ES2341665T3 - Un metodo de desgasificacion al vacio para flujo de vidrio fundido. - Google Patents
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Abstract
Un método de desgasificación al vacío para vidrio fundido que incluye: alimentar, bajo una atmósfera de presión P [mmHg], vidrio fundido a una cámara de vacío capaz de dar al vidrio fundido una presión en el rango de 38 [mmHg]-(P-50) [mmHg] para realizar desgasificación en el vidrio fundido, incluyendo dicha cámara de vacío un recipiente de desgasificación al vacío en que el vidrio fundido se pasa en un estado horizontal y se desgasifica, y descargar el vidrio fundido después de haber sido desgasificado de la cámara de vacío a una tasa de flujo de Q [tonelada/h] en la atmósfera de presión P [mmHg] caracterizado porque un tiempo de permanencia del vidrio fundido en la cámara de vacío es del rango de 0,12-4,8 horas, que se obtiene dividiendo el peso W [tonelada] del vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío por la tasa de flujo Q [tonelada/h] del vidrio fundido; y donde una profundidad H [m] del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al vacío y el peso W [tonelada] del vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío cumplen la fórmula siguiente (1): (1);0,010 m/tonelada < H/W < 1,5 m/tonelada y un área superficial S1 [m2] del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al vacío (12; 22; 32) y la tasa de flujo Q [tonelada/h] de un flujo de vidrio fundido cumplen la fórmula siguiente (2): (2).0,24 m2 -h/tonelada < S1/Q< 12 m2 -h/tonelada
Description
Un método de desgasificación al vacío para flujo
de vidrio fundido.
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La presente invención se refiere a un método de
desgasificación al vacío para flujo de vidrio fundido capaz de
sacar burbujas de forma adecuada y efectiva de un flujo continuo de
vidrio fundido obtenido fundiendo materiales de vidrio.
Hasta ahora, ha sido común utilizar un
procedimiento de refinado para quitar burbujas generadas en vidrio
fundido obtenido fundiendo materiales brutos de vidrio en un horno
de fusión, antes de formar el vidrio fundido por un aparato
formador, con el fin de mejorar la calidad de los productos de
vidrio formados.
Se conoce un método tal que, en el procedimiento
de refinado, se añade previamente un agente de refinado, tal como
sulfato de sodio (Na_{2}SO_{4}) a materiales brutos de vidrio y
el vidrio fundido obtenido fundiendo los materiales brutos
conteniendo un agente de refinado se almacena y mantiene a una
temperatura predeterminada durante un período predeterminado,
durante el que crecen burbujas en el vidrio fundido por la ayuda del
agente de refinado, suben a la superficie del vidrio fundido, y se
quitan las burbujas.
Además, se conoce un método de desgasificación
al vacío donde el vidrio fundido se introduce en una atmósfera de
vacío bajo una presión reducida; bajo dicha condición de presión
reducida, crecen burbujas en un flujo continuo de vidrio fundido y
suben a la superficie del vidrio fundido donde las burbujas se
rompen y quitan, y el vidrio fundido se saca de la atmósfera de
vacío.
En dicho método de desgasificación al vacío, el
flujo de vidrio fundido se forma bajo una presión reducida donde
las burbujas contenidas en el vidrio fundido crecen en un tiempo
relativamente corto y suben a la superficie usando la flotabilidad
de las burbujas formadas en el vidrio fundido, seguido de romper las
burbujas en la superficie del vidrio fundido. De esta forma, el
método puede quitar burbujas efectivamente de la superficie del
vidrio fundido. Con el fin de quitar burbujas efectivamente de la
superficie del vidrio fundido, hay que proporcionar una velocidad
de ascenso alta de las burbujas de modo que las burbujas lleguen a
la superficie del vidrio fundido bajo una condición de presión
reducida. De otro modo, las burbujas son descargadas junto con el
flujo de vidrio fundido, con el resultado de que el producto de
vidrio final contiene burbujas y es defectuoso.
Por esta razón, se considera que la presión en
la atmósfera de presión reducida para desgasificación al vacío
deberá ser lo más pequeña posible para que se formen burbujas y la
velocidad de ascenso se deberá incrementar, por lo que se mejora el
efecto de la desgasificación al vacío.
Sin embargo, cuando disminuye la presión en la
atmósfera de presión reducida para desgasificación al vacío, a
veces se generan numerosas burbujas nuevas en el vidrio fundido y
las burbujas suben a la superficie del vidrio fundido formando una
capa de espuma flotante sin romperse. Una parte de la capa de espuma
puede ser descargada junto con el flujo de vidrio fundido dando
lugar a un defecto en el producto de vidrio. Cuando se forma una
capa de espuma, la temperatura de la superficie superior del vidrio
fundido disminuye. La capa de espuma apenas tiende a romperse, por
lo que la capa de espuma aumentará. Como resultado, el interior del
aparato de desgasificación al vacío se llena de burbujas que no se
rompen. La capa de espuma que llena completamente el aparato puede
estar en contacto con impurezas en el techo del aparato; así,
introduce las impurezas en el producto de vidrio final. En
consecuencia, una disminución excesiva de la presión en la atmósfera
para desgasificación al vacío no es preferible para un tratamiento
efectivo para desgasificación al vacío.
Además, la velocidad de ascenso de las burbujas
en vidrio fundido se determina por la viscosidad del vidrio fundido
así como el tamaño de la burbuja. Consiguientemente, se considera
que la disminución de la viscosidad del vidrio fundido, o la
elevación de la temperatura del vidrio fundido puede elevar
efectivamente burbujas a la superficie. Sin embargo, cuando la
temperatura del vidrio fundido se eleva excesivamente, se produce
una reacción activa con el material del recorrido de flujo, tal como
ladrillos refractarios, con los que el vidrio fundido entra en
contacto. Puede dar lugar a la aparición de nuevas burbujas y a la
disolución de una parte de material del recorrido de flujo al
vidrio fundido, dando lugar así a un deterioro de la calidad de los
productos de vidrio. Además, cuando se eleva la temperatura del
vidrio fundido, la resistencia del material del recorrido de flujo
disminuye, por lo que la duración de servicio del recorrido de flujo
se acorta y se requiere un equipo extra, tal como un calentador
para mantener la temperatura alta del vidrio fundido. Como
resultado, con el fin de realizar un tratamiento apropiado y
efectivo de desgasificación al vacío, es difícil disminuir
excesivamente la presión para desgasificación al vacío y también
elevar excesivamente la temperatura del vidrio fundido.
En el método de desgasificación al vacío donde
se imponen varias restricciones, se han reportado las condiciones
siguientes para la desgasificación efectiva (SCIENCE AND TECHONOLOGY
OF NEW GLASSES, octubre 16-17, 1991, páginas
75-76).
En un aparato de desgasificación al vacío 40
para llevar a la práctica un método de desgasificación al vacío
para un flujo de vidrio fundido como el representado en la figura 4,
el número de burbujas (densidad de burbujas) en vidrio fundido
disminuye a aproximadamente 1/1.000, cuando vidrio fundido a 1.320ºC
a pasa en el aparato a una tasa de flujo de 6 [tonelada/día] donde
una presión en un recipiente de desgasificación al vacío 42 es 0,18
atm (136,8 mmHg) y un tiempo de permanencia del vidrio fundido en el
recipiente de desgasificación al vacío 42 bajo tal atmósfera de
presión reducida es 50 minutos.
