玻璃纖維制造

1、玻璃生產(chǎn)工藝第一節(jié) 概 述 玻璃是一種具有各種優(yōu)良性能和易加工的材料，它廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，如建筑玻璃、日用玻璃、光學(xué)玻璃、電真空玻璃、藥用玻璃、儀器玻璃、激光玻璃等。它們的品種與用途雖各不相同，但它們的生產(chǎn)工藝卻有如下相近的生產(chǎn)流程：成分設(shè)計(jì) 原料加工 配合料制備 坩堝窯熔化或池窯熔化 成型一次制品 退火窯退火 缺陷檢驗(yàn) 一次制品 深加工 檢驗(yàn) 二次制品在上述流程中，不同制品的差異處在于：有各自的成分設(shè)計(jì)和各自的成型方法；一次制品經(jīng)深加工可得二次制品。例如，窗用玻璃在成分設(shè)計(jì)上采用鈉鈣硅玻璃系統(tǒng)，由浮法成型制得一次制品窗用玻璃；光學(xué)玻璃在成分設(shè)計(jì)上采用磷酸鹽玻璃系統(tǒng)，由壓制法成型，經(jīng)研磨、拋光

2、而制得一次制品光學(xué)透鏡，等等。把一次制品經(jīng)深加工后，增添了新的性質(zhì)與新的用途，這種玻璃稱二次制品，常稱深加工玻璃。例如，把一次制品的窗用玻璃，經(jīng)磁控離子濺射法制成二次制品鍍膜玻璃，使玻璃增加了彩色和反射光的性質(zhì)，等等。以下按上述生產(chǎn)流程敘述玻璃生產(chǎn)工藝。第二節(jié) 原料與配合料的制備一 原料的選擇原料的選擇與配合料的制備是玻璃生產(chǎn)工藝的重要組成部分，它直接影響制品的產(chǎn)量、質(zhì)量與成本。因此，能否獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的配合料對(duì)后續(xù)的熔制工藝和成型工藝的關(guān)系極大。在新品種玻璃投產(chǎn)前必須選用原料，有時(shí)為配合工藝要求，需要在日常生產(chǎn)中改變?cè)掀贩N，因此選擇原料是一項(xiàng)重要工作。不同的玻璃品種對(duì)原料的要求不盡相同，但也

3、有一些選擇原料的共同準(zhǔn)則，這些準(zhǔn)則是：(1 原料的質(zhì)量應(yīng)符合玻璃制品的技術(shù)要求，其中包括化學(xué)成分穩(wěn)定、含水量穩(wěn)定、顆粒組成穩(wěn)定、有害雜質(zhì)少 ( 主要指 Fe 2 O 3 等。(2 便于在日常生產(chǎn)中調(diào)整成分；(3 適于熔化與澄清，揮發(fā)與分解的氣體無(wú)毒性；(4 對(duì)耐火材料的侵蝕要??；(5 原料應(yīng)易加工、礦藏量大、分布廣、運(yùn)輸方便、價(jià)格低等。對(duì)所選原料在使用前應(yīng)進(jìn)行破粉碎試驗(yàn)、熔制試驗(yàn)和制品的物性檢驗(yàn)。第三節(jié) 原 料 2 芒硝 (Na 2 SO 4 有無(wú)水芒硝和含水芒硝 (Na 2 SO 4 · 10H 2 0 兩類。使用芒硝不僅可以代堿，而且又是常用的澄清劑，為降低芒硝的分解溫度常加入還

4、原劑 ( 主要為碳粉、煤粉等 。使用芒硝也有如下缺點(diǎn)：熱耗大、對(duì)耐火材料的侵蝕大、易產(chǎn)生芒硝泡，當(dāng)還原劑使用過(guò)多時(shí)， Fe 2 O 3 還原成 FeS 而使玻璃著成棕色。對(duì)芒硝的質(zhì)量要求是： Na 2 SO 4 85 ； NaCl 2 ； CaSO 4 4 ； Fe 2 0 3 O 3 ； H 2 0 5 。四、引人 CaO 的原料主要有石灰石、方解石。上述原料均為 CaCO 3 ，后者的純度比前者高。對(duì)含鈣原料的質(zhì)量要求是： CaO 50 ； Fe 2 0 3 0.15 。五、引人 MgO 的原料主要為白云石 (MgCO 3 · CaCO 3 ，呈藍(lán)白色、淺灰色、黑灰色。對(duì)白云石的

5、質(zhì)量要求是： MgO 20 ； CaO 32 ； Fe 2 0 3 0.15 。六、澄清劑凡在玻璃熔制過(guò)程中能分解產(chǎn)生氣體，或能降低玻璃粘度促使玻璃液中氣泡排除的原料稱澄清劑。常用的澄清劑可分為以下三類：1 氧化砷和氧化銻均為白色粉末。它們?cè)趩为?dú)使用時(shí)將升華揮發(fā)，僅起鼓泡作用。與硝酸鹽組合作用時(shí)，它低溫吸收氧氣，在高溫放出氧氣而起澄清作用。由于 As 2 0 3 的粉狀和蒸氣都是極毒物質(zhì)，目前已很少使用，大都改用 Sb 2 O 3 。2 硫酸鹽原料主要有硫酸鈉，它在高溫時(shí)分解逸出氣體而起澄清作用，玻璃廠大都采用此類澄清劑。3 氟化物類原料主要有螢石 (CaF 2 及氟硅酸鈉 (Na 2 SiF

6、 6 。螢石是天然礦物，是由白、綠、藍(lán)、紫色組成的微透明的巖石。氟硅酸鈉是工業(yè)副產(chǎn)品。在熔制過(guò)程中，此類原料是以降低玻璃液粘度而起澄清作用。對(duì)耐火材料侵蝕大，產(chǎn)生的氣體 (HF 、 SiF 4 污染環(huán)境，目前已限制使用。七、著色劑根據(jù)著色機(jī)理，著色劑可分為以下三類：1 離子著色劑錳化合物的原料有：軟錳礦 (MnO 2 、氧化錳 (Mn 2 0 3 、高錳酸鉀 (KMnO 4 。 Mn 2 O 3 使玻璃著成紫色，若還原成 MnO 則為無(wú)色。鈷化合物的原料有：綠色粉末的氧化亞鈷 (C 0 O 、深紫色的 Co 2 O 3 和灰色的 C0 3 0 4 。熱分解后的 CoO 使玻璃著成天藍(lán)色。鉻化合

7、物的原料有：重鉻酸鉀 (K 2 Cr 2 O 7 、鉻酸鉀 (K 2 CrO 4 。熱分解后的 Cr 2 0 3 使玻璃著成綠色。 銅化合物的原料有：藍(lán)綠色晶體的硫酸銅 (CuSO 4 、黑色粉末的氧化銅 (CuO 、紅色結(jié)晶粉末的氧化亞銅 (Cu 2 O 。熱分解后的 CuO 使玻璃著成湖藍(lán)色。2 膠體著色劑金化合物的原料有：三氯化金 (AuCl 3 的溶液，為得到穩(wěn)定的紅色玻璃，應(yīng)在配合料中加入 Sn0 2 。銀化合物的原料有：硝酸銀 (AgNO 3 、氧化銀 (Ag 2 0 、碳酸銀 (Ag 2 CO 3 。其中以 AgN0 3 所得的顏色最為均勻，添加 Sn0 2 能改善玻璃的銀黃著色

