玻璃加工工艺.ppt

玻璃加工 绪论第一章玻璃原料第二章原料的加工第三章玻璃的熔制第四章玻璃的成形第五章玻璃的缺陷第六章玻璃的退火第七章玻璃的加工及改性 0 1玻璃的定义 玻璃 一种较为透明的固体物质 在熔融时形成连续网络结构 冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料中国古代亦称琉璃 是一种透明 强度及硬度颇高 不透气的物料 玻璃在日常环境中呈化学惰性 亦不会与生物起作用 故此用途非常广泛 玻璃一般不溶于酸 例外 氢氟酸与玻璃反应生成SiF4 从而导致玻璃的腐蚀 但溶於强碱 例如氢氧化铯 玻璃是一种非晶形过冷液体 融解的玻璃迅速冷却 各分子因为没有足够时间形成晶体而形成玻璃 0 2玻璃的历史 玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得 约公元前3700年前 古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿 当时只有有色玻璃 约公元前1000年前 中国制造出无色玻璃 公元12世纪 出现了商品玻璃 并开始成为工业材料 18世纪 为适应研制望远镜的需要 制出光学玻璃 1873年 比利时首先制出平板玻璃 1906年 美国制出平板玻璃引上机 此后 随着玻璃生产的工业化和规模化 各种用途和各种性能的玻璃相继问世 现代 玻璃已成为日常生活 生产和科学技术领域的重要材料 0 3玻璃的分类 玻璃简单分类主要分为平板玻璃和特种玻璃 平板玻璃主要分为三种 即引上法平板玻璃 分有槽 无槽两种 平拉法平板玻璃和浮法玻璃 由于浮法玻璃由于厚度均匀 上下表面平整平行 再加上劳动生产率高及利于管理等方面的因素影响 浮法玻璃正成为玻璃制造方式的主流 而特种玻璃则品种众多 0 3玻璃的分类 1 普通平板玻璃 1 3 4厘玻璃 这种规格的玻璃主要用于画框表面 2 5 6厘玻璃 主要用于外墙窗户 门扇等小面积透光造型等等3 7 9厘玻璃 主要用于室内屏风等较大面积但又有框架保护的造型之中 4 9 10厘玻璃 可用于室内大面积隔断 栏杆等装修项目 5 11 12厘玻璃 可用于地弹簧玻璃门和一些活动人流较大的隔断之中 6 15厘以上玻璃 一般市面上销售较少 往往需要订货 主要用于较大面积的地弹簧玻璃门外墙整块玻璃墙面 0 3玻璃的分类 2 钢化玻璃 它是普通平板玻璃经过再加工处理而成一种预应力玻璃 钢化玻璃相对于普通平板玻璃来说 具有两大特征 1 前者强度是后者的数倍 抗拉度是后者的3倍以上 抗冲击是后者5倍以上 2 钢化玻璃不容易破碎 即使破碎也会以无锐角的颗粒形式碎裂 对人体伤害大大降低 3 磨砂玻璃 它也是在普通平板玻璃上面再磨砂加工而成 一般厚度多在9厘以下 以5 6厘厚度具多 4 喷砂玻璃 性能上基本上与磨砂玻璃相似 不同的改磨砂为喷砂 由于两者视觉上类同 很多业主 甚至装修专业人员都把它们混为一谈 0 3玻璃的分类 5 压花玻璃 是采用压延方法制造的一种平板玻璃 其最大的特点是透光不透明 多使用于洗手间等装修区域 6 夹丝玻璃 是采用压延方法 将金属丝或金属网嵌于玻璃板内制成的一种具有抗冲击平板玻璃 受撞击时只会形成辐射状裂纹而不至于堕下伤人 故多采用于高层楼宇和震荡性强的厂房 7 中空玻璃 多采用胶接法将两块玻璃保持一定间隔 间隔中是干燥的空气 周边再用密封材料密封而成 主要用于有隔音要求的装修工程之中 8 夹层玻璃 夹层玻璃一般由两片普通平板玻璃 也可以是钢化玻璃或其他特殊玻璃 和玻璃之间的有机胶合层构成 当受到破坏时 碎片仍粘附在胶层上 避免了碎片飞溅对人体的伤害 多用于有安全要求的装修项目 0 3玻璃的分类 9 防弹玻璃 实际上就是夹层玻璃的一种 只是构成的玻璃多采用强度较高的钢化玻璃 而且夹层的数量也相对较多 多采用于银行或者豪宅等对安全要求非常高的装修工程之中 10 热弯玻璃 