玻璃工艺学
玻璃工艺学(3篇)

第1篇一、玻璃工艺学的起源玻璃工艺学的起源可以追溯到古代,早在公元前2500年左右,人类就开始了玻璃的制造。
古埃及人最早利用当地的石英砂、石灰石和木炭等原料,通过高温加热制成了一种被称为“古埃及玻璃”的器皿。
随后,玻璃工艺逐渐传播到希腊、罗马等地,形成了独特的玻璃文化。
二、玻璃的原料玻璃的主要原料包括石英砂、石灰石、长石、纯碱和硼砂等。
这些原料在玻璃制造过程中发挥着不同的作用:1. 石英砂:石英砂是玻璃的主要原料,其主要成分是二氧化硅,约占玻璃成分的70%。
石英砂具有良好的耐热性、化学稳定性和透明度。
2. 石灰石:石灰石在玻璃制造中起到稳定剂的作用,可以降低玻璃的熔点和粘度,提高玻璃的透明度和强度。
3. 长石:长石是玻璃的助熔剂,可以降低玻璃的熔点,提高玻璃的化学稳定性。
4. 纯碱:纯碱是玻璃的熔剂,可以降低玻璃的熔点,提高玻璃的透明度和化学稳定性。
5. 硼砂:硼砂在玻璃制造中起到提高玻璃耐热冲击性的作用。
三、玻璃的制造玻璃的制造过程主要包括以下几个步骤:1. 配方:根据玻璃的种类和性能要求,确定原料的配比。
2. 熔融:将配好的原料在高温下熔融,熔融温度一般为1400℃左右。
3. 成形:将熔融的玻璃液通过冷却、拉伸、吹制等方法,使其成为所需形状的玻璃制品。
4. 退火:将成形的玻璃制品在退火炉中加热至一定温度,保持一段时间,以消除内应力,提高玻璃的强度和稳定性。
5. 精加工:对玻璃制品进行切割、磨光、抛光等精加工,以满足不同的使用要求。
四、玻璃的加工玻璃的加工方法主要包括以下几种:1. 切割:使用切割机将玻璃制品切割成所需尺寸。
2. 磨光:使用磨光机对玻璃制品表面进行磨光处理,提高其透明度和光洁度。
3. 抛光:使用抛光机对玻璃制品表面进行抛光处理,使其达到镜面效果。
4. 热处理:通过热处理改变玻璃的物理和化学性能,如提高玻璃的强度、耐热冲击性等。
5. 化学处理:通过化学处理改变玻璃的表面性能,如增加防污、防雾等功能。
玻璃工艺学

广义的玻璃包括单质玻璃、有机玻璃和无机玻璃,狭义的玻璃仅指无机玻璃。
玻璃具有良好的光学和电学性能,较好的化学稳定性,有一定的耐热性能,透明而质硬,可以用多种成型方法和加工方法制成形状多变、大小不一的玻璃制品,并且可以通过调整玻璃的化学组成改变其性能,以满足不同使用条件的需要。
制造玻璃的原料易于获得,价格低廉。
因此,玻璃制品被广泛应用于建筑、轻工、交通、医药、化工、电子、航天等各个领域。
一.平板玻璃概况平板玻璃是与国民经济和人民生活密切相关的极为重要的原材料和生活资料。
机制平板玻璃自 20 世纪问世以来,有诸多的生产方法,如:有槽法、无槽法、平拉法、对辊法和格拉威伯尔法,总称为传统工艺。
采用上述方法生产的平板玻璃统称为普通平板玻璃。
1957 年,英国人匹尔金顿 (Pilkington) 发明了浮法工艺 (PB 法 ) ,并获得了专利权。
