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1、1.1 总工艺计算1.1.1 主要工艺指标的基本数据 工艺计算的依据是设计计划任务规定的生产规模，生产方法和产品品种，计算的基准是熔制车间的生产能力。下面是工艺计算的主要工艺指标：（1）玻璃制品比例：玻璃厚度mm3 mm5 mm8mm10mm比例10%50%20%20%2）年工作日：本厂设计三年一次大修，大修时间三个月。故年工作日为：(365*330)/3 = 355 天（3）生产能力：平板玻璃 250 万重箱/年（4）原板宽度：3500mm（ 5）综合成品率： 80%( 6 )玻璃成分（质量百分比）：成分SiO Al O Fe O2 2 3 2 3CaOMgORO2其他Wt72.70 2.1
2、0 0.206.804.2014.000.2( 7 )厂储存定额（可用天数）：原料硅砂长石石灰石煤粉纯碱芒硝重油成品Day60606060306060151.1.2 工艺平衡计算1.1.2.1 玻璃产品产量计算a. 产品任务（年产 250 万箱）各类产品厚度比例年产重箱数年产平方数3 mm10%250000250000/1.5*10=1666666.75 mm50%12500001250000/2.5*10=50000006mm20%500000500000/3*10=1666666.78 mm20%500000500000/4*10=1250000b. 拉引速度：3mm：355*10%=36
3、 天1666666.7/(3.5*24*0.8*36)=688.9 m/h 取 700 m/h5mm：355*50%=178天5000000/(3.5*24*0.8*178)=418 m/h 取 450 m/h6mm：355*20%=71 天1666666.7/(3.5*24*0.8*71)=344.5 m/h 取 350 m/h8mm：355*20%=71 天1250000/(3.5*24*0.8*71)=261.9 m/h 取 300 m/hc. 完成各类产品所需的生产天数：3mm：1666666.7/(3.5*24*0.8*700)=36天5mm：5000000/(3.5*24*0.8*
4、450)=166天6mm：1666666.7/(3.5*24*0.8*350)=71天8mm：1250000/(3.5*24*0.8*300)=62天36+166+71+62=335 355 即符合设计要求，可以完成生产任务d. 各种玻璃的全年生产天数3mm：355*(36/335)=38.2 天5mm：355*(166/335)=175.9 天6mm：355*(71/335)=75.2 天8mm：355*(62/335)=75.7 天e. 各种厚度玻璃的年产量3mm：38.2*24*700*3.5*0.8=1796928.0 平方米折合 269539.2 重箱5mm：175.9*24*450
5、*3.5*0.8=5319316.0 平方米折合 1339903.3 重箱6mm：75.2*24*350*3.5*0.8=1516032.0 平方米折合 454809.6 重箱8mm：75.7*24*300*3.5*0.8=1526112.0 平方米折合 610444.8 重箱合计：2674695 重箱/年产品汇总为：产品规格3 mm5 mm6mm8 mm年产重箱数年产量1796928.05319316.01516032.01526112.0年产重箱数269539.21339903.3454809.6610444.826746951.1.2.2 玻璃液熔化需要量a. 日熔化量：各种玻璃日熔化量
6、相同，可以用3mm玻璃计算700*24*3.5*0.003*2.5=441 吨/天b. 生产碎玻璃量：441*（10.8）=88.2 吨/天玻璃损失率为 0.5%碎玻璃回熔窑量 88.2*（10.5%）=87.8 吨/天c. 由配料液熔制成玻璃液量：44187.8=353.2 吨1.1.3 玻璃成分设计及计算相同用途的制品可以采用不同的玻璃组成。例如作为实验室用的仪器玻璃有 很多种组成可供选择，如派来克斯，德国耶拿，九五硬料等，但他们在熔制与性 能上有很大差别。玻璃成分是决定玻璃物理化学性能的主要因素。设计合适的玻 璃组成是投资者和企业首要考虑的问题之一，它涉及企业的经济效益，产品结构， 质量
7、和企业长远发展等诸多因素。1.1.3.1 玻璃成分设计要素（1）应满足产品使用要求玻璃的不少性能和其成分成函数关系，可用下式表示：工W = f （a, p, E）i工W组成中的氧化物（wt%）ia , p , E组成中的膨胀系数，密度，弹性模量等每个玻璃组成确定后，其一系列性能也随之确定。在玻璃组分设计过程中， 必须保证达到制品最基本的性能。例如药用玻璃主要应考虑制品的耐化学稳定性 对有关硬度，热稳定性或强度则次之。（2）选用最经济的原料 在配方组成设计中须选用能就地取材的廉价原料。这不仅可减少运输，降低 成本，降低库存，发挥地方工业的优势，而且更重要的是可以保证生产秩序稳定， 使质量信息及时
8、得到反馈。（3）满足成型工艺要求 玻璃成型方法众多，在满足制品使用要求的前提下，成分应兼顾成型工艺要 求。例如手工成型的制品料性要求“长”一些，成型温度可相对低一些；若改为 机械生产，由于成型速度加快，制品冷成型范围指数却的时间就较短，这时料性 就应相对的“短”一些。所以当一产品成型方式改变后，玻璃组成也需相应的调 整，以保证玻璃制品的质量。（4）满足加工性能的要求 不少制品成型后还需要进行二次再加工，再加工包括冷加工和热加工。玻璃 成分对冷加工的影响不是很大，而对热加工的影响显著。在热加工过程中涉及玻 璃与其他材料封接时，应考虑：a. 两种材料间的膨胀系数必须相匹配，以减少封接后的残余应力。
9、b. 两种封接材料应能很好的熔合在一起，相互间有良好的浸润性能，以形 成气密封接。1.1.3.2 玻璃成分设计步骤（1） 首先考虑制品性能要求，在诸多的性能中应选择一个主要的性 能参数，一般可选择玻璃的膨胀系数。这是因为膨胀系数比较 直观，便于比较。（2）根据玻璃若干性能符合加和法则计算的原理，事先可对新设计 的玻璃组成进行计算，以预测玻璃的性能，并对某些氧化物进 行及时的调整。（3）对新设计的玻璃组成进行熔制实验，并取样测定其一系列性能计算玻璃的一系列成型特性。a. 相对机速：R.M.S = ks 450) + 10o/(s A) + 77】式中R.M.S相对机器速度s软化温度A退火温度b.