\global\parskip1.000000\baselineskip
A saber, dicho tratamiento de desgasificación al
vacío se lleva a cabo en un aparato de desgasificación al vacío del
tipo de balanza de mesa 40 de la forma siguiente. El vidrio fundido
obtenido fundiendo materiales brutos de vidrio se introduce desde
un pozo situado hacia arriba 47 en el recipiente de desgasificación
al vacío 42 bajo una presión reducida mediante un tubo de subida 44
por una bomba de vacío (no representada), por lo que se forma un
flujo de vidrio fundido en una dirección sustancialmente horizontal.
Entonces, el vidrio fundido se pasa en el recipiente de
desgasificación al vacío 42 bajo una presión reducida para quitar
las burbujas del vidrio fundido, y posteriormente, el vidrio
fundido es alimentado mediante un tubo de bajada 46 a un pozo
situado hacia abajo 48 donde la temperatura del vidrio fundido se
mantiene de modo que tenga la viscosidad de 1.000 poises.
El vidrio fundido es muestreado en la entrada
del tubo de subida 44 y la salida del tubo de bajada 46 para
comprobar la densidad de burbujas contenidas en cada muestra del
vidrio fundido. Como resultado, la densidad de burbujas contenidas
en el vidrio fundido en el pozo situado hacia arriba 47 antes de la
desgasificación al vacío es 150 [número/kg] y la densidad de
burbujas contenidas en el vidrio fundido en el pozo situado hacia
abajo 48 es 0,1 [número/kg]. Así, se reconoce que el número de las
burbujas disminuye a aproximadamente 1/1.000. También se ha
referido que no se forma una capa de espuma en la superficie del
vidrio fundido, aunque la presión en el recipiente de
desgasificación al vacío 42 se ponga a un nivel bajo de 0,18
atm.
Dicho informe describe el método de
desgasificación al vacío donde se logra una desgasificación al vacío
efectiva cuando una presión en el recipiente de desgasificación al
vacío 42 es 0,18 atm (136,8 mmHg) y el tiempo de permanencia en el
recipiente de desgasificación al vacío 42 es 50 minutos. Sin
embargo, no describe varios requisitos condicionales para la
desgasificación al vacío con el fin de obtener resultados
efectivamente superiores de la desgasificación al vacío.
En particular, un tratamiento de desgasificación
al vacío se deberá realizar dentro de un tiempo relativamente corto
bajo una atmósfera de presión reducida. Consiguientemente, en tales
condiciones donde la presión en el atmósfera reducida no se puede
bajar excesivamente y la temperatura del vidrio fundido puede no ser
excesivamente alta, como se ha mencionado anteriormente, es
importante determinar el tiempo de permanencia del flujo de vidrio
fundido bajo la atmósfera de presión reducida.
Cuanto más largo es el tiempo de permanencia del
vidrio fundido que fluye en el recipiente de desgasificación al
vacío 42, el tubo de subida 44 y el tubo de bajada 46, menor es la
densidad de burbujas del vidrio fundido después del tratamiento de
desgasificación al vacío.
Con el fin de alargar el tiempo de permanencia
del vidrio fundido bajo una atmósfera de presión reducida, se ha
considerado ampliar la longitud del recorrido de flujo del vidrio
fundido en una dirección de flujo. Sin embargo, esto origina
problemas prácticos tales como un aumento considerable de costo del
equipo debido a las razones siguientes. Dado que un aislante para
aislar una temperatura alta del vidrio fundido y un alojamiento
como una caja para mantener una presión reducida, que rodea el
aislante y los materiales para el recorrido de flujo, están
dispuestos en una periferia exterior del recorrido de flujo para
pasar el vidrio fundido de temperatura alta, el aislante y el
alojamiento se deben extender según la extensión del recorrido de
flujo. Además, una unidad estructural pesada incluyendo los
materiales para el recorrido de flujo, el aislante y el alojamiento
debe ser móvil de modo que la altura de la unidad se pueda regular
dependiendo de la presión en el recipiente de desgasificación al
vacío 42. Esto crea un equipo móvil de gran tamaño, por lo tanto, el
costo del equipo aumentará.
Se considera que el tiempo de permanencia se
puede ampliar disminuyendo la velocidad de flujo del vidrio fundido.
Sin embargo, con el fin de disminuir la velocidad de flujo, hay que
aumentar la viscosidad disminuyendo la temperatura del vidrio
fundido. En este caso, es difícil elevar las burbujas en el vidrio
fundido que tienen alta viscosidad a la superficie del vidrio
fundido.
Por otra parte, cuando el tiempo de permanencia
del vidrio fundido bajo una atmósfera de presión reducida se acorta
excesivamente, no se puede lograr una suficiente desgasificación de
las burbujas en el vidrio fundido. A saber, no se puede obtener un
tiempo suficiente para que las burbujas se formen en el vidrio
fundido bajo una atmósfera de presión reducida para elevarlas a la
superficie del vidrio fundido, quitando por ello las burbujas por
rotura, con el resultado de que el vidrio fundido con las burbujas
puede ser descargado antes de que las burbujas lleguen a la
superficie del vidrio fundido. Aunque es posible disminuir la
viscosidad del vidrio fundido, es decir, elevar la temperatura del
vidrio fundido con el fin de aumentar la velocidad de ascenso de
burbujas en el vidrio fundido, la temperatura del vidrio fundido no
se puede incrementar a causa de los problemas de una reducción de
la resistencia de los materiales usados para el recorrido de flujo
para el vidrio fundido y la aparición de nuevas burbujas producidas
por la reacción de estos materiales con el vidrio fundido.
EP 0 556 576 A1 describe un método de
desgasificación al vacío, donde unos medios para controlar la
cantidad de flujo están dispuestos en los tubos de subida y bajada,
manteniendo por ello la cantidad pertinente de la superficie del
vidrio fundido.
JP 05058648 describe un aparato para
desgasificar al vacío un vidrio fundido conteniendo boro, que tiene
una viscosidad de 100 a 500 P bajo 0,05-0,33 atm,
donde el vidrio fundido se descomprime durante 15 a 120 min y
desespuma para proporcionar vidrio fundido que tiene una viscosidad
de 500 a 5000 P.
JP 021 88430 describe un método de
desgasificación al vacío, donde vidrio fundido que tiene una
viscosidad de 10^{2} a 10^{3} es liberado de burbujas
manteniéndolo bajo una presión reducida de 1/20 a 1/3 atm durante
30 a 90 min. La viscosidad del vidrio es regulada de modo que esté
dentro de 102-5 a 103-5 P y el
vidrio fundido se homogeniza por agitación a una velocidad
periférica de 0,5 a 1,5 m/min durante 10 a 30 min.
JP 07291633 describe un aparato de
desgasificación al vacío que tiene una parte de control de flujo
compuesta por una varilla que tiene una punta cónica y un elemento
en forma de embudo, donde el flujo del vidrio fundido se controla
cambiando la zona en sección transversal del recorrido de flujo
mediante el ajuste del intervalo entre la punta de la varilla y el
elemento en forma de embudo.
US 1 596 308 describe un método de refinar
vidrio, que consiste en pasar el vidrio fundido a través de una
cámara de vacío y calentar la cámara eléctricamente.
EP 0 775 671 A1 describe un método de
desgasificación al vacío incluyendo un paso de agitar el vidrio
fundido en un recipiente de agitación.
