無(wú)機(jī)材料工學(xué)教學(xué)-10-玻璃工藝ppt課件

1、第一章第一章 玻璃的構(gòu)造和性質(zhì)玻璃的構(gòu)造和性質(zhì) 1.1 玻璃的構(gòu)造1.1 1.1 玻璃的通性玻璃的通性物質(zhì)氣態(tài)液態(tài)固態(tài)晶體非晶體（無(wú)定形態(tài)）玻璃非晶態(tài)固體過(guò)冷液體玻璃工藝玻璃工藝 u各向同性各向同性u(píng)遠(yuǎn)程無(wú)序遠(yuǎn)程無(wú)序, ,統(tǒng)計(jì)均勻統(tǒng)計(jì)均勻 u物理化學(xué)性質(zhì)各方向一樣物理化學(xué)性質(zhì)各方向一樣u介穩(wěn)性介穩(wěn)性u(píng)高能形狀，有析晶的趨勢(shì)高能形狀，有析晶的趨勢(shì)u無(wú)固定溶點(diǎn)無(wú)固定溶點(diǎn)u與晶態(tài)物質(zhì)不同與晶態(tài)物質(zhì)不同u玻璃加熱變?yōu)槿垠w過(guò)程也是漸變玻璃加熱變?yōu)槿垠w過(guò)程也是漸變玻璃工藝玻璃工藝 u性量變化的延續(xù)性量變化的延續(xù)性與可逆性性與可逆性u(píng)熔融形狀熔融形狀固態(tài)固態(tài) 性量變化延續(xù)可逆性量變化延續(xù)可逆u玻璃的物理化學(xué)

2、玻璃的物理化學(xué)性質(zhì)取決于成分和性質(zhì)取決于成分和熱歷史熱歷史 CKETgTMDBAFMV、Q 過(guò)冷液體晶體玻璃態(tài)玻璃工藝玻璃工藝 1.2 1.2 玻璃的實(shí)際玻璃的實(shí)際u 近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序u 晶子學(xué)說(shuō)晶子學(xué)說(shuō)u 由微晶與無(wú)定形物質(zhì)組成由微晶與無(wú)定形物質(zhì)組成u 強(qiáng)調(diào)了玻璃構(gòu)造的近程有序性強(qiáng)調(diào)了玻璃構(gòu)造的近程有序性 u 網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)u 多面體頂角相連的三維無(wú)序陳列多面體頂角相連的三維無(wú)序陳列u 著重闡明玻璃構(gòu)造的延續(xù)性、統(tǒng)計(jì)均著重闡明玻璃構(gòu)造的延續(xù)性、統(tǒng)計(jì)均勻性和無(wú)序性勻性和無(wú)序性 玻璃工藝玻璃工藝 u 鈉硅玻璃鈉硅玻璃u SiO4 SiO4頂角相連的三維無(wú)序架狀構(gòu)造。頂角相連

3、的三維無(wú)序架狀構(gòu)造。u 氧化鈉使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生斷裂，玻璃構(gòu)造減氧化鈉使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生斷裂，玻璃構(gòu)造減弱。弱。u 機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性等一系列性能機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性等一系列性能差，普通沒(méi)有適用價(jià)值。差，普通沒(méi)有適用價(jià)值。玻璃工藝玻璃工藝 u 鈉鈣硅玻璃鈉鈣硅玻璃u 在鈉硅玻璃的根底上加在鈉硅玻璃的根底上加CaO,CaO,鈣離子限制鈉鈣離子限制鈉離子活動(dòng)，強(qiáng)化了玻璃的構(gòu)造，改善了玻離子活動(dòng)，強(qiáng)化了玻璃的構(gòu)造，改善了玻璃的性能。璃的性能。u 目前大多數(shù)適用玻璃都以鈉鈣硅玻璃為根目前大多數(shù)適用玻璃都以鈉鈣硅玻璃為根底。底。u 為了進(jìn)一步改善玻璃的性能，在鈉鈣硅玻為了進(jìn)一步改善玻璃的性能，在鈉鈣硅玻璃的根底上還須

