玻璃生产工艺解读.pptx

第一节第一节 概述概述玻璃生产基本流程玻璃生产基本流程成成分分设设计计原原料料加加工工配配合合料料制制备备熔熔化化成成型型退退火火缺缺陷陷检检验验一一次次制制品品深深加加工工检检验验二二次次制制品品第1页/共96页第二节 原 料1、种类主要原料：在一般玻璃中，它的主要成分有SiO2、Na2O、CaO、Al203、MgO等五种成分，为引入上述成分而使用的原料称主要原料。辅助原料：为使玻璃获得某种必要的性质，或为加速玻璃熔制过程而引入的原料通称为辅助原料。2、原料的选择原则(1)原料的质量应符合玻璃制品的技术要求，其中包括化学成分稳定、含水量稳定、颗粒组成稳定、有害杂质少(主要指Fe2O3)等。(2)便于在日常生产中调整成分；(3)适于熔化与澄清，挥发与分解的气体无毒性；(4)对耐火材料的侵蚀要小；(5)原料应易加工、矿藏量大、分布广、运输方便、价格低等。第2页/共96页一、引人SiOSiO2 2的原料作用：SiO2是玻璃中最主要的成分，它使玻璃具有高的化学稳定性、力学性能、电学性能、热学性能，但含量过多时使熔制的玻璃液粘度过大。（一）硅砂常用硅砂常用硅砂纯净硅砂纯净硅砂硅砂矿硅砂矿硅砂颗粒放大图硅砂颗粒放大图第3页/共96页硅砂性能1、外观：质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂因含有铁的氧化物和有机质而呈淡黄色、红褐色。2、化学组成：它的主要成分是SiO2，另含有少量的Al2O3、Na2O、K2O、CaO等无害杂质。主要的有害杂质为氧化铁，它能使玻璃着成蓝绿色而影响玻璃透明度。有些硅砂中尚含有Cr203，它的着色能力比Fe2O3大3-5倍，使玻璃着成绿色；TiO2使玻璃着成黄色，若与氧化铁同时存在可使玻璃着成黄褐色。3、颗粒组成：通常颗粒度越细，其铝铁含量也越大，玻璃生产要求的粒径应在0.15O.8mm之间。4、矿物组成：与其伴生的无害矿物有长石、高岭石、白云石、方解石等；与其伴生的有害矿物主要有赤铁矿、磁铁矿、钛铁矿等。第4页/共96页（二）砂岩是由石英颗粒和粘性物质在地质高压下胶结而成的坚实致密的岩石。根据粘性物质的性质可分为粘土质砂岩、长石质砂岩和钙质砂岩。所以砂岩成分不仅取决于石英颗粒，而且与粘性物质的种类和含量有关。砂岩中的有害杂质是氧化铁。第5页/共96页硅质原料的成分范围()SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOH2O硅砂硅砂90-981-50.1-0.20.1-10-0.21-3砂岩砂岩95-980.3-0.50.1-0.30.05-0.150.1-0.150.2-0.5第6页/共96页 二、引人AlAl2 20 03 3的原料1长石质量要求是：A12O316；Fe2030.3；R2012钠长石钠长石钙长石钙长石钾长石钾长石钾长石矿钾长石矿钠长石矿钠长石矿作用：降低玻璃的析晶倾向，提高化学稳定性、热稳定性、作用：降低玻璃的析晶倾向，提高化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度和折射率，减弱玻璃的脆性，减轻玻璃液机械强度、硬度和折射率，减弱玻璃的脆性，减轻玻璃液对耐火材料的侵蚀，有助于氟化物的浮浊。对耐火材料的侵蚀，有助于氟化物的浮浊。第7页/共96页 2 2高岭土质量要求是：A120325；Fe2O3O.4。表232为长石和高岭土的成分范围。高龄土高龄土煅烧高龄土煅烧高龄土高龄土粉高龄土粉第8页/共96页3 3、腊石玻璃成分中需要存在碱金属氧化物时，引入A1203叶腊石叶腊石叶腊石叶腊石叶腊石叶腊石黄腊石黄腊石彩腊石彩腊石第9页/共96页三、引人Na2O的原料（一）纯碱纯碱是微细白色粉末，易溶于水，它是一种含杂质少的工业产品，主要杂质有NaCl(不大于1)。纯碱易潮解、结块，它的水含量通常波动在910之间，应储存在通风干燥的库房内。质量要求：Na2C0398；NaCl1；Na2SO40.1；Fe203O.1。纯碱纯碱纯碱库纯碱库重碱重碱轻碱轻碱作用：提供游离氧，从而降低玻璃粘度，使玻璃易于熔作用：提供游离氧，从而降低玻璃粘度，使玻璃易于熔融，是良好的助溶剂。融，是良好的助溶剂。Na2O可增加玻璃的热膨胀系可增加玻璃的热膨胀系数，降低热稳定性、化学稳定性和机械强度。数，降低热稳定性、化学稳定性和机械强度。