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文檔簡介

1、基本要求:掌握浮法玻璃生產(chǎn)工藝流程,玻璃原料的組成,玻璃熔窯的基本原理。了解原料的加工設(shè)備,玻璃的退火等。重點(diǎn):浮法玻璃生產(chǎn)工藝流程。難點(diǎn):澄清過程中氣體與玻璃液的相互作用以及玻璃液的均化。玻璃的成型玻璃的成型5原料與配合料的制備原料與配合料的制備2原料的加工原料的加工3 玻璃熔融玻璃熔融45主要內(nèi)容主要內(nèi)容玻璃的退火玻璃的退火6玻璃概述玻璃概述1一、玻璃概述1. 玻璃定義 熔融物冷卻、硬化而得到的非晶態(tài)固體。2. 基本特征結(jié)構(gòu):短程有序,長程無序。通性:各向同性,介穩(wěn)性,無固定熔點(diǎn), 固態(tài)和熔融態(tài)間性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性3. 分類按組成:單質(zhì)玻璃,有機(jī)玻璃,無機(jī)玻璃按用途:建筑玻璃,日用輕

2、工玻璃,儀器玻璃,光學(xué)玻璃, 電真空玻璃等 浮法玻璃生產(chǎn)的成型過程是在通入保護(hù)氣體的錫槽中完成的。 熔融玻璃從池窯中連續(xù)流入并漂浮在相對密度大的錫液表面,在重力和表面張力作用下,玻璃液在錫液面上鋪開,攤平,形成上下表面平整,硬化、冷卻后被引上過渡輥臺。輥臺的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng),把玻璃帶拉出錫槽進(jìn)入退火窯,經(jīng)退火、切裁,得到平板玻璃產(chǎn)品。浮法玻璃優(yōu)點(diǎn):平整度好,沒有波紋,用于制鏡、汽車玻璃;選用的原料好,產(chǎn)品純凈、潔白,透明度好;結(jié)構(gòu)緊密,手感平滑,好切割,不宜破損。4. 浮法生產(chǎn)工藝原料預(yù)處理配料熔化成型5. 浮法生產(chǎn)工藝流程二、原料與配合料的制備主要原料:引入玻璃各種組成氧化物的原料,決定了玻璃的物理

3、及化學(xué)性質(zhì)1. 玻璃原料輔助原料:為使玻璃獲得某些必要性質(zhì)和加速熔制過程的原料,如澄清劑、助熔劑、著色劑、脫色劑、乳濁劑等玻璃的主要成分:SiO2、Na2O、CaO、Al2O3、MgO浮法平板玻璃成分:SiO2 (7272.2%)、Na2O (13.414.6%)、CaO (8.28.9%)、Al2O3 (1.31.5%)、MgO (2.94.0%)(1)引入SiO2的原料(2)引入Al2O3的原料(3)引入Na2O的原料 純堿(Na2CO3)和芒硝(Na2SO4)(4)引入CaO的原料 石灰石、方解石,要求CaO50%,F(xiàn)e2O30.15%(5)引入MgO的原料 白云石,要求MgO20%,C

4、aO32%,F(xiàn)e2O30.15%(6)澄清劑 在玻璃熔制過程中能分解產(chǎn)生氣體,或能降低玻璃粘度,促使玻璃液中氣泡排除的物質(zhì),如氧化砷、氧化銻、硫酸鹽、氟化物,用的最多的是硫酸鈉(7)著色劑 離子著色劑,如錳、鈷、鉻、鎳、釩、鐵等的化合物;硫、硒及其化合物類分子著色劑;膠體著色劑(8)乳濁劑 在玻璃中溶解度不大,隨著溫度下降,重新析出使玻璃產(chǎn)生乳濁現(xiàn)象的物質(zhì),主要有氟化物,磷酸鹽等2. 配合料的制備配合料制備的質(zhì)量控制:(1)原料成分的控制:減小成分波動(dòng)范圍;(2)原料的水分控制:易潮解的原料應(yīng)在庫中存放,對水分波動(dòng)大的硅砂進(jìn)行干燥,對各種原料應(yīng)定期檢測水分含量;(3)原料的粒度控制:采用篩分法