8、。銅化合物的原料有： Cu 2 O 及 CuSO 4 ，添加 SnO 2 能改善銅紅著色。3 化合物著色劑硒與硫化鎘：常用原料有金屬硒粉、硫化鎘、硒化鎘。單體硒使玻璃著成肉紅色； CdSe 著成紅色； CdS 使玻璃著成黃色； Se 與 CdS 的不同比例可使玻璃著成由黃到紅的系列顏色。八、脫色劑主要指減弱鐵氧化物對(duì)玻璃著色的影響。根據(jù)脫色機(jī)理可分為化學(xué)脫色劑和物理脫色劑兩類。常用的物理脫色劑有 Se 、 MnO 2 、 NiO 、 C0 2 0 3 等；常用的化學(xué)脫色劑有 As 2 0 3 、 Sb 2 0 3 、 Na 2 S 、硝酸鹽等。九、氧化劑和還原劑在熔制玻璃時(shí)能釋出氧的原料稱氧化

9、劑，能吸收氧的原料稱還原劑。屬氧化劑的原料主要有硝酸鹽 ( 硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鋇 、氧化鈰、 As 2 0 5 、 Sb 2 0 5 等。屬還原劑的原料主要有碳 ( 煤粉、焦炭、木屑 、酒石酸鉀、氧化錫等。十、乳濁劑使玻璃產(chǎn)生乳白不透明的原料稱乳濁劑。最常用的原料有氟化物 ( 螢石、氟硅酸鈉 、磷酸鹽 ( 磷酸鈣、骨灰、磷灰石 等。十一、其他玻璃工業(yè)所采用的原料主要是礦物原料與工業(yè)原料兩類。隨著工業(yè)發(fā)展，新的礦物原料不斷發(fā)現(xiàn)，工業(yè)廢渣、尾礦的不斷增加，影響了環(huán)境，為此，應(yīng)根據(jù)玻璃制品的要求而選用新礦與廢渣來(lái)改變現(xiàn)有的原料結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)目前采用的有含堿礦物、礦渣、尾礦，用它們來(lái)引入部分氧化鈉。這些

10、原料主要有以下品種：1 天然堿其中含較多的 Na 2 CO 3 和 Na 2 SO 4 ，是一種較好的天然礦物原料，它的成分為： SiO 2 5% 6 ； Na 2 C 0 3 67 ； Na 2 S0 4 17 ； Fe 2 0 3 0.3 。2 珍珠巖它是火山噴出巖漿中的一種酸性玻璃熔巖，其成分隨各地而異，一般為灰綠、綠黑，并有珍珠狀光澤。其成分主要為： Si0 2 73 ； Al 2 O 3 13 ； R 2 0 9 ； Fe 2 O 3 0.9 4 。3. 鉭鈮尾礦其主要成分為： Si0 2 70 ； Al 2 O 3 17 ； R 2 O8 ； Fe 2 0 3 0.1 。它是目前應(yīng)

11、用較多的一種代堿尾礦。 4 碎玻璃它是生產(chǎn)玻璃時(shí)的廢品，常用作回爐料。對(duì)制品質(zhì)量要求不高的小型企業(yè)也可全部采用碎玻璃來(lái)生產(chǎn)玻璃制品。第四節(jié) 原料的加工一 工藝流程若采用塊狀原料進(jìn)廠都必須經(jīng)過(guò)破碎、粉碎、篩分而后經(jīng)稱量、混合制成配合料，其一般工藝流程如下： 各廠的工藝流程并不相同，這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1 破粉碎系統(tǒng)的選擇一般日用玻璃廠由于熔化量不大，常以粉料進(jìn)廠，直接拆包把粉料送入粉料倉(cāng)，因此原料車間不設(shè)原料的破粉碎。日熔化量大的平板玻璃廠，一般以塊料進(jìn)廠，則須設(shè)原料的破粉碎設(shè)備。原料的破粉碎系統(tǒng)可分為單系統(tǒng)、多系統(tǒng)與混合系統(tǒng)。單系統(tǒng)是指各種原料共用一個(gè)破碎、粉碎、篩分系統(tǒng)；多系統(tǒng)是指每一

12、種原料單獨(dú)使用一套。實(shí)際上，大中型廠大都采用混合系統(tǒng)，即把用量較多的原料組成多系統(tǒng)，而把用量較少、性質(zhì)相近的原料組成單系統(tǒng)。2 設(shè)備的選擇不同的工藝流程對(duì)設(shè)備的選擇也不盡相同，例如，采用排庫(kù)或塔庫(kù)的工藝流程時(shí)，前者的每種原料多使用單獨(dú)稱量，而后者使用集中稱量。二、原料的破碎與粉碎日熔化量較大的平板玻璃廠一般都是礦物原料塊狀進(jìn)廠。為此，必須進(jìn)行破碎與粉碎。根據(jù)礦物原料的塊度、硬度和需要的粒度等來(lái)選擇加工處理方法和相應(yīng)的設(shè)備。要進(jìn)行破粉碎的原料有砂巖、長(zhǎng)石、石灰石、螢石、白云石等。砂巖是膠結(jié)致密、莫氏硬度為 7 的堅(jiān)硬礦物。早先是把砂巖煅燒水淬后再進(jìn)行破粉碎，由于勞動(dòng)強(qiáng)度大、能耗高、生產(chǎn)率低而不再

13、使用煅燒的方法，目前一般直接由破碎機(jī)破碎。采用的粗碎設(shè)備是各種型號(hào)的顎式破碎機(jī)，常用的有復(fù)擺式的顎式破碎機(jī)?？晒┻x用的中碎與細(xì)碎的設(shè)備有反擊式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)及對(duì)輥破碎機(jī)。顎式破碎機(jī)的構(gòu)造簡(jiǎn)單、維修方便、機(jī)體堅(jiān)固，能處理粒度范圍大和硬度大的礦物。因此，至今它仍是廣泛使用的粗碎設(shè)備。其不足之處是破碎比不大，一般為 4 6 。它不宜用于片狀巖石和濕的塑性物料的破碎。反擊式破碎機(jī)適宜對(duì)硬脆礦物進(jìn)行中碎，具有破碎比大、效率高、電耗小、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)物粒度均勻、構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處是板錘和反擊板磨損大，須經(jīng)常更換。它主要用來(lái)進(jìn)行砂巖的中碎。對(duì)輥破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是過(guò)粉碎的物料少，能破碎堅(jiān)硬的物料，設(shè)備

14、的磨損小，常用作中塊砂巖的細(xì)碎設(shè)備。其缺點(diǎn)是入料粒度不能過(guò)大、產(chǎn)量偏低、噪聲和震動(dòng)大。錘式破碎機(jī)適于中等硬度物料的中、細(xì)碎，具有較高的粉碎比 (10 50 ，產(chǎn)品粒度較細(xì)、機(jī)體緊湊，但錘子的磨損較大。它主要用于白云石、石灰石、長(zhǎng)石、螢石、菱鎂石等原料的中細(xì)碎。圖 2 3 1 圖 2 3 4 為上述設(shè)備的示意圖。 圖 2 3 1 顎式破碎機(jī) 圖 2 3 2 反擊式破碎機(jī) 圖 2 3 3 對(duì)輥機(jī)三、原料的篩分原料粉碎后都必須進(jìn)行篩分。生產(chǎn)中常用的篩分設(shè)備主要有六角篩和機(jī)械振動(dòng)篩兩種。在小型廠常采用搖篩。六角篩適用于篩分砂巖、白云石、長(zhǎng)石、石灰石、純堿、芒硝等粉料，但不適用于含水量高的物料。其優(yōu)點(diǎn)是