由优质平板玻璃加热软化在模具中成型 再经退火制成的曲面玻璃 样式美观 线条流畅 在一些高级装修中出现的频率越来越高 11 玻璃砖 玻璃砖的制作工艺基本和平板玻璃一样 不同的是成型方法 其中间为干燥的空气 多用于装饰性项目或者有保温要求的透光造型之中 12 玻璃纸 也称玻璃膜 具有多种颜色和花色 根据纸膜的性能不同 具有不同的性能 绝大部分起隔热 防红外线 防紫外线 防爆等作用 0 4玻璃的特性 1 强度玻璃的强度取决于其化学组成 杂质含量及分布 制品的形状 表面状态和性质 加工方法等 玻璃是一种脆性材料 其强度一般用抗压 抗张强度等来表示 玻璃的抗张强度较低 由于玻璃的脆性和玻璃表面的瑚裂纹所引起的 玻璃的抗压强度约为抗张强度的14 15倍 2 硬度玻璃的硬度较大 硬度仅次子金刚石 炭化硅等材料 它比一般金属硬 不能用普通刀和锯进行切割 玻璃的硬度值在莫氏硬度5 7之间 可根据玻璃的硬度选择磨料 磨具和加工方法 如雕刻 抛光 研磨和切割等 0 4玻璃的特性 3 光学性质玻璃是一种高度透明的物质 具有一定的光学常数 光谱特性 具有吸收或透过紫外线和红外线 感光 光变色 光储存和显示等重要光学性能 通常光线透过愈多 玻璃质雪越好 由干玻璃品种较多 各种玻璃的性能也有很大的差别 如有的铅玻璃具有防辐射的特性 一般通过改变玻璃的成分及工艺条件 可使玻璃的性能有很大的变化 4 电学性能常温下玻璃是电的不良导体 温度升高时 玻璃的导电性迅速提高 熔融状态时则变为良导体 5 热性质玻璃的导热性很差 一般经受不了温度的急剧变化 制品越厚 承受温度急剧变化的能力越差 教学内容 绪论第一章玻璃原料第二章原料的加工第三章玻璃的熔制第四章玻璃的成形第五章玻璃的缺陷第六章玻璃的退火第七章玻璃的加工及改性 1 种类主要原料 在一般玻璃中 它的主要成分有SiO2 Na2O CaO Al203 MgO等五种成分 为引入上述成分而使用的原料称主要原料 辅助原料 为使玻璃获得某种必要的性质 或为加速玻璃熔制过程而引入的原料通称为辅助原料 2 原料的选择原则 1 原料的质量应符合玻璃制品的技术要求 其中包括化学成分稳定 含水量稳定 颗粒组成稳定 有害杂质少 主要指Fe2O3 等 2 便于在日常生产中调整成分 3 适于熔化与澄清 挥发与分解的气体无毒性 4 对耐火材料的侵蚀要小 5 原料应易加工 矿藏量大 分布广 运输方便 价格低等 一 引人SiO2的原料 作用 SiO2是玻璃中最主要的成分 它使玻璃具有高的化学稳定性 力学性能 电学性能 热学性能 但含量过多时使熔制的玻璃液粘度过大 一 硅砂 硅砂性能 1 外观 质地纯净的硅砂为白色 一般硅砂因含有铁的氧化物和有机质而呈淡黄色 红褐色 2 化学组成 它的主要成分是SiO2 另含有少量的Al2O3 Na2O K2O CaO等无害杂质 主要的有害杂质为氧化铁 它能使玻璃着成蓝绿色而影响玻璃透明度 有些硅砂中尚含有Cr203 它的着色能力比Fe2O3大3 5倍 使玻璃着成绿色 TiO2使玻璃着成黄色 若与氧化铁同时存在可使玻璃着成黄褐色 3 颗粒组成 通常颗粒度越细 其铝铁含量也越大 玻璃生产要求的粒径应在0 15 O 8mm之间 4 矿物组成 与其伴生的无害矿物有长石 高岭石 白云石 方解石等 与其伴生的有害矿物主要有赤铁矿 磁铁矿 钛铁矿等 二 砂岩 是由石英颗粒和粘性物质在地质高压下胶结而成的坚实致密的岩石 根据粘性物质的性质可分为粘土质砂岩 长石质砂岩和钙质砂岩 所以砂岩成分不仅取决于石英颗粒 而且与粘性物质的种类和含量有关 砂岩中的有害杂质是氧化铁 硅质原料的成分范围 二 引人Al203的原料 1 长石质量要求是 A12O3 16 Fe203 0 3 R20 12 钠长石 钙长石 钾长石 钾长石矿 钠长石矿 作用 降低玻璃的析晶倾向 提高化学稳定性 热稳定性 机械强度 硬度和折射率 减弱玻璃的脆性 减轻玻璃液对耐火材料的侵蚀 有助于氟化物的浮浊 2 高岭土 