匹尔金顿公司于 1959 年建厂,生产出质量可与磨光玻璃相媲美的浮法玻璃,拉制速度数倍乃至十数倍于传统工艺,生产成本却相差无几。
1963 年美国、日本等玻璃工业发达的国家,争先恐后地向英国购买 PB 法专利,纷纷建立了浮法玻璃生产线,在极短的时间内,浮法玻璃取代了昂贵的磨光玻璃,占领了市场,满足了汽车制造工业的要求,使连续磨光玻璃生产线淘汰殆尽。
随着浮法玻璃生产成本的降低,可生产品种的扩大 (O . 5 ~ 50ram 厚度 ) ,又逐步取代了平板玻璃的传统工艺,成为世界上生产平板玻璃最先进的工艺方法。
1975 年,美国匹兹堡公司 (PPG) 发明了新浮法 (LB 法 ) ,并获得了专利权。
浮法工艺的出现,使世界平板玻璃产量有了大幅度的提高,从 1960 年的 434 万 t 增长到 1990 年的2300 万 t ,折合 2mm 厚玻璃 46 亿 m 2 ,平均年增长率%,其中浮法玻璃约占 80 %, 1994 年世界平板玻璃的产量约为 2500 ~ 2600 万 t 。
玻璃工艺学玻璃的物理化学特性

3 热历史对密度、粘度、热膨胀的影响
• T提高未达到Tg ~Tf区时,快冷玻璃的热膨 胀系数和慢冷玻璃的热膨胀系数变化相同, 快冷玻璃的热膨胀系数较大;
• 当通过Tg ~Tf区时,快冷玻璃的热膨胀系数 变化较小,慢冷玻璃的热膨胀系数产生了突 变;
• T继续提高时,快冷玻璃的热膨胀系数先升 后降,慢冷玻璃的热膨胀系数继续升高或下 降。
• 2二元系统玻璃生成规律 1 形成范围与R的半径、电价、极化率、场
强、配位数等有关
结束
2 RmOn-B2O3系统玻璃的生成规律
①同价R半径越大成 玻范围越大。
②半径相近,电荷越 小成玻范围越大。 Li+>Mg2+>Zr4+
成 玻 区 50 域 40
30
Pb
2+
Na
K
mol%
20 10
+ Li
2+
结束
要掌握的玻璃结构
• 硅酸盐玻璃:石英玻璃、R2O-SiO2 系统玻璃和R2O- RO- SiO2系统玻 璃
• 硼酸盐玻璃:B2O3玻璃、碱硼酸盐 玻璃和钠硼硅玻璃
• 磷酸盐玻璃: P2O5玻璃
结束
1.1.4玻璃结构中阳离子的分类与作用 1 玻璃结构中阳离子的分类
• 玻璃结构中阳离子的分类是依据元 素与氧结合的单键能的大小和能否 生成玻璃,将氧化物分为:网络生成 体氧化物、网络外体氧化物、中间 体氧化物。相应的阳离子分别称为 网络生成离子、网络外离子、中间 离子。
1 硅酸盐熔体的结构 硅酸盐熔体倾向形成形状不规则、
短程有序的大离子聚集体
2 硅酸盐熔体的结构特点
①熔体中有许多聚合程度不同的负离子团平衡共存,
玻璃工艺学

1、名词解释:澄清剂、物理脱色、化学脱色、乳浊剂、玻璃主要原料、玻璃辅助原料2、石英砂颗粒度和颗粒组成对玻璃生产有何影响?3、何谓澄清剂?常用的澄清剂有哪些,澄清机理如何?4、引入SiO2 、Al2O3、CaO、MgO 、Na2O常用的原料都有哪些?1. 澄清剂:向玻璃配合料或玻璃熔体中加入一种高温时自身能汽化或分解放出气体,以促进排除玻璃中的气泡的物质,称为澄清剂。