第10页/共96页2芒硝(Na2SO4)有无水芒硝和含水芒硝(Na2SO410H20)两类。使用芒硝不仅可以代碱，而且又是常用的澄清剂，为降低芒硝的分解温度常加入还原剂(主要为碳粉、煤粉等)。使用芒硝缺点：热耗大、对耐火材料的侵蚀大、易产生芒硝泡，当还原剂使用过多时，Fe2O3还原成FeS而使玻璃着成棕色。质量要求是：Na2SO485；NaCl2；CaSO44；Fe203O3；H205天然芒硝天然芒硝无水芒硝无水芒硝袋装无水芒硝袋装无水芒硝芒硝矿芒硝矿第11页/共96页 四、引人CaOCaO的原料石灰石、方解石两原料均为CaCO3，后者的纯度比前者高。对含钙原料的质量要求是：CaO50；Fe2030.15。天然石灰石天然石灰石石灰石矿山石灰石矿山方解石方解石透明方解石透明方解石方解石矿山方解石矿山第12页/共96页 五、引人MgOMgO的原料主要为白云石(MgCO3CaCO3)，呈蓝白色、浅灰色、黑灰色。质量要求：MgO20；CaO32；Fe2030.15。白云石白云石白云石白云石白云石粉白云石粉白云石粉白云石粉通常采用石灰石和白云石共同引入通常采用石灰石和白云石共同引入MgOMgO和和CaOCaO。第13页/共96页六、澄清剂 1氧化砷和氧化锑 均为白色粉末。与硝酸盐组合作用时，它低温吸收氧气，在高温放出氧气而起澄清作用。由于As203的粉状和蒸气都是极毒物质，目前已很少使用。氧化锑颗粒氧化锑颗粒纯氧化锑粉纯氧化锑粉纯氧化砷粉纯氧化砷粉第14页/共96页2硫酸盐原料 主要有硫酸钠，它在高温时分解逸出气体而起澄清作用。3氟化物类原料 以降低玻璃液粘度而起澄清作用。对耐火材料侵蚀大，产生的气体(HF、SiF4)污染环境，目前已限制使用。萤石：天然矿物，是由白、绿、蓝、紫色组成的微透明的岩石。氟硅酸钠是工业副产品。萤石萤石萤石晶体萤石晶体萤石块料萤石块料萤石矿山一角萤石矿山一角氟硅酸钠氟硅酸钠氟硅酸钠氟硅酸钠第15页/共96页七、着色剂1离子着色剂常用有（1）锰 化 合 物 的 原 料：软 锰 矿(MnO2)、氧 化 锰(Mn203)、高锰酸钾(KMnO4)。Mn2O3使玻璃着成紫色，若还原成MnO则为无色。（2）钴化合物的原料：绿色粉末的氧化亚钴(C0O)、深紫色的Co2O3和灰色的C0304。热分解后的CoO使玻璃着成天蓝色。（3）铬化合物的原料：重铬酸钾(K2Cr2O7)、铬酸钾(K2CrO4)。热分解后的Cr203使玻璃着成绿色。第16页/共96页（4）铜化合物的原料：蓝绿色晶体的硫酸铜(CuSO4)、黑色粉末的氧化铜(CuO)、红色结晶粉末的氧化亚铜(Cu2O)。热分解后的CuO使玻璃着成湖蓝色。软锰矿软锰矿氧化锰矿山氧化锰矿山氧化锰矿石氧化锰矿石氧化钴氧化钴三氧化二铬三氧化二铬硫酸铜硫酸铜第17页/共96页2胶体着色剂（1）金化合物的原料：主要是三氯化金(AuCl3)的溶液，为得到稳定的红色玻璃，应在配合料中加入Sn02。（2）银化合物的原料有：硝酸银(AgNO3)、氧化银(Ag20)、碳酸银(Ag2CO3)。其中以AgN03所得的颜色最为均匀，添加Sn02能改善玻璃的银黄着色。（3）铜 化 合 物 的 原 料 有：Cu2O及 CuSO4，添 加SnO2能改善铜红着色。铜红盘铜红盘金红玻璃金红玻璃第18页/共96页3化合物着色剂硒与硫化镉：常用原料有金属硒粉、硫化镉、硒化镉。单体硒使玻璃着成肉红色；CdSe着成红色；CdS使玻璃着成黄色；Se与CdS的不同比例可使玻璃着成由黄到红的系列颜色。镉红镉红-镉黄玻璃棒镉黄玻璃棒硒镉黄硒镉黄硒镉红硒镉红第19页/共96页八、脱色剂 按脱色机理可分为化学脱色剂和物理脱色剂两类。常用物理脱色剂有Se、MnO2、NiO、C0203等 常用的化学脱色剂有As203、Sb203、Na2S、硝酸盐等。九、氧化剂和还原剂 在熔制玻璃时能释出氧的原料称氧化剂，能吸收氧的原料称还原剂。属氧化剂的原料主要有硝酸盐、氧化铈、As205、Sb205等。属还原剂的原料主要有碳、酒石酸钾、氧化锡等。十、乳浊剂 使玻璃产生乳白不透明的原料称乳浊剂。最常用的原料有氟化物、磷酸盐等。十一、其他 天然碱、珍珠岩、钽铌尾矿、碎玻璃第20页/共96页第三节 原料的加工概述1、原料加工的意义（1）有利于物料流动（2）有利于均匀混合（3）加快熔化速度（4）有利于物料精选第21页/共96页2、原料加工工艺流程第22页/共96页二、原料的破碎与粉碎（一）选择设备1、原则：根据原料块度、硬度、粉碎程度、设备性能等选择。