质量要求是 A1203 25 Fe2O3 O 4 高岭土 煅烧高岭土 高岭土粉 3 腊石 玻璃成分中需要存在碱金属氧化物时 引入A1203 叶腊石 叶腊石 叶腊石 黄腊石 彩腊石 三 引人Na2O的原料 一 纯碱纯碱是微细白色粉末 易溶于水 它是一种含杂质少的工业产品 主要杂质有NaCl 不大于1 纯碱易潮解 结块 它的水含量通常波动在9 10 之间 应储存在通风干燥的库房内 质量要求 Na2C03 98 NaCl 1 Na2SO4 0 1 Fe203 O 1 纯碱 纯碱库 重碱 轻碱 作用 提供游离氧 从而降低玻璃粘度 使玻璃易于熔融 是良好的助溶剂 Na2O可增加玻璃的热膨胀系数 降低热稳定性 化学稳定性和机械强度 2 芒硝 Na2SO4 有无水芒硝和含水芒硝 Na2SO4 10H20 两类 使用芒硝不仅可以代碱 而且又是常用的澄清剂 为降低芒硝的分解温度常加入还原剂 主要为碳粉 煤粉等 使用芒硝缺点 热耗大 对耐火材料的侵蚀大 易产生芒硝泡 当还原剂使用过多时 Fe2O3还原成FeS而使玻璃着成棕色 质量要求是 Na2SO4 85 NaCl 2 CaSO4 4 Fe203 O 3 H20 5 天然芒硝 无水芒硝 袋装无水芒硝 芒硝矿 四 引人CaO的原料 石灰石 方解石两原料均为CaCO3 后者的纯度比前者高 对含钙原料的质量要求是 CaO 50 Fe203 0 15 天然石灰石 石灰石矿山 方解石 透明方解石 方解石矿山 五 引人MgO的原料 主要为白云石 MgCO3 CaCO3 呈蓝白色 浅灰色 黑灰色 质量要求 MgO 20 CaO 32 Fe203 0 15 白云石 白云石 白云石粉 白云石粉 通常采用石灰石和白云石共同引入MgO和CaO 六 澄清剂 1 氧化砷和氧化锑均为白色粉末 与硝酸盐组合作用时 它低温吸收氧气 在高温放出氧气而起澄清作用 由于As203的粉状和蒸气都是极毒物质 目前已很少使用 氧化锑颗粒 纯氧化锑粉 纯氧化砷粉 2 硫酸盐原料主要有硫酸钠 它在高温时分解逸出气体而起澄清作用 3 氟化物类原料以降低玻璃液粘度而起澄清作用 对耐火材料侵蚀大 产生的气体 HF SiF4 污染环境 目前已限制使用 萤石 天然矿物 是由白 绿 蓝 紫色组成的微透明的岩石 氟硅酸钠是工业副产品 萤石 萤石晶体 萤石块料 萤石矿山一角 氟硅酸钠 氟硅酸钠 七 着色剂 1 离子着色剂常用有 1 锰化合物的原料 软锰矿 MnO2 氧化锰 Mn203 高锰酸钾 KMnO4 Mn2O3使玻璃着成紫色 若还原成MnO则为无色 2 钴化合物的原料 绿色粉末的氧化亚钴 C0O 深紫色的Co2O3和灰色的C0304 热分解后的CoO使玻璃着成天蓝色 3 铬化合物的原料 重铬酸钾 K2Cr2O7 铬酸钾 K2CrO4 热分解后的Cr203使玻璃着成绿色 4 铜化合物的原料 蓝绿色晶体的硫酸铜 CuSO4 黑色粉末的氧化铜 CuO 红色结晶粉末的氧化亚铜 Cu2O 热分解后的CuO使玻璃着成湖蓝色 软锰矿 氧化锰矿山 氧化锰矿石 氧化钴 三氧化二铬 硫酸铜 2 胶体着色剂 1 金化合物的原料 主要是三氯化金 AuCl3 的溶液 为得到稳定的红色玻璃 应在配合料中加入Sn02 2 银化合物的原料有 硝酸银 AgNO3 氧化银 Ag20 碳酸银 Ag2CO3 其中以AgN03所得的颜色最为均匀 添加Sn02能改善玻璃的银黄着色 3 铜化合物的原料有 Cu2O及CuSO4 添加SnO2能改善铜红着色 铜红盘 金红玻璃 3 化合物着色剂硒与硫化镉 常用原料有金属硒粉 硫化镉 硒化镉 单体硒使玻璃着成肉红色 CdSe着成红色 CdS使玻璃着成黄色 Se与CdS的不同比例可使玻璃着成由黄到红的系列颜色 镉红 镉黄玻璃棒 硒镉黄 硒镉红 八 脱色剂按脱色机理可分为化学脱色剂和物理脱色剂两类 常用物理脱色剂有Se MnO2 NiO C0203等常用的化学脱色剂有As203 Sb203 Na2S 