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1、浮法玻璃生产的工艺流程 基本要求 掌握浮法玻璃生产工艺流程 玻璃原料的组成 玻璃熔窑的基本原理 了解原料的加工设备 玻璃的退火等 重点 浮法玻璃生产工艺流程 难点 澄清过程中气体与玻璃液的相互作用以及玻璃液的均化 玻璃的成型 5 原料与配合料的制备 2 原料的加工 3 5 主要内容 玻璃的退火 6 玻璃概述 1 一 玻璃概述 1 玻璃定义 熔融物冷却 硬化而得到的非晶态固体 2 基本特征 结构 短程有序 长程无序 通性 各向同性 介稳性 无固定熔点 固态和熔融态间性质变化的连续性和可逆性 3 分类 按组成 单质玻璃 有机玻璃 无机玻璃 按用途 建筑玻璃 日用轻工玻璃 仪器玻璃 光学玻璃 电真空
2、玻璃等 浮法玻璃生产的成型过程是在通入保护气体的锡槽中完成的 熔融玻璃从池窑中连续流入并漂浮在相对密度大的锡液表面 在重力和表面张力作用下 玻璃液在锡液面上铺开 摊平 形成上下表面平整 硬化 冷却后被引上过渡辊台 辊台的辊子转动 把玻璃带拉出锡槽进入退火窑 经退火 切裁 得到平板玻璃产品 浮法玻璃优点 平整度好 没有波纹 用于制镜 汽车玻璃 选用的原料好 产品纯净 洁白 透明度好 结构紧密 手感平滑 好切割 不宜破损 4 浮法生产工艺 原料预处理 配料 熔化 成型 5 浮法生产工艺流程 二 原料与配合料的制备 主要原料 引入玻璃各种组成氧化物的原料 决定了玻璃的物理及化学性质 1 玻璃原料 辅
3、助原料 为使玻璃获得某些必要性质和加速熔制过程的原料 如澄清剂 助熔剂 着色剂 脱色剂 乳浊剂等 玻璃的主要成分 SiO2 Na2O CaO Al2O3 MgO 浮法平板玻璃成分 SiO2 72 72 2 Na2O 13 4 14 6 CaO 8 2 8 9 Al2O3 1 3 1 5 MgO 2 9 4 0 1 引入SiO2的原料 2 引入Al2O3的原料 3 引入Na2O的原料 纯碱 Na2CO3 和芒硝 Na2SO4 4 引入CaO的原料 石灰石 方解石 要求CaO 50 Fe2O3 0 15 5 引入MgO的原料 白云石 要求MgO 20 CaO 32 Fe2O3 0 15 6 澄清剂
4、 在玻璃熔制过程中能分解产生气体 或能降低玻璃粘度 促使玻璃液中气泡排除的物质 如氧化砷 氧化锑 硫酸盐 氟化物 用的最多的是硫酸钠 7 着色剂 离子着色剂 如锰 钴 铬 镍 钒 铁等的化合物 硫 硒及其化合物类分子着色剂 胶体着色剂 8 乳浊剂 在玻璃中溶解度不大 随着温度下降 重新析出使玻璃产生乳浊现象的物质 主要有氟化物 磷酸盐等 2 配合料的制备 配合料制备的质量控制 1 原料成分的控制 减小成分波动范围 2 原料的水分控制 易潮解的原料应在库中存放 对水分波动大的硅砂进行干燥 对各种原料应定期检测水分含量 3 原料的粒度控制 采用筛分法控制粒度上限 4 称量精度的控制 大料用大秤 小
5、料用小秤 5 混合均匀度的控制 选择合适的混合机 合理的进料顺序 先加难熔的硅砂和砂岩 并同时加水混合 再加纯碱 最后加白云石 石灰石 萤石及已预混合的芒硝和炭粉 6 分料 分层 的控制 7 粉料的飞料 沾料 剩料 漏料的控制 三 玻璃的熔制 熔制过程 合格配合料经高温加热形成均匀的 无缺陷的并符合成型要求的玻璃液的过程 配合料在高温加热过程中的变化 玻璃熔制分为五个阶段 a 硅酸盐形成阶段 b 玻璃形成阶段 c 玻璃液澄清阶段 d 玻璃液均化阶段 e 玻璃液冷却阶段 1 硅酸盐的形成 对普通钠钙硅玻璃 在800 900 结束 根据加热反应 此阶段分为 b 盐类分解 如CaCO3的分解 c 生
6、成低共熔混合物 如Na2SO4 Na2CO3 2 玻璃液的形成 在1200 1250 范围内完成玻璃形成过程 在此过程中 硅酸盐和剩余的SiO2开始熔融 相互溶解 扩散 形成透明体 配合物颗粒消失 但玻璃中还有大量气泡和条纹 玻璃形成速度影响因素 玻璃成分 石英颗粒直径 熔化温度 3 玻璃液的澄清 对普通钠钙硅玻璃 此阶段温度1400 1500 存在于玻璃液中的气体状态 可见气泡 物理溶解的气体 化学结合的气体 玻璃液澄清目的 排除可见气泡 影响玻璃液澄清的因素 玻璃液的粘度 表面张力 澄清剂种类 澄清温度 炉气压力与成分等 澄清剂种类及作用机理 变价氧化物 硫酸盐类 卤化物类 4 玻璃液的均