4、參與少量的璃的根底上還須參與少量的Al2O3Al2O3和和MgOMgO玻璃工藝玻璃工藝 2 2 玻璃的生成規(guī)律玻璃的生成規(guī)律 u構(gòu)成玻璃的條件構(gòu)成玻璃的條件u熱力學(xué)條件熱力學(xué)條件u玻璃態(tài)比晶態(tài)物質(zhì)內(nèi)能大，有向晶態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)玻璃態(tài)比晶態(tài)物質(zhì)內(nèi)能大，有向晶態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。變的趨勢(shì)。u動(dòng)力學(xué)條件動(dòng)力學(xué)條件u粘度大，來(lái)不及結(jié)晶。粘度大，來(lái)不及結(jié)晶。u熔體玻璃化和結(jié)晶化是矛盾的兩個(gè)方面，對(duì)熔體玻璃化和結(jié)晶化是矛盾的兩個(gè)方面，對(duì)結(jié)晶不利的要素對(duì)構(gòu)成玻璃有利。結(jié)晶不利的要素對(duì)構(gòu)成玻璃有利。玻璃工藝玻璃工藝 影響結(jié)晶的要素影響結(jié)晶的要素溫度溫度過(guò)冷度增大，成核和結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力增大；過(guò)冷度增大，成核和結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力增大；

5、同時(shí)，粘度上升，成核和結(jié)晶阻力也增大。同時(shí)，粘度上升，成核和結(jié)晶阻力也增大。粘度粘度對(duì)質(zhì)點(diǎn)分散的妨礙，限制結(jié)晶。對(duì)質(zhì)點(diǎn)分散的妨礙，限制結(jié)晶。雜質(zhì)雜質(zhì)起成核作用，促進(jìn)結(jié)晶。起成核作用，促進(jìn)結(jié)晶。晶面能晶面能固體的界面能越小，結(jié)晶速度越固體的界面能越小，結(jié)晶速度越構(gòu)成玻璃就要防止結(jié)晶，冷卻速度很重要！構(gòu)成玻璃就要防止結(jié)晶，冷卻速度很重要！玻璃工藝玻璃工藝 * *微晶玻璃微晶玻璃u有控制的析晶是根底，控制成核和晶體長(zhǎng)大是實(shí)現(xiàn)有控制析晶的關(guān)鍵。u選擇適當(dāng)?shù)牟ＡС煞謚正確選擇成核劑與熱處置制度。u微晶玻璃有一系列優(yōu)良性能，如機(jī)械強(qiáng)度和硬度高、化學(xué)及熱穩(wěn)定性好。玻璃工藝玻璃工藝 u玻璃的分相玻璃的分相u玻

6、璃在高溫下為均勻的熔體，在冷卻過(guò)程中玻璃在高溫下為均勻的熔體，在冷卻過(guò)程中或在一定溫度熱處置時(shí)，由于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的遷移，或在一定溫度熱處置時(shí)，由于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的遷移，某些組分分別濃集，從而構(gòu)成兩種或兩種以上某些組分分別濃集，從而構(gòu)成兩種或兩種以上化學(xué)組成不同的互不相溶的玻璃相?；瘜W(xué)組成不同的互不相溶的玻璃相。u穩(wěn)定分相對(duì)玻璃消費(fèi)不利，產(chǎn)生層狀構(gòu)造、穩(wěn)定分相對(duì)玻璃消費(fèi)不利，產(chǎn)生層狀構(gòu)造、乳濁。乳濁。玻璃工藝玻璃工藝 * *高硅氧玻璃高硅氧玻璃 選取SiO2-B2O3-Na2O中適當(dāng)組成，按普通玻璃消費(fèi)方法制成半廢品，在600左右熱處置，使其分相，再分別為高Na2O -B2O3相和高SiO2相，每相中富集

7、區(qū)都很小。退火后用酸溶液與Na2O -B2O3相反響，反響后再用弱堿水洗去。此時(shí)制品就成為高SiO2相的多孔玻璃。以后再經(jīng)1200左右的溫度燒結(jié)，即可制成高硅氧玻璃制品。 價(jià)錢(qián)比石英玻璃低，許價(jià)錢(qián)比石英玻璃低，許多性能與石英玻璃類似。多性能與石英玻璃類似。 燒結(jié)前多孔性，氣孔連燒結(jié)前多孔性，氣孔連通，比外表積大，可作通，比外表積大，可作吸收劑、催化劑、氣液吸收劑、催化劑、氣液分別器、細(xì)菌過(guò)濾器等。分別器、細(xì)菌過(guò)濾器等。 玻璃工藝玻璃工藝 3 3 玻璃的性質(zhì)玻璃的性質(zhì) 1.3.1 1.3.1 玻璃熔體的性質(zhì)玻璃熔體的性質(zhì)玻璃的粘度玻璃的粘度 f f= = S dv/dx S dv/dx與化學(xué)組成