15、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、密閉性好、振動(dòng)小、噪聲小，其缺點(diǎn)是篩面利用率僅為整個(gè)篩面的 1/6 ，因而產(chǎn)量低。目前大型廠都采用機(jī)械振動(dòng)篩來(lái)篩分砂巖粉。機(jī)械振動(dòng)篩主要用來(lái)篩分砂巖。其優(yōu)點(diǎn)是篩分效率高、構(gòu)造簡(jiǎn)單、維修方便、密閉性好，能分出多種粒級(jí)的物料，電耗低。其缺點(diǎn)是振動(dòng)和噪聲大。若篩與篩間分隔不當(dāng)易蹦大顆粒。圖 2 3 5 及圖 2 3 6 為六角篩示意圖和機(jī)械振動(dòng)篩的示意圖。四、配合料的制備1 配合料的稱量根據(jù)所設(shè)計(jì)的玻璃成分及給定的原料成分，進(jìn)行料方計(jì)算，確定配料單，按配料單逐個(gè)進(jìn)行原料的稱量。常用的秤有臺(tái)秤、耐火材料秤、標(biāo)尺式自動(dòng)秤、多桿秤、自動(dòng)電子秤等。當(dāng)工藝上采用排庫(kù)，一般就采用單獨(dú)稱量，即一種原料單

16、獨(dú)使用一個(gè)秤， 通常采用耐火材料秤；當(dāng)工藝布置采用塔庫(kù)，則采用集中稱量，即各種原料共用一個(gè)秤進(jìn)行稱量，此時(shí)往圖 2 3 4 錘式破碎機(jī) 圖 2 3 5 六角篩結(jié)構(gòu)示意圖 往采用多桿秤；小型廠一般采用磅秤；自動(dòng)化程度高的大廠則采用標(biāo)尺式自動(dòng)秤；若配料采用電腦控制，則采用自動(dòng)電子秤；其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)行遠(yuǎn)距離給定、遠(yuǎn)距離操作及回零指示，這樣可達(dá)到配料線自動(dòng)化。 對(duì)秤的精度要求是根據(jù)玻璃成分允許波動(dòng)范圍而定，一般要求成分穩(wěn)定在 0.05 O.1 之間，對(duì) SiO 2 要求在 0.2 以內(nèi)，所以要求秤在使用時(shí)的稱量精度在 1/500 以上，為保證這一精度，要求秤在出廠時(shí)的精度達(dá)到 1/1000 。2 配合

17、料的混合第五節(jié) 玻璃的熔制 ( 三 玻璃液的澄清玻璃液的澄清過(guò)程是玻璃熔化過(guò)程中極其重要的一環(huán)，它與制品的產(chǎn)量和質(zhì)量有著密切的關(guān)系。對(duì)通常的鈉鈣硅玻璃而言，此階段的溫度為 1400 1500 。在硅酸鹽形成與玻璃形成階段中，由于配合料的分解、部分組分的揮發(fā)、氧化物的氧化還原反應(yīng)、玻璃液與爐氣及耐火材料的相互作用等原因析出了大量氣體，其中大部分氣體將逸散于空間，剩余氣體中的大部分將溶解于玻璃液中，少部分以氣泡形式存在于玻璃液中，也有部分氣體與玻璃液中某種組分形成化合物，因此，存在于玻璃液中的氣體主要有三種狀態(tài)，即可見氣泡、物理溶解的氣體、化學(xué)結(jié)合的氣體。隨玻璃成分、原料種類、爐氣性質(zhì)與壓力、熔制

18、溫度等不同，在玻璃液中的氣體種類和數(shù)量也不相同。常見的氣體有： CO 2 、 O 2 、 N 2 、 H 2 0 、 S0 2 、 CO 等，此外尚有 H 2 、 NO 2 、 NO 及惰性氣體。熔體的“無(wú)泡”與“去氣”是兩個(gè)不同的概念，“去氣”的概念應(yīng)理解為全部排除前述三類氣體，但在一般生產(chǎn)條件下是不可能的，因而澄清過(guò)程是指排除可見氣泡的過(guò)程。從形式上看，此過(guò)程是簡(jiǎn)單的流體力學(xué)過(guò)程，實(shí)際上還包括一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。以下介紹與玻璃澄清機(jī)理有關(guān)的幾個(gè)主要方面。1 在澄清過(guò)程中氣體間的轉(zhuǎn)化與平衡在高溫澄清過(guò)程中，溶解在玻璃液內(nèi)的。氣體、氣泡中的氣體及爐氣這三者間會(huì)相互轉(zhuǎn)移與平衡，它決定于某類氣

19、體在上述三相中的分壓大小，氣體總是由分壓高的一相轉(zhuǎn)入分壓低的另一相中 。依據(jù)道爾頓分壓定律可知，氣體間的轉(zhuǎn)化與平衡除與上述氣體的分壓有關(guān)外，還與氣泡中所含氣體的種類有密切關(guān)系。氣體在玻璃液中的溶解度與溫度有關(guān)。在高溫下 (1400 1500 氣體的溶解度比低溫 (1100 1200 時(shí)為小。由上可知，氣體間的轉(zhuǎn)化與平衡決定于澄清溫度、爐氣壓力與成分、氣泡中氣體的種類和分壓、玻璃成分、氣體在玻璃液中的擴(kuò)散速度。2 在澄清過(guò)程中氣體與玻璃液的相互作用在澄清過(guò)程中氣體與玻璃液的相互作用有兩種不同的狀態(tài)。一類是純物理溶解，氣體與玻璃成分不產(chǎn)生相互的化學(xué)作用；另一類是氣體與玻璃成分間產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，其

20、結(jié)果是形成化合物，隨后在一定條件下又析出氣體，這一類在一定程度上還有少量的物理溶解。(1O 2 與熔融玻璃液的相互作用。氧在玻璃液中的溶解度首先決定于變價(jià)離子的含量， O 2 使變價(jià)離子由低價(jià)轉(zhuǎn)為高價(jià)離子，如 2FeO O 2 Fe 2 0 3 。氧在玻璃液中的純物理溶解度是微不足道的。 (2SO 2 與熔融玻璃液的相互作用。無(wú)論何種燃料一般都含有硫化物，因而爐氣中均含有 SO 氣體，它能與配合料、玻璃液相互作用形成硫酸鹽，如： xNa O · ySi0 2 +S0 2 + 0 2 Na 2 SO 4 · (x-1Na 2 O · ySiO 2由上可知， SO 2

21、 在玻璃液中的溶解度與玻璃中的堿含量、氣相中 0 2 的分壓、熔體溫度有關(guān)。單純的 SO 2 氣體在玻璃液中的溶解度較上述反應(yīng)式為小。(3CO 2 與熔融玻璃液的相互作用。它能與玻璃液中某類氧化物生成碳酸鹽而溶解于玻璃液中，如： BaSi0 3 +C0 2 BaC0 3 +Si0 2(4H 2 0 與熔融玻璃液的相互作用。熔融玻璃液吸收爐氣中的水汽的能力特別顯著，甚至完全干燥的配合料在熔融后其含水量可達(dá) 0.02 。當(dāng)在 1450 熔體中通 1h 的水蒸氣后，其含水量可達(dá) O.075 。 H 2 O 在玻璃熔體中并不是以游離狀態(tài)存在，而是進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)。如 ： 三 Si O Si 三 + H 2

22、 0 2( 三 Si OH Na + 或 2( 三 Si 一 0 一 Si 三 +Na 2 0+H 2 0 一 ( 三 Si O-H 0- 一 Si 三 其他如 CO 、 H 2 、 N 2 、惰性氣體與玻璃液的相互作用，或化學(xué)結(jié)合，或物理溶解。 3 澄清劑在澄清過(guò)程中的作用機(jī)理為加速玻璃液的澄清過(guò)程，常在配合料中添加少量澄清劑。根據(jù)澄清劑的作用機(jī)理可把澄清劑分為三類。(1 變價(jià)氧化物類澄清劑。這類澄清劑的特點(diǎn)是在低溫下吸收氧氣，而在高溫下放出氧氣，它溶解于玻璃液中經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入核泡，使氣泡長(zhǎng)大而排除。這類澄清劑如 As 2 O 3 、 Sb 2 O 3 ，其作用如下： AS 2 0 3 +0 2