硝酸盐等 九 氧化剂和还原剂在熔制玻璃时能释出氧的原料称氧化剂 能吸收氧的原料称还原剂 属氧化剂的原料主要有硝酸盐 氧化铈 As205 Sb205等 属还原剂的原料主要有碳 酒石酸钾 氧化锡等 十 乳浊剂使玻璃产生乳白不透明的原料称乳浊剂 最常用的原料有氟化物 磷酸盐等 十一 其他天然碱 珍珠岩 钽铌尾矿 碎玻璃 碎玻璃 1 碎玻璃的作用 I 回收重熔碎玻璃可以变废为宝 保护环境 II 从工艺上看 合理引入碎玻璃会加速熔制过程降低玻璃熔制的热消耗 由实验得知 一般玻璃原料中碎玻璃使用的比率变化10 时 熔化玻璃所需的燃料将变化2 5 从而降低生产成本 增加产量 碎玻璃的使用影响到配合料的熔化 澄清 热耗 玻璃制品的性能 加工性能和大窑生产率等 2 碎玻璃的用量一般的玻璃配合料中引入量为25 30 高硼玻璃 高硅玻璃配合料中用量可达70 100 3 引入碎玻璃需注意 I 二次挥发 在碎玻璃重熔后 易挥发组分 如碱金属氧化物 氧化硼 氧化铅 氧化锌等 将进行第二次挥发 如重熔后的Na2O比重熔前平均低0 15 所以必须补挥发 II 二次积累 由于玻璃液对耐火材料的侵蚀 碎玻璃中Fe2O3和Al2O3的含量增加 重熔时就会产生二次积累 III 碎玻璃表面与内部成分的差异 碎玻璃 尤其是化稳性较差的玻璃 表面由于断键多 很快吸附水分和大气并水解成胶态 造成表面成分与内层成分的差别 若熔制温度偏低或缺少有效对流 熔制后玻璃就常产生明显的线痕 IV 重熔的玻璃液的还原性 碎玻璃重熔时 其中某些组分挥发生热分解并释出氧气 进入周围气泡后逸出玻璃液 造成玻璃液的还原性 对以变价元素为基础的颜色玻璃产生色泽的变化 以上三个因素 正是碎玻璃引入量过多时玻璃内部存在不均匀的所谓细胞组织而使制品发脆的原因 色泽的变化是碎玻璃引入时又一个不利影响 V 澄清 碎玻璃中含有少量的化学结合的气体重熔时产生相当于二次气泡的微小气泡 因此加入碎玻璃量多时就难以澄清 VI 碎玻璃的粒度 可知 粒度取小于0 25mm和粒度为2 20mm时 熔化效果好 为减少粉碎动力 应采用后者 碎玻璃粒度与熔化时间 这是第三个不利影响 教学内容 绪论第一章玻璃原料第二章原料的加工第三章玻璃的熔制第四章玻璃的成形第五章玻璃的缺陷第六章玻璃的退火第七章玻璃的加工及改性 一 概述1 原料加工的意义 1 有利于物料流动 2 有利于均匀混合 3 加快熔化速度 4 有利于物料精选 2 原料加工工艺流程 二 原料的破碎与粉碎 一 选择设备1 原则 根据原料块度 硬度 粉碎程度 设备性能等选择 2 破 粉碎设备性能特征颚式破碎机反击式破碎机锤式破碎机 4 对辊粉碎机 优点 过粉碎的物料少 能破碎坚硬的物料 设备的磨损小 常用作中块砂岩的细碎设备 缺点 入料粒度不能过大 产量偏低 噪声和震动大 相对转动的主动辊和从动辊 将物料拽入两辊之间 压碎物料 3 选用设备 砂岩 颚式破碎机 对辊 自磨机等 石灰石 白云石 颚式破碎机 锤式破碎机 反击式破碎机等 长石 颚式破碎机 反击式破碎机等 纯碱 芒硝 笼形碾等 二 选择流程 1 间歇破碎2 开路破碎3 闭路破碎 工作原理 三 原料的筛分 一 筛分作用 控制物料粒度 二 筛分设备1 六角筛 适用于筛分砂岩 白云石 长石 石灰石 纯碱 芒硝等粉料 但不适用于含水量高的物料 其优点是运转平稳 密闭性好 振动小 噪声小 其缺点是筛面利用率仅为整个筛面的1 6 因而产量低 2 机械振动筛 主要用来筛分砂岩 其优点是筛分效率高 构造简单 维修方便 密闭性好 能分出多种粒级的物料 电耗低 其缺点是振动和噪声大 若筛与筛间分隔不当易蹦大颗粒 3 平面摇筛 用于硅砂筛分 倾斜安装的筛面被传动系统带动而摇动 砂粒从筛孔漏出 杂物从筛低端排除 四 配合料的制备 一 质量要求1 正确性 稳定性2 均匀性3 恰当的颗粒度与颗粒组成4 一定的气体含量5 一定的水分含量 二 称量1 要求 快 准2 称量设备 1 电子自动秤 