. 乳浊剂:使玻璃产生不透明的乳白色的物质,称为乳浊剂. 玻璃的主要原料:是指向玻璃中引入各种组成氧化物的原料。
玻璃的辅助原料:是指使玻璃获得某些必要的性质和加速熔制。
2. 石英砂颗粒度与颗粒组成对玻璃产生有何影响?答:颗粒粒度适中,颗粒大石会使融化困难,并常常产生结石、条纹等缺陷。
实践证明:硅砂的融化时间与其粒径成正比。
粒径粗融化时间长,粒度细时间越短,但过细的硅砂容易飞扬、结块,使配合料不易混合均匀,同时过细的硅砂常含有较多的黏土,而且由于其比表面积大,附着的有害杂质也较多。
细砂在熔制时虽然玻璃的形成阶段可以较快,但在澄清阶段却多费很多时间。
细级别含量高,其面积能增大,表面吸附和凝聚效应增大,发生成团现象。
另外,细级别越多,在贮存、运输过程中振动和成锥作用的影响,与粗级别间产生强烈的离析。
这种离析的结果,使得进入熔窑的原料化学成分处于极不稳定状态。
3. 澄清剂:向玻璃配合料或玻璃熔体中加入一种高温时自身能汽化或分解放出气体,以促进排除玻璃中的气泡的物质,称为澄清剂。
答:化学澄清机理是化学澄清剂应在较高温度下形成高分解压(蒸发压)即在熔化的配合料排气过程基本结束而熔体的黏度足够低时,即可使气泡足够大是的速度上升。
物理澄清的机理要根据所采用的方法不同而机理也不同:①降低的方法,人们根据需要与可能总要设法将温度升高,既可以加大澄清气体的分压,使气泡长大;又可以降低熔体飞黏度以使气泡上升,使气泡能快速的从玻璃中逸出,总之是达到气泡快速离开玻璃的目的。
玻璃工艺学课件

玻璃工艺学课件玻璃工艺学课件玻璃工艺学是一门研究玻璃制造和加工技术的学科,它涵盖了从原材料选择到成品制作的各个环节。
在这门课程中,学生将学习到关于玻璃的物理性质、化学组成以及各种加工技术等知识。
本文将介绍一些关于玻璃工艺学的重要内容。
1. 玻璃的基本知识玻璃是一种非晶态的无机物质,由硅酸盐和其他氧化物组成。
它的主要成分是二氧化硅(SiO2),但也可以添加其他元素来改变其性质。
玻璃的制造过程通常包括原料的配比、熔化、成型和退火等步骤。
了解玻璃的基本知识对于理解其加工技术至关重要。
2. 玻璃的成型技术玻璃的成型技术是玻璃工艺学中的重要内容之一。
常见的成型技术包括吹制、拉伸、压制和注塑等。
吹制是一种常用的玻璃成型技术,通过将玻璃坯料加热至可塑状态后,利用吹气的方式将其吹制成所需的形状。
拉伸是一种将玻璃坯料拉伸成细丝或薄片的技术,常用于光纤制造。
压制是一种利用模具将玻璃坯料压制成所需形状的技术,常用于制作玻璃容器。
注塑是一种将熔融的玻璃注入模具中成型的技术,常用于制作复杂形状的玻璃制品。
3. 玻璃的装饰技术玻璃装饰技术是玻璃工艺学中的另一个重要内容。
玻璃装饰可以通过各种方式实现,如烧花、烤彩、贴花、雕刻等。
烧花是一种将花纹或图案烧制在玻璃表面的技术,常用于制作玻璃器皿。