S. Takeshita y colaboradores, "Refining of
glasses under subatmospheric pressures-II",
Boletín de la sociedad española de cerámica y vidrio, 1 de Enero de
1992, Madrid, ES, pp. 173-178) describe ciertos
efectos del tratamiento subatmosférico en el refinado de vidrios
fundidos de sosa-cal y borosilicato en equipo
continuo de balanza de mesa.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un método de desgasificación al vacío para flujo de
vidrio fundido, que es capaz de obtener efectiva y ciertamente
vidrio fundido sin contener burbujas especificando un rango de
tiempo de permanencia del vidrio fundido en un caso de realizar un
tratamiento de desgasificación en un flujo continuo de vidrio
fundido bajo una atmósfera de presión reducida.
Además, la presente invención se dirige a
determinar un rango apropiado de condiciones de desgasificación al
vacío para el vidrio fundido bajo una atmósfera de presión reducida
en dicho método de desgasificación al vacío de modo que se pueda
obtener vidrio fundido sin contener burbujas de manera más efectiva
y cierta.
Los inventores de esta solicitud han realizado
amplios estudios acerca de los métodos de desgasificación al vacío
para flujo de vidrio fundido con el fin de lograr dichos objetos, y
han hallado que hay que hacer que burbujas formadas en vidrio
fundido se eleven a la superficie de los vidrios fundidos donde
tiene lugar la rotura de las burbujas, por lo que las burbujas en
el vidrio fundido se puede quitar de forma efectiva y cierta. Así,
la presente invención se ha realizado cumpliendo las condiciones
indicadas a continuación:
1. El vidrio fundido se pasa de forma
continua.
2. Se facilita una condición en la que no se
generan nuevas burbujas.
3. El diámetro de las burbujas se incrementa en
un tiempo preestablecido de manera que tengan una flotabilidad
suficiente.
4. Se da a las burbujas una velocidad de ascenso
de burbujas tal que sea contraria al flujo de vidrio fundido.
5. Se asegura una cantidad suficiente de gases a
difundir a las burbujas de modo que las burbujas que lleguen a la
superficie del vidrio fundido se puedan romper.
Según la presente invención, se facilita un
método de desgasificación al vacío para vidrio fundido que incluye
alimentar, bajo una atmósfera de presión P [mmHg], vidrio fundido a
una cámara de vacío capaz de dar al vidrio fundido una presión en
el rango de 38 [mmHg]-(P-50) [mmHg] para realizar
desgasificación en el vidrio fundido, y descargar el vidrio fundido
después de haber sido desgasificado de la cámara de vacío a una tasa
de flujo de Q [tonelada/h] bajo la atmósfera de presión P [mmHg]
donde el tiempo de permanencia del vidrio fundido en la cámara de
vacío es del rango de 0,12-4,8 horas, que se obtiene
dividiendo un peso W [tonelada] del vidrio fundido que fluye en la
cámara de vacío por una tasa de flujo Q [tonelada/h] del vidrio
fundido. En este caso, el tiempo de permanencia en la cámara de
vacío es preferiblemente no menos de 0,12 hora, pero no más de 0,8
hora.
Además, la cámara de vacío incluye un recipiente
de desgasificación al vacío en el que el vidrio fundido se pasa en
un estado horizontal y es desgasificado, y una profundidad H [m] del
vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al vacío y un
peso W [tonelada] del vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío
cumplen la fórmula siguiente (1):
(1)0,010
m/tonelada<H/W<1,5
m/tonelada
Además, el área superficial S_{1} [m^{2}] de
la superficie del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación
al vacío y una tasa de flujo Q [tonelada/h] de un flujo de vidrio
fundido cumplen la fórmula siguiente (2):
(2)0,24
m^{2}\cdoth/tonelada<S_{1}/Q<12
m^{2}\cdoth/tonelada
Además, la cámara de vacío incluye
preferiblemente un tubo de bajada conectado al recipiente de
desgasificación al vacío para descargar el vidrio fundido a su
través, y un área superficial S_{2} [m^{2}] del recorrido de
flujo del tubo de bajada en la porción donde el tubo de bajada está
conectado al recipiente de desgasificación al vacío y una tasa de
flujo Q [tonelada/h] del vidrio fundido cumplen la fórmula siguiente
(3):
(3)0,008
m^{2}\cdoth/tonelada<S_{2}/Q<0,96
m^{2}\cdoth/tonelada
En los dibujos:
La figura 1(a) es una vista diagramática
en sección transversal para explicar una porción importante de un
aparato de desgasificación al vacío para llevar a cabo el método de
desgasificación al vacío para flujo de vidrio fundido según la
presente invención.
la figura 1(b) es una vista diagramática
en sección transversal tomada a lo largo de una línea
B-B' en la figura 1(a).
La figura 1(c) es una vista diagramática
en sección transversal tomada a lo largo de una línea
C-C' en la figura 1(a).
La figura 2 es una vista diagramática en sección
transversal de un aparato de desgasificación al vacío para llevar a
cabo el método de desgasificación al vacío para flujo de vidrio
fundido según un ejemplo de la presente invención.
La figura 3 es una vista diagramática en sección
transversal de un aparato de desgasificación al vacío para llevar a
cabo el método de desgasificación al vacío para flujo de vidrio
fundido según otro ejemplo de la presente invención.
Y la figura 4 es una vista diagramática en
sección transversal de un aparato de desgasificación al vacío para
llevar a cabo un método convencional de desgasificación al vacío
para flujo de vidrio fundido.
Realizaciones preferidas del método de
desgasificación al vacío para flujo de vidrio fundido de la presente
invención se describirán con referencia a los dibujos.
Como se ha descrito anteriormente, la presente
invención se refiere a un método de desgasificación al vacío para
flujo de vidrio fundido para realizar desgasificación en una cámara
de vacío donde se especifica un rango de tiempo de permanencia del
vidrio fundido que fluye de forma continua en la cámara de vacío,
por lo que se puede obtener vidrio fundido libre de burbujas de
forma efectiva y cierta.
Dicho método de desgasificación al vacío se
describirá con referencia a las figuras 1(a), 1(b) y
1(c).
Las figuras
1(a)-1(c) son diagramas para explicar
porciones importantes de un aparato de desgasificación al vacío
para llevar a cabo el método de desgasificación al vacío para flujo
de vidrio fundido según la presente invención. El método de
desgasificación al vacío de la presente invención incluye
principalmente un paso de desgasificación al vacío consistente en
sacar burbujas en vidrio fundido que fluye en un estado horizontal
bajo una atmósfera de presión reducida, un paso de introducción
consistente en introducir vidrio fundido a desgasificar al paso de
desgasificación al vacío y un paso de descarga consistente en
descargar el vidrio fundido desgasificado en el paso de
desgasificación al vacío.
En la figura 1(a), el paso de
introducción consistente en introducir vidrio fundido desde un
recipiente de fusión 10, en el que el vidrio fundido obtenido
fundiendo materiales brutos de vidrio se almacena bajo una
atmósfera de presión P[mmHg], a un recipiente de
desgasificación al vacío 12 en el que se lleva a cabo el paso de
desgasificación al vacío, se realiza en un tubo de subida 14,
durante el que se forma un flujo de vidrio fundido. El paso de
desgasificación al vacío para elevar burbujas que permanecen en el
vidrio fundido que fluye en una dirección horizontal a la
superficie del vidrio fundido bajo una atmósfera de presión reducida
y quitarlas rompiéndolas en la superficie del vidrio fundido, se
lleva a cabo principalmente en el recipiente de desgasificación al
vacío 12. El paso de descarga consistente en descargar el vidrio
fundido desgasificado en el recipiente de desgasificación al vacío
12 de un pozo situado hacia abajo 18 a través del recipiente de
desgasificación al vacío 12 se lleva a cabo en un tubo de bajada 16.