PCS型电子自动配料秤 失重微机配料控制系统 自动化程度高 称量速度快 价格较高 2 台秤 自动化程度低 称量速度慢 价格相对便宜 三 混合1 混合机理对流混合扩散混合剪切混合2 混合设备 1 种类 重力混合机强制混合机 2 常用混合机 目前浮法玻璃生产企业更多用艾立赫式混合机 不仅机内桨叶转动 混合机下底盘也转动 使物料运动轨迹更加复杂 混合效果更好 四 影响因素1 物料的物理性质 密度 颗粒组成 表面形状等 越接近越容易混合 2 加料顺序 常用顺序如砂岩 硅砂 水 纯碱 长石 石灰石 白云石 芒硝煤粉混合物3 加水量 占总水量5 左右4 加水方式 水雾水蒸气5 混合时间 太长 太短都影响均匀度6 碎玻璃的加入 破坏料蛋 减少分料 但减小混合机有效利用率 教学内容 绪论第一章玻璃原料第二章原料的加工第三章玻璃的熔制第四章玻璃的成形第五章玻璃的缺陷第六章玻璃的退火第七章玻璃的加工及改性 一 玻璃熔制过程概述配合料加热时的各种过程 二 玻璃的熔制 一 硅酸盐的形成1 阶段作用 特点 1 作用 形成硅酸盐 2 产物 SiO2和硅酸盐形成的不透明烧结物 3 特点 温度 900 左右 速度 快 2 影响因素 1 熔化温度 随着温度的升高 其反应速度也随着提高 当温度不变时 反应速度也逐渐减慢 温度每升高10 反应速度约增加10 2 反应物量 量 速度 3 物料颗粒度 颗粒度 速度 4 配合料均匀度 均匀度 速度 5 原料的种类 形式 二 玻璃的形成1 机理 1 砂粒表面SiO2断键 溶解 2 溶解的SiO2向熔体扩散2 作用 特点 1 作用 生产含气泡 不均匀的玻璃液 2 特点 温度 1200 左右 速度 较快 在熔窑中几十分钟可以完成 28 29分 3 影响因素 1 玻璃成分 2 熔制温度 3 颗粒度 4 助熔剂 5 碎玻璃 三 澄清1 概述 1 概念 除去玻璃液中可见气泡的过程 2 气体来源配合料料粒空隙 配合料水分分解与蒸发 挥发分的挥发 氧化物的氧化还原 耐火材料的孔隙及被侵蚀分解 窑炉气体的孔隙及被侵蚀分解 3 气体存在形式A 可见气泡1 B 溶解 物理溶解 化学溶解 4 澄清的两种方法A 气泡长大B 气泡变小 溶解澄清与去气的区别 2 澄清过程 1 气泡的形成和长大 2 气体的转化与平衡影响因素 温度 炉内压力与气氛 气泡中气体分压与种类 玻璃成分与气体在玻璃液中的扩散速度 3 气体与玻璃液的相互作用 氧气与熔融液的相互作用SO2与熔融液的相互作用CO2与熔融液的相互作用H2O与熔融液的相互作用 3 影响玻璃澄清的因素 1 配合料中气体含率 2 澄清温度 时间 3 窑压窑内气体组成或压力及是否稳定 4 气泡尺寸 玻璃液粘度影响上升速度 5 炉气组成和压力 6 玻璃成分 4 加速澄清的措施 1 延长澄清时间 2 提高澄清温度 3 玻璃液沸腾搅拌 鼓泡 4 高压或真空冶炼 5 加澄清剂 四 玻璃液的均化1 概念 成分 温度2 产生不均质体的原因 1 配合料的不均匀性 2 耐火材料被侵蚀 3 熔化制度不稳定 4 玻璃液导热性差 5 熔窑的加热和冷却 3 均化过程 1 不均质体扩散 从高浓度到低浓度 2 玻璃液对流均化 纵向 横向 深向 3 因气泡上升而引起的搅拌均化作用4 影响均化的因素粘度 表面张力 液流 机械搅拌 鼓泡 辅助电加热 配合料的均匀度 配合料的预处理 熔窑结构 五 冷却1 目的 104Pa S左右2 要求适合成型的温度 不破坏玻璃液的均匀性 不产生二次气泡3 二次气泡 1 特点均匀分布 直径小于0 1毫米 数量多 不容易消除 2 产生原因A 溶解气体的析出B 碳酸盐 硫酸盐的分解C 流股间的化学作用D 耐火材料的作用E 含钡玻璃高温分解F 电化学反应4 冷却方法 自然 强制 三影响熔制过程的因素 一 玻璃的化学组成二 配合料的物理状态 一 原料的选择 二 配合料的均匀性 粒度 颗粒组成三 加速剂 澄清剂的应用四 加料方式 配合料是否与碎玻璃均匀混合 料层厚度 