23、 As 2 0 5(2 硫酸鹽類澄清劑。它分解后產(chǎn)生 O 2 和 SO 2 ，對(duì)氣泡的長(zhǎng)大與溶解起著重要的作用。屬這類澄清劑的主要有硫酸鈉 Na 2 SO 4 。它的澄清作用與玻璃熔化溫度密切相關(guān)，在 1400 1500 就能充分顯示其澄清作用。(3 鹵化物類澄清劑。它主要降低玻璃粘度，使氣泡易于上升排除。屬這類澄清劑的主要有氟化物，如 CaF 2 、 NaF 2 。氟化物在熔體中是以形成 FeF 6 3- 無(wú)色基團(tuán)、生成揮發(fā)物 SiF 4 、斷裂玻璃網(wǎng)絡(luò)而起澄清作用。如 ： Na 十 三 Si O Si三 + NaF 三 Si O- F Si 三4 玻璃性質(zhì)對(duì)澄清過(guò)程的影響排除玻璃液中的氣泡

24、主要有兩種方式同時(shí)進(jìn)行，大于臨界泡徑的氣泡上升到液面后排除，小于臨界泡徑的氣泡，在玻璃液的表面張力作用下氣泡中的氣體溶解于玻璃液而消失。如前所述，在上述過(guò)程中伴隨有各種氣體的交換。因此，玻璃液的粘度和表面張力與澄清密切相關(guān)，實(shí)際上前者的作用大大高于后者。玻璃液的粘度 與氣泡上升速度 V 有如下關(guān)系( 2-3-1 式中： g 重力加速度， r 氣泡半徑； d 、 d '玻璃液的密度和氣泡中氣體的密度。（四 玻璃液的均化玻璃液的均化包括對(duì)其化學(xué)均勻和熱均勻兩方面的要求，本節(jié)主要敘述玻璃液的化學(xué)均勻性。在玻璃形成階段結(jié)束后，在玻璃液中仍帶有與主體玻璃化學(xué)成分不同的不均體，消除這種不均體的過(guò)程

25、稱玻璃液的均化。對(duì)普通鈉鈣硅玻璃而言，此階段溫度可低于澄清溫度下完成，不同玻璃制品對(duì)化學(xué)均勻度的要求也不相同。當(dāng)玻璃液存在化學(xué)不均體時(shí)，主體玻璃與不均體的性質(zhì)也將不同，這對(duì)玻璃制品產(chǎn)生不利的影響。例如，兩者熱膨脹系數(shù)不同，則在兩者界面上將產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應(yīng)力，這往往就是玻璃制品產(chǎn)生炸裂的重要原因；兩者光學(xué)常數(shù)不同，則使光學(xué)玻璃產(chǎn)生光畸變；兩者粘度不同，是窗用玻璃產(chǎn)生波筋、條紋的原因之一，等等。由此可見，不均勻的玻璃液對(duì)制品的產(chǎn)量與質(zhì)量有直接影響。 玻璃液的均化過(guò)程通常按下述三種方式進(jìn)行。1 不均體的溶解與擴(kuò)散的均化過(guò)程玻璃液的均化過(guò)程是不均體的溶解與隨之而來(lái)的擴(kuò)散。由于玻璃是高粘度液體，其擴(kuò)散速度遠(yuǎn)低

26、于溶解速度。擴(kuò)散速度取決于物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)、兩相的接觸面積、兩相的濃度差，所以要提高擴(kuò)散系數(shù)最有效的方法是提高熔體溫度以降低熔體的粘度，但它受制于耐火材料的質(zhì)量。顯然，不均體在高粘滯性、靜止的玻璃液中僅依靠自身的擴(kuò)散是極其緩慢的，例如，為消除 1mm 寬的線道，在上述條件下所需時(shí)間為 277h 。2 玻璃液的對(duì)流均化過(guò)程熔窯和坩堝內(nèi)的各處溫度并不相同，這導(dǎo)致玻璃液產(chǎn)生對(duì)流，在液流斷面上存在著速度梯度，這使玻璃液中的線道被拉長(zhǎng)，其結(jié)果不僅增加了擴(kuò)散面積，而且會(huì)增加濃度梯度，這都加強(qiáng)了分子擴(kuò)散，所以熱對(duì)流起著使玻璃液均化的作用。熱對(duì)流對(duì)玻璃液的均化過(guò)程也有其不利的一面，加強(qiáng)熱對(duì)流往往同時(shí)加劇了對(duì)耐火

27、材料的侵蝕，這會(huì)帶來(lái)新的不均體。在生產(chǎn)上常采用機(jī)械攪拌，強(qiáng)制玻璃液產(chǎn)生流動(dòng)，這是行之有效的均化方法。3 因氣泡上升而引起的攪拌均化作用當(dāng)氣泡由玻璃液深處向上浮升時(shí)，會(huì)帶動(dòng)氣泡附近的玻璃液流動(dòng)，形成某種程度的翻滾，在液流斷面上產(chǎn)生速度梯度，導(dǎo)致不均體的拉長(zhǎng)。在玻璃液的均化過(guò)程中，除粘度對(duì)均化有重要影響外，玻璃液與不均體的表面張力對(duì)均化也有一定的影響。當(dāng)不均體的表面張力大時(shí)，則其面積趨向于減少，這不利于均化。反之，將有利于均化過(guò)程。在生產(chǎn)上對(duì)池窯底部的玻璃液進(jìn)行鼓泡，也可強(qiáng)化玻璃液的均化，這是行之有效的方法。對(duì)坩堝爐常采用往堝底壓入有機(jī)物或無(wú)機(jī)氣化物的方法，可產(chǎn)生大量氣體達(dá)到強(qiáng)制攪拌的目的。( 五

28、 玻璃液的冷卻為了達(dá)到成型所需粘度就必須降溫，這就是熔制玻璃過(guò)程冷卻階段的目的。對(duì)一般的鈉鈣硅玻璃通常要降到 1000 左右，再進(jìn)行成型。在降溫冷卻階段有兩個(gè)因素會(huì)影響玻璃的產(chǎn)量和質(zhì)量，即玻璃的熱均勻度和是否產(chǎn)生二次氣泡。在玻璃液的冷卻過(guò)程中，不同位置的冷卻強(qiáng)度并不相同，因而相應(yīng)的玻璃液溫度也會(huì)不同，也就是整個(gè)玻璃液間存在著熱不均勻性，當(dāng)這種熱不均勻性超過(guò)某一范圍時(shí)會(huì)對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)不利的影響，例如造成產(chǎn)品厚薄不均、產(chǎn)生波筋、玻璃炸裂等。 在玻璃液的冷卻階段，它的溫度、爐內(nèi)氣氛的性質(zhì)和窯壓與前階段相比有了很大的變化，因而可以認(rèn)為它破壞了原有的氣相與液相之間的平衡，要建立新的平衡。由于玻璃液是高粘滯液

29、體，要建立平衡是比較緩慢的，因此，在冷卻過(guò)程中原平衡條件改變了，雖不一定出現(xiàn)二次氣泡，但又有產(chǎn)生二次氣泡的內(nèi)在因素。 二次氣泡的特點(diǎn)是直徑小 ( 一般小于 0 1mm 、數(shù)量多 ( 每 1cm 2 玻璃中可達(dá)幾千個(gè)小氣泡 、分布均 ( 密布于整個(gè)玻璃體中 。二次氣泡又稱再生泡，或稱塵泡。生產(chǎn)實(shí)踐表明，產(chǎn)生二次氣泡的主要情況有：(1 硫酸鹽的熱分解。在澄清的玻璃液中往往殘留有硫酸鹽，這種硫酸鹽可能來(lái)源于配合料中的芒硝以及爐氣中的 SO 2 、 O 2 與玻璃中的 Na 2 0 的反應(yīng)結(jié)果。當(dāng)已冷卻的玻璃液由于某種原因又被再次加熱，或爐氣中存在還原氣氛，這樣就使硫酸鹽分解而產(chǎn)生二次氣泡。(2 物理

