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玻璃的液化

2024-11-19 來源：

18964

   在玻璃形成階段結束后，由于各種原因在玻璃液中帶有與主體玻璃液化學成分不同的不均體，消除這種不均體，使整個玻璃液在化學成分上達到一定的均勻性稱玻璃液的均化過程。不同的制品對玻璃液要達到的均化程度也不相同，但玻璃液的均化始終目的為了得到更優(yōu)質的玻璃液，以便后期作業(yè)更加穩(wěn)定。玻璃液的均化可包括兩大部分:化學均勻性和熱均勻性。

    當玻璃液存在化學不均時，則主體玻璃與不均體兩者的性質也將不同，這對制品產(chǎn)生不利的影響。例如，兩者膨脹系數(shù)不同，則在兩者界面上將產(chǎn)生結構應力;兩者黏度、表面張力不同，則產(chǎn)生玻、條紋類缺陷;兩者化學成分不同，則在其界面上的析品、析泡的傾向變化等。由此可見，不均的玻璃液對制品的產(chǎn)量和質量有重大的影響。

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    玻璃液的均勻度與配合料的均勻度、熔制工藝的穩(wěn)定性及耐火材料的侵蝕狀況等有關。其中由耐火材料的侵蝕所造成的不均勻幾乎是無法防止的。玻璃液的均化過程通常按下述三種方式進行： 
   (1)不均體的溶解與擴散的均化過程   玻璃液均化的基本過程是不均體的溶解和隨之而來的擴散。由于擴散速度低于溶解速度，所以玻璃液的均化速度實際上取決于擴散速度。而擴散速度取決于物質的擴散系數(shù)、兩擴散相的接觸面積與兩相的濃度差。其中擴散系數(shù)主要與溫度和黏度關系大。
    提高溫度可以降低黏度，同時也能提高熔體的擴散系數(shù)。不均體在高黏滯性、靜止的玻璃液中的擴散速度將是極其緩慢的。熔融玻璃的擴散系數(shù)一般為10⁻⁷~10⁻⁶cm²/s。


  (2)玻璃液的對流均化過程   

    玻璃池窯內的各處玻璃液的溫度并不相同，這導致玻璃液產(chǎn)生對流。在液流斷面上存在著速度梯度，正因為如此，玻璃液中的線道被拉長了。其結果不僅增加了擴散面積，而且會增加濃度的梯度，加強了分子的擴散，所以玻璃液熱對流起著使玻璃液均化的作用。從熱流的流動性質看，這種流動是屬層流而不是湍流，因而對流均化過程還是有限的。

    熱對流對玻璃液的均化過程也有其不利的一面，加強熱對流往往同時增加了對耐火材料的侵蝕，這會導致產(chǎn)生新的不均體。尤其是某些對耐火材料侵蝕較大的光學玻璃，這種影響尤為突出。


  (3)因氣泡上升而引起的攪拌均化過程    

  當氣泡由玻璃液深處向上浮升時，一方面由于氣泡上升帶動氣泡附近的玻璃液流動，形成某種程度的翻滾，在其斷面上產(chǎn)生了速度梯度，導致不均體拉長。另一方面若氣泡上升時遇不均體，由于氣泡的上升力給予不均體以拉力，使它拉成線狀，這有利于均化。

    在玻璃液的均化過程中，除黏度對均化過程有重要影響外，玻璃液與不均體的表面張力對均化也有一定的影響。當玻璃液的表面張力小于不均體的表面張力時，則不均體的表面積趨向于減少，這不利于均化，反之將有利于均化


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