8、、溫度、時(shí)間轉(zhuǎn)變區(qū)域有與化學(xué)組成、溫度、時(shí)間轉(zhuǎn)變區(qū)域有關(guān)。直接影響著玻璃的熔制、廓清、均化、關(guān)。直接影響著玻璃的熔制、廓清、均化、成型、退火及其加工熱處置等各個(gè)過(guò)程。成型、退火及其加工熱處置等各個(gè)過(guò)程。玻璃工藝玻璃工藝 與溫度的關(guān)系與溫度的關(guān)系 T ， 從熔體到固態(tài)，從熔體到固態(tài)，延續(xù)變化。延續(xù)變化。 玻璃的料性玻璃的料性粘度隨溫度變化的快慢粘度隨溫度變化的快慢 與玻璃成分的關(guān)系與玻璃成分的關(guān)系 SiO2、Al2O3、 ZrO等提高粘度，等提高粘度， R2O降低粘度，降低粘度， 堿土金屬引起粘度添加的才干：堿土金屬引起粘度添加的才干：Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+， PbO、CdO、Bi2O

9、3、SnO等降低粘度。等降低粘度。玻璃工藝玻璃工藝 粘度的參考點(diǎn)粘度的參考點(diǎn) 消費(fèi)控制中常用的參考粘度，并據(jù)溫度與粘消費(fèi)控制中常用的參考粘度，并據(jù)溫度與粘度的關(guān)系曲線，同相應(yīng)的溫度聯(lián)絡(luò)起來(lái)。度的關(guān)系曲線，同相應(yīng)的溫度聯(lián)絡(luò)起來(lái)。 應(yīng)變點(diǎn)：應(yīng)力在幾小時(shí)內(nèi)消除，應(yīng)變點(diǎn)：應(yīng)力在幾小時(shí)內(nèi)消除，=1013.6PaS 退火點(diǎn)：應(yīng)力在幾分鐘內(nèi)消除，退火點(diǎn)：應(yīng)力在幾分鐘內(nèi)消除，=1012PaS 變形點(diǎn)：變形點(diǎn)：=1010-11PaS 軟化點(diǎn)：軟化點(diǎn)：=3-5106PaS 操作點(diǎn)：上限操作點(diǎn)：上限=102-3PaS、下限、下限=105玻璃工藝玻璃工藝 粘度的計(jì)算粘度的計(jì)算 奧霍琴法：奧霍琴法： T = Ax+By

10、+Cz+D x、y、z分別為分別為Na2O、CaO+3%MgO、Al2O3、 的分量百分?jǐn)?shù)，的分量百分?jǐn)?shù)， A、B、C、D分別為分別為Na2O、CaO+3%MgO、Al2O3、和和SiO2的特性常數(shù)，隨粘度值變化，可的特性常數(shù)，隨粘度值變化，可查表得到。查表得到。 計(jì)算某粘度下的溫度。是閱歷式，有順計(jì)算某粘度下的溫度。是閱歷式，有順應(yīng)范圍。應(yīng)范圍。玻璃工藝玻璃工藝 u 外表張力外表張力u 在玻璃的廓清、均化、成形、玻璃液與耐火在玻璃的廓清、均化、成形、玻璃液與耐火資料的相互作用等過(guò)程中均起重要作用。資料的相互作用等過(guò)程中均起重要作用。u 氣泡的生長(zhǎng)、溶解和排出氣泡的生長(zhǎng)、溶解和排出u 玻璃液中

11、條紋及節(jié)瘤的分散和溶解玻璃液中條紋及節(jié)瘤的分散和溶解u 成型過(guò)程借助外表張力到達(dá)一定外形成型過(guò)程借助外表張力到達(dá)一定外形u 平板玻璃外表平滑、平板玻璃拉制、平板玻璃外表平滑、平板玻璃拉制、u 消費(fèi)玻璃薄膜抑制外表張力引起收縮消費(fèi)玻璃薄膜抑制外表張力引起收縮玻璃工藝玻璃工藝 u 玻璃的密度玻璃的密度u 密度與化學(xué)組成、溫度和熱歷史有關(guān)密度與化學(xué)組成、溫度和熱歷史有關(guān)u 石英玻璃密度比鈉鈣硅玻璃小無(wú)填隙作用石英玻璃密度比鈉鈣硅玻璃小無(wú)填隙作用u 淬冷玻璃密度退火玻璃密度，退火溫度下淬冷玻璃密度退火玻璃密度，退火溫度下保溫兩者趨于平衡，冷卻速度越快，偏離平保溫兩者趨于平衡，冷卻速度越快，偏離平衡密度