2、破、粉碎设备性能特征(1)颚式破碎机构造简单、维修方便、机体坚固，能处理粒度范围大和硬度大的矿物。因此，至今它仍是广泛使用的粗碎设备。其不足之处是破碎比不大，一般为46。它不宜用于片状岩石和湿的塑性物料的破碎。动颚靠近定颚，压碎物料，动颚远离定颚，则进料和出料。第23页/共96页(2)反击式破碎机物料在打击板与反击板之间反复受到打击、碰撞而破碎适宜对硬脆矿物进行中碎，具有破碎比大、效率高、电耗小、生产能力大、产物粒度均匀、构造简单等优点，其不足之处是板锤和反击板磨损大，须经常更换。它主要用来进行砂岩的中碎。第24页/共96页(3)对辊粉碎机优点：过粉碎的物料少，能破碎坚硬的物料，设备的磨损小，常用作中块砂岩的细碎设备。缺点：入料粒度不能过大、产量偏低、噪声和震动大。相对转动的主动辊和从动辊，将物料拽入两辊之间，压碎物料。第25页/共96页（4）锤式破碎机适于中等硬度物料的中、细碎，具有较高的粉碎比（1050），产品粒度较细、机体紧凑，但锤子的磨损较大，不适合潮湿、粘性物料。物料经受锤头冲击、衬板碰撞，合格物料从蓖条缝排除。第26页/共96页 3、选用设备：砂岩颚式破碎机、对辊、自磨机等；石灰石、白云石颚式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机等；长石颚式破碎机、反击式破碎机等；纯碱、芒硝笼形碾等。（二）选择流程：1、间歇破碎2、开路破碎3、闭路破碎第27页/共96页工作原理工作原理 三、原料的筛分（一）筛分作用：控制物料粒度（二）筛分设备1、六角筛适用于筛分砂岩、白云石、长石、石灰石、纯碱、芒硝等粉料，但不适用于含水量高的物料。其优点是运转平稳、密闭性好、振动小、噪声小，其缺点是筛面利用率仅为整个筛面的1/6，因而产量低 第28页/共96页2、机械振动筛主要用来筛分砂岩。其优点是筛分效率高、构造简单、维修方便、密闭性好，能分出多种粒级的物料，电耗低。其缺点是振动和噪声大，若筛与筛间分隔不当易蹦大颗粒。第29页/共96页3、平面摇筛用于硅砂筛分倾斜安装的筛面被传动系统带动而摇动，砂粒从筛孔漏出，杂物从筛低端排除。第30页/共96页四、配合料的制备（一）质量要求1、正确性、稳定性2、均匀性3、恰当的颗粒度与颗粒组成4、一定的气体含率5、一定的水分含率第31页/共96页（二）称量1、要求：快、准2、称量设备：（1）电子自动秤PCS型电子自动配料秤型电子自动配料秤失重微机配料控制系统自动化程度高，称量速度快，价格较高第32页/共96页（2）台秤自动化程度低，称量速度慢，价格相对便宜第33页/共96页（三）混合1、混合机理对流混合扩散混合剪切混合2、混合设备（1）种类：重力混合机强制混合机（2）常用混合机QH式混合机V型混合机双锥混合机桨叶式混合机鼓形混合机 目前浮法玻璃生产企业更多用艾立目前浮法玻璃生产企业更多用艾立赫式混合机，不仅机内桨叶转动，混赫式混合机，不仅机内桨叶转动，混合机下底盘也转动，使物料运动轨迹合机下底盘也转动，使物料运动轨迹更加复杂，混合效果更好。更加复杂，混合效果更好。第34页/共96页(四)影响因素1、物料的物理性质(密度、颗粒组成、表面形状等)：越接近越容易混合；2、加料顺序：常用顺序如砂岩、硅砂水纯碱长石石灰石、白云石芒硝煤粉混合物3、加水量：占总水量5%左右4、加水方式：水雾水蒸气5、混合时间：太长、太短都影响均匀度6、碎玻璃的加入：破坏料蛋，减少分料，但减小混合机有效利用率。第35页/共96页第四节玻璃的熔制一、玻璃熔制过程概述配合料加热时的各种过程物理过程物理过程化学过程化学过程物理化学过程物理化学过程1 1配合料加热配合料加热1 1固相反应固相反应1 1共熔体的生成共熔体的生成2 2配合料脱水配合料脱水2 2各种盐类分解各种盐类分解2 2固态溶解、液态固态溶解、液态互溶互溶3 3各个组分熔化各个组分熔化3 3水化物分解水化物分解3 3玻璃液、炉气、玻璃液、炉气、气泡间的相互作用气泡间的相互作用4 4晶相转化晶相转化4 4结晶水分解结晶水分解4 4玻璃液与耐火材玻璃液与耐火材料间的作用料间的作用5 5个别组分的挥发个别组分的挥发5 5硅酸盐的形成与硅酸盐的形成与相互作用相互作用第36页/共96页二、玻璃的熔制(一)硅酸盐的形成1、阶段作用、特点（1）作用：形成硅酸盐；（2）产物：SiO2和硅酸盐形成的不透明烧结物（3）特点：温度900左右；速度快，2、影响因素（1）熔化温度：随着温度的升高，其反应速度也随着提高；当温度不变时，反应速度也逐渐减慢；温度每升高10，反应速度约增加10。