浮法玻璃生產(chǎn)的工藝流程

當(dāng)前第1頁\共有34頁\編于星期一\6點玻璃的成型5原料與配合料的制備2原料的加工3

玻璃熔融45主要內(nèi)容玻璃的退火6玻璃概述1當(dāng)前第2頁\共有34頁\編于星期一\6點一、玻璃概述1.玻璃定義

熔融物冷卻、硬化而得到的非晶態(tài)固體。2.基本特征結(jié)構(gòu)：短程有序，長程無序。通性：各向同性，介穩(wěn)性，無固定熔點，固態(tài)和熔融態(tài)間性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性3.分類按組成：單質(zhì)玻璃，有機玻璃，無機玻璃按用途：建筑玻璃，日用輕工玻璃，儀器玻璃，光學(xué)玻璃，電真空玻璃等當(dāng)前第3頁\共有34頁\編于星期一\6點

浮法玻璃生產(chǎn)的成型過程是在通入保護氣體的錫槽中完成的。

熔融玻璃從池窯中連續(xù)流入并漂浮在相對密度大的錫液表面，在重力和表面張力作用下，玻璃液在錫液面上鋪開，攤平，形成上下表面平整，硬化、冷卻后被引上過渡輥臺。輥臺的輥子轉(zhuǎn)動，把玻璃帶拉出錫槽進(jìn)入退火窯，經(jīng)退火、切裁，得到平板玻璃產(chǎn)品。浮法玻璃優(yōu)點：平整度好，沒有波紋，用于制鏡、汽車玻璃；選用的原料好，產(chǎn)品純凈、潔白，透明度好；結(jié)構(gòu)緊密，手感平滑，好切割，不宜破損。4.浮法生產(chǎn)工藝當(dāng)前第4頁\共有34頁\編于星期一\6點原料預(yù)處理配料熔化成型5.浮法生產(chǎn)工藝流程當(dāng)前第5頁\共有34頁\編于星期一\6點當(dāng)前第6頁\共有34頁\編于星期一\6點二、原料與配合料的制備主要原料：引入玻璃各種組成氧化物的原料，決定了玻璃的物理及化學(xué)性質(zhì)1.玻璃原料輔助原料：為使玻璃獲得某些必要性質(zhì)和加速熔制過程的原料，如澄清劑、助熔劑、著色劑、脫色劑、乳濁劑等玻璃的主要成分：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%)當(dāng)前第7頁\共有34頁\編于星期一\6點（1）引入SiO2的原料（2）引入Al2O3的原料當(dāng)前第8頁\共有34頁\編于星期一\6點（3）引入Na2O的原料

純堿（Na2CO3）和芒硝（Na2SO4）（4）引入CaO的原料

石灰石、方解石，要求CaO≥50%，F(xiàn)e2O3<0.15%（5）引入MgO的原料

白云石，要求MgO≥20%，CaO≤32%，F(xiàn)e2O3<0.15%當(dāng)前第9頁\共有34頁\編于星期一\6點（6）澄清劑

在玻璃熔制過程中能分解產(chǎn)生氣體，或能降低玻璃粘度，促使玻璃液中氣泡排除的物質(zhì)，如氧化砷、氧化銻、硫酸鹽、氟化物，用的最多的是硫酸鈉（7）著色劑