30、溶解的氣體析出。在玻璃液中有純物理溶解的氣體，氣體的溶解度隨溫度升高而降低，因而冷卻后的玻璃液若再次升溫就放出二次氣泡。(3 玻璃中某些組分易產(chǎn)生二次氣泡，例如 BaO 2 隨溫度的變化： 低溫 Ba0 2 BaO+0 2 高溫三、影響玻璃熔制過(guò)程的因素在玻璃生產(chǎn)中往往需要不斷地研究燃料耗量、熔窯生產(chǎn)率、窯的侵蝕、產(chǎn)品的產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)品成本等，而這些與玻璃熔制過(guò)程的狀況密切相關(guān)。因此，研究影響玻璃熔制過(guò)程的因素是必要的。以下敘述一些主要因素。1 玻璃成分玻璃成分對(duì)玻璃熔制速度有很大的影響，例如玻璃中 SiO 2 、 Al 2 0 3 含量提高時(shí)，其熔制速度就減慢；當(dāng)玻璃中 Na 2 O 、 K 2

31、 0 增加時(shí)，其熔制速度就加快。2 配合料的物理狀態(tài)對(duì)熔制過(guò)程影響較大的因素有：(1 原料的選擇。當(dāng)同一玻璃成分采用不同原料時(shí)，它將在不同程度上影響配合料的分層 ( 如重堿與輕堿 、揮發(fā)量 ( 硬硼石與硼酸 、熔化溫度 ( 鋁氧粉 Al 2 O 3 的熔點(diǎn)為 2050 ，鉀長(zhǎng)石為 1170 等。(2 原料的顆粒組成。其中影響最大的是石英的顆粒度，這是由于它具有較高的熔化溫度和小的擴(kuò)散速度。其次是白云石、石灰石、長(zhǎng)石的顆粒度3 熔窯的溫度制度熔窯的熔制溫度是最重要的因素。溫度越高，硅酸鹽反應(yīng)越強(qiáng)烈，石英顆粒的溶解與擴(kuò)散越快，玻璃液的去泡和均化也越容易。試驗(yàn)表明，在 1450 1650 范圍內(nèi)，每

32、升高 10 可使熔化能力增加 5 10 。因此，提高熔窯溫度是強(qiáng)化玻璃熔融，提高熔窯生產(chǎn)率的最有效措施。但必須注意：隨著溫度的升高，耐火材料的侵蝕將加快，燃料耗量也將大幅度提高。 4 采用加速劑和澄清劑大部分加速劑是化學(xué)活性物質(zhì)。它通常并不改變玻璃成分和性質(zhì)，其分解產(chǎn)物也可組成玻璃成分，它們往往降低熔體的表面張力、粘度，增加玻璃液的透熱性，所以加速劑往往也是澄清劑。澄清劑是用來(lái)加速玻璃液的澄清過(guò)程。屬于此類的物質(zhì)有：硝酸鹽、硫酸鹽、氟化物、變價(jià)氧化物等。5 采用高壓與真空熔煉在石英光學(xué)玻璃生產(chǎn)工藝中常采用真空和高壓熔煉技術(shù)來(lái)消除玻璃液中的氣泡。采用高壓使可見氣泡溶解于玻璃液中，采用真空法能使可

33、見氣泡迅速膨脹而排除。6 輔助電熔在用燃料加熱的熔窯作業(yè)中，同時(shí)向玻璃液通入電流使之增加一部分熱量，從而可以在不增加熔窯容量下增加產(chǎn)量，這種新的熔制方式稱為輔助電熔。一般分別設(shè)在熔化部、加料口、作業(yè)部，可提高料堆下的玻璃液溫度 40 70 ，這就大大提高了熔窯的熔化率。7 機(jī)械攪拌與鼓泡在窯池內(nèi)進(jìn)行機(jī)械攪拌或鼓泡是提高玻璃液澄清速度和均化速度的有效措施。四、玻璃熔窯玻璃熔窯的作用是把合格的配合料熔制成無(wú)氣泡、條紋、析晶的透明玻璃液，并使其冷卻到所需的成型溫度。所以玻璃熔窯是生產(chǎn)玻璃的重要熱工設(shè)備，它與制品的產(chǎn)質(zhì)量、成本、能耗等有密切關(guān)系。玻璃熔窯可分為池窯與坩堝窯兩大類。把配合料直接放在窯池內(nèi)

34、熔化成玻璃液的窯稱池窯；把配合料放入窯內(nèi)的坩堝中熔制玻璃的窯稱坩堝窯。凡玻璃品種單一、產(chǎn)量大的都采用池窯。若產(chǎn)品品種多、產(chǎn)量小的都采用坩堝窯。以下主要介紹池窯。 玻璃池窯有各種類型，按其特征可分為以下幾類：1 按使用的熱源分(1 火焰窯。以燃燒燃料為熱能來(lái)源。燃料可以有煤氣、天然氣、重油、煤等。(2 電熱窯。以電能作熱能來(lái)源。它又可分為電弧爐、電阻爐及感應(yīng)爐。(3 火焰 - 電熱窯。以燃料為主要熱源，電能為輔助熱源。2 按熔制過(guò)程的連續(xù)性分(1 間歇式窯。把配合料投入窯內(nèi)進(jìn)行熔化，待玻璃液全部成型后，再重復(fù)上述過(guò)程。它是屬于間歇式生產(chǎn)，所以窯的溫度是隨時(shí)間變化的。(2 連續(xù)式窯。投料、熔化與成

35、型是同時(shí)進(jìn)行的。它是屬于連續(xù)生產(chǎn)，窯溫是穩(wěn)定的。3 按廢氣余熱回收分(1 蓄熱式窯。由廢氣把熱能直接傳給格子體以進(jìn)行蓄熱，而后在另一燃燒周期開始后，格子體把熱傳給助燃空氣與煤氣，回收廢氣的余熱。(2 換熱式窯。廢氣通過(guò)管壁把熱量傳導(dǎo)到管外的助燃空氣達(dá)到廢氣余熱回收。4 按窯內(nèi)火焰流動(dòng)走向分(1 橫火焰窯?；鹧娴牧飨蚺c玻璃液的走向呈垂直向。(2 馬蹄焰窯?；鹧娴牧飨蚴窍妊馗G的縱向前進(jìn)而后折回呈馬蹄形。(3 縱火焰窯?；鹧嫜夭Ａб毫鞣较蚯斑M(jìn)，火焰到達(dá)成型部前由吸氣口排至煙道。根據(jù)我國(guó)目前的能源情況，國(guó)內(nèi)所有玻璃廠都采用火焰窯，或用重油，或用煤氣為燃料。大中型平板玻璃廠一般均采用橫焰蓄熱式連續(xù)池窯來(lái)