12、越大。衡密度越大。u 測(cè)定密度是玻璃工廠作為消費(fèi)控制的手段之測(cè)定密度是玻璃工廠作為消費(fèi)控制的手段之一。一。1.3.2 1.3.2 固體玻璃的性質(zhì)固體玻璃的性質(zhì)玻璃工藝玻璃工藝 u 玻璃的力學(xué)性質(zhì)玻璃的力學(xué)性質(zhì)u 強(qiáng)度強(qiáng)度u 實(shí)踐強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度差個(gè)數(shù)量級(jí)實(shí)踐強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度差個(gè)數(shù)量級(jí)u 與玻璃組成、溫度、內(nèi)應(yīng)力、缺陷等有關(guān)與玻璃組成、溫度、內(nèi)應(yīng)力、缺陷等有關(guān)u 脆性脆性u(píng) 玻璃的最大弱點(diǎn)是脆性玻璃的最大弱點(diǎn)是脆性u(píng) 硬度硬度u 彈性彈性 玻璃工藝玻璃工藝 u 玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性u(píng) 玻璃抵抗氣體、水、酸、堿、鹽和各種化學(xué)玻璃抵抗氣體、水、酸、堿、鹽和各種化學(xué)試劑侵蝕的才干試劑侵蝕的才干

13、u 決議于玻璃的組成、構(gòu)造、熱歷史、外表情決議于玻璃的組成、構(gòu)造、熱歷史、外表情況、侵蝕介質(zhì)的性質(zhì)，侵蝕時(shí)的溫度、壓力況、侵蝕介質(zhì)的性質(zhì)，侵蝕時(shí)的溫度、壓力等。等。u 硅酸鹽玻璃耐酸性強(qiáng)氫氟酸除外硅酸鹽玻璃耐酸性強(qiáng)氫氟酸除外u 硅酸鹽玻璃普通不耐堿硅酸鹽玻璃普通不耐堿u OH-破壞硅氧骨架，使網(wǎng)絡(luò)解體破壞硅氧骨架，使網(wǎng)絡(luò)解體玻璃工藝玻璃工藝 u 玻璃的熱學(xué)性質(zhì)玻璃的熱學(xué)性質(zhì)u 熱學(xué)性質(zhì)包括熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱學(xué)性質(zhì)包括熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、熱穩(wěn)定性等熱、熱穩(wěn)定性等u 熱膨脹系數(shù)是玻璃最重要的熱學(xué)性質(zhì)熱膨脹系數(shù)是玻璃最重要的熱學(xué)性質(zhì)u 提高玻璃的熱穩(wěn)定性主要是降低熱膨脹系提高玻璃的熱

14、穩(wěn)定性主要是降低熱膨脹系數(shù)數(shù)u 普通有利于玻璃網(wǎng)絡(luò)的氧化物對(duì)降低熱膨普通有利于玻璃網(wǎng)絡(luò)的氧化物對(duì)降低熱膨脹系數(shù)有利脹系數(shù)有利u 玻璃工藝玻璃工藝 u 玻璃的光學(xué)性質(zhì)玻璃的光學(xué)性質(zhì)u 折射率折射率u 玻璃的著色玻璃的著色u 離子離子 、硫硒化物及、硫硒化物及 金屬膠體著色金屬膠體著色 u 玻璃的電學(xué)性質(zhì)玻璃的電學(xué)性質(zhì)u 玻璃常溫下普通是電絕緣體，隨著溫度玻璃常溫下普通是電絕緣體，隨著溫度上升，導(dǎo)電性迅速提高，到熔融形狀，上升，導(dǎo)電性迅速提高，到熔融形狀，玻璃變成良導(dǎo)體。玻璃變成良導(dǎo)體。玻璃工藝玻璃工藝 第二章第二章 玻璃的原料及配合料制備玻璃的原料及配合料制備 2.1 玻璃的原料2.2.1 2.

15、2.1 主要原料主要原料u 各種組成的氧化物原料各種組成的氧化物原料u 引入引入SiO2SiO2的原料的原料u 硅砂、砂巖硅砂、砂巖u 引入引入Al2O3Al2O3的原料的原料u 鉀鈣、鈉長(zhǎng)石鉀鈣、鈉長(zhǎng)石,K2O,K2OCaOCaO、Na2ONa2OAl2O36SiO2Al2O36SiO2u 高嶺土高嶺土, ,又稱粘土又稱粘土, ,Al2O36SiO22H2OAl2O36SiO22H2O玻璃工藝玻璃工藝 引入引入Na2ONa2O的原料的原料純堿純堿Na2CO3Na2CO3芒硝芒硝Na2SO4Na2SO4引入引入CaOCaO的原料的原料石灰石、方解石石灰石、方解石CaCO3CaCO3引入其它成分