離子著色劑，如錳、鈷、鉻、鎳、釩、鐵等的化合物；硫、硒及其化合物類分子著色劑；膠體著色劑（8）乳濁劑

在玻璃中溶解度不大，隨著溫度下降，重新析出使玻璃產(chǎn)生乳濁現(xiàn)象的物質(zhì)，主要有氟化物，磷酸鹽等當(dāng)前第10頁\共有34頁\編于星期一\6點2.配合料的制備當(dāng)前第11頁\共有34頁\編于星期一\6點配合料制備的質(zhì)量控制：（1）原料成分的控制：減小成分波動范圍；（2）原料的水分控制：易潮解的原料應(yīng)在庫中存放，對水分波動大的硅砂進(jìn)行干燥，對各種原料應(yīng)定期檢測水分含量；（3）原料的粒度控制：采用篩分法控制粒度上限；（4）稱量精度的控制：大料用大秤，小料用小秤；（5）混合均勻度的控制：選擇合適的混合機，合理的進(jìn)料順序（先加難熔的硅砂和砂巖，并同時加水混合，再加純堿，最后加白云石、石灰石、螢石及已預(yù)混合的芒硝和炭粉）；（6）分料（分層）的控制；（7）粉料的飛料、沾料、剩料、漏料的控制。當(dāng)前第12頁\共有34頁\編于星期一\6點三、玻璃的熔制熔制過程：合格配合料經(jīng)高溫加熱形成均勻的、無缺陷的并符合成型要求的玻璃液的過程。配合料在高溫加熱過程中的變化：物理過程化學(xué)過程物理化學(xué)過程1.配合料加熱1.固相反應(yīng)1.共熔體生成2.配合料脫水2.各種鹽類分解2.固態(tài)溶解、液態(tài)互溶3.各組分熔化3.水化物分解3.玻璃液、爐氣、氣泡間相互作用4.晶體轉(zhuǎn)化4.結(jié)晶水分解4.玻璃液與耐火材料間作用5.個別組分揮發(fā)5.硅酸鹽形成與相互作用當(dāng)前第13頁\共有34頁\編于星期一\6點玻璃熔制分為五個階段：a.硅酸鹽形成階段b.玻璃形成階段c.玻璃液澄清階段d.玻璃液均化階段e.玻璃液冷卻階段當(dāng)前第14頁\共有34頁\編于星期一\6點1.硅酸鹽的形成對普通鈉鈣硅玻璃，在800~900℃結(jié)束根據(jù)加熱反應(yīng)，此階段分為：a.多晶轉(zhuǎn)化：如Na2SO4斜方晶型單斜晶型b.鹽類分解：如CaCO3的分解c.生成低共熔混合物：如Na2SO4-Na2CO3d.形成復(fù)鹽：如MgCO3+CaCO3MgCa(CO3)2e.生成硅酸鹽：如CaO+SiO2CaSiO3f.排除結(jié)晶水和吸附水：如Na2SO4?10H2ONa2SO4+10H2O當(dāng)前第15頁\共有34頁\編于星期一\6點2.玻璃液的形成在1200~1250℃范圍內(nèi)完成玻璃形成過程在此過程中，硅酸鹽和剩余的SiO2開始熔融，相互溶解、擴散，形成透明體，配合物顆粒消失，但玻璃中還有大量氣泡和條紋玻璃形成速度影響因素：玻璃成分、石英顆粒直徑、熔化溫度當(dāng)前第16頁\共有34頁\編于星期一\6點3.玻璃液的澄清對普通鈉鈣硅玻璃，此階段溫度1400~1500℃存在于玻璃液中的氣體狀態(tài)：可見氣泡、物理溶解的氣體、化學(xué)結(jié)合的氣體玻璃液澄清目的：排除可見氣泡影響玻璃液澄清的因素：玻璃液的粘度、表面張力，澄清劑種類，澄清溫度，爐氣壓力與成分等澄清劑種類及作用機理：變價氧化物、硫酸鹽類、鹵化物類當(dāng)前第17頁\共有34頁\編于星期一\6點4.玻璃液的均化對普通鈉鈣硅玻璃，此階段溫度可低于澄清溫度玻璃液均化過程包括：a.不均體的溶解與擴散的均化過程b.玻璃液的對流均化過程c.因氣泡上升而引起的攪拌均化作用當(dāng)前第18頁\共有34頁\編于星期一\6點5.玻璃液的冷卻對普通鈉鈣硅玻璃，通常要降到1000℃左右再進(jìn)行成型此階段影響玻璃質(zhì)量的主要因素：玻璃的熱均勻度二次氣泡二次氣泡特點：直徑小（一般小于0.1mm）、數(shù)量多（每1cm3玻璃中可達(dá)幾千個）、分布均（密布于整個玻璃體中）產(chǎn)生二次氣泡的主要情況：a.硫酸鹽的熱分解；b.物理溶解的氣體析出；c.玻璃中某些組分易產(chǎn)生二次氣泡，例如BaO2隨溫度降低變?yōu)锽aO放出O2當(dāng)前第19頁\共有34頁\編于星期一\6點影響玻璃熔制過程的主要因素：（1）玻璃成分：Na2O、K2O含量增加時，熔制速度增快（2）配合物的物理狀態(tài)：原料的選擇，原料的顆粒組成（3）熔窯的溫度制度：提高熔窯溫度可強化玻璃熔融，提高熔窯生產(chǎn)率（4）采用加速劑和澄清劑：加速劑可降低表面張力、粘度（5）采用高壓與真空熔煉：消除玻璃液中氣泡（6）輔助電熔：提高熔窯的熔化率（7）機械攪拌與鼓泡：提高玻璃澄清速度和均化速度當(dāng)前第20頁\共有34頁\編于星期一\6點玻璃熔窯作用：把合格的配合料熔制成無氣泡、條紋、析晶的透明玻璃液，并使其冷卻到所需的成型溫度分類：池窯，坩堝窯池窯：按使用熱源：按熔制過程連續(xù)性：按廢氣余熱回收：按窯內(nèi)火焰流動走向：火焰窯、電熱窯、火焰-電熱窯間歇式窯、連續(xù)式窯蓄熱式窯、換熱式窯橫火焰窯、馬蹄焰窯、縱火焰窯大中型平板玻璃廠一般采用橫焰、蓄熱式、連續(xù)池窯當(dāng)前第21頁\共有34頁\編于星期一\6點浮法窯結(jié)構(gòu)圖：當(dāng)前第22頁\共有34頁\編于星期一\6點四、玻璃的成型浮法成型：熔融的玻璃液在流入錫槽后，在熔融金屬錫液表面上成型，得到平板玻璃當(dāng)前第23頁\共有34頁\編于星期一\6點浮法玻璃成型需確定的參數(shù)：（1）玻璃液在錫液面上的浮起高度（2）浮法玻璃的自由厚度玻璃液和錫液的密度、表面張力，玻璃液與錫液界面上的表面張力當(dāng)前第24頁\共有34頁\編于星期一\6點（3）玻璃在錫液面上的拋光時間拋光原理：處于高溫狀態(tài)下的玻璃液在表面張力的作用下能具有平整的表面，實現(xiàn)玻璃拋光拋光時間是設(shè)計錫槽長度和寬度的重要技術(shù)參數(shù)當(dāng)前第25頁\共有34頁\編于星期一\6點（4）浮法玻璃的拉薄高溫拉薄法低溫拉薄法在拉制寬度相同的情況下，低溫法可以得到更薄的玻璃在拉制厚度相同的情況下，低溫法可以得到更寬的玻璃拉薄時必須添加拉邊器，配用臺數(shù)決定于拉制玻璃的厚度當(dāng)前第26頁\共有34頁\編于星期一\6點浮法玻璃成型為什么要選擇錫液？（1）錫中所含各種雜質(zhì)都是組成玻璃的元素獨特優(yōu)點：所含雜質(zhì)雖不影響玻璃成分，但影響拋光度，因此要選用特級錫當(dāng)前第27頁\共有34頁\編于星期一\6點（2）錫的密度遠(yuǎn)高于玻璃密度，有利于對玻璃托?。?）錫的熔點遠(yuǎn)低于玻璃出錫槽口的溫度，有利于保持玻璃的拋光面（4）錫的導(dǎo)熱率遠(yuǎn)大于玻璃，有利于玻璃板面溫度的均勻性（5）錫的表面張力遠(yuǎn)高于玻璃表面張力，有利于玻璃的拉薄（6）錫液粘度很低，有利于液面溫度的穩(wěn)定均勻（7）在浮法玻璃成型溫度范圍內(nèi)錫液揮發(fā)量極小，有利于長期穩(wěn)定生產(chǎn)當(dāng)前第28頁\共有34頁\編于星期一\6點Sn極易被氧化，不利于保持玻璃的拋光度，而且氧化后會導(dǎo)致玻璃產(chǎn)生虹彩、沾錫、光畸變等缺陷。錫液作為浮拋介質(zhì)的缺點：防止措施：