（2）反应物量：量，速度（3）物料颗粒度：颗粒度，速度（4）配合料均匀度：均匀度，速度（5）原料的种类、形式：第37页/共96页(二)玻璃的形成 1、机理（1）砂粒表面SiO2断键、溶解（2）溶解的SiO2向熔体扩散2、作用、特点：（1）作用：生产含气泡、不均匀的玻璃液；（2）特点：温度1200左右；速度较快；在熔窑中几十分钟可以完成（28-29分）。第38页/共96页 3、影响因素（1）玻璃成分（2）熔制温度（3）颗粒度（4）助熔剂（5）碎玻璃（三）澄清1、概述（1）概念：除去玻璃液中可见气泡的过程第39页/共96页（2）气体来源配合料料粒空隙、配合料水分分解与蒸发、挥发分的挥发、氧化物的氧化还原、耐火材料的孔隙及被侵蚀分解、窑炉气体的孔隙及被侵蚀分解（3）气体存在形式A、可见气泡1%B、溶解：物理溶解、化学溶解（4）澄清的两种方法A、气泡长大B、气泡变小、溶解澄清与去气的区别第40页/共96页2、澄清过程（1）气泡的形成和长大（2）气体的转化与平衡影响因素：温度、炉内压力与气氛、气泡中气体分压与种类、玻璃成分与气体在玻璃液中的扩散速度。炉气中气体炉气中气体气泡中气体气泡中气体漂浮排出漂浮排出玻璃液中气体玻璃液中气体第41页/共96页（3）气体与玻璃液的相互作用氧气与熔融液的相互作用SO2与熔融液的相互作用CO2与熔融液的相互作用H2O与熔融液的相互作用第42页/共96页3、影响玻璃澄清的因素（1）配合料中气体含率（2）澄清温度、时间（3）窑压窑内气体组成或压力及是否稳定（4）气泡尺寸、玻璃液粘度影响上升速度（5）炉气组成和压力（6）玻璃成分第43页/共96页 4、加速澄清的措施 （1）延长澄清时间 （2）提高澄清温度 （3）玻璃液沸腾搅拌、鼓泡 （4）高压或真空冶炼 （5）加澄清剂（四)玻璃液的均化1、概念：成分、温度2、产生不均质体的原因（1）配合料的不均匀性（2）耐火材料被侵蚀（3）熔化制度不稳定（4）玻璃液导热性差（5）熔窑的加热和冷却第44页/共96页3、均化过程（1）不均质体扩散：从高浓度到低浓度（2）玻璃液对流均化：纵向、横向、深向（3）因气泡上升而引起的搅拌均化作用4、影响均化的因素粘度、表面张力、液流、机械搅拌、鼓泡、辅助电加热、配合料的均匀度、配合料的预处理、熔窑结构第45页/共96页（五）冷却1、目的：104PaS左右2、要求适合成型的温度、不破坏玻璃液的均匀性、不产生二次气泡3、二次气泡（1）特点均匀分布、直径小于0.1毫米、数量多、不容易消除第46页/共96页（2）产生原因A、溶解气体的析出B、碳酸盐、硫酸盐的分解C、流股间的化学作用D、耐火材料的作用E、含钡玻璃高温分解F、电化学反应4、冷却方法：自然、强制第47页/共96页三 影响熔制过程的因素一、玻璃的化学组成二、配合料的物理状态（一）原料的选择（二）配合料的均匀性、粒度、颗粒组成三、加速剂、澄清剂的应用四、加料方式：配合料是否与碎玻璃均匀混合、料层厚度、投料机五、熔制制度（一）T（二）气氛、窑压（含高压与真空冶炼）（三）液面（四）泡界线第48页/共96页六、耐火材料质量七、机械搅拌、鼓泡、浸没式燃烧（一）浸没式燃烧作用特点1、热利用率高2、熔化率高，熔化面积小3、燃烧生成物使玻璃液充分混合4、玻璃液承受最高温度而非砌体（二）浸没式燃烧器安装方式：池底、池壁（三）使用注意事项1、燃烧器空气和煤气压力须大于玻璃液静压力2、在一定温度加料时，首先应当加入碎玻璃3、生料和碎玻璃应在两燃烧器之间较冷的地方加入4、若所加料是粉料，应加到液面以下5、燃烧器与壁联结处玻璃液粘度大，可以防止泄露第49页/共96页6、燃烧器中燃料应该完全燃烧7、气泡排除：熔化池、炉坎、澄清部八、电辅助加热（一）电热元件：电极、电阻1、电极材料：石墨、钼、氧化锡、铁2、特点：熔化率高、玻璃质量好、热效率高、减轻对窑体的损坏、自动控制，操作条件好3、电极的布置：垂直、水平4、辅助电加热部位：宜在澄清带、引上室、工作口；不宜在冷却部、投料口（若料层厚，流动困难，可设在投料口）第50页/共96页四 玻璃熔窑一、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。