烤彩是一种将彩色颜料烤制在玻璃表面的技术,常用于制作彩色玻璃窗。
贴花是一种将花纹或图案贴在玻璃表面的技术,常用于制作玻璃饰品。
雕刻是一种利用工具将玻璃表面进行雕刻的技术,常用于制作玻璃雕塑。
4. 玻璃的热处理技术热处理是玻璃工艺学中的重要分支之一。
热处理可以改变玻璃的物理性质,如增加其强度和耐热性。
常见的热处理技术包括钢化、淬火和退火等。
钢化是一种将玻璃加热至高温后迅速冷却的技术,使其表面形成压应力,提高其强度和耐冲击性。
淬火是一种将玻璃加热至高温后迅速冷却的技术,使其整体形成压应力,提高其耐热性。
退火是一种将玻璃加热至适当温度后缓慢冷却的技术,以消除内部应力和改善玻璃的物理性质。
玻璃工艺学

四、玻璃的种类
➢ 日用玻璃:瓶罐、器皿、保温瓶、工艺美术品等。 ➢ 建筑玻璃:窗玻璃、平板玻璃、空心玻璃砖、隔声、 隔热的泡沫玻璃等。钢化玻璃、磨光玻璃、夹层玻璃 等装配着各种运输工具。 ➢ 电真空玻璃和照明玻璃:需要其具有透明、气密、 绝缘等特性,是制造电子管、电视机、电灯等不可取 代的。
➢ 光学玻璃:用于生产显微镜、望远镜、照相 机等各种复杂的光学仪器。
➢ 试验用具:化学仪器、温度计等。 ➢ 玻璃纤维:以及与各种树脂制成的玻璃钢。
五、玻璃的基础研究
➢ 玻璃的结构 ➢ 玻璃的形成、分相与析晶 ➢ 功能玻璃的能量转换与失效机理 ➢ 有机无机材料(有机改性硅酸盐)
六、本课程研究的内容
2、阳离子配位状态的影响
① 一价碱金属离子R+ ② 二价碱土金属氧化物RO ③ 场强大的阳离子
双碱效应(混合碱效应、中和效应):
在硅酸盐熔体或玻璃中,R2O总量不变, 由一种R2O 部分取代另外一种R2O时,玻 璃的某些性质不是呈线性变化、而是出现 明显的极值,这就是双碱效应。
双碱效应
压制效应:
玻璃科学基础 ; ➢ 19世纪中期——发生炉煤气、蓄热室池窑得以应用,开始
出现蒸汽机。; ➢ 1903年——机械吹筒法 ; ➢ 1913年——比利时弗克法建厂,1922年传入中国 ; ➢ 1916年——美国人柯尔本法建厂,七十年代传入中国 ; ➢ 1925年——美国皮兹堡法建厂,六十年代传入中国 ; ➢ 1959年——浮法研制成功,1962年建厂 ; ➢ 1971年——洛阳浮法投产;
石英玻璃结构
碱硅酸盐玻璃结构
--
+Na2O
硅离子 桥氧离子 非桥氧离子
+2Na+
玻璃工艺学

8.4.1 玻璃的红外吸收 一般认为在红外区的吸收属于分子光谱。 吸收主要是由于红外光的频率与玻璃中分子振子
(或原子团)的本征频率相近或相同引起共振所致。 物质振动频率可表示为:
1 f 2 M
27
玻璃形成氧化物M较小,f较大,故ν大;铅玻璃和 一些非氧玻璃相对M较大,f较小,故ν小。
一般,网络外体加入量越多、离子半径越大、电荷 越小,玻璃的紫外吸收极限波长越长。
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以上材料由阿洛奇美第提供!
