浮法玻璃生產(chǎn)中的氣泡特征

浮法玻璃生產(chǎn)中的氣泡特征

氣泡是玻璃的常見外觀缺陷。高檔汽車玻璃、光學(xué)和IT行業(yè)使用的浮法玻璃對(duì)氣泡大小要求非常嚴(yán)格。如發(fā)達(dá)國(guó)家,用于汽車玻璃的浮法原片,直徑大于0.2mm的氣泡每公斤低于0.05個(gè),大于0.5mm的氣泡為拒絕缺陷。我們國(guó)內(nèi)雖然有幾十家浮法生產(chǎn)廠,除合資廠外,可滿足高檔汽車玻璃質(zhì)量的幾乎沒有,其中玻璃熔化時(shí)氣泡不能很好控制是主要原因之一。目前國(guó)內(nèi)浮法廠普遍虧損,擺脫困境的辦法之一應(yīng)是生產(chǎn)高附加值的浮法玻璃,因而需要廠家改進(jìn)氣泡等質(zhì)量問題。對(duì)浮法玻璃生產(chǎn),氣泡是很難解決的問題,當(dāng)浮法玻璃生產(chǎn)中出現(xiàn)氣泡時(shí),應(yīng)從以下幾方面分析氣泡的特征:(1)氣泡位置。一是氣泡在玻璃板帶寬度方向的分布位置,可把板帶劃分為5個(gè)區(qū),如左、左中、中間、右中和右側(cè),二是氣泡在板帶厚度方向的位置,根據(jù)氣泡的位置可定義為上開口泡、上部泡、中間泡、下部泡和下開口泡。采取上述劃分有利于判斷氣泡的來源。(2)氣泡的大小。可用放大鏡測(cè)量氣泡的大小,薄玻璃上的氣泡一般為橢園型,板帶縱向的尺寸大于橫向尺寸,測(cè)量后需換算成有效圓型尺寸。(3)氣泡中的沉積物。用顯微鏡觀察氣泡中是否有沉積物。(4)氣泡的成分。玻璃氣泡中的氣體常含有O2、N2、CO2、CO、SO2、Ar、NO和H2O等。分析方法有泡徑顯示法、氣相色譜法等,由于這些方法存在操作復(fù)雜,準(zhǔn)確度低的缺點(diǎn),故已漸漸被淘汰。目前,利用質(zhì)譜技術(shù)測(cè)定玻璃氣泡成分在美國(guó)已廣泛應(yīng)用,但在我國(guó)尚處于試用階段。質(zhì)譜法分析玻璃氣泡的成分的精確度高,而且測(cè)試范圍廣,測(cè)試速度快,可進(jìn)行大批量測(cè)試,是玻璃氣泡分析的有力工具。本文作者用質(zhì)譜法分析氣泡的成分,揭示氣泡的來源、氣泡的位置、氣泡的種類之間的內(nèi)在規(guī)律性。1實(shí)驗(yàn)1.1al2o3/so3的質(zhì)量根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中,由于拉引量增加、錫槽中的氫氣漏入流液洞、卡脖水泡動(dòng)作產(chǎn)生的氣泡缺陷,及時(shí)采樣。玻璃成分為:Na2O13.1%,MgO5.14%,Al2O3?1.85%,SiO2?71.41%,K2O0.46%,CaO7.66%,SO3?0.16%,Fe2O3?0.08%,TiO2?0.04%。樣品尺寸:在2.5cm×2.5cm到5.0cm×5.0cm之間,并確保氣泡離樣品的任一邊的距離至少為1.9cm。1.2數(shù)據(jù)分析QuestorIV型質(zhì)譜儀。2結(jié)果與討論澄清氣泡、二次氣泡和污染氣泡的化學(xué)成分分別見表1~3。氣泡位置、氣泡尺寸和氣泡種類的關(guān)系見圖1、2,氣泡種類和成分關(guān)系見圖3。2.1玻璃液流的影響由表1和圖1~3可知,澄清氣泡氣泡大小一般在0.25mm以下,在玻璃中的位置不固定。由于氣泡在高溫玻璃液內(nèi)將逐漸被排除和吸收,在高溫區(qū)停留的時(shí)間越長(zhǎng),氣泡越小。在澄清過程中,N2將首先被排除,所以大多數(shù)氣泡均以CO2為主要成分。氣泡中的沉積物很少。玻璃液流對(duì)澄清的影響可能是積極的,也可能是消極的,這要看它是否促使氣泡上升。對(duì)澄清有利的液流應(yīng)如前述能促使玻璃液盡可能長(zhǎng)時(shí)間逗留在玻璃池的熱表面層中。不利的液流是將未澄清好而含氣泡多的玻璃引向池底,再通過捷徑流向冷卻部。如果澄清玻璃液對(duì)流強(qiáng)度不夠,成型玻璃液流沒有經(jīng)過澄清區(qū)的上部,走捷徑,從池底流向冷卻部,玻璃液得不到充分澄清,就會(huì)產(chǎn)生澄清氣泡。如果成型玻璃液流在高溫區(qū)停留的時(shí)間短,或溫度不夠高,釋放出SO3少,也會(huì)形成澄清氣泡。2.2玻璃液內(nèi)氣泡的產(chǎn)生機(jī)理二次氣泡一般在熔窯最后一對(duì)小爐和卡脖之間產(chǎn)生。從圖1~3和表2中可以看出,氣泡的尺寸為0.25~0.4mm。氣泡產(chǎn)生的位置一般在玻璃的下表面,也有的在中間和上表面,成分以N2和CO2為主。這是因?yàn)檫^了澄清區(qū)后的玻璃液,被升高溫度或遇到強(qiáng)還原氣氛,玻璃液內(nèi)的N2和SO3由于溶解度降低,而釋放出N2、SO2和O2,使小氣泡長(zhǎng)大。形成的氣泡再不可能經(jīng)過澄清區(qū),無法排出。因此可以推定氣泡內(nèi)含有少量的SO2和O2。2.3玻璃液流污染的影響當(dāng)玻璃液與耐火材料接觸時(shí),就會(huì)逐漸產(chǎn)生氣泡,當(dāng)熔窯操作引起這些與耐火材料接觸的滯留玻璃進(jìn)入到成型玻璃液流時(shí),導(dǎo)致形成污染氣泡,一般在卡脖和冷卻部之間產(chǎn)生。氣泡的位置一般在玻璃的上表面,如圖1所示。氣泡大小由圖2可知為0.3~0.4mm,氣泡中的氣體主要是N2(見圖3),沉積物多。2.4不同部位產(chǎn)生的氣泡從加熱部到冷卻部,產(chǎn)生本文作者所研究的3種氣泡的部位排序是:澄清氣泡、二次氣泡、污染氣泡。從圖2、3可以看出,不同部位產(chǎn)生的氣泡呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性;即沿著窯爐方向,氣泡尺寸增加,CO2含量減少,N2含量增加。3玻璃液流污染程度的確定(1)澄清氣泡氣泡大小一般在0.25mm以下,氣泡均以CO2為主要成分。二次氣泡的尺寸為0.25~0.4mm,成分以