Optimization of a glass annealing process : a statistical and materials science approach to a glass containers manufacturing case application

Abstract

RESUMEN: El recocido es uno de los procesos más importantes en la manufactura del vidrio ya que proporciona la relajación de la red vítrea de SiO2 y por ende define importantes propiedades mecánicas requeridas para hacer a este material útil. Sin embargo, dicho proceso también es costoso debido a las grandes cantidades de energía y tiempo involucradas para llevarlo a cabo, razón por la cual hay al interior de la industria del vidrio un paradigma concerniente a los posibles problemas involucrados con el cambio de variables para mejorar el proceso a nivel técnico sin afectar la calidad del vidrio. En este orden de ideas, disminuciones progresivas de temperatura y tiempo fueron llevadas a cabo al interior de un archa de recocido real pretendiendo así medir, analizar y comparar los valores de esfuerzo obtenidos con el proceso actual contra los valores obtenidos con los procesos propuestos. Todo lo anterior siguiendo las normas ASTM C336-71 y ASTM C148-14, así como haciendo uso de herramientas estadísticas tales como: Diseño de Experimentos (DOE) y Análisis de Varianza (ANOVA). Como resultados fueron obtenidos cambios estadísticamente no significativos entre los valores de esfuerzo obtenidos para la mayoría de las disminuciones efectuadas, lo cual permite pensar en dichas disminuciones como una opción para los altos costos de la industria del vidrio.

ABSTRACT: Annealing is one of the most important processes to manufacture glass since it provides relaxation to the SiO2 vitreous network and therefore it determines important mechanical properties required for doing this material useful. However, this process is also expensive due to there are involved high quantities of energy and time to carry it out, and for these reasons there is into the glass industry a paradigm regarding possible issues involved with the changing of variables to improve the process at the technical level without affecting the glass quality. In this order of ideas, progressive decreases of both, temperature and time were performed into an actual lehr, aiming to measure, to analyze and to compare the values of stress obtained from the actual and the proposed processes, all of this using the ASTM C336- 71 and the ASTM C148-14 standards, as well as using statistical tools such as: Design of Experiments (DOE) and Analysis of Variance (ANOVA). As results were obtained nonsignificant statistical changes between the values of stress obtained for the majority of decreases performed, which allows to think about these decreases as an option for the high glass industry costs.