Las porciones principales del tubo de subida 14 y el tubo de bajada
16 así como el recipiente de desgasificación al vacío 12 para
desgasificación están cubiertas con un alojamiento al vacío (no
representado) conectado a una bomba de vacío, y la evacuación del
recipiente de desgasificación al vacío se lleva a cabo a través de
agujeros 12a, 12b formados en el techo del recipiente de
desgasificación al vacío 12 con el fin de mantener constante la
presión reducida.
Un valor típico de presión P en este caso es 760
[mmHg].
Como se ha descrito anteriormente, en dicho
método de desgasificación al vacío donde se forman burbujas en el
vidrio fundido que fluyen en el recipiente de desgasificación al
vacío 12 y suben en el vidrio fundido para romperlas en la
superficie del vidrio fundido, el tiempo de permanencia del vidrio
fundido en el recipiente de desgasificación al vacío 12, es decir,
el tiempo durante el que el vidrio fundido se pasa a través del
recipiente de desgasificación al vacío 12 no se puede acortar
excesivamente. También es difícil acortar excesivamente el tiempo
en que el vidrio fundido sube pasando a través del tubo de subida 14
incluso en el paso de introducción donde el vidrio fundido
almacenado en el recipiente de fusión 10 bajo una atmósfera de
presión P [mmHg] es aspirado y subido al recipiente de
desgasificación al vacío 12 en una condición de presión reducida. Es
debido a que la presión en una porción inferior del tubo de subida
14 es alta debido al propio peso del vidrio fundido, y la presión
en una porción superior del tubo de subida 14 es gradualmente
pequeña hacia la superficie del vidrio fundido en el recipiente de
desgasificación al vacío 12. Consiguientemente, cuando el vidrio
fundido sube en el tubo de subida 14, la presión dada al vidrio
fundido es menor que la presión P [mmHg] producida cuando el vidrio
fundido se obtiene fundiendo materiales brutos. Como resultado, las
burbujas en el vidrio fundido crecen mientras pasan a través del
tubo de subida 14. Además, nuevas burbujas formadas por los gases
disueltos en el vidrio fundido crecen mientras ellos suben en el
tubo de subida 14.
Además, es difícil acortar excesivamente el
tiempo que el vidrio fundido pasa a través del tubo de bajada 16.
La razón es la siguiente. Cuando el vidrio fundido desciende en el
tubo de bajada 16, la presión del vidrio fundido aumenta
gradualmente debido al propio peso del vidrio fundido desde un nivel
de presión reducida en el recipiente de desgasificación al vacío
12. La presión se restablece finalmente de manera que tenga dicha
presión P [mmHg]. Sin embargo, las burbujas que no se quitan incluso
por una presión reducida en el recipiente de desgasificación al
vacío 12 se disuelven convirtiéndose en componentes de gas en el
vidrio fundido debido a una presión que aumenta a medida que el
vidrio fundido desciende en el tubo de bajada 16.
Para ello, la presente invención proporciona una
cámara de vacío que hace que la presión aplicada al vidrio fundido
esté en un rango de 38 [mmHg]-(P-50) [mmHg] con
respecto a una presión P [mmHg], e incluye un tiempo en que el
vidrio fundido pasa no solamente a través del recipiente de
desgasificación al vacío 12, sino también partes del tubo de subida
14 y el tubo de bajada 16. La razón por la que la presión en la
cámara de vacío ha de ser 38 [mmHg] o más es que se puede evitar
una descarga inesperada (rebullido) de gases disueltos en la cámara
de vacío, como se ha descrito anteriormente. La cámara de vacío
definida como se ha descrito anteriormente corresponde
aproximadamente a una porción sombreada de la figura 1.
Para alimentar el vidrio fundido de forma
continua en la cámara de vacío, hay que diseñar un recorrido de
flujo para la cámara de vacío con el fin de reducir la resistencia
de rozamiento entre una superficie interior del recorrido de flujo
de la cámara y el flujo de vidrio fundido y para reducir
suficientemente la pérdida de presión de fluido. Para reducir
suficientemente la pérdida de presión del fluido, se ha realizado
adecuadamente el diseño de la forma y el área superficial en
sección transversal del recorrido de flujo de la cámara de vacío.
Sin embargo, dado que es deseable que las burbujas generadas en el
vidrio fundido se inflen en un tiempo más corto mientras el vidrio
fundido pasa de forma continua, por lo que las burbujas suben a la
superficie del vidrio fundido donde se produce la rotura de las
burbujas, se considera reducir la viscosidad del vidrio fundido, es
decir, determinar que la temperatura del vidrio fundido sea alta.
Sin embargo, como se ha descrito anteriormente, cuando se eleva la
temperatura del vidrio fundido, se generan nuevas burbujas por la
reacción de los materiales usados para el recorrido de flujo de la
cámara de vacío con el vidrio fundido, o los materiales se
disuelven en el vidrio fundido formando un hilo, con el resultado de
que no se puede mantener la calidad de los productos formados.
Además, la reacción de estos materiales con el vidrio fundido
acelera la erosión de los materiales y se acorta la duración de
servicio del recorrido de flujo para la cámara de vacío.
La tasa de erosión del recorrido de flujo de la
cámara de vacío producida por el flujo de vidrio fundido está en
proporción a t/\eta, es decir, la relación de un tiempo t a la
viscosidad \eta del vidrio fundido donde t representa el tiempo
en que el vidrio fundido se pasa a través del recorrido de flujo y
\eta representa la viscosidad del vidrio fundido. La distancia de
subida de las burbujas cuando las burbujas suben a la superficie
del vidrio fundido es proporcional al cuadrado de t/\eta, es
decir, la relación obtenida dividiendo el tiempo t en que el vidrio
fundido se pasa a través del recorrido de flujo por la viscosidad
\eta del vidrio fundido. Consiguientemente, es deseable
determinar la viscosidad del vidrio fundido de modo que sea inferior
dentro de un rango permisible en la tasa de erosión, para poder
mantener una distancia de subida suficiente de las burbujas.
Un rango preferido de la viscosidad del vidrio
fundido es 500-5.000 poises. Además, para elevar a
la superficie del vidrio fundido burbujas del vidrio fundido que
tiene la viscosidad de dicho rango, las burbujas deberán tener un
diámetro de 10-30 mm. En este caso, cuando el
diámetro de las burbujas excede de 30 mm, las burbujas que llegan a
la superficie no se rompen y una capa de espuma permanece en la
superficie. Esto reduce la eficiencia de transferencia de calor en
el recipiente de desgasificación al vacío 12 y se reduce la
temperatura del vidrio fundido propiamente dicho, por lo que el
efecto de desgasificación al vacío disminuye.