二、分类：连续式窑连续式窑按熔制过程的连续性分间歇式窑按使用的热源分按使用的热源分电热窑火焰窑火焰-电热窑 按窑内火焰流动走向分按窑内火焰流动走向分横火焰窑马蹄焰窑纵火焰窑换热式窑换热式窑 按废气余热回收设备分蓄热式窑第51页/共96页三、熔窑构成（一）熔制部分包括：投料口、熔化部、卡脖、冷却部（二）燃料燃烧部分包括：小炉、喷枪（三）余热回收部分包括：蓄热室或换热器（四）排烟供气部分包括：分支烟道、支烟道、总烟道以及分支烟道闸板、总烟道闸板、空气交换器、助燃风机、风管等第52页/共96页四、熔窑工作过程浮法生产用横焰窑工作原理图配合料由投料口进入熔化部，由窑的一侧的小炉喷焰加热，火焰配合料由投料口进入熔化部，由窑的一侧的小炉喷焰加热，火焰把热量传给配合料，熔化与澄清后的玻璃液进入冷却部，经流槽把热量传给配合料，熔化与澄清后的玻璃液进入冷却部，经流槽口进入锡槽。燃烧后的废气进入另一侧的小炉，经蓄热室、烟道、口进入锡槽。燃烧后的废气进入另一侧的小炉，经蓄热室、烟道、烟囱排出，烟囱排出，横横截截面面图图平面图平面图第53页/共96页五、熔窑作业制度（一）温度制度两种温度曲线1、山型温度曲线热点突出，泡界线明显，各处液流轨迹稳定，但投料口温度偏低，熔化用时较长。2、桥型温度曲线热点不明显，位置部稳定液流轨迹也不稳定，燃料消耗量大。山型温度曲线山型温度曲线桥型温度曲线桥型温度曲线第54页/共96页（二）窑压概念：液面附近的气压要求：零压微正压。正压过大：燃料人少困难而降低熔化部温度；泡界线模糊；冷却部温度上升；耐火材料损坏加快。负压：冷空气入窑降低火焰温度；影响传热；影响澄清和均化测压点：大碹内表面，或近液面处（三）泡界线概念：熔化好的与没有熔化好的玻璃液之间的分界线，是生产流与热对流达到平衡的结果影响因素：投料量与拉引量；料堆宽度与厚度；热点与投料口温度差；温度制度；配合料熔化难易程度等第55页/共96页（四）液面1、要求做到投料量与玻璃拉引量相适应，保持稳定。2、投料（1）要求A、投料量与玻璃拉引量适应；B、料堆薄而小，不跑偏；C、振动小，落差小（2）投料设备A、垄式投料机B、毯式投料机C、辊式投料机D、螺旋投料机E、振动喂料机第56页/共96页3、液面监控设备（1）铁钩；（2）液面镜；（3）固定式铂探针；（4）移动式铂探针（5）核子液面仪（6）气压液面控制仪第57页/共96页六、耐火材料的选用常见配置方案：火焰空间（大碹、胸墙）硅砖；池壁电熔锆刚玉砖+电熔莫来石砖+粘土砖，或整块电熔锆刚玉砖；池底粘土砖，或保温砖+粘土砖+锆质捣打料+刚玉砖；小炉口电熔锆刚玉砖；蓄热室硅砖、粘土砖、高铝砖、碱性耐火材料；烟道粘土砖第58页/共96页七、熔窑的节能通常采用以下措施：1、高温熔化制度2、熔窑保温3、废气余热利用4、改进玻璃的熔化工艺5、改进燃烧技术6、采用鼓泡与机械搅拌技术7、改进熔窑结构8、采用辅助电熔及实现生产自动化。第59页/共96页第六节 玻璃的成型成型方法分类物物理理成成型型热塑成型热塑成型 成型成型冷成型冷成型化化学学成成型型吹吹制制成成型型拉拉制制成成型型压压制制成成型型压压延延成成型型浇浇铸铸成成型型离离心心成成型型喷喷吹吹成成型型浮浮法法成成型型第60页/共96页 一、浮法成型 成型过程1150左右的玻璃液，通过熔窑与锡槽相连接的流道、流槽，流入熔融的锡液面上，在自身重力、表面张力以及拉引力的作用下，玻璃液摊开成为玻璃带，在锡槽中完成抛光与拉薄，在锡槽末端的玻璃带已冷却到600左右，辊道的拉引把即将硬化的玻璃带引出锡槽，通过过渡辊台进入退火窑。1-玻璃液玻璃液 2-流槽流槽 3-闸板闸板 4-碹顶碹顶 5-玻璃带玻璃带 6-锡液锡液 7-槽底槽底 8-保护气体管道保护气体管道 9-过渡辊台过渡辊台第61页/共96页1、浮法成型的特点成型时不需克服玻璃自身的重力可以充分发挥玻璃表面张力的作用玻璃带横向温度均匀可以比较容易地生产特薄和特厚的玻璃成型过程中温度降落慢、拉引速度快避免了玻璃结晶缺陷、作业周期长板宽加大比较容易可以在线生产镀膜玻璃容易实现切装机械化自动化可以比较容易地生产特大片玻璃第62页/共96页式中，h1、h、dg、d、分别为浮起高度、玻璃自然厚度、玻璃密度、锡液密度。2、浮法玻璃的成型机理（1）玻璃液在锡液面上的浮起高度（2）浮法玻璃自然厚度 概念:浮在锡液面上的玻璃液不受到任何外力作用时所显示的厚度。影响因素:玻璃液的表面张力g、锡液的表面张力t、玻璃液与锡液界面上的表面张力g、t 以及玻璃液与锡液的密度dg、d。