5、控制粒度上限;(4)稱量精度的控制:大料用大秤,小料用小秤;(5)混合均勻度的控制:選擇合適的混合機(jī),合理的進(jìn)料順序(先加難熔的硅砂和砂巖,并同時(shí)加水混合,再加純堿,最后加白云石、石灰石、螢石及已預(yù)混合的芒硝和炭粉);(6)分料(分層)的控制;(7)粉料的飛料、沾料、剩料、漏料的控制。三、玻璃的熔制熔制過程:合格配合料經(jīng)高溫加熱形成均勻的、無缺陷的并符合成型要求的玻璃液的過程。配合料在高溫加熱過程中的變化:物理過程化學(xué)過程物理化學(xué)過程1.配合料加熱1.固相反應(yīng)1.共熔體生成2.配合料脫水2.各種鹽類分解2.固態(tài)溶解、液態(tài)互溶3.各組分熔化3.水化物分解3.玻璃液、爐氣、氣泡間相互作用4.晶體轉(zhuǎn)

6、化4.結(jié)晶水分解4.玻璃液與耐火材料間作用5.個(gè)別組分揮發(fā)5.硅酸鹽形成與相互作用玻璃熔制分為五個(gè)階段:a. 硅酸鹽形成階段b. 玻璃形成階段c. 玻璃液澄清階段d. 玻璃液均化階段e. 玻璃液冷卻階段1. 硅酸鹽的形成對普通鈉鈣硅玻璃,在800900結(jié)束根據(jù)加熱反應(yīng),此階段分為:a. 多晶轉(zhuǎn)化:如Na2SO4斜方晶型 單斜晶型b. 鹽類分解:如CaCO3的分解c. 生成低共熔混合物:如Na2SO4- Na2CO3d. 形成復(fù)鹽:如MgCO3+CaCO3 MgCa(CO3)2e. 生成硅酸鹽:如CaO+SiO2 CaSiO3f. 排除結(jié)晶水和吸附水:如Na2SO410H2O Na2SO4+10

7、H2O2. 玻璃液的形成在12001250范圍內(nèi)完成玻璃形成過程在此過程中,硅酸鹽和剩余的SiO2開始熔融,相互溶解、擴(kuò)散,形成透明體,配合物顆粒消失,但玻璃中還有大量氣泡和條紋玻璃形成速度影響因素:玻璃成分、石英顆粒直徑、熔化溫度3. 玻璃液的澄清對普通鈉鈣硅玻璃,此階段溫度14001500存在于玻璃液中的氣體狀態(tài):可見氣泡、物理溶解的氣體、化學(xué)結(jié)合的氣體玻璃液澄清目的:排除可見氣泡影響玻璃液澄清的因素:玻璃液的粘度、表面張力,澄清劑種類,澄清溫度,爐氣壓力與成分等澄清劑種類及作用機(jī)理:變價(jià)氧化物、硫酸鹽類、鹵化物類4. 玻璃液的均化對普通鈉鈣硅玻璃,此階段溫度可低于澄清溫度玻璃液均化過程包

8、括:a. 不均體的溶解與擴(kuò)散的均化過程b. 玻璃液的對流均化過程c. 因氣泡上升而引起的攪拌均化作用5. 玻璃液的冷卻對普通鈉鈣硅玻璃,通常要降到1000左右再進(jìn)行成型此階段影響玻璃質(zhì)量的主要因素: 玻璃的熱均勻度a. 二次氣泡二次氣泡特點(diǎn):直徑?。ㄒ话阈∮?.1mm)、數(shù)量多(每1cm3玻璃中可達(dá)幾千個(gè))、分布均(密布于整個(gè)玻璃體中)產(chǎn)生二次氣泡的主要情況:a. 硫酸鹽的熱分解;b. 物理溶解的氣體析出;c. 玻璃中某些組分易產(chǎn)生二次氣泡,例如BaO2隨溫度降低變?yōu)锽aO放出O2影響玻璃熔制過程的主要因素:(1)玻璃成分:Na2O、K2O含量增加時(shí),熔制速度增快(2)配合物的物理狀態(tài):原料的