投料机五 熔制制度 一 T 二 气氛 窑压 含高压与真空冶炼 三 液面 四 泡界线 六 耐火材料质量七 机械搅拌 鼓泡 浸没式燃烧 一 浸没式燃烧作用特点1 热利用率高2 熔化率高 熔化面积小3 燃烧生成物使玻璃液充分混合4 玻璃液承受最高温度而非砌体 二 浸没式燃烧器安装方式 池底 池壁 三 使用注意事项1 燃烧器空气和煤气压力须大于玻璃液静压力2 在一定温度加料时 首先应当加入碎玻璃3 生料和碎玻璃应在两燃烧器之间较冷的地方加入4 若所加料是粉料 应加到液面以下5 燃烧器与壁联结处玻璃液粘度大 可以防止泄露 6 燃烧器中燃料应该完全燃烧7 气泡排除 熔化池 炉坎 澄清部八 电辅助加热 一 电热元件 电极 电阻1 电极材料 石墨 钼 氧化锡 铁2 特点 熔化率高 玻璃质量好 热效率高 减轻对窑体的损坏 自动控制 操作条件好3 电极的布置 垂直 水平4 辅助电加热部位 宜在澄清带 引上室 工作口 不宜在冷却部 投料口 若料层厚 流动困难 可设在投料口 四玻璃熔窑 一 作用 把合格的配合料熔制成无气泡 条纹 析晶的透明玻璃液 并使其冷却到所需的成型温度 二 分类 三 熔窑构成 一 熔制部分包括 投料口 熔化部 卡脖 冷却部 二 燃料燃烧部分包括 小炉 喷枪 三 余热回收部分包括 蓄热室或换热器 四 排烟供气部分包括 分支烟道 支烟道 总烟道以及分支烟道闸板 总烟道闸板 空气交换器 助燃风机 风管等 四 熔窑工作过程 浮法生产用横焰窑工作原理图 配合料由投料口进入熔化部 由窑的一侧的小炉喷焰加热 火焰把热量传给配合料 熔化与澄清后的玻璃液进入冷却部 经流槽口进入锡槽 燃烧后的废气进入另一侧的小炉 经蓄热室 烟道 烟囱排出 横截面图 平面图 五 熔窑作业制度 一 温度制度两种温度曲线1 山型温度曲线热点突出 泡界线明显 各处液流轨迹稳定 但投料口温度偏低 熔化用时较长 2 桥型温度曲线热点不明显 位置部稳定液流轨迹也不稳定 燃料消耗量大 山型温度曲线 桥型温度曲线 二 窑压概念 液面附近的气压要求 零压微正压 正压过大 燃料人少困难而降低熔化部温度 泡界线模糊 冷却部温度上升 耐火材料损坏加快 负压 冷空气入窑降低火焰温度 影响传热 影响澄清和均化测压点 大碹内表面 或近液面处 三 泡界线概念 熔化好的与没有熔化好的玻璃液之间的分界线 是生产流与热对流达到平衡的结果影响因素 投料量与拉引量 料堆宽度与厚度 热点与投料口温度差 温度制度 配合料熔化难易程度等 四 液面1 要求做到投料量与玻璃拉引量相适应 保持稳定 2 投料 1 要求A 投料量与玻璃拉引量适应 B 料堆薄而小 不跑偏 C 振动小 落差小 2 投料设备A 垄式投料机B 毯式投料机C 辊式投料机D 螺旋投料机E 振动喂料机 3 液面监控设备 1 铁钩 2 液面镜 3 固定式铂探针 4 移动式铂探针 5 核子液面仪 6 气压液面控制仪 六 耐火材料的选用常见配置方案 火焰空间 大碹 胸墙 硅砖 池壁 电熔锆刚玉砖 电熔莫来石砖 粘土砖 或整块电熔锆刚玉砖 池底 粘土砖 或保温砖 粘土砖 锆质捣打料 刚玉砖 小炉口 电熔锆刚玉砖 蓄热室 硅砖 粘土砖 高铝砖 碱性耐火材料 烟道 粘土砖 七 熔窑的节能通常采用以下措施 1 高温熔化制度2 熔窑保温3 废气余热利用4 改进玻璃的熔化工艺5 改进燃烧技术6 采用鼓泡与机械搅拌技术7 改进熔窑结构8 采用辅助电熔及实现生产自动化 教学内容 绪论第一章玻璃原料第二章原料的加工第三章玻璃的熔制第四章玻璃的成形第五章玻璃的缺陷第六章玻璃的退火第七章玻璃的加工及改性 成型方法分类 物理成型 一 浮法成型 成型过程1150 左右的玻璃液 通过熔窑与锡槽相连接的流道 流槽 流入熔融的锡液面上 在自身重力 表面张力以及拉引力的作用下 玻璃液摊开成为玻璃带 在锡槽中完成抛光与拉薄 在锡槽末端的玻璃带已冷却到600 左右 辊道的拉引把即将硬化的玻璃带引出锡槽 通过过渡辊台进入退火窑 1 