采用保護氣體，一般用N2+H2的混合氣體當(dāng)前第29頁\共有34頁\編于星期一\6點五、玻璃的退火退火目的：

消除或減少玻璃制品中的熱應(yīng)力，提高玻璃的強度和熱穩(wěn)定性

玻璃中熱應(yīng)力是由于玻璃中存在溫差而產(chǎn)生的，分為暫時應(yīng)力和永久應(yīng)力兩類因玻璃表面和內(nèi)部存在溫度梯度而產(chǎn)生，隨溫度梯度消失而消失當(dāng)前第30頁\共有34頁\編于星期一\6點永久應(yīng)力：當(dāng)玻璃內(nèi)外溫度相等時殘留的熱應(yīng)力產(chǎn)生原因：玻璃應(yīng)變點以上溫度產(chǎn)生的熱應(yīng)力在冷卻到室溫時不能消除當(dāng)前第31頁\共有34頁\編于星期一\6點玻璃的退火溫度：加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度附近某一溫度保溫均熱，以消除玻璃各部分溫度梯度，使應(yīng)力松弛的溫度最高退火溫度：經(jīng)過3min能消除95%應(yīng)力的溫度最低退火溫度：經(jīng)過3min只能消除5%應(yīng)力的溫度退火溫度范圍：最高退火溫度和最低退火溫度之間的范圍平板玻璃最高退火溫度為550~570℃，一般采用退火溫度比最高退火溫