Gasanalytische Verfolgung des Läutervorganges im Tiegel und in der Schmelzwanne

Abstract

Der Läuterverlauf einer Fernseh- und einer Borosilicatglasschmelze wurde in Tiegelschmelzen mit den Methoden der Blasenstatistik und der Blasenanalyse in Abhängigkeit von der Schmelztemperatur und der Schmelzzeit quantitativ verfolgt. Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse auf den Mechanismus der Sauerstoffläuterung. Die Logarithmen von Blasenzahl, Blasenvolumen und analytischen Volumina weisen eine stetige, annähernd lineare Abnahme sowohl in Abhängigkeit von der Schmelzzeit als auch von der Schmelztemperatur auf. Der mittlere Blasendurchmesser bleibt dagegen mit zunehmender Schmelzzeit und Schmelztemperatur nahezu unverändert. Auch die prozentualen Anteile von Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid am Gesamtblasenvolumen zeigen in Abhängigkeit von Schmelzzeit und Schmelztemperatur ( > 1250 °C) denselben Verlauf. Die gefundenen Zusammenhänge gelten danach allgemein für den Übergang von schlechter zu guter Läuterung, deren Endzustand lösliche Blasen sind. Da beim Vorliegen einer reinen Entnahmeströmung diese Zusammenhänge auch in der Schmelzwanne gelten müssen, konnte aus den gemessenen Abweichungen auf die den Läuterverlauf in der Schmelzwanne beeinflussenden Strömungen geschlossen und der in der Literatur beschriebene Effekt des „second boil" ` nachgewiesen werden. Neben der Lokalisierung von Bereichen maximaler und minimaler Läuterwirkung war es möglich, Zeiträume mit guter und schlechter Läuterung gasanalytisch zu verfolgen, die strömungsbedingten Ursachen nachzuweisen und die Unterschiede beider Läuterzustände in der Wanne und im Produkt mit Hilfe der Gasinhalte zu charakterisieren. Following the refining process in crucible and tank by gas analysis The progress of refining of a television tube glass and a borosilicate were followed quantitatively in crucible melts by measuring bubble count and bubble analysis for varying times at several temperatures. The results allow one to draw conclusions about oxygen refining. The logarithms of bubble number, bubble volume and volumes of gas analyzed all vary approximately linearly with time and also temperature. Average bubble diameter changed very little with time or temperature. The changes in the fractions of oxygen, nitrogen and carbon dioxide in bubbles showed similar changes with time and temperature ( > 1250 °C). The relations found are valid for the transition from bad to good refining which in the end involves soluble bubbles. That these relations must also hold in a tank furnace for a pure throughput flow can be shown from the measured deviations in refining behaviour in a tank dependent on flows and also from consideration of the „second boil" described in the literature. Besides locating the regions of maximum and minimum refining action it is possible to follow by gas analysis time dependence of good and bad refining determined by flow conditions and to characterize the differences between both states of refining in the tank and in the product. Etude par analyse des gaz du processus d'affinage en pots et en bassins de fusion On étudie de manière quantitative, en fonction de la température et de la durée de fusion et par des méthodes statistiques et d'analyse des bulles, le processus d'affinage d'une fonte de verre pour écrans de télévision et d'une fonte de verre borosilicaté réalisées en pots. Les résultats obtenus permettent de tirer des conclusions sur le mécanisme de l'affinage par l'oxygène. Les logarithmes du nombre et du volume des bulles ainsi que ceux des volumes analysés montrent une décroissance constante, presque linéaire, tant en fonction de la durée que de la température de fusion. Par contre, le diamètre moyen des bulles ne varie presque pas lorsqu'on augmente la durée et la température de fusion. Les pourcentages d'oxygène, d'azote et d'anhydride carbonique par rapport au volume total des bulles évoluent aussi de manière semblable en fonction de la durée et de la température de fusion ( > 1250 °C). Les relations trouvées sont donc valables d'une manière générale pour passer d'un mauvais à un bon affinage, qui est celui où l'état final correspond à des bulles solubles. Comme ces relations doivent également s'appliquer dans un bassin de fusion en présence d'un courant de tirée pur, on a pu, à partir des déviations mesurées, tirer des conclusions sur les courants qui influent sur le processus d'affinage dans le bassin et sur l'effet décrit dans la littérature sous le nom de „second boil". Outre la localisation de zones d'affinage maximal ou minimal, il a été possible d'étudier par analyse des gaz les périodes de temps pendant lesquelles l'affinage est bon ou mauvais, de mettre en évidence les effets dus aux courants et de caractériser, au moyen des teneurs en gaz, les différences entre les deux états d'affinage dans le bassin et dans le produit.