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강제 균질화에서 중요하고 널리 사용되는 기술인 기포 발생은 용융 유리의 정제 및 균질화 공정에 상당하고 복잡한 영향을 미칩니다. 본 논문에서는 이에 대한 자세한 분석을 제시합니다.

1. 기포 발생 기술의 원리

기포 주입 공법은 용해로 바닥(일반적으로 용융 구역 후반부 또는 정제 구역)에 여러 줄의 기포 발생기(노즐)를 설치하는 것을 포함합니다. 특정 가스(일반적으로 압축 공기, 질소 또는 불활성 가스)를 고온의 용융 유리에 주기적으로 또는 지속적으로 주입합니다. 가스는 팽창하여 용융 유리를 통해 상승하면서 기포 기둥을 생성합니다.

2. 기포 발생이 정제 공정에 미치는 영향 (대체로 긍정적)

기포 발생은 주로 가스 기포를 제거하여 유리를 맑게 하는 데 도움이 됩니다.

기포 제거 촉진

흡입 효과크고 상승하는 기포 뒤쪽에 저압 영역이 형성되어 "펌핑 효과"가 발생합니다. 이 효과는 주변의 용융 유리에서 미세한 기포를 효율적으로 빨아들여 모아 합쳐 표면으로 운반하여 배출합니다.

가스 용해도 감소주입된 가스, 특히 불활성 가스는 용융 유리 내에 용해된 가스(예: SO₂, O₂, CO₂)를 희석시켜 부분 압력을 낮출 수 있습니다. 이는 용해된 가스가 상승하는 기포 속으로 쉽게 용출되도록 합니다.

국소 과포화 감소상승하는 기포는 기체-액체 계면을 손쉽게 형성하여 과포화된 용존 기체가 더 쉽게 용해되어 기포 내부로 확산될 수 있도록 합니다.

단축된 정련 경로상승하는 기포 기둥은 "고속 통로" 역할을 하여 용해된 가스와 미세 기포가 표면으로 이동하는 속도를 가속화합니다.

폼층 파괴표면 근처에서 상승하는 기포는 가스 배출을 방해할 수 있는 조밀한 거품층을 분해하는 데 도움이 됩니다.

잠재적 부정적 영향 (통제 필요)

새로운 버블 도입기포 발생 매개변수(가스 압력, 빈도 및 순도)가 제대로 제어되지 않거나 노즐이 막히면 원치 않는 작은 기포가 새로 생성될 수 있습니다. 이러한 기포가 후속 정제 과정에서 제거되거나 용해되지 않으면 결함이 됩니다.

부적절한 가스 선택주입된 가스가 용융 유리 또는 용해된 가스와 불리하게 반응하면 제거하기 더 어려운 가스나 화합물이 생성되어 정제 공정을 방해할 수 있습니다.

3. 기포 발생이 균질화 공정에 미치는 영향 (주로 긍정적)

기포 발생은 혼합물의 혼합 및 균질화를 크게 향상시킵니다.녹은 유리.

강화된 대류 및 교반

수직 순환기포 기둥이 상승함에 따라 용융 유리보다 밀도가 낮기 때문에 강한 상승 흐름이 발생합니다. 상승하는 유리를 보충하기 위해 주변 및 바닥의 유리가 기포 기둥 쪽으로 수평으로 흐르면서 강력한 상승 기류를 만들어냅니다.수직 순환또는전달이러한 강제 대류는 용융 유리의 수평 혼합을 크게 가속화합니다.

전단 혼합상승하는 기포와 주변 용융 유리 사이의 속도 차이가 전단력을 발생시켜 인접한 유리층 사이의 확산 혼합을 촉진합니다.

인터페이스 갱신상승하는 기포로 인한 교반 작용은 서로 다른 조성의 유리 사이의 접촉면을 지속적으로 새롭게 하여 분자 확산 효율을 향상시킵니다.

층화 및 줄무늬의 파괴

강한 대류는 효과적으로 분열시킵니다.화학적 또는 열적 층화그리고줄무늬밀도 차이, 온도 구배 또는 불균일한 공급으로 인해 발생합니다. 이 장치는 이러한 층들을 주 흐름에 통합하여 혼합합니다.