Un análisis de gas ha revelado que las burbujas
suben a la superficie del vidrio fundido en el recipiente de
desgasificación al vacío 12 emitiendo CO_{2} y H_{2}O. En este
caso, se ha hallado mediante observación directa del interior del
recipiente de desgasificación al vacío 12 que una descarga
inesperada (rebullido) de gases disueltos como CO_{2}, H_{2}O,
etc, en el vidrio fundido tiene lugar fácilmente a una cierta
presión (presión límite) o inferior. Tal rebullido tiene lugar a una
presión límite de 0,05 atm en el vidrio fundido que tiene una
viscosidad, por ejemplo, de 500-5.000 poises, y
consiguientemente, es preferible realizar la desgasificación bajo
una atmósfera de dicha presión o más alta.
Además, para que el diámetro de las burbujas se
incremente de modo que las burbujas tengan una flotabilidad
suficiente en el tiempo en que el vidrio fundido se pasa a través de
la cámara de vacío, hay que difundir o introducir componentes de
gas existentes en un estado de disolución en el vidrio fundido en
pequeñas burbujas, por ejemplo, burbujas que tienen un diámetro de
0,05-3 mm, contenidas en el vidrio fundido en el
recipiente de fusión 10 bajo una atmósfera de presión reducida en
el recipiente de desgasificación al vacío 12 de modo que no se
produzca la generación del rebullido. Las razones son las
siguientes. Es difícil hacer crecer las burbujas introduciendo
componentes de gas en las pequeñas burbujas existentes en el vidrio
fundido porque los componentes de gas tienen una presión parcial
alta bajo una atmósfera donde el vidrio fundido se obtiene en el
recipiente de fusión 10, es decir, en la atmósfera de presión P.
Además, un intento de borboteo en el vidrio fundido para acelerar
la introducción de los componentes de gas en las burbujas
incrementando los componentes de gas en el vidrio fundido no puede
proporcionar prácticamente un efecto suficiente.
Habida cuenta de lo dicho, se emplea una técnica
tal que se produce un flujo de vidrio fundido pasando el vidrio
fundido; las pequeñas burbujas se hacen crecer en el tiempo en que
el vidrio fundido permanece en la cámara de vacío; las burbujas que
crecen en una atmósfera de presión reducida son elevadas a la
superficie del vidrio fundido del recipiente de desgasificación al
vacío 12 con el fin de romper las burbujas, por lo que se quitan
las burbujas, y las burbujas que no se pueden aspirar y quitar por
desgasificación al vacío se disuelven al vidrio fundido en el tubo
de bajada 16, eliminando por ello todas las burbujas en el vidrio
fundido. En este caso, según la presente invención, el tiempo de
permanencia del vidrio fundido en la cámara de vacío, que se
obtiene dividiendo el peso W [tonelada] del vidrio fundido que fluye
en la cámara de vacío por una tasa de flujo Q [tonelada/h] del
vidrio fundido, es del rango de 0,12-4,8 horas, más
preferiblemente, del rango de 0,12-0,8 hora.
Aquí, el peso W [tonelada] del vidrio fundido
que fluye en la cámara de vacío implica el peso total del vidrio
fundido en la cámara de vacío (en una porción indicativa
aproximadamente de una porción sombreada en la figura
1(a)).
Cuando el tiempo de permanencia es inferior a
0,12 hora, la densidad de burbujas del vidrio fundido no puede
estar dentro de un rango permisible para buenos productos finales
aunque la viscosidad del vidrio fundido sea de
500-5.000 poises y la presión al vidrio fundido sea
0,05 de presión atmosférica, es decir, 76 [mmHg] o más alta. Por
otra parte, cuando el tiempo de permanencia es superior a 4,8 horas,
se requiere la elongación de la cámara de vacío en una dirección de
flujo del vidrio fundido, lo que origina problemas prácticos de
incremento del costo del equipo.
Un tiempo de permanencia inferior a 0,8 hora
proporciona los efectos preferidos de sacar eficientemente las
burbujas, y reducir la volatilización de los componentes volátiles
de la superficie del vidrio fundido.
Además, la profundidad H [m] del vidrio fundido
en el recipiente de desgasificación al vacío 12 y el peso W
[tonelada] del vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío
cumplen la fórmula siguiente:
0,010
m/tonelada<H/W<1,5
m/tonelada
H/W es preferiblemente 0,012 m/tonelada o más,
más preferiblemente 0,015 m/tonelada o más. Además, H/W es
preferiblemente 1,2 m/tonelada o menos, más preferiblemente, 0,9
m/tonelada o menos.
La razón de que la relación de la profundidad H
[m] del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al vacío
12 al peso W [tonelada] del vidrio fundido esté dentro de dicho
rango es la siguiente.
Si la profundidad H del vidrio fundido en el
recipiente de desgasificación al vacío 12 es 0,010 x W o menos, hay
un aumento de pérdida de presión debido a la resistencia de
rozamiento del flujo de vidrio fundido y es imposible pasar el
vidrio fundido a una tasa de flujo predeterminada. Por otra parte,
si la profundidad es 1,5 x W o más, las burbujas de vidrio fundido
existentes en o alrededor de la parte inferior del recipiente de
desgasificación al vacío 12 no pueden flotar en la superficie del
vidrio fundido mientras el vidrio fundido permanece en el
recipiente de desgasificación al vacío 12. Además, cuando la
profundidad del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación
al vacío excede de 1,5 x W como un límite superior de dicho rango,
la presión en el vidrio fundido que queda en o alrededor de la
parte inferior del recipiente de desgasificación al vacío 12 es
alta y el crecimiento de las burbujas de vidrio fundido en dicha
región no es acelerado, por lo que las burbujas no pueden subir a
la superficie del vidrio fundido y se da el caso de que las burbujas
salen del recipiente de desgasificación al vacío.
Se puede obtener un efecto de desgasificación
predeterminado incluso introduciendo el vidrio fundido en el
recipiente de desgasificación al vacío 12 en la plena extensión del
límite superior de dicho rango de desgasificación permisible. Sin
embargo, se prefiere que la profundidad del vidrio fundido sea
aproximadamente la mitad de la altura del recipiente de
desgasificación al vacío. Por ejemplo, cuando la altura del
recipiente de desgasificación al vacío 12 es 0,2
m-0,6 m, la profundidad del vidrio fundido deberá
ser del rango de 0,1 m-0,3 m.
En la figura 1(a), el interior del
recipiente de desgasificación al vacío 12 tiene una forma de prisma
rectangular donde la forma de recorrido de flujo en sección
transversal es rectangular y la profundidad H [m] del vidrio
fundido en el recipiente de desgasificación al vacío 12 es
constante. Sin embargo, la presente invención no se limita al caso
de que el interior del recipiente de desgasificación al vacío sea un
prisma rectangular, sino que la presente invención es aplicable al
caso de que la superficie inferior del recipiente de desgasificación
al vacío suba o baje gradualmente o de forma escalonada desde la
porción situada hacia arriba a la porción situada hacia abajo del
recipiente de desgasificación al vacío mientras la superficie del
techo del recipiente se mantiene a un cierto nivel. En este caso,
la profundidad media del vidrio fundido significa la profundidad H
[m] del vidrio fundido.
\newpage
Además, el interior del recipiente de
desgasificación al vacío 12 puede tener forma de columna cilíndrica
donde la forma del recorrido de flujo en sección transversal es
circular. En este caso, la profundidad H [m] del vidrio fundido
significa la profundidad en la porción más profunda entre
profundidades que varían a lo largo de una dirección de la anchura.
En este caso, la superficie inferior del recipiente de
desgasificación al vacío 12 se puede subir o bajar gradualmente o
de forma escalonada desde la porción situada hacia arriba a la
porción situada hacia abajo del recipiente para que fluya el vidrio
fundido. La determinación de la profundidad H [m] del vidrio
fundido se obtiene promediando simplemente las profundidades del
flujo de vidrio fundido.
