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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
2、璃，光学玻璃， 电真空玻璃等,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
3、物理 及化学性质,1. 玻璃原料,辅助原料：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 (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,纯碱（Na2CO3）和芒硝（Na2SO4）,（4）引入CaO的原料,石灰石、方解石，要求CaO50%，Fe2O30.15%,（5）引入MgO的原料,
4、白云石，要求MgO20%，CaO32%，Fe2O30.15%,（6）澄清剂,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
5、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
6、,1. 硅酸盐的形成,对普通钠钙硅玻璃，在800900结束,根据加热反应，此阶段分为：,b. 盐类分解：如CaCO3的分解,c. 生成低共熔混合物：如Na2SO4- Na2CO3,2. 玻璃液的形成,在12001250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14001500,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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、：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550570，一般采用退火温度比最高退火温度低2030,最低退火温度比最高退火温度低50150,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。,