이는 특히 제거하는 데 도움이 됩니다."사각지대"탱크 바닥에 침전물이 쌓여 장기간 정체로 인한 결정화 또는 심각한 불균일성을 줄입니다.

균질화 효율 향상

자연 대류나 온도 구배 흐름과 비교했을 때, 기포 발생에 의해 생성되는 강제 대류는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.더 높은 에너지 밀도와 더 넓은 도달 범위이는 원하는 수준의 균질성을 달성하는 데 필요한 시간을 크게 단축하거나 동일한 시간 내에 더 높은 균질성을 달성합니다.

잠재적 부정적 영향 (주의 필요)

내화 재료 침식상승하는 기포의 고속 흐름과 이로 인해 발생하는 강렬한 대류는 용광로 바닥과 측벽의 내화 재료에 더 강한 침식과 부식을 일으켜 용광로의 수명을 단축시킬 수 있습니다. 또한 침식 생성물이 용융 유리에 유입되어 새로운 불균일성(돌, 줄무늬)을 유발할 수도 있습니다.

흐름 패턴의 교란기포 발생 지점의 배치, 기포 크기 또는 발생 빈도가 잘못 설계되면 용융 탱크 내부의 원래 유익한 온도 및 자연 유동장을 방해할 수 있습니다. 이로 인해 새로운 불균일 영역이나 와류가 발생할 수 있습니다.

4. 기포 발생 기술의 주요 제어 매개변수

기포 발생 위치일반적으로 용융 구역의 후반부(원료가 대부분 용융되도록 보장하는 부분)와 정제 구역에 위치합니다. 유동 및 온도 분포를 최적화할 수 있도록 위치를 선택해야 합니다.

가스 선택선택 가능한 가스로는 공기(저렴하지만 산화력이 강함), 질소(불활성), 아르곤과 같은 불활성 가스(최고의 불활성을 보이지만 비쌈) 등이 있습니다. 선택은 유리의 조성, 산화환원 상태 및 비용에 따라 달라집니다.

기포 크기이상적인 기포 크기는 수 밀리미터에서 수 센티미터에 이르는 큰 기포입니다. 작은 기포는 천천히 상승하고 흡입력이 약하며 배출이 어려워 불량품이 될 수 있습니다. 기포 크기는 노즐 설계와 가스 압력으로 조절합니다.

기포 발생 빈도주기적인 기포 발생(예: 몇 분에 한 번)은 지속적인 기포 발생보다 효과적인 경우가 많습니다. 이는 강한 교란을 일으키면서도 기포가 배출되고 유리가 안정화될 시간을 확보해 줍니다. 기포 발생 강도(가스 유량 및 압력)는 유리의 두께와 점도에 맞춰야 합니다.

버블링 포인트 레이아웃수조 전체 너비를 덮도록 여러 줄을 엇갈린 패턴으로 배치하면 대류가 모든 구석까지 도달하여 "사각지대"가 생기는 것을 방지할 수 있습니다. 간격은 최적화되어야 합니다.

가스 순도습기나 기타 가스와 같은 불순물은 새로운 문제를 예방하기 위해 피해야 합니다.

결론적으로, 기포 주입은 용융 유리에 가스를 주입하여 강력한 수직 순환과 교반을 유도하는 중요한 기술입니다. 이는 내부 정제 과정을 크게 가속화하여 크고 작은 기포들이 합쳐지고 배출되도록 도울 뿐만 아니라, 화학적 및 열적으로 불균일한 층을 효과적으로 분리하고 유동 사각지대를 제거합니다. 결과적으로 유리의 균질화 효율과 품질을 크게 향상시킵니다. 그러나 새로운 기포 결함 발생, 내화물 침식 악화 또는 기존 유동장 교란을 방지하기 위해서는 가스 종류, 위치, 빈도 및 기포 크기와 같은 주요 변수를 엄격하게 제어하는 ​​것이 필수적입니다. 따라서 기포 주입은 잠재적인 단점이 있지만, 최적화를 통해 유리 제조 효율을 크게 향상시킬 수 있는 핵심 기술입니다.