36、熔化玻璃，圖 2 3 7 為其平面圖，圖 2 3 8 為其立面圖。 圖 2 3 7 浮法窯平面圖l- 投料口； 2- 熔化部； 3 、 6- 小爐； 4- 冷卻部； 5- 流料口 圖 2 3 8 浮法窯立面圖1- 小爐口； 2- 蓄熱室； 3- 格子體； 4- 底煙道； 5- 聯(lián)通煙道； 6- 支煙道； 7- 燃油噴嘴從圖 2-3-7 可以看出，配合料由投料口 1 進(jìn)入熔化部 2 ，由窯的一側(cè)的小爐 3 噴焰加熱，火焰把熱量傳給配合料，熔化與澄清后的玻璃液進(jìn)入冷卻部 4 ，經(jīng)流槽口 5 進(jìn)入錫槽。燃燒后的廢氣進(jìn)入另一側(cè)的小爐 6 。從圖 2-3-8 可以看出，燃燒后的廢氣進(jìn)入小爐口 1 ，在蓄

37、熱室 2 中廢氣把熱量傳給格子體 3 ，使格子體的溫度上升，廢氣經(jīng)蓄熱室下部煙道 4 、聯(lián)通煙道 5 進(jìn)入支煙道 6 ，匯至總煙道由煙囪把廢氣排放于大氣中。 通常每隔 20min 火焰就換向一次，即通過(guò)換向設(shè)備，使氣流 ( 廢氣與助燃空氣 的流向相反。其過(guò)程為助燃空氣經(jīng)換向設(shè)備進(jìn)入支煙道 6 、聯(lián)通煙道 5 進(jìn)入蓄熱室下部煙道 4 ，助燃空氣在蓄熱室 2 上升過(guò)程中，被已加熱的格子體 3 所加熱，它經(jīng)小爐口 1 進(jìn)入熔窯內(nèi)火焰空間，與此同時(shí)，設(shè)在小爐口 1 下部的燃油噴嘴 7 同時(shí)噴射霧化油，與助燃空氣形成火焰燃燒，它把燃燒熱傳給配合料以進(jìn)行熔化，燃燒后廢氣進(jìn)入另一側(cè)的小爐口中。圖 2 3 9

38、 為換向閘板。上述類型的平板玻璃窯以重油為燃料，熔化溫度為 1580 1600 ，熔化率為 2 2.5t/(m 2 · d ，窯的使用周期為 5 8 年。五、窯用耐火材料近 40 年來(lái)，由于耐火材料的質(zhì)量有了顯著的提高，新型耐火材料又不斷涌現(xiàn)，使玻璃工業(yè)在高溫強(qiáng)化熔融技術(shù)上取得了很大的進(jìn)展。例如，熔化溫度由 1450 提高到 1580 1600 ，熔化率由 1.2 t/(m 2 · d 提高到 3 t/(m 2 · d ，窯的使用周期由 1.5 年延長(zhǎng)到 5 8 年，由熔制造成的缺陷大幅度降低，等等。熔窯用耐火材料在長(zhǎng)期使用中，要經(jīng)受高溫、火焰、堿性飛料、玻璃液等

39、的物理化學(xué)侵蝕作用。因而玻璃窯用耐火材料除應(yīng)具備一般工業(yè)爐用耐火材料的基本性質(zhì)外，還必須滿足玻璃熔制工藝上的特殊要求。包括 (1 有足夠高的耐火度； (2 有相當(dāng)高的高溫力學(xué)強(qiáng)度； (3 高溫體積穩(wěn)定性好； (4 抗玻璃液、堿性飛料、火焰的侵蝕能力強(qiáng)。此外，還有對(duì)玻璃液不產(chǎn)生污染、熱穩(wěn)定性好以及對(duì)尺寸公差、價(jià)格等的要求。耐火材料按其耐火度可分為 1580 1770 的普通耐火制品； 1770 2000 的高耐火制品； 2000 的特高耐火制品。按其化學(xué)成分可分為： SiO 2 系、 Al 2 O 3 -SiO 2 、 A1 2 03-SiO 2 -ZrO 2系、 MgO 系等。以下介紹玻璃熔窯

40、常用的 第六節(jié) 玻璃的成型玻璃的成型方法可以分為兩類：熱塑成型和冷成型，后者包括物理成型 ( 研磨和拋光等 和化學(xué)成型 ( 高硅氧質(zhì)的微孔玻璃 。通常把冷成型歸屬到玻璃冷加工中，玻璃成型通常指熱塑成型。玻璃的成型方法有吹制法 ( 空心玻璃等 、壓制法 ( 煙缸等 、壓延法 ( 壓花玻璃等 、澆鑄法 ( 光學(xué)玻璃等 、拉制法 ( 窗用玻璃等 、離心法 ( 玻璃棉等 、燒結(jié)法 ( 泡沫玻璃等 、噴吹法 ( 玻璃珠等 、焊接法 ( 儀器玻璃等 、浮法 ( 板玻璃等 以及上述幾種方法的組合，如壓 - 吹法等。以下就窗用平板玻璃的成型方法作概要的介紹。 浮法成型浮法是指熔窯熔融的玻璃液在流入錫槽后在熔融

41、金屬錫液的表面上成型平板玻璃的方法。熔窯的配合料經(jīng)熔化、澄清、冷卻成為 1150 1100 左右的玻璃液，通過(guò)熔窯與錫槽相連接的流槽，流入熔融的錫液面上，在自身重力、表面張力以及拉引力的作用下，玻璃液攤開成為玻璃帶，在錫槽中完成拋光與拉薄，在錫槽末端的玻璃帶已冷卻到 600 左右，把即將硬化的玻璃帶引出錫槽，通過(guò)過(guò)渡輥臺(tái)進(jìn)入退火窯。其過(guò)程如圖 2 3 10 所示。 1 浮法玻璃的成型機(jī)理浮法玻璃的成型是在錫槽中進(jìn)行的。玻璃液由熔窯經(jīng)流槽進(jìn)入錫槽后，其成型過(guò)程包括自由展薄、拋光、拉引等，為此討論以下四個(gè)相應(yīng)問(wèn)題：(1 玻璃液在錫液面上的浮起高度。玻璃液與錫液互不浸潤(rùn)、互無(wú)化學(xué)反應(yīng)。錫液的密度大于

42、玻璃液，因而玻璃液浮于錫液表面，如圖 2 3 1l 所示。其浮起高度和 h h ，和沉入深度 h 2 可用下式表示：( 2-3-2 式中： d g 、 d 玻璃液與錫液的密度； H 玻璃液在錫液面上的自由厚度。(2 浮法玻璃的自由厚度。當(dāng)浮在錫液面上的玻璃液不受到任何外力作用時(shí)所顯示的厚度稱自由厚度。它決定于下列各力之間的平衡：玻璃液的表面張力 g 、錫液的表面張力 t 、玻璃液與錫液界面上的表面張力 gt 以及玻璃液與錫液的密度 d g 、 d 。其間的關(guān)系可用下式表示 :( 2-3-3 式中： g 重力加速度。應(yīng)用上述公式可對(duì)浮法玻璃的自由厚度 H 作如下估算：當(dāng)成型溫度為 1000 時(shí)，

43、 g =340 × 10 -3 N/m 、 t =500 × 10 -3 N/m 、 gt =550 × 10 -3 N/m 、 d t = 6.7g /cm 3 、 d g = 2.5g /cm 3 ，把上述各值代入式 (2 3 2 得 H= 7mm ，它與實(shí)測(cè)相近。 (3 玻璃在錫液面上的拋光時(shí)間。玻璃液由流槽流入錫槽時(shí)，由于流槽面與錫液面存在落差以及流入時(shí)的速度不均將形成正弦狀波紋，在進(jìn)行橫向擴(kuò)展的同時(shí)向前漂移，此時(shí)正弦狀波形紋將逐漸減弱 ( 如圖 2 3 12 所示 。處于高溫狀態(tài)下的玻璃液由于表面張力的作用，使其具有平整的表面，達(dá)到玻璃拋光的目的，其過(guò)程