Como se ha descrito anteriormente, hay que
asegurar todo lo posible la introducción de los componentes de gas
disueltos en las burbujas de modo que las burbujas en el vidrio
fundido suban en el vidrio fundido haciendo que se rompan. En este
caso, las burbujas que llegan a la superficie del vidrio fundido
forman una capa de espuma a no ser que se rompan. La capa de espuma
tiene un efecto de aislamiento del calor, y evita la rotura de las
burbujas en asociación con una temperatura reducida en la superficie
del vidrio fundido. Cuando la capa de espuma crece, la capa de
espuma puede rebosar del recipiente de desgasificación al vacío 12,
o se puede descargar del recipiente de desgasificación al vacío 12
junto con el flujo de vidrio fundido.
Desde este punto de vista, la rotura de las
burbujas es esencial. Sin embargo, la rotura de las burbujas depende
de la temperatura de la superficie del vidrio fundido y la tasa de
introducción de gases en las burbujas así como la tensión
superficial de cada burbuja que forma la capa de espuma y la
viscosidad del vidrio fundido que forma cada burbuja.
Consiguientemente, cuando se determina una formulación para el
vidrio fundido y una temperatura para un tratamiento de
desgasificación al vacío para el vidrio fundido, hay que determinar
la relación de un área superficial del vidrio fundido en contacto
con el aire, que es necesaria para la rotura de las burbujas, con
la tasa de flujo del vidrio fundido de manera que esté en un rango
predeterminado.
A saber, en el proceso de elevar las burbujas en
el vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al vacío 12 a
la superficie del vidrio fundido donde se produce la rotura de las
burbujas mientras el vidrio fundido pasa a través del interior del
recipiente 12, y los componentes de gas contenidos en las burbujas
son descargados a un espacio superior 12s bajo una condición de
presión reducida, en la presente invención, para producir la rotura
de las burbujas, el área superficial del vidrio fundido S_{1}
[m^{2}] (el área superficial aproximadamente en una porción
sombreada representada en la figura 1(b)) que contacta el
espacio superior 12s bajo una condición de presión reducida y la
tasa de flujo Q [tonelada/h] del vidrio fundido cumplen la fórmula
siguiente:
0,24
m^{2}\cdoth/tonelada<S_{1}/Q<12
m^{2}\cdoth/tonelada
Más preferiblemente, deberán cumplir la fórmula
siguiente:
0,5
m^{2}\cdoth/tonelada<S_{1}/Q<10
m^{2}\cdoth/tonelada
La razón del establecimiento de dichas fórmulas
es la siguiente. Si el área superficial S_{1} [m^{2}] de la
superficie del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al
vacío 12 es 0,24 x Q o menor, gran número de burbujas que suben a
la superficie del vidrio fundido permanecen en la superficie
produciendo una capa de espuma que permanece sin romperse en el
recipiente de desgasificación al vacío 12, por lo que el tratamiento
de desgasificación no se puede llevar a cabo adecuadamente. Por
otra parte, si el área superficial S_{1} [m^{2}] es 12 x Q o
mayor, el vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al
vacío 12 tiene una profundidad poco profunda, por lo que el vidrio
fundido no puede pa-
sar a una tasa predeterminada de flujo debido a una resistencia de rozamiento producida por el flujo de vidrio fundido.
sar a una tasa predeterminada de flujo debido a una resistencia de rozamiento producida por el flujo de vidrio fundido.
En la figura 1(b), la superficie del
vidrio fundido del vidrio fundido que contacta el espacio superior
12s bajo una condición de presión reducida tiene una forma
rectangular. Sin embargo, en la presente invención, la forma de la
superficie del vidrio fundido no se limita a ésta, sino que puede
tener una forma tal que la anchura interior del recipiente de
desgasificación al vacío 12 se estreche o ensanche gradualmente o de
forma escalonada desde la porción situada hacia arriba a la porción
situada hacia abajo del recipiente 12.
Además, la tasa de subida de las burbujas en el
flujo de vidrio fundido que suben a medida que crecen, está
relacionada con el diámetro de las burbujas y la fórmula de Stoke.
Cuando se determina la viscosidad del vidrio fundido, se determina
el tiempo requerido para la subida de burbujas a la superficie del
vidrio fundido dependiendo del tamaño de las burbujas. Por ejemplo,
cuando la viscosidad del vidrio fundido usado es
500-5.000 poises y suponiendo que, con respecto a
las burbujas, se tarda 60 min en flotar una distancia de 100 cm, el
diámetro más pequeño de las burbujas deberá ser 10 mm o más en un
caso de 500 poises, y el diámetro más pequeño será 30 mm o más en
un caso de 5.000 poises. A saber, las burbujas que tienen un
diámetro de 30 mm o más pueden ser desgasificadas ciertamente y
quitadas en un tiempo de 60 min. En este caso, se puede obtener la
tasa de subida de 0,25 cm/s o más.
Consiguientemente, para asegurar la subida de
las burbujas contra el flujo de vidrio fundido, hay que determinar
la tasa de flujo del vidrio fundido de manera que sea una tasa
inferior a 0,25 cm/s (por ejemplo, cuando el vidrio fundido pasa a
una tasa de flujo de 500 tonelada/día, el área superficial del
recorrido de flujo en sección transversal en el recipiente de
desgasificación al vacío 12 es 9.200 cm^{2} o más y la longitud
de recorrido de flujo en el recipiente de desgasificación al vacío
12 es aproximadamente 1 m).
En este caso, como se representa en la figura
1(a), el tubo de bajada 16 se ha previsto para la bajada del
vidrio fundido donde se forma un flujo descendente en o cerca de un
orificio de salida del recipiente de desgasificación al vacío 12
conectado con el tubo de bajada 16. Cuando la tasa de subida de las
burbujas en el vidrio fundido es inferior a la tasa del flujo
descendente, las burbujas que crecen en el vidrio fundido son
arrastradas por el flujo descendente sin subir a la superficie del
vidrio fundido en o cerca del orificio de salida conectado con el
tubo de bajada 16, con el resultado de que es peligroso descargar el
vidrio fundido conteniendo las burbujas.
Consiguientemente, en la presente invención, el
área superficial S_{2} [m^{2}] de la superficie en sección
transversal del recorrido de flujo del tubo de bajada 16 (el área
superficial aproximadamente en una porción sombreada en la figura
1(c)) que está conectada al recipiente de desgasificación al
vacío 12 y la tasa de flujo Q [tonelada/h] del vidrio fundido
cumplen preferiblemente la fórmula siguiente. A saber, solamente el
tubo de bajada 16 o tanto el tubo de bajada 16 como el tubo de
subida 14 cumplen preferiblemente la fórmula siguiente:
0,008
m^{2}\cdoth/tonelada<S_{2}/Q<0,96
m^{2}/tonelada
Más preferiblemente, deberán satisfacer:
0,01
m^{2}\cdoth/tonelada<S_{2}/Q<0,96
m^{2}\cdoth/tonelada,
en
particular,
0,01
m^{2}\cdoth/tonelada<S_{2}/Q<0,1
m^{2}\cdoth/tonelada.
La razón por la que deberán satisfacer dichas
fórmulas es la siguiente.
