Bubble generation at glass/refractory interfaces: A review of fundamental mechanisms and practical considerations

Abstract

Fewer point defects, especially fewer bubbles, have become a principal requirement in meeting improved quality standards for many commercial glass products. Many of these defects may be bubbles generated from the interaction of refractories with the molten soda-lime-silica glass. Porosity of the refractories is an obviously important factor: under some conditions thermal transpiration may become a mechanism. In fused-cast refractories, exudation of vitreous phases likely leads to bubble formation, and ZrO₂-containing bodies have the potential for supporting electrolytic mechanisms. Specific refractory impurities, e.g., nitrides and iron species, also generate bubbles in contact with the melt. Interactions between molten glass and refractories are best characterized by tests that use a covering atmosphere typical of actual service. Long enough equilibration times are necessary to document transient behavior and steady-state conditions.

Weniger Glasfehler, insbesondere weniger Blasen, sind eine grundlegende Forderung, um den gestiegenen Ansprüchen von Qualitätsnormen für viele handelsübliche Glasprodukte gerecht zu werden. Bei zahlreichen dieser Fehler kann es sich um Blasen handeln, die durch die Wechselwirkung von Kalk-Natronsilicatglasschmelzen mit feuerfesten Werkstoffen entstanden sind. Die Porosität von Feuerfestwerkstoffen ist offensichtlich ein bedeutender Faktor: Unter bestimmten Bedingungen kann die Thermodiffusion zu einem Reaktionsmechanismus werden. In schmelzgegossenen feuerfesten Steinen führt das Ausschwitzen glasiger Phasen wahrscheinlich zur Blasenbildung, und ZrO₂-haltige Steine neigen dazu, die elektrolytischen Mechanismen zu unterstützen. Spezifische Verunreinigungen feuerfester Werkstoffe, z. B. Nitride und Eisenverbindungen, erzeugen ebenfalls Blasen im Kontakt mit der Schmelze. Wechselwirkungen zwischen Glasschmelzen und feuerfesten Werkstoffen werden am besten durch Tests charakterisiert, die unter Schutzgasatmosphäre, wie sie für die Praxis typisch ist, stattfinden. Es werden ausreichend lange Haltezeiten zur Gleichgewichtseinstellung benötigt, um das Übergangsverhalten und die stationären Zustandsbedingungen zu ermitteln.