7、化 对普通钠钙硅玻璃 此阶段温度可低于澄清温度 玻璃液均化过程包括 a 不均体的溶解与扩散的均化过程b 玻璃液的对流均化过程c 因气泡上升而引起的搅拌均化作用 5 玻璃液的冷却 对普通钠钙硅玻璃 通常要降到1000 左右再进行成型 此阶段影响玻璃质量的主要因素 玻璃的热均匀度二次气泡 二次气泡特点 直径小 一般小于0 1mm 数量多 每1cm3玻璃中可达几千个 分布均 密布于整个玻璃体中 产生二次气泡的主要情况 a 硫酸盐的热分解 b 物理溶解的气体析出 c 玻璃中某些组分易产生二次气泡 例如BaO2随温度降低变为BaO放出O2 影响玻璃熔制过程的主要因素 1 玻璃成分 Na2O K2O含量增
8、加时 熔制速度增快 2 配合物的物理状态 原料的选择 原料的颗粒组成 3 熔窑的温度制度 提高熔窑温度可强化玻璃熔融 提高熔窑生产率 4 采用加速剂和澄清剂 加速剂可降低表面张力 粘度 5 采用高压与真空熔炼 消除玻璃液中气泡 6 辅助电熔 提高熔窑的熔化率 7 机械搅拌与鼓泡 提高玻璃澄清速度和均化速度 玻璃熔窑作用 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 分类 池窑 坩埚窑 池窑 按使用热源 按熔制过程连续性 按废气余热回收 按窑内火焰流动走向 火焰窑 电热窑 火焰 电热窑 间歇式窑 连续式窑 蓄热式窑 换热式窑 横火焰窑 马蹄焰窑 纵火焰窑 大中型
9、平板玻璃厂一般采用横焰 蓄热式 连续池窑 浮法窑结构图 四 玻璃的成型 浮法成型 熔融的玻璃液在流入锡槽后 在熔融金属锡液表面上成型 得到平板玻璃 浮法玻璃成型需确定的参数 1 玻璃液在锡液面上的浮起高度 2 浮法玻璃的自由厚度 玻璃液和锡液的密度 表面张力 玻璃液与锡液界面上的表面张力 3 玻璃在锡液面上的抛光时间 抛光原理 处于高温状态下的玻璃液在表面张力的作用下能具有平整的表面 实现玻璃抛光 抛光时间是设计锡槽长度和宽度的重要技术参数 4 浮法玻璃的拉薄 高温拉薄法低温拉薄法 在拉制宽度相同的情况下 低温法可以得到更薄的玻璃在拉制厚度相同的情况下 低温法可以得到更宽的玻璃 拉薄时必须添加
10、拉边器 配用台数决定于拉制玻璃的厚度 浮法玻璃成型为什么要选择锡液 1 锡中所含各种杂质都是组成玻璃的元素 独特优点 所含杂质虽不影响玻璃成分 但影响抛光度 因此要选用特级锡 2 锡的密度远高于玻璃密度 有利于对玻璃托浮 3 锡的熔点远低于玻璃出锡槽口的温度 有利于保持玻璃的抛光面 4 锡的导热率远大于玻璃 有利于玻璃板面温度的均匀性 5 锡的表面张力远高于玻璃表面张力 有利于玻璃的拉薄 6 锡液粘度很低 有利于液面温度的稳定均匀 7 在浮法玻璃成型温度范围内锡液挥发量极小 有利于长期稳定生产 Sn极易被氧化 不利于保持玻璃的抛光度 而且氧化后会导致玻璃产生虹彩 沾锡 光畸变等缺陷 锡液作为浮
11、抛介质的缺点 防止措施 采用保护气体 一般用N2 H2的混合气体 五 玻璃的退火 退火目的 消除或减少玻璃制品中的热应力 提高玻璃的强度和热稳定性 玻璃中热应力是由于玻璃中存在温差而产生的 分为暂时应力和永久应力两类 因玻璃表面和内部存在温度梯度而产生 随温度梯度消失而消失 永久应力 当玻璃内外温度相等时残留的热应力 产生原因 玻璃应变点以上温度产生的热应力在冷却到室温时不能消除 玻璃的退火温度 加热到低于玻璃转变温度附近某一温度保温均热 以消除玻璃各部分温度梯度 使应力松弛的温度 最高退火温度 经过3min能消除95 应力的温度 最低退火温度 经过3min只能消除5 应力的温度 退火温度范围 最高退火温度和最低退火温度之间的范围 平板玻璃最高退火温度为550 570 一般采用退火温度比最高退火温度低20 30 最低退火温度比最高退火温度低50 150 玻璃的退火工艺一般分为四个阶段 加热阶段 均热阶段 慢冷阶段 快冷阶段 一次退火 玻璃在成型后直接进入退火炉退火 二次退火 玻璃在成型冷却后再经加热退火 本章学习小结 玻璃的原料和配合料制备过程 玻璃的熔制过程 浮法玻璃池窑的结构 玻璃浮法成型控制参数和锡液性质 玻璃退火目的和退火工艺 作业 玻璃熔制主要有哪些过程 简述浮法玻璃成型的过程