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子折射度 R i 决定的。
分子折射度越大,玻璃的折射率越大; 分子体积越大,玻璃的折射率越小。
7
玻璃的折射率由玻璃的分子体积和玻璃的分子折射 度决定。
玻璃的分子体积标志着结构的紧密程度。取决于网络的 体积及网络外空隙的填充程度,与组成玻璃各种阳离子 半径有关。对于原子价相同的氧化物,阳离子半径越大, 玻璃的分子体积越大。
时变化更迅速的色散现象。 反常色散:当光波波长接近于材料的吸收带时所发
生的折射率急剧变化,在吸收带的长波侧折射率高, 在吸收带的短波侧折射率低的现象。
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8.1.3 玻璃折射率与温度的关系 玻璃折射率是温度的函数。当温度上升时,折射率
受到作用相反的两个因素的影响:
温度升高,玻璃受热膨胀密度减小,折射率下降; 温度升高,阳离子对O2-的作用减小,极化率增加,折射
率增大;电子振动的本征频率减小,紫外线吸收极限向 长波方向移动,折射率上升。
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nRddR t t t
玻璃折射率的温度系数取决于玻璃的分子折射度随
温度的变化 R 和热膨胀系数随温度的变化 d 。
t
t
高温时,玻璃热膨胀系数变化不大,折射率温度系
数主要取决于 R ,折射率随温度上升而增加。Fra bibliotek低温时,
玻璃工艺学

气体率过高,会造成玻璃液翻腾剧烈,延长澄清和均化时间;气体率过低,又使玻璃液澄清和均化不完全。
热分析技术是程序控制的温度下测量物质的各种物理转变与化学反应,用于某一特定温度时物质及其组成和特性参数的测定,由此过一步研究物质结构与性能的关系,反应规律等。
2. 三场与二场互为影响 全电熔窑内电场,温度场,流场互为影响。火焰熔窑内仅温度场与流场互为影响。
3. 不同的三相参与传热过程 全电熔窑内电极,玻璃液与耐火材料三相参与传热过程通过电极供给电能,电能转为热能,调节电能即能调节玻璃液和耐火材料的温度,电能的调节是简便灵活的。
4. 不同的窑型种类
由于石英砂粒的熔解和扩散速度比各种硅酸盐和扩散速度慢得多,所以玻璃液形成阶段的速度实际上取决于石英砂粒的熔解扩散速度;石英砂粒的熔解扩散过程分为两步,首先是砂粒表面发生熔解,而后熔解的SiO2向外扩散,两者的速度是不同的,其中扩散最慢,所以石英砂粒的熔解速度决定于扩散速度。
玻璃增韧的基本思路是在玻璃基体内生成晶体或者利用Kic高的材料与玻璃复合,以得到脆性低,韧性高的材料。
光记忆玻璃是指能利用光能引起的磁性变化进行信息存储的玻璃介质材料。
光记忆功能玻璃通用有两种系统:一种是Ge-Sb-Te玻璃,另一种是In-Sb-Te玻璃。
光致变色是指一种物质(甲)受到一定波长的光照射时,可发生光化学反应得到一种新物质(乙),并且甲,乙两物质对光的吸收不同而呈现截然不同的颜色与透光性;同时,乙物质在外界环境变化时又可恢复到原来的状态甲物质。
光致变色玻璃大致有两种类型:一种是“着色中心”型,另一种是“感光”型
电致变色材料变机理中的双注理论被基本认同。双注理论认为,变色效应是材料中离子和电子注入或抽出而产生的。当在导电层加上正向直流电压后,离子储存层中离子被抽出,通过离子导体,进入变色层,引起电致变色层变色,并实现无功耗记忆;当加上反向电压后,电致变色层中的离子被抽并进入储存层,而恢复透明状。