玻璃液2 流槽3 闸板4 碹顶5 玻璃带6 锡液7 槽底8 保护气体管道9 过渡辊台 1 浮法成型的特点 成型时不需克服玻璃自身的重力可以充分发挥玻璃表面张力的作用玻璃带横向温度均匀可以比较容易地生产特薄和特厚的玻璃成型过程中温度降落慢 拉引速度快避免了玻璃结晶缺陷 作业周期长板宽加大比较容易可以在线生产镀膜玻璃容易实现切装机械化自动化可以比较容易地生产特大片玻璃 式中 h1 h dg d 分别为浮起高度 玻璃自然厚度 玻璃密度 锡液密度 2 浮法玻璃的成型机理 1 玻璃液在锡液面上的浮起高度 2 浮法玻璃自然厚度概念 浮在锡液面上的玻璃液不受到任何外力作用时所显示的厚度 影响因素 玻璃液的表面张力 g 锡液的表面张力 t 玻璃液与锡液界面上的表面张力 g t以及玻璃液与锡液的密度dg d 3 抛光原理 抛光的概念 一般的抛光是指对物件进行机械加工 使它的表面变得十分光滑 浮法玻璃的抛光过程主要是依赖于玻璃液表面张力的作用 一种内力的作用实现的 玻璃的表面张力 不同成分的玻璃液 其表面张力不同 一般变化在 2 20 3 80 10 1N m范围内 对于钠钙硅玻璃 表面张力与组成的关系为 各种氧化物的表面张力系数 ai 氧化物的含量 锡液的表面张力 玻璃液的表面张力 锡液的表面张力 锡槽中的锡液是一种复杂的溶液 其杂质对表面张力的影响很小 可以用纯锡液的表面张力来代替 玻璃与锡液界面上的表面张力 高温下 玻璃液和锡液是两种不相容的液体 在它们的界面上存在表面张力 两相界面上表面张力与两相的密度差有关 气相密度 液相密度 液 气界面的表面张力 液 液界面的表面张力 在重力和表面张力平衡时 玻璃液在锡液面上形成约7mm厚的玻璃带 在拉引略小于平衡厚度的玻璃时 如6 6 5mm 只要适当增大拉引速度 对玻璃带产生一定的拉力就可以了 4 拉薄原理 难点 拉引更薄的玻璃 在拉薄过程中 拉力使玻璃变薄 而表面张力有使玻璃增厚的趋势 使带宽有收缩的趋势 适宜粘度 106Pa s 常用范围是105 25 106 75Pa s 拉薄的方法 解决办法 拉薄的适宜粘度 拉薄的方法 徐冷法 重新加热法 拉薄的措施 高速拉引 施加横向拉力 5 拉边器的配置A 原理 通过调节拉边器安装位置 角度 运转速度 压入深度等方法调节玻璃带的厚度 B 数量 与厚度有关 使用中的拉边器 厚玻璃是指大于平衡厚度的玻璃 6 厚玻璃生产原理 当玻璃液厚度大于平衡厚度时 重力和侧向力的合力大于表面张力的合力 合力方向使玻璃展薄 合力Fc称为展薄力 玻璃愈厚 展薄力愈大 要获得厚玻璃 必须有一个阻挡力F0来平衡展薄力Fc 即 3 锡的物理性质向锡槽中所加的锡为锡锭 易氧化成氧化亚锡 氧化锡 储存温度不当会发生晶体转变而粉化 锡锭 4 保护气体作用 防止锡的氧化以保持玻璃的抛光度 减少产生虹彩 沾锡 光畸变等缺陷 减少锡的损失等 组成 一般 保护气体由N2 H2组成 5 超薄玻璃的生产 1 概念 3mm以下的平板玻璃称为薄玻璃 而厚度在1 5mm以下的称为超薄玻璃 2 主要生产难点A 玻璃板厚薄差小 对玻璃原片的厚薄差要求小于0 05mm B 有波纹度的特别要求 一般要求是0 15Um 20mm C 玻璃质量要求极高 几乎要求无气泡 杂物 铅锡等 D 包装要求质量高 不能有任何细小划伤 贮存周期要求长 对包装纸等都有特殊要求 3 生产方法A 电极法B 挡墙拉边机法 电极法 挡墙拉边机法法 6 厚玻璃的生产方法 1 拉边机法 简称RADS法 也叫倒八字拉边机积厚法 2 挡墙拉边机法 简称DT法 7 浮法成型的几种缺陷 1 彩虹 SnO 1 2O2 SnO2 2 沾锡Sn2 对金属锡的粘附力 通常沾锡呈细粒的点状 严重时则呈片状 3 斑点 或光畸变点 玻璃表面的微笑凹陷 其形状呈平滑的圆形 这种斑点缺陷损害了玻璃的光学质量 使观察到的物象发生畸变 产生的原因 SnO和SnS蒸汽的聚集冷凝 4 小波纹 玻璃表面的微细不平整缺陷 