第63页/共96页（3）抛光原理抛光的概念抛光的概念一般的抛光是指对物件进行机械加一般的抛光是指对物件进行机械加工，使它的表面变得十分光滑。工，使它的表面变得十分光滑。浮法玻璃的抛光过程主要是依赖于玻璃液浮法玻璃的抛光过程主要是依赖于玻璃液表表面张力面张力的作用的作用一种内力的作用实现的。一种内力的作用实现的。玻璃的表面张力不同成分的玻璃液，其表面张力不同成分的玻璃液，其表面张力不同，一般变化在（不同，一般变化在（2.203.80）10-1N/m范围内。范围内。对于钠钙硅玻璃，表面对于钠钙硅玻璃，表面张力与组成的关系为：张力与组成的关系为：各种氧化物的表面张力系数各种氧化物的表面张力系数ai氧化物的含量氧化物的含量第64页/共96页锡液的表面张力玻璃液的表面张力锡液的表面张力锡槽中的锡液是一种复杂的溶液，其杂质锡槽中的锡液是一种复杂的溶液，其杂质对表面张力的影响很小，可以用纯锡液的对表面张力的影响很小，可以用纯锡液的表面张力来代替。表面张力来代替。玻璃与锡液界面上的表面张力高温下，玻璃液和锡液是两种不相容的液高温下，玻璃液和锡液是两种不相容的液体，在它们的界面上存在表面张力。体，在它们的界面上存在表面张力。两相界面上表面张力与两相的两相界面上表面张力与两相的密度差密度差有关。有关。气相密度液相密度气相密度液相密度，液，液-气界面的表面张气界面的表面张力液力液-液界面的表面张力液界面的表面张力第65页/共96页在重力和表面张力平衡时，玻璃液在锡液面上形成约7mm厚的玻璃带。在拉引略小于平衡厚度的玻璃时，如6-6.5mm，只要适当增大拉引速度，对玻璃带产生一定的拉力就可以了。（4）拉薄原理难点拉引更薄的玻璃拉引更薄的玻璃在拉薄过程中，拉力使玻璃变薄，在拉薄过程中，拉力使玻璃变薄，而表面张力有使玻璃增厚的趋势，而表面张力有使玻璃增厚的趋势，使带宽有收缩的趋势。使带宽有收缩的趋势。第66页/共96页适宜粘度：106Pas，常用范围是105.25-106.75 Pas拉薄的方法：解决办法拉薄的适宜粘度拉薄的方法 徐冷法徐冷法 重新加热法重新加热法 拉薄的措施拉薄的措施高速拉引高速拉引施加横向拉力施加横向拉力第67页/共96页（5）拉边器的配置A、原理：通过调节拉边器安装位置、角度、运转速度、压入深度等方法调节玻璃带的厚度。B、数量：与厚度有关。使用中的拉边器玻璃厚度玻璃厚度(mm)54321.6拉边器配用台数拉边器配用台数(台台)12-33-44-57第68页/共96页厚玻璃是指大于平衡厚度的玻璃（6）厚玻璃生产原理当玻璃液厚度大于平衡厚度时，重力和侧向当玻璃液厚度大于平衡厚度时，重力和侧向力的合力大于表面张力的合力，合力方向使力的合力大于表面张力的合力，合力方向使玻璃展薄，玻璃展薄，合力合力Fc称为展薄力称为展薄力。玻璃愈厚，展薄力愈大。要获得厚玻璃，必玻璃愈厚，展薄力愈大。要获得厚玻璃，必须有一个阻挡力须有一个阻挡力F0来平衡展薄力来平衡展薄力Fc，即，即第69页/共96页3、锡的物理性质向锡槽中所加的锡为锡锭，易氧化成氧化亚锡、氧化锡，储存温度不当会发生晶体转变而粉化。性性 质质单单 位位数值数值性性 质质单单 位位数值数值密度密度熔点熔点沸点沸点导热率导热率(200)g/cm3W/(mK)7.298231.96227065.73熔化潜热熔化潜热蒸发潜热蒸发潜热固固-液相体积变化液相体积变化表面张力（表面张力（232）J/gJ/g%N/m60.330182.753110-3波长波长m12471012反光能力反光能力%546172818485锡锭锡锭 第70页/共96页4保护气体作用：防止锡的氧化以保持玻璃的抛光度，减少产生虹彩、沾锡、光畸变等缺陷，减少锡的损失等。组成：一般，保护气体由N2+H2组成。部位部位中部中部首部首部尾部尾部H2()466789N2()96949493 92915超薄玻璃的生产（1）概念：3mm以下的平板玻璃称为薄玻璃，而厚度在1.5mm以下的称为超薄玻璃。第71页/共96页（2）主要生产难点A、玻璃板厚薄差小，对玻璃原片的厚薄差要求小于0.05mm；B、有波纹度的特别要求，一般要求是0.15Um/20mm；C、玻璃质量要求极高，几乎要求无气泡、杂物、铅锡等；D、包装要求质量高，不能有任何细小划伤，贮存周期要求长，对包装纸等都有特殊要求。