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简述玻璃结构与熔体结构的关系。
玻璃态是热力学不稳定、动力学稳定的状态,在玻璃的熔融态向玻璃态转变的过程中,由于粘度增长很快、析晶速度很小而保持熔融态的结构,因此。
玻璃结构与熔体结构的关系体现在以下几个方面:(1)玻璃结构除了与成分有关以外,在很大程度上与硅酸盐熔体形成条件、玻璃的熔融态向玻璃态转变的过程有关,不能以局部的、特定的条件下的结构来代表所有玻璃在任何条件下的结构状态。
即不能把玻璃结构看成是一成不变的。
(2)玻璃是过冷的液体,玻璃结构是熔体结构的继续。
即玻璃结构与熔体结构有一定的继承性。
(3)玻璃冷却到室温时,它保持着与这温度区间的某一温度相应的平衡结构状态和性能。
即玻璃结构与熔体结构有一定的结构对应性。
1828年法国工人罗宾发明了第一台吹制玻璃瓶的机器。
1905年英国欧文斯发明了第一台玻璃瓶自动成型机。
1959年英国皮尔金顿公司经30年的研究将浮法应用于平板玻璃的生产,是玻璃发展史上的一次重大变革,并不断取代其它方法。
石英砂的主要成分是SiO2,常含有:Al2O3、TiO2、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O、K2O、Cr2O3、V2O5等杂质成分,其中Fe2O3、Cr2O3、V2O5、TiO2能使玻璃着色,降低玻璃的透明度,是有害杂质。
B2O3是玻璃的形成氧化物,它以硼氧三角体[BO3]和硼氧四面体[BO4]为结构组元,在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面体[SiO4]共同组成结构网络。
B2O3能降低玻璃的膨胀系数,提高玻璃的热稳定性,当B2O3引入量过高时,由于硼氧三角体[BO3]增多,玻璃的膨胀系数反而增大,发生反常现象。
--硼反常现象一般选择引入氧化钠的原料时,可优先选择纯碱,在纯碱供应紧张时或为降低成本,可引入适量的芒硝(2-3%)。
原因有以下几点:A)热耗大,难分解;B)侵蚀性大(包括芒硝蒸汽、“硝水”:硝酸钾或者硝酸钠的溶液,此处指熔融的芒硝,还原剂用量不足时产生的)C)需加入适量的还原剂:量不足时不分解的芒硝易生成侵蚀性较大的硝水;过量时会还原Fe2O3、Na2SO4生成FeS、Fe2S3和硫化物,并生成硫铁化物,最终导致着色,而还原剂的实际用量需根据实际情况调整;D)运费高,储存加工费用大。
E) 容易导致芒硝泡(硝水进入成形流,在冷却时熔融的硫酸盐硬化而析出白色的结晶状小滴)和硫酸盐结石(硫酸盐在玻璃中的溶解度很小);为什么在芒硝完全分解前后须分别保持还原气氛和氧化气氛?为保证芒硝能以较低的温度分解在熔化前期,芒硝未完全分解之前,须保持还原气氛;在熔化后期,为防止硫酸盐进一步被还原而生成硫化物并与铁的硫化物生成着色物质,须保持氧化气氛。
玻璃的料性:玻璃熔体粘度随温度变化快慢的特性。
变化快的玻璃称为短性玻璃,反之为长性玻璃。
一般可用熔制温度与成形温度之差来判断料性,温差越大,玻璃的料性越长。
石灰石宜用大颗粒的原因:i、可以减少飞扬;ii、使纯碱优先与石英砂反应,生成初生液相;iii、大颗粒石灰石、方解石间缝隙易于初生液相顺利通过,对石英砂进行均匀湿润包围,加速反应,颗粒较小优先与初生液相反应生成高粘度的硅酸盐复盐,阻碍初生液相进一步侵蚀石英砂iv、大颗粒的石灰石、方解石不易完全分解,会在高温下放出一些气体,有助于澄清;引入SiO2的原料是石英砂、砂岩、石英岩和脉石英引入B2O3的原料:硼酸、硼砂和含硼矿物(硼镁石,钠硼解石,硅钙硼石)。