16、的原料引入其它成分的原料MgOMgO白云石、白云石、B2O3B2O3硼酸、硼砂、硼酸、硼砂、BaOBaO硫硫酸鋇、碳酸鋇、酸鋇、碳酸鋇、ZnOZnOZnOZnO粉、菱鋅礦粉、菱鋅礦PbOPbO鉛鉛丹丹玻璃工藝玻璃工藝 u為獲得必要性質(zhì)和加速熔制過(guò)程而采用的少為獲得必要性質(zhì)和加速熔制過(guò)程而采用的少量原料量原料u廓清劑廓清劑u凡在玻璃熔制過(guò)程中能分解產(chǎn)生氣體，或能凡在玻璃熔制過(guò)程中能分解產(chǎn)生氣體，或能降低玻璃粘度，促使玻璃中氣泡排除的原料。降低玻璃粘度，促使玻璃中氣泡排除的原料。如氧化砷、硫酸鹽、氟化物。如氧化砷、硫酸鹽、氟化物。u著色劑、脫色劑、氣化劑、復(fù)原劑著色劑、脫色劑、氣化劑、復(fù)原劑u其它

17、其它u碎玻璃、工業(yè)廢渣，等碎玻璃、工業(yè)廢渣，等2 21 12 2 輔助原料輔助原料玻璃工藝玻璃工藝 u玻璃性能要求玻璃性能要求u各個(gè)消費(fèi)環(huán)節(jié)要求各個(gè)消費(fèi)環(huán)節(jié)要求u原料來(lái)源、價(jià)錢(qián)與供應(yīng)可靠性等原料來(lái)源、價(jià)錢(qián)與供應(yīng)可靠性等u能源、資源、環(huán)保要求能源、資源、環(huán)保要求2 21 13 3 原料的選擇原料的選擇玻璃工藝玻璃工藝 u玻璃組成的設(shè)計(jì)玻璃組成的設(shè)計(jì)u滿足預(yù)定性能要求滿足預(yù)定性能要求u根據(jù)組成、構(gòu)造和性能關(guān)系根據(jù)組成、構(gòu)造和性能關(guān)系u玻璃析晶小玻璃析晶小u根據(jù)構(gòu)成圖與相圖根據(jù)構(gòu)成圖與相圖u順應(yīng)熔制、成型、加工等工序要求順應(yīng)熔制、成型、加工等工序要求u根據(jù)消費(fèi)條件根據(jù)消費(fèi)條件u價(jià)錢(qián)低廉、原料易得、環(huán)

18、保價(jià)錢(qián)低廉、原料易得、環(huán)保2 22 2 配合料的制備配合料的制備玻璃工藝玻璃工藝 u 玻璃配合料制備的工藝過(guò)程玻璃配合料制備的工藝過(guò)程u 經(jīng)過(guò)破碎、篩分，按配方稱量、混合經(jīng)過(guò)破碎、篩分，按配方稱量、混合u 對(duì)配合料質(zhì)量要求對(duì)配合料質(zhì)量要求u 化學(xué)組成和顆粒組成合理、均勻、穩(wěn)定化學(xué)組成和顆粒組成合理、均勻、穩(wěn)定u 含一定水分含一定水分u 使石英顆粒外表構(gòu)成水膜，純堿和芒硝使石英顆粒外表構(gòu)成水膜，純堿和芒硝溶于水膜中，有助于加速熔化。溶于水膜中，有助于加速熔化。u 含一定氣體率含一定氣體率u 有利于廓清和均化有利于廓清和均化顆料組成顆料組成提高熔制速度、提高熔制速度、玻璃液的均勻度，提高混合玻璃液

19、的均勻度，提高混合質(zhì)量、防止分層。質(zhì)量、防止分層。玻璃工藝玻璃工藝 第三章第三章 玻璃的熔制及成型玻璃的熔制及成型 3.1 玻璃的熔制過(guò)程 配合料到均質(zhì)玻璃液的過(guò)程配合料到均質(zhì)玻璃液的過(guò)程 可分五個(gè)段：可分五個(gè)段： 硅酸鹽構(gòu)成、玻璃構(gòu)成、廓清、均化、冷硅酸鹽構(gòu)成、玻璃構(gòu)成、廓清、均化、冷卻卻 熔融階段熔融階段 精煉階段精煉階段 玻璃工藝玻璃工藝 u硅酸鹽構(gòu)成階段硅酸鹽構(gòu)成階段u配合料配合料 硅酸鹽和剩余硅酸鹽和剩余SiO2SiO2的燒結(jié)物的燒結(jié)物u主要固相反響終了主要固相反響終了u鈉鈣硅玻璃鈉鈣硅玻璃800-900800-900終結(jié)終結(jié)玻璃工藝玻璃工藝 u玻璃的構(gòu)成階段玻璃的構(gòu)成階段u硅酸鹽和