Cuando el área superficial S_{2} [m^{2}] en
sección transversal del recorrido de flujo del tubo de bajada 16 es
0,008 x Q o menor, se incrementa un vector hacia abajo en la
velocidad de flujo del flujo de vidrio fundido en o cerca del
orificio de salida conectado con el tubo de bajada 16, por lo que
burbujas son arrastradas por el flujo de vidrio fundido en el tubo
de bajada 16 contra una acción de flotación. Por otra parte, cuando
el área superficial S_{2} [m^{2}] en sección transversal del
recorrido de flujo es 0,96 Q o más, el diámetro del tubo de bajada
16 se incrementa, lo que aumentará el peso y el costo del
equipo.
En la realización representada en la figura
1(c), la forma del recorrido de flujo en sección transversal
es rectangular. Sin embargo, la presente invención no se limita a
tener dicha forma, sino que se puede usar, por ejemplo, una forma
circular.
La presente invención se refiere a un método de
desgasificación al vacío para desgasificar vidrio fundido bajo una
atmósfera de presión P [mmHg]. Sin embargo, la atmósfera de presión
P [mmHg] no siempre es necesaria como una atmósfera de presión
atmosférica. Por ejemplo, puede ser una atmósfera bajo una presión
opcional que se pueda emplear en caso de que el vidrio fundido se
produzca en un recipiente de fusión cerrado que esté aislado de la
presión atmosférica. Además, el vidrio fundido bajo una atmósfera de
presión P [mmHg] puede no tener una superficie libre.
Ahora, se describirá en detalle el método de
desgasificación al vacío para vidrio fundido según la presente
invención con referencia a Ejemplos. Sin embargo, se deberá entender
que la presente invención de ningún modo queda limitada por dichos
ejemplos específicos.
En los ejemplos, la desgasificación de flujo de
vidrio fundido se realizó en varias condiciones, como se describe
más adelante, para examinar el número de burbujas contenidas en el
vidrio fundido, es decir, las densidades de burbujas, antes y
después del tratamiento de desgasificación. Además, se utilizó un
aparato de desgasificación al vacío 20, como el representado en la
figura 2, para llevar a cabo el tratamiento de desgasificación de
flujo de vidrio fundido.
El aparato de desgasificación al vacío 20
representado en la figura 2 era básicamente un aparato para producir
un flujo de vidrio fundido a lo largo de marcas de flecha en la
figura 2 utilizando un principio de sifón producido por una
diferencia de los niveles de la superficie de vidrio fundido en un
pozo situado hacia arriba 21 y un pozo situado hacia abajo 28 para
efectuar desgasificación de vidrio fundido en un recipiente de
desgasificación al vacío 22. El aparato 20 estaba provisto de un
alojamiento al vacío 23, el recipiente de desgasificación al vacío
22, un tubo de subida 24 y un tubo de bajada 26 que están formados
en una pieza. Se introdujo vidrio fundido G en el pozo situado
hacia arriba 21 y el pozo situado hacia abajo 28, y las posiciones
de altura del alojamiento al vacío 23, el recipiente de
desgasificación al vacío 22, el tubo de subida 24 y el tubo de
bajada 26 estaban adecuadamente adyacentes dependiendo de la presión
del recipiente de desgasificación al vacío 22.
Se utilizó el alojamiento al vacío 23 hecho de
una caja metálica que tenía una forma sustancial de puerta para
mantener una propiedad de hermeticidad en el recipiente de
desgasificación al vacío 22, el tubo de subida 24 y el tubo de
bajada 26 y que se había construido para alojar el recipiente de
desgasificación al vacío 22 y porciones principales del tubo de
subida 24 y el tubo de bajada 26; proporciona una condición de
presión reducida en su interior aspirando aire por medio de una
bomba de vacío (no representada) dispuesta en un lado exterior y
para mantener una condición de una presión predeterminada reducida a
través del agujero 22a y 22b formado en el recipiente de
desgasificación al vacío 22 alojado en él. Además, se colocó un
material termoaislante 27 para bloquear el calor en un espacio
rodeado por el recipiente de desgasificación al vacío 22, el tubo
de subida 24, el tubo de bajada 26 y el alojamiento al vacío 23.
Se formó una cámara de vacío que tenía una
presión superior a 38 [mmHg] (0,05 presión atmosférica) e inferior
a (P_{0}-50) [mmHg] con respecto a la presión
atmosférica Po [mmHg], como resultado de evacuar el alojamiento al
vacío 23, en el recipiente de desgasificación al vacío 22, el tubo
de subida 24 y el tubo de bajada 26. Específicamente, la cámara de
vacío se formó en el recipiente 22, el tubo de subida 24 y el tubo
de bajada 26 extendiéndose en una porción de nivel de altura mayor
que el nivel de altura Z_{1} con respecto a la superficie del
vidrio fundido G en el recipiente de fusión 25. Consiguientemente,
el peso W [tonelada] del vidrio fundido que fluye en la cámara de
vacío correspondía a todo el peso del vidrio fundido contenido en
el tubo de subida 24, el recipiente de desgasificación al vacío 22 y
el tubo de bajada 26 en una zona que se extiende desde el nivel de
altura Z_{1} con respecto al vidrio fundido G en el recipiente de
fusión 25 al nivel de la superficie del vidrio fundido G en el
recipiente de desgasificación al vacío 22 (es decir, el vidrio
fundido existente aproximadamente en una porción sombreada en la
figura 2).
En este ejemplo, la forma en sección transversal
de los recorridos de flujo en el recipiente de desgasificación al
vacío 22, el tubo de subida 24 y el tubo de bajada 26 puede ser
circular o rectangular. La profundidad H del flujo de vidrio
fundido era constante en la dirección de flujo del vidrio fundido.
Además, la anchura del flujo de vidrio fundido se hizo constante de
modo que la forma de la superficie del flujo de vidrio fundido que
contactase un espacio superior 22s bajo una condición de presión
reducida fuese rectangular.
En los ejemplos 1-6 expuestos en
la tabla 1, se utilizaron los tipos de vidrio fundido representados
por caracteres A-E, con los que se muestra
composiciones por % en peso en la tabla 2, y dicho aparato de
desgasificación al vacío 20 se utilizó para llevar a cabo el
tratamiento de desgasificación en las condiciones de temperatura
[ºC] del vidrio fundido en la tabla 1.
En todos los ejemplos 1-6, el
muestreo del vidrio fundido G en el pozo situado hacia arriba 21 y
el pozo situado hacia abajo 28 se realizó después de iniciarse las
operaciones normales para los tratamientos de desgasificación, y el
examen se hizo con el método de luz de borde tanto si las densidades
de las burbujas estaban dentro de un rango permisible como si no.
En este caso, el rango permisible de densidad de las burbujas era 1
[número/kg] o menor.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
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En todos los casos de los ejemplos
1-6, el número de burbujas por unidad de peso antes
del tratamiento de desgasificación al vacío era pequeño y estaba
dentro del rango permisible como se expone en la tabla 1, y no
había posibilidad de reducir la calidad de los productos de
vidrio.