44、所需時(shí)間即為拋光時(shí)間。它對(duì)設(shè)計(jì)錫槽的長(zhǎng)度與寬度是一重要的技術(shù)參數(shù)?？梢园巡Ａб河筛咭何?( 流槽面 落入低液位 ( 錫槽面 所形成的沖擊波的斷面曲線近似地假定為正弦函數(shù)：( 2-3-4 把 OC 段的玻璃液視為一個(gè)玻璃滴，因而其中任一點(diǎn)的 X 處所受到的壓強(qiáng) P 是玻璃表面張力所形成的壓強(qiáng)和流體的靜壓強(qiáng)之和，即：( 2-3-5 式中： g 玻璃液在成型溫度 ( 1000 時(shí)的表面張力， N/m ； R 1 、 R 2 分 別為玻璃液在長(zhǎng)度和寬度方向的曲率半徑； dg 玻璃液在成型溫度時(shí)的密度； g 重力加速度；表面張 力形成的附加壓強(qiáng)，又稱拉普拉斯公式。經(jīng)運(yùn)算可得下式： ( 2-3-6 玻璃板

45、的拋光作用主要是表面張力，因而表面張力的臨界值應(yīng)不低于靜壓力值。此時(shí)： ( 2-3-7 由上可求得的臨界值 0 。 在表面張力作用下，波峰與波谷趨向于平整的速度 V ，可以應(yīng)用粘滯流體運(yùn)動(dòng)的管流公式： ( 2-3-8 式中：玻璃粘度。應(yīng)用上述各式可以估算浮法玻璃的拋光時(shí)間。例：設(shè)浮法玻璃的成型溫度為 1000 ，其相應(yīng)參數(shù)分別為： =10 3 Pa.s 、 g=350 × 10 -3 N/m 、 dg= 2.4g /cm 3 、 g= 1000cm /s 2 。把上述各值代入式 ( 2-3-7 及式 (2-3-8 可得 0 = 2.4cm 、 V=3.5 × 10 -2 c

46、m /s 。因 t= /V ，得 t=68.5s 。生產(chǎn)實(shí)踐表明，若流入錫槽的是均質(zhì)玻璃液，則它在拋光區(qū)內(nèi)停留時(shí)間為 1min 左右，就可以獲得光亮平整的拋光面，所以上述估算與生產(chǎn)實(shí)踐相符。(4 玻璃的拉薄。浮法玻璃的拉薄在工藝上有兩種方法，即高溫拉薄法與低溫拉薄法，如圖 2 3 13 所示。在高溫拉薄時(shí) ( 1050 時(shí)，其寬度與厚度變化如圖 2 3 13 中 POQ 所示；在低溫拉薄 ( 850 時(shí)，其曲線為 PBF 。從圖上可以看出，兩種不同的拉薄法其效果并不相同。例如，設(shè)原板在拉薄前的狀態(tài)為 P 點(diǎn)，即原板寬度為 5m ，厚為 7mm 。若分別用高溫拉制法和低溫拉制法進(jìn)行拉薄，若使兩者

47、的寬度均為 2.5m ，則相應(yīng)得 F 點(diǎn)和 0 點(diǎn)，其厚度卻分別為 3mm ( 低溫法 和 6mm ( 高溫法 ?？梢娪玫蜏胤梢岳聘〉牟Ａ?。若拉制厚度為 4mm 的玻璃，則相應(yīng)得 B 點(diǎn)和 Q 點(diǎn)，其板寬分別為 3m ( 低溫法 和 0.75m ( 高溫法 。由上可知，采用低溫拉薄比高溫拉薄更為有利。實(shí)際上低溫拉薄還可以分為兩種，即低溫急冷法和低溫徐冷法。兩者拉薄過(guò)程如圖 2-3-14 所示。 低溫急冷法。玻璃在離開拋光區(qū)后，進(jìn)入強(qiáng)制冷卻區(qū)，使其溫度降到 700 ，粘度為 10 7Pa · s ；而后玻璃進(jìn)入重新加熱區(qū)，其溫度回升到 850 ，粘度為 10 5 Pa ·

48、; s ，在使用拉邊器情況下進(jìn)行拉薄，其收縮率達(dá) 30 左右。低溫徐冷法。玻璃在離開拋光區(qū)后，進(jìn)入徐冷區(qū)，使其溫度達(dá) 850 ，再配合拉邊器進(jìn)行高速拉制。這種方法的收縮率可 ( 一 有槽垂直引上法是玻璃液通過(guò)槽子磚縫隙成型平板玻璃的方法。其成型過(guò)程如圖 2 3 15 所示，玻璃液由通路 1 經(jīng)大梁 3 的下部進(jìn)入引上室，小眼 2 是供觀察、清除雜物和安裝加熱器用的。進(jìn)入引上室的玻璃液在靜壓作用下，通過(guò)槽子磚 4 的長(zhǎng)形縫隙上升到槽口，此處玻璃液的溫度約為 920 960 左右，在表面張力的作用下，槽口的玻璃液形成蔥頭狀板根 7 ，板根處的玻璃液在引上機(jī) 9 的石棉輥 8 拉引下不斷上升與拉薄形

49、成原板 10 。玻璃原板在引上后受到主水包 5 、輔助水包 6 的冷卻而硬化。槽子磚是主要的成型設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖 2-3-16 所示。用有槽法生產(chǎn)窗玻璃的過(guò)程是玻璃液經(jīng)槽口成型、水包冷卻、機(jī)膛退火而成原板，原板經(jīng)采板而成原片。其中，玻璃性質(zhì)、板根的成型、邊子的成型、原板的拉伸力是玻璃成型機(jī)理的四個(gè)關(guān)鍵部分。玻璃性質(zhì)已如前述，以下敘述后三個(gè)部分。 1 板根的成型在生產(chǎn)情況下，板根的大小、形狀與位置決定于以下四個(gè)因素：(1 槽子磚沉入玻璃液深度的影響。槽子磚沉入越深，則槽口的玻璃液就越多，玻璃液在槽口的停留時(shí)間增長(zhǎng)、冷卻增強(qiáng)，所以引上量可增大，反之，則引上量減少。(2 玻璃液溫度的影響。若玻璃液的

50、溫度升高，導(dǎo)致玻璃液的粘度下降，玻璃液在流動(dòng)時(shí)的內(nèi)阻減少，使槽口流出的玻璃液量增加，此時(shí)，板根上升。反之，則下降。(3 窯壓的影響。當(dāng)熔化部窯壓增加時(shí)，熔化部的高溫廢氣壓向冷卻通路，使玻璃液溫度升高，與上述同理使板根上升。反之，則下降。(4 熔窯玻璃液面波動(dòng)的影響。玻璃液面的升降將直接影響板根的位置。2 邊子的成型在原板的成型過(guò)程中，原板的寬度與厚度將同時(shí)產(chǎn)生兩類收縮。第一類是自然收縮，由熱塑狀玻璃的表面張力和流動(dòng)度 ( 粘度 的共同作用所形成；第二類是強(qiáng)制收縮，熱塑狀玻璃與其他材料一樣，當(dāng)受到外力作用時(shí)，只要有力的傳遞，就會(huì)在縱向受拉時(shí)產(chǎn)生橫向收縮，其收縮率決定于縱向的拉力大小、材料性質(zhì)與材