20、剩余硅酸鹽和剩余SiO2SiO2的燒結(jié)物的燒結(jié)物 透明玻璃體透明玻璃體u石英砂粒熔解和分散比其它硅酸鹽的速度低得石英砂粒熔解和分散比其它硅酸鹽的速度低得多，玻璃構(gòu)成的速度取決于石英砂粒的熔解和分多，玻璃構(gòu)成的速度取決于石英砂粒的熔解和分散速度。散速度。u玻璃液中存在大量的氣泡、化學(xué)組成和性質(zhì)不玻璃液中存在大量的氣泡、化學(xué)組成和性質(zhì)不均勻，有很多條紋。均勻，有很多條紋。玻璃工藝玻璃工藝 u玻璃液的廓清玻璃液的廓清u排除玻璃液中可見(jiàn)氣泡過(guò)程排除玻璃液中可見(jiàn)氣泡過(guò)程u鈉鈣硅玻璃在鈉鈣硅玻璃在1400-15001400-1500完成完成u廓清過(guò)程中，消除可見(jiàn)氣泡的方式廓清過(guò)程中，消除可見(jiàn)氣泡的方式u氣

21、泡體積增大，漂浮出玻璃外表后破裂消逝氣泡體積增大，漂浮出玻璃外表后破裂消逝u小氣泡被吸收而消逝小氣泡被吸收而消逝 u與配合料組成、熔制制度、氣氛組成與壓力、與配合料組成、熔制制度、氣氛組成與壓力、廓清劑等有關(guān)。廓清劑等有關(guān)。玻璃工藝玻璃工藝 u玻璃液的均化玻璃液的均化u消除玻璃液不均體，到達(dá)化學(xué)均勻與熱均消除玻璃液不均體，到達(dá)化學(xué)均勻與熱均勻。勻。u化學(xué)不均體對(duì)玻璃制品的不利影響化學(xué)不均體對(duì)玻璃制品的不利影響u熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)構(gòu)造應(yīng)力炸裂、光學(xué)常構(gòu)造應(yīng)力炸裂、光學(xué)常數(shù)數(shù)光畸變、粘度光畸變、粘度波筋、條紋波筋、條紋u均化方式均化方式u熔解、分散、對(duì)流、空氣攪拌熔解、分散、對(duì)流、空氣攪拌玻璃工

22、藝玻璃工藝 u玻璃液的冷卻玻璃液的冷卻u降溫以獲得成型所需的粘度降溫以獲得成型所需的粘度u鈉鈣硅玻璃降到鈉鈣硅玻璃降到1000-11001000-1100u要求冷卻的玻璃液溫度均勻一致要求冷卻的玻璃液溫度均勻一致u熱不均勻性導(dǎo)致產(chǎn)品厚薄不勻、波筋、炸熱不均勻性導(dǎo)致產(chǎn)品厚薄不勻、波筋、炸裂裂 u防止產(chǎn)生二次氣泡防止產(chǎn)生二次氣泡玻璃工藝玻璃工藝 五個(gè)階段各有特點(diǎn)，又相互聯(lián)絡(luò)和相互影響五個(gè)階段各有特點(diǎn)，又相互聯(lián)絡(luò)和相互影響在實(shí)踐熔制中經(jīng)常是同時(shí)進(jìn)展或交錯(cuò)進(jìn)展在實(shí)踐熔制中經(jīng)常是同時(shí)進(jìn)展或交錯(cuò)進(jìn)展主要決議于熔制工藝制度和玻璃窯構(gòu)造特點(diǎn)主要決議于熔制工藝制度和玻璃窯構(gòu)造特點(diǎn)池池 窯窯 中中不同空間，同一時(shí)

23、間不同空間，同一時(shí)間坩堝爐中坩堝爐中不同時(shí)間，同一空間不同時(shí)間，同一空間 玻璃工藝玻璃工藝 根據(jù)我國(guó)目前能源情況，根本上采用火焰池窯。其構(gòu)造主要包括：玻璃熔制，熱源供應(yīng)，余熱回收和供氣排煙四部分。 3.2 3.2 玻璃池窯主要構(gòu)造玻璃池窯主要構(gòu)造 u 玻璃熔制部分 u熔化部：它是進(jìn)展配合料溶化和玻璃的廓清與均化的部分。熔化部上部為火焰空間，下部為窯池?；鹧嬷饕尚t熄滅口噴出。玻璃工藝玻璃工藝 投料口：配合料從投料口投入窯內(nèi)，受火焰投料口：配合料從投料口投入窯內(nèi)，受火焰空間和玻璃液來(lái)傳送熱量；空間和玻璃液來(lái)傳送熱量；冷卻部：它是熔化好的玻璃液進(jìn)一步均化和冷卻部：它是熔化好的玻璃液進(jìn)一步均化和冷