Por dichos ejemplos quedó de manifiesto que
todas las densidades de las burbujas estaban dentro del rango
permisible y el efecto de desgasificación se podía obtener de forma
efectiva y cierta previendo las condiciones siguientes. A saber, se
introdujo vidrio fundido en una cámara de vacío que dio al vidrio
fundido una presión superior a 38 [mmHg] e inferior a
(P_{0}-50) [mmHg], a la que se llevó la
desgasificación del vidrio fundido, y el vidrio fundido después de
la desgasificación se descargó a una tasa de flujo de Q [tonelada/h]
bajo una atmósfera de presión Po [mmHg] donde el tiempo de
permanencia del vidrio fundido en la cámara de vacío que se obtiene
dividiendo el peso W [tonelada] del vidrio fundido que fluye en la
cámara de vacío por la tasa de flujo Q [tonelada/h] del vidrio
fundido era del rango de 0,12-4,8 horas.
En este caso, también quedó de manifiesto que la
profundidad del vidrio fundido y el área superficial de la
superficie del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al
vacío y el área superficial en sección transversal del recorrido de
flujo en el tubo de subida o el tubo de bajada estaban
preferiblemente dentro de rangos predeterminados.
Como en el ejemplo de referencia, cuando una
tasa de flujo Q del vidrio fundido es de 16,667 [tonelada/h] (es
decir, aproximadamente 400 [tonelada/día]), es deseable que el peso
W del vidrio fundido en la cámara de vacío sea 13,8 [tonelada]; W/Q
es 0,828 [h], y que los valores para otras condiciones sean los
mostrados en el ejemplo de referencia en la tabla 1.
Como se ha descrito anteriormente, se ha
explicado detalladamente el método de desgasificación para vidrio
fundido de la presente invención. Sin embargo, la presente invención
no se limita a dichos ejemplos. Por ejemplo, como se representa en
la figura 3, se puede construir un aparato de desgasificación al
vacío 30 de modo que un recipiente de fusión 35, un tubo de
introducción 34, un recipiente de desgasificación al vacío 32, un
tubo de descarga 36 y un pozo situado hacia abajo 38 estén formados
en una pieza; se ha colocado una bomba de tornillo 31 en el tubo de
introducción 34 para controlar una tasa de flujo del vidrio fundido
G; se ha colocado una bomba de tornillo 39 en el tubo de descarga
36 para acelerar la descarga del vidrio fundido G, y el nivel de la
superficie del vidrio fundido siempre se hace coincidir con el nivel
de la superficie del vidrio fundido G en el recipiente de fusión
35.
Una cámara de vacío capaz de proporcionar una
presión superior a 38 [mmHg] e inferior a
(P_{0}-50) [mmHg] con respecto a la presión
atmosférica P_{0} [mmHg] como resultado de reducir la presión en
el alojamiento al vacío 33, se forma en una porción en el tubo de
subida 34a, el recipiente de desgasificación al vacío 32 y el tubo
de bajada 36a (es decir, una porción indicada aproximadamente por
una porción sombreada en la figura 3), donde la porción se ha
formado en una zona de la superficie delantera del vidrio fundido G
en el recipiente de fusión 35 a un nivel Z_{2} más bajo que la
superficie del vidrio fundido G. Así, la formación de la cámara de
vacío que proporciona una presión de (P_{0}-50)
[mmHg] o inferior en una porción que está a un nivel de altura más
bajo que la superficie del vidrio fundido G en el recipiente de
fusión 35, se debe al hecho de que la tasa de flujo del vidrio
fundido es controlada por las bombas de tornillo 31, 39 de modo que
la presión del vidrio fundido se cambie.
Consiguientemente, el peso W [tonelada] del
vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío corresponde al peso
del vidrio fundido existente de la superficie del vidrio fundido G
en el recipiente de fusión 35 a un nivel Z_{2} más bajo con
respecto a la superficie del vidrio fundido G (el peso del vidrio
fundido aproximadamente en una porción sombreada en la figura
3).
En la presente invención, se pueden hacer varias
mejoras y modificaciones dentro del alcance de la presente
invención.
Como se ha descrito anteriormente, según la
presente invención, al realizar la desgasificación de flujo de
vidrio fundido donde se introduce vidrio fundido en una cámara de
vacío que puede proporcionar un rango de presión superior a 38
[mmHg] pero inferior a (P_{0}-50) [mmHg] con
respecto a una presión P aplicada al vidrio fundido en un
recipiente de fusión con el fin de realizar la desgasificación del
vidrio fundido, y el vidrio fundido después de la desgasificación
se descarga a una tasa de flujo de Q [tonelada/h] bajo una
atmósfera de presión P [mmHg], un tiempo de permanencia del vidrio
fundido en la cámara de vacío obtenido dividiendo el peso W del
vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío por la tasa de flujo
Q [tonelada/h] del vidrio fundido se determina de manera que esté
en un rango de 0,12-4,8 horas, por lo que se puede
obtener vidrio fundido libre de burbujas arrastradas de forma
efectiva y cierta.
Además, el vidrio fundido sin burbujas se puede
obtener de forma efectiva y cierta determinando la profundidad del
vidrio fundido, el área superficial de la superficie del vidrio
fundido en el recipiente de desgasificación al vacío y
preferiblemente la zona en sección transversal del recorrido de
flujo en el tubo de bajada de manera que estén dentro de rangos
predeterminados.
Claims (2)
1. Un método de desgasificación al vacío para
vidrio fundido que incluye:
alimentar, bajo una atmósfera de presión P
[mmHg], vidrio fundido a una cámara de vacío capaz de dar al vidrio
fundido una presión en el rango de 38 [mmHg]-(P-50)
[mmHg] para realizar desgasificación en el vidrio fundido,
incluyendo dicha cámara de vacío un recipiente de desgasificación al
vacío en que el vidrio fundido se pasa en un estado horizontal y se
desgasifica, y
descargar el vidrio fundido después de haber
sido desgasificado de la cámara de vacío a una tasa de flujo de Q
[tonelada/h] en la atmósfera de presión P [mmHg]
caracterizado porque un tiempo de
permanencia del vidrio fundido en la cámara de vacío es del rango de
0,12-4,8 horas, que se obtiene dividiendo el peso W
[tonelada] del vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío por
la tasa de flujo Q [tonelada/h] del vidrio fundido; y donde
una profundidad H [m] del vidrio fundido en el
recipiente de desgasificación al vacío y el peso W [tonelada] del
vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío cumplen la fórmula
siguiente (1):
(1);0,010
m/tonelada < H/W < 1,5
m/tonelada
y
un área superficial S_{1} [m^{2}] del vidrio
fundido en el recipiente de desgasificación al vacío (12; 22; 32) y
la tasa de flujo Q [tonelada/h] de un flujo de vidrio fundido
cumplen la fórmula siguiente (2):
(2).0,24
m^{2} -h/tonelada < S_{1}/Q< 12 m^{2}
-h/tonelada
2. El método de desgasificación al vacío para
vidrio fundido según la reivindicación 1, donde la cámara de vacío
incluye un tubo de bajada (12; 26; 36a) conectado al recipiente de
desgasificación al vacío para descargar el vidrio fundido a su
través, y un área superficial S_{2} [m^{2}] en sección
transversal de recorrido de flujo del tubo de bajada (16; 26; 36a)
en la porción donde el tubo de bajada (16; 26; 36a) está conectado
al recipiente de desgasificación al vacío y una tasa de flujo Q
[tonelada/h] del vidrio fundido cumplen la fórmula siguiente
(3):
(3).0,008
m^{2}\cdoth/tonelada <S_{2}/Q < 0,96
m^{2}\cdoth/tonelada
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-105085 | 1999-04-13 | ||
| JP10508599A JP4110663B2 (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 溶融ガラス流の減圧脱泡方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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