10、 成型范围指数： W.R.I = (s A)c. 析晶指数： D = (s A) 163d. 料滴温度：R.G.T = 3.8(s - A) + A1.1.3.3 玻璃原料成分及其作用用来制备玻璃配合物的各种物质统称为原料。目前已经知道，除稀有气体外， 几乎大部分元素均可作为玻璃的组分，特别是在大量的各类玻璃中已达到实用化 程度。大部分元素主要以氧化物的形式参与玻璃形成，整个元素的1/6 左右，即 16 种元素(Al, B, Ba, Sr, Ca, F, Fe, K, Mg, Na, Li, O, P, Pb, Si 及 Zn)是构成玻璃的主要元素。玻璃是由能形成网络结构的SiO2, b2o3
11、, p2o5等酸性氧化物，起辅助作用的金属氧化物，碱土金属氧化物之类的碱性氧化物和A12O3, TiO2及ZnO等中性氧化物构成的。构成玻璃组分的元素多由原料引入,这些原料可进行如下合理的分 类。(1)主要原料：它构成了玻璃主体部分,决定该种玻璃的物理化学性质。一般来说,只用主要原料制成的玻璃是无色的。aSiO2SiO2 是玻璃中最主要的成分,用作网络形成体时含量约占 65%75%,构成 了玻璃的骨架。它使玻璃具有熔化温度高、粘度大、化学稳定性好、高强度和高 硬度等特性。但含量过多时会使熔制的玻璃粘度过大,为此需要相应的提高熔化 温度。所以一般玻璃中SiO2的含量控制在70%左右。一般引入的S
12、iO2原料有石 英砂、砂岩、石英岩和脉石。bCaO氧化钙（CaO ）是钠钙玻璃的主要组分，也是一种网络修饰剂。在一定范围 内加入适量的 CaO 能够降低玻璃液的高温粘度，促使玻璃熔融的澄清。在平板玻 璃、瓶罐玻璃、电气玻璃、玻璃纤维中CaO的含量约为4%15%。可使玻璃低 膨胀、高化学稳定性，降低高温粘度，增加粘度的温度系数。工业所采用的原料 为高钙含量的石灰石（CaCO3）、白云石或方解石。cAl2O3氧化铝（ai2o3 ）是硅酸盐玻璃中的网络形成体组分，一般在玻璃中的质量 分数为 1%7%。微晶玻璃 、玻璃长纤维、高铝硅酸盐玻璃等约含氧化铝 10%30%。通常的加入，会改善玻璃化学稳定性，
13、增加拉伸强度、弹性、硬度，更耐磨蚀和酸蚀，降低失透温度和热膨胀系数。氧化铝（Al2O3）的来源包括长 石、氢氧化铝A1（OH）J、煅烧氧化铝（A21O3）、高岭石（A2lO3 2SiO22电0）等。选用长石时应注意化学成分中的A2lO3, Fe2O3含量及含Na和K的比率。因为长石可以补充一部分碱，所以有利于节省高价的纯碱。但长石中含铁较多，所 以在熔制透明性好，含铝量高的玻璃及光学玻璃时不能使用。各种玻璃容许含铁 量见下表：玻璃中的容许含铁量玻璃的种类Fe2O3的容许量w/%紫外线透过玻璃、光学玻璃0.01优质水晶玻璃0.015普通水晶玻璃0.02无色空腔玻璃、水晶镜片玻璃0.03灯泡用玻璃
14、0.05物理化学用玻璃0.1镜子用玻璃0.1半透明厚玻璃0.2半透明薄玻璃0.3绿色、褐色瓶罐玻璃0.5以上dNa2ONa2O 玻璃中起着助熔剂的作用，降低熔化氧化硅所需的熔化温度。一般质量 分数约为 2%14%。对玻璃的熔化澄清起重要作用，降低玻璃的粘度和化学稳定 性，增加热膨胀系数和电导。 Na2O 的来源主要是纯碱和芒硝。芒硝在高温时分 解出SO2和02,从而具有澄清和搅拌作用。此外，在适当的氧化还原条件下， 硫酸钠与纯碱会形成一个共熔物。这种共熔物液相能对石英颗粒产生化学侵蚀和 起溶解作用，从而促进熔化。eMgOMgO在很多方面具有与CaO类似的作用。如降低高温粘度，提高化学稳定性。 它的特点是克服了 CaO析晶和硬化速度快等缺点，使成型温度范围变宽，这样对 熔化成型有好处。有适量的MgO代替CaO,即可保持原有的优点，又克服了它们 的缺点。一般用两位 3-4% 。fB2O3b2o3是网络形成体组分，在硅酸盐玻璃中进入SiO2玻璃网络中。硼酸盐广泛用于制备玻璃纤维，以及硼酸盐特种玻璃中，用量约为2%37%。B2O3能使玻 璃玻璃具有低膨胀和高的化学稳定性，能降低熔体粘度，促进玻璃的熔化和澄清， 增加生产效率。工业原料有无水硼砂、硬硼钙石、无水硼酸等。gFe2O3Fe2O3是由