24、卻的部位，也是玻璃液分配供料的通道。冷卻的部位，也是玻璃液分配供料的通道。熱源供應(yīng)部分熱源供應(yīng)部分空氣、煤氣通道：煙氣從火焰空間排至蓄熱空氣、煤氣通道：煙氣從火焰空間排至蓄熱室所經(jīng)過(guò)的通道室所經(jīng)過(guò)的通道玻璃工藝玻璃工藝 空氣、煤氣通道：煙氣從火焰空間排至蓄熱空氣、煤氣通道：煙氣從火焰空間排至蓄熱室所經(jīng)過(guò)的通道室所經(jīng)過(guò)的通道預(yù)燃室：指空氣、煤氣出程度通道后，借助預(yù)燃室：指空氣、煤氣出程度通道后，借助氣流渦動(dòng)、分子分散與相互撞擊，在入窯前氣流渦動(dòng)、分子分散與相互撞擊，在入窯前預(yù)先進(jìn)展部分混合。預(yù)先進(jìn)展部分混合。噴火口：指噴出火焰的地方。噴火口：指噴出火焰的地方。玻璃工藝玻璃工藝 u余熱回收部分余熱

25、回收部分 u利用煙氣余熱來(lái)加熱助燃空氣和煙氣，進(jìn)而到利用煙氣余熱來(lái)加熱助燃空氣和煙氣，進(jìn)而到達(dá)提高火焰溫度和節(jié)能的效果。達(dá)提高火焰溫度和節(jié)能的效果。u供氣排煙部分供氣排煙部分 u包括交換器，空氣、煙氣煙道，中間煙道，鼓包括交換器，空氣、煙氣煙道，中間煙道，鼓風(fēng)機(jī)，總煙道和煙囪。風(fēng)機(jī)，總煙道和煙囪。玻璃工藝玻璃工藝 玻璃工藝玻璃工藝 3 33 3 影響玻璃熔制過(guò)程的工藝要素影響玻璃熔制過(guò)程的工藝要素u玻璃成分玻璃成分u高熔點(diǎn)組分多，熔化速度慢高熔點(diǎn)組分多，熔化速度慢u低熔點(diǎn)組分多，熔化速度快低熔點(diǎn)組分多，熔化速度快u原料及配合料的性質(zhì)原料及配合料的性質(zhì)u石英顆大小和外形、雜質(zhì)的難熔性、氣體率、石

26、英顆大小和外形、雜質(zhì)的難熔性、氣體率、均勻性、碎玻璃等。均勻性、碎玻璃等。u加速劑的運(yùn)用加速劑的運(yùn)用u氟化物、氟化物、B2O3B2O3等，加速熔制過(guò)程等，加速熔制過(guò)程u加料方式、熔制制度、輔助電熔和攪拌加料方式、熔制制度、輔助電熔和攪拌玻璃工藝玻璃工藝 3 34 4 玻璃的成型玻璃的成型u玻璃的粘度隨溫度下降而增大的特性是玻璃的粘度隨溫度下降而增大的特性是玻璃制品成型和定形的根底。玻璃制品成型和定形的根底。u長(zhǎng)性玻璃長(zhǎng)性玻璃在在102106 PaS102106 PaS范圍內(nèi)相范圍內(nèi)相應(yīng)的溫度范圍大的玻璃應(yīng)的溫度范圍大的玻璃u短性玻璃短性玻璃在在102106 PaS102106 PaS范圍內(nèi)相范

27、圍內(nèi)相應(yīng)的溫度范圍小的玻璃應(yīng)的溫度范圍小的玻璃玻璃工藝玻璃工藝 u日用玻璃成型日用玻璃成型u吹制成型吹制成型u包括人工成型和機(jī)械成型包括人工成型和機(jī)械成型u平板玻璃成型平板玻璃成型u主要有浮法、垂直引上法、平拉法主要有浮法、垂直引上法、平拉法 玻璃工藝玻璃工藝 浮法玻璃的消費(fèi)過(guò)程浮法玻璃的消費(fèi)過(guò)程熔融玻璃液進(jìn)入盛有熔融錫液的錫槽中，玻璃液熔融玻璃液進(jìn)入盛有熔融錫液的錫槽中，玻璃液浮在錫液外表上，在外表張力的作用下，使玻璃浮在錫液外表上，在外表張力的作用下，使玻璃具有光潔平整外表，并在以后冷卻硬化過(guò)程加以具有光潔平整外表，并在以后冷卻硬化過(guò)程加以堅(jiān)持。經(jīng)過(guò)定型、冷卻后，進(jìn)入退火窯退火、冷堅(jiān)持。經(jīng)