（3）生产方法A、电极法B、挡墙拉边机法电极法挡墙拉边机法法第72页/共96页6、厚玻璃的生产方法（1）拉边机法（简称RADS法，也叫倒八字拉边机积厚法）（2）挡墙拉边机法（简称DT法）第73页/共96页7、浮法成型的几种缺陷（1）“彩虹”：SnO+1/2O2=SnO2（2）沾锡Sn2+对金属锡的粘附力，通常沾锡呈细粒的点状，严重时则呈片状。（3）“斑点”（或光畸变点）玻璃表面的微笑凹陷，其形状呈平滑的圆形。这种斑点缺陷损害了玻璃的光学质量，使观察到的物象发生畸变。产生的原因：SnO和SnS蒸汽的聚集冷凝。（4）“小波纹”玻璃表面的微细不平整缺陷。产生的原因：高温区温度不均匀；锡液中的氧被氧化为氧化锡，体积局部膨胀而产生应力，当玻璃温度低时，应力来不及消失，在玻璃的继续冷却过程中产生不均匀收缩，从而促进了小波纹的形成。第74页/共96页8、锡槽的工艺分区（1）抛光区功能：使从流槽流入锡槽的玻璃液在这里摊平抛光。温度：不低于1000，不大于103PaS。停留时间：不得少于1.7min。此区不能采用强制冷却。（2）预冷区功能：为了满足成型时的温度和粘度，需有个冷却过程。温度：1100 900 左右，大于104PaS 为了防止玻璃带的摆动，常在此区的两侧安置拉边机。一般此区的长度为56m。此区可以采用强制冷却。（3）拉薄（或增厚）区温度：大约为900 780，适宜的展薄粘度为104.25 5.75PaS。此区的长度为锡槽宽度长度的3/5 2/3。（4）冷却区温度：降至600 650 目的：增大玻璃粘度，使之足以在保持原状的情况下拉出锡槽进入退火区。第75页/共96页二、平拉成型（一）原理1、板根形成玻璃液被引砖分流，在引砖上的液面由两块“硬皮”合成板根。2、边子形成依靠拉边辊和边部冷却形成稳定边子。3、板面拉伸向上拉力需要克服转向辊摩擦力、玻璃液表面张力、粘滞力、重力等的作用。4、转向玻璃呈粘弹性状态时转向。第76页/共96页(二)成型过程从成型室浅层玻璃液的自由液面引出原板，经过转向辊转向90由垂直拉引变为水平拉引，经过退火后切割成原片。与引上法相比：成型速度快，生产周期与引上法相比：成型速度快，生产周期长，产品质量高；与浮法相比：便于控制长，产品质量高；与浮法相比：便于控制厚度，易生产厚度，易生产1mm以下的薄玻璃。以下的薄玻璃。第77页/共96页（三）几个部件作用1、C型砖分隔空间，阻挡浮渣。2、引砖分流、挡热，稳定板根。3、主水包稳定气流，冷却板根。4、唇砖（或L型砖）稳定气流，平衡板根内外冷却强度，便于打炉。5、转向辊使玻璃带转向第78页/共96页主要成型设备：槽子砖、冷却机、引上机三、垂直成型有槽引上法玻璃液从唇形的槽口引出，经过冷却水包的硬化，在引上机机膛内退火后切割成原片。第79页/共96页用一块沉在玻璃液中引砖与上面的冷却水包一起形成板根。无槽引上法生产控制难度较大，不易生产2mm以下的薄玻璃第80页/共96页四、压延法用来制造刻花玻璃、夹丝玻璃及少量特殊用途的平板玻璃。间歇压延法：将玻璃液倒在浇铸台的金属板上，然后用沉重的金属辊压延使之变为平板玻璃。连续压延法：玻璃液由池窑的溢流槽连续流出，流入压延机被辊压成一定厚度的玻璃带,经辊道输送进入连续式退火窑中退火。半连续压延法：从池窑或坩埚窑中取出一定量的玻璃液，倾倒在两根直径相同的压辊之间，两个压辊相向转动，使玻璃液从辊间辊压成板状。第81页/共96页第七节 玻璃缺陷缺陷种类：气泡、条纹、结石一、气泡（一）一次气泡（也叫残留气泡）产生的原因：玻璃液澄清不良，没有将配合料中分解放出的气体全部排除。防止措施：严格遵守配料与熔制制度；调整熔制制度、改变澄清剂种类和用量；适当改变玻璃成分，使熔体的粘度和表面张力降低。第82页/共96页（二）二次气泡产生的原因：澄清好的玻璃液由于温度、气氛或压力波动而重新析出的微小气泡。（三）耐火材料气泡概念：玻璃液与耐火材料间的物理化学作用产生的气泡。产生的原因：毛细管作用，玻璃液进入缝隙而将气体挤出而成气泡。耐火材料所含Fe的氧化物对玻璃液中残留的盐类的分解起着催化作用，这使玻璃液产生气泡。由还原焰烧成的耐火材料，在其表面上或缝隙中会留有碳素，这些碳素与玻璃液中的变价氧化物作用而生成气泡。第83页/共96页 防止措施：提高耐火材料的质量降低气孔率；在熔制工艺操作上严格遵守作业制度；减少温度的波动。（四）铁器引起的铁泡产生的原因：金属铁进入玻璃液将受到氧化而溶解，使玻璃变成褐色。与此同时，铁中的碳素被氧化成CO或CO2气泡。（五）外界空气气泡产生的原因：在玻璃成型时，由于挑料操作不当，容易产生气泡。