引入Al2O3的原料:长石、高岭土、叶蜡石、氧化铝和氢氧化铝等引入P2O5的原料:工业磷酸产品如磷酸二氢铵、磷酸铝、磷酸钙等引入氧化钠的原料:纯碱、芒硝、硝酸钠、氢氧化钠引入氧化钾的原料:碳酸钾、硝酸钾引入氧化锂的原料:碳酸锂、天然含锂矿物。
引入氧化钙的原料:方解石、石灰石、白垩、工业碳酸钙等引入氧化镁的原料:白云石(苦灰石)、菱镁矿(菱苦石)引入氧化钡的原料:硫酸钡和碳酸钡引入氧化锌的原料:锌白(亚铅华)和菱锌矿引入氧化铅的原料:铅丹(红丹)、黄丹(密陀僧)、硅酸铅玻璃配合料要求具有一定量的水分,一般是通过加水来达到含水量的要求。
请问加水有哪些作用?A. 加速熔化用一定量的水,或含有湿润剂(减少水的表面张力的物质如食盐)的水,湿润石英原料(硅砂、砂岩、石英岩),使水在石英原料颗粒的表面上,形成水膜。
这层水膜,可以溶解纯碱和芒硝达5%,有助于加速熔化。
B.防止分层原料的颗粒表面湿润后粘附性增加,配合料易于混合均匀,不易分层。
C.减少粉尘加水湿润,可以减少混合和输送配合料以及往炉中加料时的分层与粉料飞扬,有利于工人的键康,并能减少熔制的飞料损失(减少5%)。
含水量:一般纯碱配合料在3-5%,芒硝配合料在3-7%,砂粒越细,所需水量越多。
玻璃液中可见泡的消除的两种方式1、使较大的气泡长大、上浮直至破裂;2、使较小的气泡溶解吸收;澄清的常采取的措施有()。
A.机械搅拌B.加入澄清剂C.适当降温,回溶部分小泡D.池底鼓泡改善玻璃均化效果的措施(1)保证原料和配合料质量,对配合料进行粒化、烧结等预处理;(2)进行人工均化(如机械搅拌、池底鼓泡等),加强扩散;(3)采用先进的熔制技术(如电熔窑可减少挥发);(4)对挥发量大的玻璃液可采用密封和液面挡料、定期池底放料等方法;由于温度及炉气变化破坏了在澄清时建立的平衡,在已澄清的玻璃液中产生的小气泡称为二次气泡。
二次气泡的特点:二次气泡均匀分布在整个玻璃液中,泡径小,数量多。
玻璃液中气体的存在三形式1、可见气泡:量少;2、物理溶解:较多,多是化学性质较稳定的气体;3、与玻璃液中某些组分化学结合:量最大,尤其是化学性质活泼的气体;助熔剂的作用机理(1)在较低的温度下,形成初熔阶段反应;(2) 在较低的温度下,形成低共熔物;(3) 降低熔体的表面张力或粘度,促进各组份间的润湿、扩散;(4) 形成界面旋流,使各组份更均匀地混合(如芒硝);(5)变价作用:有些加速剂的可将二价铁转变为三价铁,提高玻璃液的透明度,使玻璃的热透性增加,从而加速熔制过程。
玻璃熔制制度包括温度制度、气氛制度、窑压制度、液面制度。
窑炉气氛对熔制过程有至关重要的影响。
窑内各处气氛的性质不一定相同,按其组成可分为氧化、中性或还原状态,视配合料和玻璃的组成以及各项具体工艺要求确定。
如,在熔制无色瓶罐玻璃的普通纯碱配合料时,必须保持氧化气氛。
在熔制含有碳粉作为还原剂的纯碱-芒硝配合料时,为了保持碳粉不在加料口烧尽,第一及第二对小炉必须保持还原性,但是在最后的小炉又必须将碳粉完全烧尽,以避免玻璃液被着色,故最后的小炉喷出口应当是氧化焰。
芒硝如果没有在熔化部反应完毕,它可溶解于玻璃液中,虽然溶解度不大,但是在冷却部或成形部被还原时,已经足够使玻璃中产生极显著的二次气泡。
熔制纯碱-芒硝配合料时,窑的熔化部应保持还原气氛,而且配合料中还要有足够的还原剂,使芒硝分解完全。
若是碳粉作还原剂,则澄清部最后又必须是氧化气氛,以烧掉过剩的碳粉。
在熔制晶质玻璃与颜色玻璃时也须保持一定的气氛。
为了避免氧化铅被还原成金属铅,熔窑中须保持氧化气氛;而为了熔制铜红玻璃,则必须保持还原气氛。