28、過(guò)定型、冷卻后，進(jìn)入退火窯退火、冷卻，最后經(jīng)切割成為原片。卻，最后經(jīng)切割成為原片。玻璃質(zhì)量高，拉引速度快，產(chǎn)量大，厚度可控，玻璃質(zhì)量高，拉引速度快，產(chǎn)量大，厚度可控，便于消費(fèi)自動(dòng)化。便于消費(fèi)自動(dòng)化。浮法玻璃工藝表示圖浮法玻璃工藝表示圖 玻璃工藝玻璃工藝 第四章第四章 玻璃的退火與淬火玻璃的退火與淬火4.1 4.1 玻璃的應(yīng)力玻璃的應(yīng)力暫時(shí)應(yīng)力暫時(shí)應(yīng)力在溫度低于應(yīng)變點(diǎn)時(shí)，玻璃處于彈性變形溫在溫度低于應(yīng)變點(diǎn)時(shí)，玻璃處于彈性變形溫度范圍，在經(jīng)受不均勻溫度變化時(shí)所產(chǎn)生的度范圍，在經(jīng)受不均勻溫度變化時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力熱應(yīng)力隨溫差的存在而存在，隨溫差的消逝而消逝。隨溫差的存在而存在，隨溫差的消逝而消逝。不會(huì)

29、對(duì)玻璃制品呵斥損害，假設(shè)溫度急劇變不會(huì)對(duì)玻璃制品呵斥損害，假設(shè)溫度急劇變化化, , 暫時(shí)應(yīng)力超越玻璃的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，也能暫時(shí)應(yīng)力超越玻璃的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，也能使玻璃破裂。使玻璃破裂。玻璃工藝玻璃工藝 u永久應(yīng)力永久應(yīng)力u當(dāng)玻璃冷卻到室溫，溫度梯度消逝后依當(dāng)玻璃冷卻到室溫，溫度梯度消逝后依然存在的應(yīng)力稱為永久應(yīng)力或剩余應(yīng)力。然存在的應(yīng)力稱為永久應(yīng)力或剩余應(yīng)力。u產(chǎn)生的根本條件：冷卻的速度快，開(kāi)場(chǎng)產(chǎn)生的根本條件：冷卻的速度快，開(kāi)場(chǎng)冷卻的溫度在玻璃應(yīng)變點(diǎn)之上。冷卻的溫度在玻璃應(yīng)變點(diǎn)之上。u除非經(jīng)退火處置，否那么永久應(yīng)力將不除非經(jīng)退火處置，否那么永久應(yīng)力將不斷存在于玻璃制品中。斷存在于玻璃制品中。玻璃工藝玻

30、璃工藝 u定義與目的定義與目的u消除玻璃制品在成型或加工后殘留在制消除玻璃制品在成型或加工后殘留在制品內(nèi)的永久應(yīng)力的過(guò)程。品內(nèi)的永久應(yīng)力的過(guò)程。u防止炸裂和提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度防止炸裂和提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度u任何玻璃制品在加工過(guò)程中都存在著剩任何玻璃制品在加工過(guò)程中都存在著剩余熱應(yīng)力或永久應(yīng)力。余熱應(yīng)力或永久應(yīng)力。4.2 4.2 玻璃的退火玻璃的退火玻璃工藝玻璃工藝 u玻璃的退火工藝制度玻璃的退火工藝制度u玻璃的退火溫度玻璃的退火溫度u必需把玻璃加熱到轉(zhuǎn)變溫度附近，保溫必需把玻璃加熱到轉(zhuǎn)變溫度附近，保溫均熱，消除溫度梯度，使應(yīng)力松弛，從而均熱，消除溫度梯度，使應(yīng)力松弛，從而消除永久熱應(yīng)力。這個(gè)選定的溫度叫退火消除永久熱應(yīng)力。這個(gè)選定的溫度叫退火溫度。溫度。退火溫度退火溫度上限溫度上限溫度3min3min消除消除95%95%下限溫度下限溫度3min3min消除消除5%5%在轉(zhuǎn)變溫度附近在轉(zhuǎn)變溫度附近, ,玻璃具有粘彈性玻璃具有粘彈性, ,可經(jīng)經(jīng)過(guò)構(gòu)造調(diào)可經(jīng)經(jīng)過(guò)構(gòu)造調(diào)整使應(yīng)力松弛。整使應(yīng)力松弛。玻璃工