特点：气泡比较大，一般在2mm以上，并且常出现在制品的固定部位，但分布不规则。第84页/共96页二、条纹与节瘤1、概念：玻璃中存在的、与主体玻璃成分、性能不同的部分。条纹条状、纤维状节瘤块状、片状、颗粒状2、产生原因：（1）玻璃液化学成分不均匀、熔化不均匀、熔制制度不稳定（2）窑旋液滴引起条纹和节瘤（3）耐火材料被侵蚀（4）结石熔化（5）气氛：还原气氛使表面张力增大20%，熔体中心表面张力较小的部分翻到表面。第85页/共96页3、分类硅质玻璃状夹杂物由富硅质玻璃产生的线道、结节和条纹。主要原因是原料配制和熔制不当及耐火材料的侵蚀而引起的。铝硅质玻璃状夹杂物大部分来自电容砖、粘土砖、高铝砖等耐火材料的侵蚀，或玻璃配合料中混入高铝质的粘土所致。第86页/共96页三、结石（一）配合料结石：配合料中未熔化的颗粒1、特征：大多为石英颗粒，色泽呈白色，棱角模糊，表面常有沟槽，周围有一层SiO2含量较高的无色圈，边缘往往会出现方石英和鳞石英的晶体。2、原因：配合料结石的产生不仅与配合料的制备质量有关，也与熔制的加料方式、熔制温度的高低与波动等有关。扫描电镜下的结石第87页/共96页（二）耐火材料结石1、概念：当耐火材料受到侵蚀剥落，或在高温下玻璃液与耐火材料相互作用后有些碎屑就可能夹杂到玻璃制品中而形成耐火材料结石。2、原因：（1）硅质结石：窑碹、胸墙常用硅砖砌成，在高温下或者在碱性飞料的影响下会产生蚀变，有时形成熔溜物淌下，或以碹滴落入玻璃液中。（2）铝硅质结石：池壁等硅酸铝质耐火材料被玻璃液冲刷、侵蚀。第88页/共96页（三）析晶结石1、来源：玻璃析晶2、常见产生部位：玻璃液中界面处、熔窑池底、死角等3、常见析晶结石：通常有鳞石英与方石英(SiO2)、硅灰石(CaOSiO2)、失透石(Na2O3CaO6Si02)、透辉石(CaOMgO2Si02)及二硅酸钡(BaO2Si02)等。玻璃球中的析晶结石第89页/共96页四、防止玻璃缺陷的措施 优化玻璃料方提高配合料质量和投料质量改进作业制度使用优质耐火材料改进熔窑结构和筑炉质量第90页/共96页第八节 玻璃的退火工艺一、概念退火温度：为了消除玻璃中的永久应力，必须把玻璃加热到低于玻璃转变温度Tg附近某一温度进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使应力松弛，这个选定的保温均热温度称玻璃的退火温度。退火下限温度和退火上限温度：经过3min能消除95的应力的保温温度为退火上限温度；经3min只能消除5的应力的温度为退火下限温度。退火温度范围：退火下限温度退火上限温度。不同玻璃退火上限：大部分器皿玻璃55020，平板玻璃550570，瓶罐玻璃550600。第91页/共96页二、退火过程1、概念：将玻璃制品重新加热退火消除或减小永久应力的过程。2、过程（1）加热阶段：玻璃表面产生压应力，速度可以较快。如果玻璃制品厚度的一半为acm，则加热速度为20/a230/a2/min，如果是光学玻璃则应5/a2。退火温度曲线退火温度曲线第92页/共96页（2）保温阶段：消除应力的关键阶段，一般把比退火上限温度低2030作为退火温度。保温时间可按70a2120a2进行计算，或者按应力容许值n进行计算：（3）慢冷阶段：慢冷的目的在于避免在冷却过程中因玻璃中温度梯度过大而重新产生过大的永久应力。慢冷的终了温度应低于应变点，慢冷速度为（4）快冷阶段因处于应变点以下，不产生永久应力，只要暂时应力不超过机械强度，冷却速度可以尽量快。最大冷却速度为：hc=65a2，一般技术玻璃采用该值的1520%，有的玻璃冷却速度控制为hc=2a2 第93页/共96页三、玻璃一次退火过程与二次退火相类似，但玻璃不需要加热，在应变点以上，应该缓慢降温，避免产生过大的永久应力，应变点以下，冷却速度逐渐加快。玻璃退火过程分五个阶段：（1）加热均热阶段：段末温度570左右；（2）重要冷却带：段末温度450左右；（3）缓慢冷却带：段末温度270左右；（4）快速冷却带：段末温度180左右；（5）急速冷却带：段末温度60左右。浮法玻璃退火窑第94页/共96页作 业1、简述玻璃的成型工艺流程。2、生产玻璃的主要原料有哪些？3、熔制过程分哪几个阶段？每个阶段结束时的温度是多少？4、成型过程分哪几个阶段？每个阶段结束时的温度是多少？5、退火过程有哪几个阶段？退火的目的是什么？6、玻璃的缺陷有哪几种？第95页/共96页谢谢您的观看！第96页/共96页