窑内压力应保持微正压,防止因负压而吸入冷空气降低大炉温度,防止因正压过大而火焰外喷增加燃耗。
一般来说,在池窑操作过程中必须达到5方面稳定:(1) 熔炉火陷温度和温度分布稳定(在达到工艺要求的温度前提下)。
(2) 窑压稳定在微正压。
(3) 加料量稳定。
(4) 出料量稳定。
(5) 液面稳定。
液面制度是熔窑平衡的最有决定性的标志,须保持稳定。
玻璃液面一定要维持稳定,如果波动幅度太大、太频,对熔制质量和成型操作都不利。
液面波动大,会加速对液面部位的耐火材料侵蚀。
液面波动是由于加料量和出料量不均匀引起,同时加料量不稳定又会引起“跑料”现象。
在熔制过程中,熔制工艺的改进对熔化质量的改善以及熔化产量的提高起着至关重要的影响。
通常采用以下措施来提高熔制水平:(1)机械搅拌与鼓泡。
(2)辅助电熔、富氧、全氧燃烧以及浸没式燃烧技术。
(3)真空澄清等。
据气泡产生的原因不同分类1、一次气泡(配合料残余气泡)2、二次气泡3、外界空气气泡4、耐火材料气泡5、金属铁引起的气泡玻璃结石按产生的原因分⑴配合料结石;⑵耐火材料结石;⑶析晶结石;⑷硫酸盐夹杂物(碱性类夹杂物);⑸“黑斑”与外来污染物玻璃熔窑耐火材料被侵蚀可能产生的缺陷有气泡、结石、条纹、节瘤。
在玻璃的成形和定形过程中,最有作用的性质是玻璃的粘弹性(粘度、表面张力和弹性性能)和热学性质(热传导系数、比热、热膨胀系数、玻璃的透光系数、辐射系数和热交换系数)。
在众多的性质中,粘度和表面张力起着最重要的作用。
水平拉管法:丹纳法、维罗法瓶罐成形主要的设备有供料道,供料机、制瓶机等。
供料道的作用是把池窑已熔制好的玻璃液调节至适于制品成形温度。
它可根据需要对玻璃液进行既经济且有效的加热或冷却。
它由冷却段和调节段组成。
制瓶机的成形方法主要有三种;即吹-吹法(瓶子)、压制法(器皿)和压-吹法(瓶子和器皿)平板玻璃的成形方法有:垂直引上法(有槽引上和无槽引上)、平拉法、浮法和压延法等。
目前最常用的生产方法是浮法和压延法。
浮法是指熔窑熔融的玻璃液在流入锡槽后在熔融金属锡液的表面上成形平板玻璃的方法。
熔窑的配合料经熔化、澄清、冷却成为1150~1100℃左右的玻璃液,通过熔窑与锡槽相连接的流槽,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,把即将硬化的玻璃带引出锡槽,通过过渡辊台进入退火窑.浮法玻璃的自由厚度约为7mm。
生产厚度低于7mm的薄玻璃及高于7mm的厚玻璃都需要采用拉边器来控制。
越厚或者越薄的玻璃拉边器数量越多。
浮法玻璃的拉薄在工艺上有两种方法,即高温拉薄法与低温拉薄法。
在锡槽中引入保护气体的目的在于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。
一般,保护气体由N2+H2组成使用锡液作浮抛介质的主要缺点是Sn极易氧化成SnO及SnO2,它不利于玻璃的抛光,同时又是产生虹彩、沾锡、光畸变等玻璃缺陷的主要原因,为此须采用保护气体。
用压延法生产的玻璃品种有:压花玻璃、夹丝玻璃、波形玻璃、槽形玻璃、玻璃马赛克等。
除玻璃纤维和薄壁小型空心制品外,几乎所有玻璃制品都需要进行退火处理,使其应力限定在一定范围内,以防在冷却、存放、再加工及使用过程中自行破裂或太易破裂。
通过人为的热处理过程使玻璃表面层产生有规律的、均匀分布的压应力,还能提高玻璃制品的机械强度和热稳定性。
这种热处理方法称为玻璃的钢化。
热应力是由于玻璃中温度差而产生的应力。
按其存在的特点又可分成暂时应力和永久应力。
玻璃的退火是消除永久应力到允许范围的热处理过程。