51、料所處溫度。由于原板存在縱向拉力，所以在原板的厚度與寬度方向上都將產(chǎn)生強(qiáng)制收縮。所以要得到與槽口長(zhǎng)度相等的原板是不可能的。3 原板的拉伸力原板在恒速上升時(shí)要克服三類矢力：一是原板的自身重力；二是在槽口的玻璃液不斷拉伸時(shí)形成新的表面，引上后的原板在其固化前厚度不斷地變薄而形成二次表面，要克服的第二類矢力是形成新表面所需的表面力；三是沿槽口長(zhǎng)度方向上的板根的體積是不相同的，而引上的原板是等厚的，則在引上過(guò)程中塑狀玻璃內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)間存在著速度梯度，這種速度梯度不僅存在于原板的寬度上，也存在于原板的厚度上，這就形成了玻璃液的粘滯力。提高引上速度就相應(yīng)地提高了原板的拉伸力，它伴隨縱向拉力的增加產(chǎn)生橫向的收

52、縮也增加，在此時(shí)有兩種情況：其一，當(dāng)邊子的自由度較大時(shí)，邊子向內(nèi)收縮，維持原有的厚度引上，即提高引上速度并不能使原板變??；其二，當(dāng)邊子兩邊添置拉邊器時(shí)，邊子的自由度極小，即縱向受拉時(shí)橫向收縮較小，因而由于提高引上速度而增加的拉伸力必然導(dǎo)致玻璃液質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)位移增加，這使原板變薄。反之，則變厚。 ( 二 無(wú)槽垂直引上法圖 2 3 17 為無(wú)槽引上室的結(jié)構(gòu)示意圖?？梢钥闯?，有槽與無(wú)槽引上室設(shè)備的主要區(qū)別是：有槽法采用槽子磚成型，而無(wú)槽法采用沉入玻璃液內(nèi)的引磚并在玻璃液表面的自由液面上成型。由于無(wú)槽引上法采用自由液面成型，所以由槽口不平整 ( 如槽口玻璃液析晶、槽唇侵蝕等 引起的波筋就不再產(chǎn)生，其質(zhì)

53、量?jī)?yōu)于有槽法，但無(wú)槽引上法的技術(shù)操作難度大于有槽引上法。( 三 平拉法成型平拉法與無(wú)槽垂直引上法都是在玻璃液的自由液面上垂直拉出玻璃板。但平拉法垂直拉出的玻璃板在 500 700m 沒(méi)高度處，經(jīng)轉(zhuǎn)向輥轉(zhuǎn)向水平方向，由平拉輥牽引，當(dāng)玻璃板溫度冷卻到退火上限溫度后，進(jìn)入水平輥道退火窯退火。玻璃板在轉(zhuǎn)向輥處的溫度約 620 690 。圖 2 3 18 為平拉法成型示意圖。( 四 壓延法成型 用壓延法生產(chǎn)的玻璃品種有：壓花玻璃 (2 12mm 厚的各種單面花紋玻璃 、夾絲網(wǎng)玻璃 ( 制品厚度為 6 8mm 、波形玻璃（有大波、小波之分，其厚度為 mm 左右 、槽形玻璃 ( 分無(wú)絲和夾絲兩種，其厚度為

54、7mm 、熔融法制的玻璃馬賽克 ( 生產(chǎn) 2Omm × 20mm 、 25mm × 25mm 的彩色玻璃馬賽克 、熔融法制的微晶玻璃花崗巖板材（晶化后的板材再經(jīng)研磨拋光而成制品，板材厚度為 10 15mm 。目前，壓延法已不用來(lái)生產(chǎn)光面的窗用玻璃和制鏡用的平板玻璃。壓延法有單輥壓延法和對(duì)輥壓延法之分。單輥壓延法是一種古老的成型方法。它是把玻璃液倒在澆鑄平臺(tái)的金屬板上，然后用金屬壓輥滾壓而成平板 （如圖 2 3 19(a ，再送入退火爐退火。這種成型方法無(wú)論在產(chǎn)量、質(zhì)量上或成本上都不具有優(yōu)勢(shì)，是屬淘汰的成型方法。連續(xù)壓延法是玻璃液由池窯工作池沿流槽流出，進(jìn)入成對(duì)的用水冷卻的中

55、空壓輥，經(jīng)滾壓而成平板，再送入退火爐退火。采用對(duì)輥壓制的玻璃板兩面的冷卻強(qiáng)度大致相近。由于玻璃液與壓輥成型面的接觸時(shí)間短，即成型時(shí)間短，故采用溫度較低的玻璃液。連續(xù)壓延法的產(chǎn)量、質(zhì)量、成本都優(yōu)于單輥壓延法。各種壓延法示于圖 2 3 19 中。 圖 2-3-19 壓延法對(duì)壓延玻璃的成分有如下要求：在壓延前玻璃液應(yīng)有較低的粘度以保持良好的可塑性，在壓延后，玻璃的粘度應(yīng)迅速增加，以保證固型，保持花紋的穩(wěn)定與花紋清晰度，制品應(yīng)有一定的強(qiáng)度并易于退火。對(duì)夾絲網(wǎng)玻璃所用絲網(wǎng)有以下要求：(1 絲網(wǎng)的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與玻璃匹配；(2 絲網(wǎng)與玻璃不起化學(xué)反應(yīng)，防止碳素鋼中的碳素與玻璃中游離氧生成 CO 2 ，(3

56、絲網(wǎng)應(yīng)有一定的強(qiáng)度和熔點(diǎn)，防止在夾入過(guò)程中發(fā)生拉斷與熔斷；(4 絲網(wǎng)應(yīng)具有磁性，以便在處理碎玻璃時(shí)容易除去；(5 在掰斷夾絲網(wǎng)玻璃時(shí)絲網(wǎng)應(yīng)比較容易掰斷；(6 價(jià)格便宜易于采購(gòu)。通常采用的絲網(wǎng)直徑為 O.46 O.53 沒(méi) m 的含 18Cr 的低碳鋼。第七節(jié) 玻璃的缺陷 玻璃缺陷的形成與各工藝環(huán)節(jié)是否正常進(jìn)行有密切關(guān)系，如配合料的質(zhì)量、熔制過(guò)程、成型以及退火等都能產(chǎn)生各種玻璃缺陷。通常的所謂玻璃缺陷主要是指制品中的氣泡、線道、節(jié)瘤及結(jié)石，這些缺陷的存在不僅影響玻璃的外觀質(zhì)量，而且也影響使用性能。有上述缺陷的制品，在使用過(guò)程中極易炸裂。玻璃退火不良存在永久應(yīng)力也屬玻璃缺陷，見第七節(jié)玻璃的退火。各

57、種玻璃制品還有其特有的缺陷，如浮法玻璃中的光畸變，玻璃瓶壁的厚薄差、顏色玻璃中的色差、光學(xué)玻璃中的澆鑄條紋等都是玻璃缺陷。不同的玻璃品種對(duì)缺陷程度有各種不同的要求。例如，對(duì)光學(xué)玻璃，即使肉眼看來(lái)不明顯的條紋也是不允許存在的；在厚壁瓶罐玻璃中一般可容許一些條紋或尺寸小的氣泡，但在器皿玻璃中同樣的條紋與氣泡就要作為疵病來(lái)對(duì)待 對(duì)玻璃缺陷要求不嚴(yán)格的制品是熔融法制造的玻璃馬賽克，它容許同時(shí)存在氣泡、條紋、砂粒等而不視為廢品或等外品，這是由于玻璃馬賽克制品本身的特點(diǎn)所決定，因其面積小、乳濁而不透明、彩色，并要求有未熔化的砂粒。通常，生產(chǎn)中應(yīng)盡量減少氣泡、條紋、結(jié)石等缺陷。因此，研究玻璃缺陷形成的原因并提出相應(yīng)的措施對(duì)提高玻璃制品的產(chǎn)質(zhì)量有著重要作用。 氣泡的類型與形成的原因玻璃制品常以氣泡的直徑及單位體積內(nèi)的氣泡個(gè)數(shù)來(lái)劃分等級(jí)。制品中氣泡的