液中带有与主体玻璃液化学成分不同的不均体,消除这种不均体,使整个玻璃液在化学成分上达到一定的均匀性称玻璃液的均化过程。不同的制品对玻璃液要达到的均化程度也不相同,但玻璃液的均化始终目的为了得到更优质的玻璃液以便后期作业更加稳定玻璃液的均化可包括两大部分:化学均匀性和热均匀性。
  当玻璃液存在化学不均时,则主体玻璃与不均体两者的性质也将不同,这对制品产生不利的影响。例如,两者膨胀系数不同,则在两者界面上将产生结构应力;两者黏度、表面张力不同,则产生玻、条纹类缺陷;两者化学成分不同,则在其界面上的析品、析泡的倾向将增大等。由此可见,不均的玻璃液对制品的产量和质量有重大的影响。

    玻璃液的均匀度与配合料的均匀度、熔制工艺的稳定性及耐火材料的侵蚀状况等有关。其中由耐火材料的侵蚀所造成的不均匀几乎是无法防止的。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   玻璃液均化的基本过程是不均体的溶解和随之而来的扩散。由于扩散速度低于溶解速度,所以玻璃液的均化速度实际上取决于扩散速度。而扩散速度取决于物质的扩散系数、两扩散相的接触面积与两相的浓度差。其中扩散系数主要与温度和黏度关系大。
   提高温度可以降低黏度,同时也能提高熔体的扩散系数不均体在高黏滞性、静止的玻璃液中的扩散速度将是极其缓慢的。熔融玻璃的扩散系数一般为10⁻⁷~10⁻⁶cm²/s。

  (2)玻璃液的对流均化过程   

  玻璃池窑内的各处玻璃液的温度并不相同,这导致玻璃液产生对流。在液流断面上存在着速度梯度,正因为如此,玻璃液中的线道被拉长了。其结果不仅增加了扩散面积,而且会增加浓度的梯度,加强了分子的扩散,所以玻璃液热对流起着使玻璃液均化的作用。从热流的流动性质看,这种流动是属层流而不是湍流,因而对流均化过程还是有限的。

  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增加了对耐火材料的侵蚀,这会导致产生新的不均体。尤其是某些对耐火材料侵蚀较大的光学玻璃,这种影响尤为突出。

  (3)因气泡上升而引起的搅拌均化过程    

  当气泡由玻璃液深处向上浮升时,一方面由于气泡上升带动气泡附近的玻璃液流动,形成某种程度的翻滚,在其断面上产生了速度梯度,导致不均体拉长。另一方面若气泡上升时遇不均体,由于气泡的上升力给予不均体以拉力,使它拉成线状,这有利于均化。

  在玻璃液的均化过程中,除黏度对均化过程有重要影响外,玻璃液与不均体的表面张力对均化也有一定的影响。当玻璃液的表面张力小于不均体的表面张力时,则不均体的表面积趋向于减少,这不利于均化,反之将有利于均化
 
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