玻璃的熔制及成型.ppt

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1、玻璃的熔制及成型一、熔制過程二、玻璃的熔制設備三、影響玻璃熔制過程的因素四、玻璃池窯耐火材料的蝕變五、玻璃熔體的質(zhì)量缺陷六、玻璃的成型一、熔化過程定義：玻璃的熔化又稱為玻璃的熔制或熔煉，是指玻璃配合料經(jīng)過高溫加熱轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W組成均勻的、無氣泡的、并符合成型要求的玻璃液的過程。玻璃的熔化過程是一個很復雜的物理、化學過程。大體上可分為以下五個階段：1.燒結(jié)體的形成2.玻璃液的形成3.玻璃液的澄清4.玻璃液的均化5.玻璃液的冷卻需要指出的，玻璃熔制過程的五個階段，在實際生產(chǎn)中，是難以完全分開的，有時甚至是同步發(fā)生的。池窯中玻璃熔融過程模型圖二、玻璃的熔制設備工業(yè)上用于玻璃熔制

2、的設備有坩鍋窯和池窯。前者產(chǎn)量低、耗能大，主要用于手工生產(chǎn)小批量的玻璃制品；后者用于玻璃產(chǎn)品的工業(yè)化大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)。池窯的分類1.按使用熱源分（1）火焰窯以燃料燃燒為熱能來源。燃料可以是煤氣，重油和水；（2）電熱窯以電能作為熱量來源；（3）火焰－電熱窯以燃料為主要熱源，電能為輔助熱源。2.按窯內(nèi)火焰流動的方向分（1）橫焰窯窯內(nèi)火焰作橫向流動、與玻璃液流動方向垂直；（2）馬蹄焰窯窯內(nèi)火焰呈馬蹄形流動；（3）縱焰窯窯內(nèi)火焰作縱向流動、與玻璃液流動方向相平行。三、影響玻璃熔化過程的因素配合料經(jīng)高溫加熱熔融最終轉(zhuǎn)變?yōu)閺秃铣尚鸵蟮牟Ａб旱倪^程是極其復雜的，所有與這一過程有關(guān)

3、聯(lián)的因素都將影響玻璃熔制的質(zhì)量。玻璃組成玻璃液的黏度、表面張力的影響原料配合料的質(zhì)量熔化作業(yè)制度的影響加速玻璃熔化的輔助手段四、玻璃池窯耐火材料的蝕變在玻璃生產(chǎn)過程中，耐火材料因與高溫玻璃液、配合料和玻璃液的揮發(fā)物以及燃料中某些組份及其燃燒產(chǎn)物相互作用，從而受到侵蝕。這種侵蝕一方面導致窯爐壽命的縮短，另一方面還影響到玻璃制品的質(zhì)量。影響耐火材料蝕變的因素常見耐火材料的蝕變五、玻璃熔體的質(zhì)量缺陷通常所說的缺陷主要是指氣泡、條紋和結(jié)石三大缺陷，他們分別是均勻玻璃中的氣態(tài)、玻璃態(tài)和固態(tài)夾雜物。這些缺陷的存在直接影響到玻璃液的質(zhì)量，關(guān)系到玻璃生產(chǎn)的成品率和生產(chǎn)成本。氣泡結(jié)石條

4、紋、線道、結(jié)瘤1.燒結(jié)體的形成（硅酸鹽形成階段）質(zhì)量合乎要求的配合料加入玻璃窯爐中，在高溫作用下，發(fā)生一系列物理、化學反應，形成不透明燒結(jié)物。物理變化化學變化配合料加熱升溫固相反應配合料脫水碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽的分解各組分的熔化水化物的分解晶相轉(zhuǎn)變化學結(jié)合水的分解個別組分的揮發(fā)硅酸鹽的形成與相互作用對于普通鈉-鈣硅酸鹽玻璃而言，這一階段結(jié)束后，配合料轉(zhuǎn)變?yōu)橛晒杷猁}和殘余石英顆粒組成的燒結(jié)體。2.玻璃液的形成（玻璃的形成）燒結(jié)物進一步加熱后開始熔融，并相互熔融、擴散，并最終由不透明體變?yōu)橥该鞑Ａб骸５藭r的玻璃液含有大量可見氣泡，且玻璃液的化學成分很不均勻，這需要澄清

5、和均化過程去完成。3.玻璃液的澄清玻璃液的澄清是指氣體夾雜物從玻璃液中消除的過程。在玻璃熔制過程中，硅酸鹽的形成階段將放出玻璃配合料重量的18%左右的氣體，其中大部分可以通過配合料間的縫隙排出，剩余的部分將被包裹在此階段生成的液相和玻璃形成階段生成的玻璃相中。（1）氣體的來源（2）氣體的種類（3）存在形式（3）澄清過程（1）氣體的來源配合料中原料的分解；部分組分的揮發(fā)；組分間化學反應產(chǎn)生的氣體；配合料粉體空隙中夾帶的氣體；玻璃液與耐火材料相互作用產(chǎn)生的氣體；玻璃液從窯爐火焰空間中吸收、溶解的氣體。（2）氣體種類隨著玻璃組成、原料種類、窯爐氣氛、壓力、溫度等的變化，存在

6、于玻璃液中的氣體的種類也不盡相同。常見的有N2、O2、CO2、H2O、CO、SOx、NOx等。（3）存在形式殘留在玻璃液中的氣體存在三種形式：可見氣泡物理溶解化學結(jié)合其中可見氣泡中的氣體和以物理狀態(tài)溶解的氣體與窯爐中氣體之間存在一定的平衡。氣體在熔窯中的平衡狀態(tài)：窯爐氣泡玻璃液①②③④⑤①②從過飽和的玻璃液中析出氣體，進入氣泡或爐氣；③④氣泡中分離出來的氣體，進入爐氣或溶解在玻璃中；氣體從爐氣進入到玻璃液中。⑤（4）澄清過程通常所說的玻璃液的澄清過程是指排除玻璃液中可見氣泡中的氣體。根據(jù)以上所述的氣體平衡關(guān)系，要消除可見氣泡，有兩種途徑：使可見氣泡上浮到液面破裂，氣體

7、進入爐氣中；使可見氣泡中的氣體溶解到玻璃液中。通常不可行對于第一種方式，可見氣泡從玻璃液中上浮過程符合Stocks定律：r----氣泡的半徑v----氣泡上浮速度g----重力加速度d、d`----玻璃液和氣泡的密度η----熔融玻璃液的粘度2r2.g.(d-d`）9ηV=在等溫等壓下，使氣泡變大的兩個因素：使多個小氣泡匯集合成一個大氣泡；但實際上氣泡間距遠，加之玻液表面張力大，難以實現(xiàn)。使玻璃液中溶解的氣體滲入氣泡，使之增大。澄清劑原理：硝酸鹽分解(500℃以下開始）↓O2↑As2O3+As2O5As2O3+O2↑400-1300℃>1300℃作用