Galvenie stikla kausēšanu ietekmējošie procesa faktori sniedzas tālāk par pašu kausēšanas posmu, jo tos ietekmē tādi pirmskausēšanas apstākļi kā izejvielu kvalitāte, stikla lausku apstrāde un kontrole, degvielas īpašības, krāsns ugunsizturīgie materiāli, krāsns spiediens, atmosfēra un dzidrināšanas līdzekļu izvēle. Zemāk ir sniegta detalizēta šo faktoru analīze:
ⅠIzejvielu sagatavošana un kvalitātes kontrole
1. Partijas ķīmiskais sastāvs
SiO₂ un ugunsizturīgi savienojumi: SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ un citu ugunsizturīgu savienojumu saturs tieši ietekmē kušanas ātrumu. Lielāks saturs palielina nepieciešamo kušanas temperatūru un enerģijas patēriņu.
Sārmu metālu oksīdi (piemēram, Na₂O, Li₂O): samazina kušanas temperatūru. Li₂O, pateicoties tā mazajam jonu rādiusam un augstajai elektronegativitātei, ir īpaši efektīvs un var uzlabot stikla fizikālās īpašības.
2. Partijas pirmapstrāde
Mitruma kontrole:
Optimāls mitrums (3%~5%): uzlabo mitrināšanu un reakciju, samazina putekļu veidošanos un segregāciju;
Pārmērīgs mitrums: Izraisa svēršanas kļūdas un paildzina dzidrināšanas laiku.
Daļiņu izmēru sadalījums:
Pārmērīgs rupju daļiņu daudzums: samazina reakcijas saskares laukumu, pagarina kušanas laiku;
Pārmērīgs smalko daļiņu daudzums: Izraisa aglomerāciju un elektrostatisko adsorbciju, kavējot vienmērīgu kušanu.
3. Stikla lausku apsaimniekošana
Stikla lauskām jābūt tīrām, bez piemaisījumiem un to daļiņu izmēram jāatbilst svaigu izejvielu daļiņu izmēram, lai izvairītos no burbuļu vai neizkusušu atlikumu rašanās.
II. Krāsns dizainsun degvielas īpašības
1. Ugunsizturīgu materiālu izvēle
Augstas temperatūras erozijas izturība: baseina sienas, krāsns dibena un citās vietās, kas nonāk saskarē ar stikla šķidrumu, jāizmanto augsta cirkonija satura ķieģeļi un elektrokausēti cirkonija korunda ķieģeļi (AZS), lai samazinātu ķīmiskās erozijas un beršanas radītos akmens defektus.
Termiskā stabilitāte: Iztur temperatūras svārstības un novērš ugunsizturīgu materiālu šķembas termiskā šoka dēļ.
2. Degvielas un sadegšanas efektivitāte
Degvielas siltumspējai un sadegšanas atmosfērai (oksidējošai/reducējošai) jāatbilst stikla sastāvam. Piemēram:
Dabasgāze/smagā eļļa: nepieciešama precīza gaisa un degvielas attiecības kontrole, lai izvairītos no sulfīdu atlikumiem;
Elektriskā kausēšana: piemērota augstas precizitātes kausēšanai (piemēram,optiskais stikls), bet patērē vairāk enerģijas.
IIIKušanas procesa parametru optimizācija
1. Temperatūras kontrole
Kušanas temperatūra (1450–1500 ℃): temperatūras paaugstināšanās par 1 ℃ var palielināt kušanas ātrumu par 1 %, bet ugunsizturīgo materiālu erozija divkāršojas. Ir nepieciešams līdzsvars starp efektivitāti un iekārtu kalpošanas laiku.
Temperatūras sadalījums: Lai izvairītos no lokālas pārkaršanas vai neizkusušu atlikumu veidošanās, ir svarīgi kontrolēt gradientu dažādās krāsns zonās (kausēšana, dzidrināšana, dzesēšana).
2. Atmosfēra un spiediens
Oksidējoša atmosfēra: veicina organisko vielu sadalīšanos, bet var pastiprināt sulfīdu oksidēšanos;
Reducējošs atmosfēras efekts: nomāc Fe³+ krāsojumu (bezkrāsainam stiklam), bet nepieciešams izvairīties no oglekļa nogulsnēšanās;
Krāsns spiediena stabilitāte: Neliels pozitīvs spiediens (+2~5 Pa) novērš aukstā gaisa ieplūdi un nodrošina burbuļu izvadīšanu.
3. Dzidrināšanas līdzekļi un kušņi
Fluorīdi (piemēram, CaF₂): samazina kausējuma viskozitāti un paātrina burbuļu izvadīšanu;
Nitrāti (piemēram, NaNO₃): Atbrīvo skābekli, lai veicinātu oksidatīvo smalkināšanu;
Kompozītu kušņi**: piem., Li₂CO₃ + Na₂CO₃, sinerģiski zemāka kušanas temperatūra.
IIIKušanas procesa dinamiskā uzraudzība
1. Kausējuma viskozitāte un plūstamība
Reāllaika uzraudzība, izmantojot rotācijas viskozimetrus, lai pielāgotu temperatūru vai plūsmas attiecības optimāliem formēšanas apstākļiem.
2. Burbuļu noņemšanas efektivitāte
Burbuļu sadalījuma novērošana, izmantojot rentgena vai attēlveidošanas metodes, lai optimizētu dzidrinātāja devu un spiedienu krāsnī.
ⅤBieži sastopamas problēmas un uzlabošanas stratēģijas
| Problēmas | Galvenais cēlonis | Risinājums |
| Stikla akmeņi (neizkausētas daļiņas) | Rupjas daļiņas vai slikta sajaukšana | Optimizējiet daļiņu izmēru, uzlabojiet iepriekšēju sajaukšanu |
| Atlikušie burbuļi | Nepietiekams dzidrinātājs vai spiediena svārstības | Palieliniet fluorīda devu, stabilizējiet krāsns spiedienu |
| Smaga ugunsizturīga erozija | Pārāk augsta temperatūra vai neatbilstoši materiāli | Izmantojiet ķieģeļus ar augstu cirkonija saturu, samaziniet temperatūras gradientus |
| Svītras un defekti | Nepietiekama homogenizācija | Pagariniet homogenizācijas laiku, optimizējiet maisīšanu |
Secinājums
Stikla kausēšana ir izejvielu, iekārtu un procesa parametru sinerģijas rezultāts. Tā prasa rūpīgu ķīmiskā sastāva dizaina pārvaldību, daļiņu izmēra optimizāciju, ugunsizturīgu materiālu uzlabošanu un dinamisku procesa parametru kontroli. Zinātniski pielāgojot plūsmas, stabilizējot kausēšanas vidi (temperatūru/spiedienu/atmosfēru) un izmantojot efektīvas dzidrināšanas metodes, var ievērojami uzlabot kausēšanas efektivitāti un stikla kvalitāti, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu un ražošanas izmaksas.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 14. marts