9、選擇,原料的顆粒組成(3)熔窯的溫度制度:提高熔窯溫度可強(qiáng)化玻璃熔融,提高熔窯生產(chǎn)率(4)采用加速劑和澄清劑:加速劑可降低表面張力、粘度(5)采用高壓與真空熔煉:消除玻璃液中氣泡(6)輔助電熔:提高熔窯的熔化率(7)機(jī)械攪拌與鼓泡:提高玻璃澄清速度和均化速度玻璃熔窯作用: 把合格的配合料熔制成無氣泡、條紋、析晶的透明玻璃液,并使其冷卻到所需的成型溫度分類:池窯,坩堝窯池窯:按使用熱源:按熔制過程連續(xù)性:按廢氣余熱回收:按窯內(nèi)火焰流動(dòng)走向:火焰窯、電熱窯、火焰-電熱窯間歇式窯、連續(xù)式窯蓄熱式窯、換熱式窯橫火焰窯、馬蹄焰窯、縱火焰窯大中型平板玻璃廠一般采用橫焰、蓄熱式、連續(xù)池窯浮法窯結(jié)構(gòu)圖:四、玻

10、璃的成型浮法成型:熔融的玻璃液在流入錫槽后,在熔融金屬錫液表面上成型,得到平板玻璃浮法玻璃成型需確定的參數(shù):(1) 玻璃液在錫液面上的浮起高度(2) 浮法玻璃的自由厚度玻璃液和錫液的密度、表面張力,玻璃液與錫液界面上的表面張力(3) 玻璃在錫液面上的拋光時(shí)間拋光原理:處于高溫狀態(tài)下的玻璃液在表面張力的作用下能具有平整的表面,實(shí)現(xiàn)玻璃拋光拋光時(shí)間是設(shè)計(jì)錫槽長度和寬度的重要技術(shù)參數(shù)(4) 浮法玻璃的拉薄高溫拉薄法低溫拉薄法在拉制寬度相同的情況下,低溫法可以得到更薄的玻璃在拉制厚度相同的情況下,低溫法可以得到更寬的玻璃拉薄時(shí)必須添加拉邊器,配用臺數(shù)決定于拉制玻璃的厚度浮法玻璃成型為什么要選擇錫液?(

11、1) 錫中所含各種雜質(zhì)都是組成玻璃的元素獨(dú)特優(yōu)點(diǎn):所含雜質(zhì)雖不影響玻璃成分,但影響拋光度,因此要選用特級錫(2) 錫的密度遠(yuǎn)高于玻璃密度,有利于對玻璃托浮(3) 錫的熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于玻璃出錫槽口的溫度,有利于保持玻璃的拋光面(4) 錫的導(dǎo)熱率遠(yuǎn)大于玻璃,有利于玻璃板面溫度的均勻性(5) 錫的表面張力遠(yuǎn)高于玻璃表面張力,有利于玻璃的拉?。?) 錫液粘度很低,有利于液面溫度的穩(wěn)定均勻(7) 在浮法玻璃成型溫度范圍內(nèi)錫液揮發(fā)量極小,有利于長期穩(wěn)定生產(chǎn) Sn極易被氧化,不利于保持玻璃的拋光度,而且氧化后會導(dǎo)致玻璃產(chǎn)生虹彩、沾錫、光畸變等缺陷。錫液作為浮拋介質(zhì)的缺點(diǎn):防止措施: 采用保護(hù)氣體,一般用N2+H2

12、的混合氣體五、玻璃的退火退火目的: 消除或減少玻璃制品中的熱應(yīng)力,提高玻璃的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性 玻璃中熱應(yīng)力是由于玻璃中存在溫差而產(chǎn)生的,分為暫時(shí)應(yīng)力和永久應(yīng)力兩類因玻璃表面和內(nèi)部存在溫度梯度而產(chǎn)生,隨溫度梯度消失而消失永久應(yīng)力:當(dāng)玻璃內(nèi)外溫度相等時(shí)殘留的熱應(yīng)力產(chǎn)生原因:玻璃應(yīng)變點(diǎn)以上溫度產(chǎn)生的熱應(yīng)力在冷卻到室溫時(shí)不能消除玻璃的退火溫度:加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度附近某一溫度保溫均熱,以消除玻璃各部分溫度梯度,使應(yīng)力松弛的溫度最高退火溫度:經(jīng)過3min能消除95%應(yīng)力的溫度最低退火溫度:經(jīng)過3min只能消除5%應(yīng)力的溫度退火溫度范圍:最高退火溫度和最低退火溫度之間的范圍平板玻璃最高退火溫度為550570,一般采用退火溫度比最高退火溫度低

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