产生的原因 高温区温度不均匀 锡液中的氧被氧化为氧化锡 体积局部膨胀而产生应力 当玻璃温度低时 应力来不及消失 在玻璃的继续冷却过程中产生不均匀收缩 从而促进了小波纹的形成 8 锡槽的工艺分区 1 抛光区功能 使从流槽流入锡槽的玻璃液在这里摊平抛光 温度 不低于1000 不大于103Pa S 停留时间 不得少于1 7min 此区不能采用强制冷却 2 预冷区功能 为了满足成型时的温度和粘度 需有个冷却过程 温度 1100 900 左右 大于104Pa S为了防止玻璃带的摆动 常在此区的两侧安置拉边机 一般此区的长度为5 6m 此区可以采用强制冷却 3 拉薄 或增厚 区温度 大约为900 780 适宜的展薄粘度为104 25 5 75Pa S 此区的长度为锡槽宽度长度的3 5 2 3 4 冷却区温度 降至600 650 目的 增大玻璃粘度 使之足以在保持原状的情况下拉出锡槽进入退火区 二 平拉成型 一 原理1 板根形成玻璃液被引砖分流 在引砖上的液面由两块 硬皮 合成板根 2 边子形成依靠拉边辊和边部冷却形成稳定边子 3 板面拉伸向上拉力需要克服转向辊摩擦力 玻璃液表面张力 粘滞力 重力等的作用 4 转向玻璃呈粘弹性状态时转向 二 成型过程 从成型室浅层玻璃液的自由液面引出原板 经过转向辊转向90 由垂直拉引变为水平拉引 经过退火后切割成原片 与引上法相比 成型速度快 生产周期长 产品质量高 与浮法相比 便于控制厚度 易生产1mm以下的薄玻璃 三 几个部件作用 1 C型砖分隔空间 阻挡浮渣 2 引砖分流 挡热 稳定板根 3 主水包稳定气流 冷却板根 4 唇砖 或L型砖 稳定气流 平衡板根内外冷却强度 便于打炉 5 转向辊使玻璃带转向 主要成型设备 槽子砖 冷却机 引上机 三 垂直成型 有槽引上法 玻璃液从唇形的槽口引出 经过冷却水包的硬化 在引上机机膛内退火后切割成原片 用一块沉在玻璃液中引砖与上面的冷却水包一起形成板根 无槽引上法 生产控制难度较大 不易生产2mm以下的薄玻璃 四 压延法 用来制造刻花玻璃 夹丝玻璃及少量特殊用途的平板玻璃 间歇压延法 将玻璃液倒在浇铸台的金属板上 然后用沉重的金属辊压延使之变为平板玻璃 连续压延法 玻璃液由池窑的溢流槽连续流出 流入压延机被辊压成一定厚度的玻璃带 经辊道输送进入连续式退火窑中退火 半连续压延法 从池窑或坩埚窑中取出一定量的玻璃液 倾倒在两根直径相同的压辊之间 两个压辊相向转动 使玻璃液从辊间辊压成板状 缺陷种类 气泡 条纹 结石一 气泡 一 一次气泡 也叫残留气泡 产生的原因 玻璃液澄清不良 没有将配合料中分解放出的气体全部排除 防止措施 严格遵守配料与熔制制度 调整熔制制度 改变澄清剂种类和用量 适当改变玻璃成分 使熔体的粘度和表面张力降低 玻璃的缺陷 二 二次气泡 产生的原因 澄清好的玻璃液由于温度 气氛或压力波动而重新析出的微小气泡 三 耐火材料气泡 概念 玻璃液与耐火材料间的物理化学作用产生的气泡 产生的原因 毛细管作用 玻璃液进入缝隙而将气体挤出而成气泡 耐火材料所含Fe的氧化物对玻璃液中残留的盐类的分解起着催化作用 这使玻璃液产生气泡 由还原焰烧成的耐火材料 在其表面上或缝隙中会留有碳素 这些碳素与玻璃液中的变价氧化物作用而生成气泡 防止措施 提高耐火材料的质量降低气孔率 在熔制工艺操作上严格遵守作业制度 减少温度的波动 四 铁器引起的铁泡 产生的原因 金属铁进入玻璃液将受到氧化而溶解 使玻璃变成褐色 与此同时 铁中的碳素被氧化成CO或CO2气泡 五 外界空气气泡 产生的原因 在玻璃成型时 由于挑料操作不当 容易产生气泡 特点 气泡比较大 一般在2mm以上 并且常出现在制品的固定部位 但分布不规则 二 条纹与节瘤1 概念 玻璃中存在的 与主体玻璃成分 性能不同的部分 条纹 条状 纤维状节瘤 块状 片状 颗粒状2 产生原因 1 玻璃液化学成分不均匀 熔化不均匀 熔制制度不稳定 2 窑旋液滴引起条纹和节瘤 3 耐