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3 玻璃的熔制及熔(1)讲解
(5)玻璃液冷却阶段 将清澄和均化了的玻璃液均匀降温,使玻璃 液具有成型所需的黏度; 在冷却阶段应不破坏玻璃液的质量; 浮法玻璃冷却阶段结束的温度在1100~ 1050℃左右。
3.1.1 配合料的熔化
(1)配合料的加热及初熔 (2)各种反应简介 多晶转变 盐类分解 水分的逸出 (3)成分的挥发 R2O的挥发 由纯碱引入时:引入量×0.032% 由芒硝引入时:引入量×0.06%
3.1.3 澄清
(1)目的 消除玻璃液中的气泡 (2)玻璃液中的气泡形态和种类 形态:可见气泡、溶解气泡、化学结合的气 体。还有熔体表面上的气体。 种类: CO2、SO2、SO3、N2、O2、H2O、H2
(3) 排泡与去气 澄清是排出玻璃液中的可见气泡; 去气是全部排除玻璃液中的气体,包括化学 结合的气体。
B.二次气泡(灰泡,直径小于0.1mm) ①硫酸盐和其他盐类的继续分解; ②溶解气体的析出; ③耐火材料气泡 ④玻璃液流股间的化学反应; ⑤电化学反应
r=1mm时, 2σ/r =0.6kPa; r<0.01mm时, 2σ/r > 0.06MPa; R= 0.001mm时, 2σ/r= 0.6MPa。 可以看出,表面张力对大气泡的影响可以忽 略,对小气泡的影响则是巨大的。 玻璃液中存在的微小气泡,在温度降低时, 内部的压力急剧增大,使气泡内的气体分压 明显大于玻璃液中气体的分压,从而溶解于 玻璃液中;温度升高时,气泡又会析出。
B.新气泡的产生 澄清好的玻璃液一般不能再次产生气泡。 原因是: 新生气泡的半径r≈0,需要克服的
2σ/r≈∞。
(8)影响澄清的因素
A.配合料中的气体率 一般15~20% B.澄清温度 温度高,黏度小,有利于澄清;熔窑温度受 耐火材料的限制。 C.窑压 微正延长澄清时间 B.提高澄清温度 C.搅拌 D.鼓泡 E .加澄清剂(最常用)
3.1.4 玻璃液的均化
(1)目的 达到化学成分和热均一性 (2)原因 膨胀系数不同将产生结构应力;光学性质不 同将产生光畸变;产生玻筋、条纹;析晶。
(3)均化过程
不均体的溶解与扩散是主要的均化过程; 扩散系数是温度和黏度的函数; 提高均化的方法是提高熔制温度和减小玻璃 液的黏度。
澄清剂分解的气体若渗入气泡,则使得气泡 中某一种气体的分压比原来的分压大,相应 的其他气体的分压就比液体中该气体的分压 减小,就可以从液体中吸收该气体,使气泡 增大; 澄清剂分解的气体若渗入玻璃液中,则液体 中气体的分压就大于气泡中的分压,气泡可 以从液体中吸收,使使气泡增大。
b.中气泡(0.1 ~0.01 mm) 这类气泡较小,气泡之间不会相容变大,只 能靠澄清剂来澄清。
另外要考虑氧化铈、煤粉的挥发量。 (4)影响配合料熔化的因素 熔化温度:温度每升高10℃,反应速度增加 10%; 原料的形式:颗粒度的搭配、加料方式; 原料的易熔性:助熔剂的多少、原料的活性;
3.1.2 玻璃的形成
(1)玻璃的形成过程 玻璃的形成过程的速度取决于石英颗粒的熔 解和扩散速度。 助溶剂的多少(熔化速度); 熔体的黏度(扩散速度); 熔体温度(熔化速度); 石英颗粒(熔解快慢)。
(5)强制均化技术
A.鼓泡 B.搅拌 水平搅拌 垂直搅拌
3.1.5 玻璃液的冷却
(1)目的
将澄清均化好的玻璃液,降温200~300℃,达 到1100 ℃,进入锡槽成型。 (2)影响因素 A.热均匀程度 熔窑四周和玻璃液的上下层之间温度的均匀性, 一般采用自然降温。
c .微小气泡(<0.01 mm) 这类气泡在澄清过程中不会消失,在后期会 溶解于玻璃液中。
(7)表面张力的影响
A.气泡在玻璃液中所受的压力 P=窑气的压力(约0.1MPa)+气泡所受玻
璃液的压力(最大0.0368MPa)+ 2σ/r
σ——表面张力 R——气泡的半径 只有气泡的浮力大于P时,气泡才能上浮排 出。
(4)影响均化的因素
A.温度 温度越高,黏度越小,溶解扩散速度越快; B.黏度 玻璃液的黏度越小,溶解扩散速度越快,可 选择降低黏度的配方或原料; C.表面张力 表面张力越小,越易均化;表面张力大的条 纹和不均体,即使受到剪切力作用也难以伸 长和消失;
D.玻璃液的对流 玻璃液的对流有利于均化,但对耐火材料侵 蚀加大; E.气泡的上升 澄清过程,带动玻璃液均化;
(3)玻璃液澄清阶段 1400~1500℃ 进行; 气体因玻璃液黏度降低而大量逸出,直到气 泡全部排出。
(4)玻璃液均化阶段 此阶段结束时的温度略低于澄清温度; 当玻璃液长时间处于高温下,由于对流、扩 散、溶解等作用,玻璃液中的条纹逐渐消除, 化学组成和温度逐渐趋向均一。
(4)澄清过程中气体间的转化与平衡
(5)澄清过程
澄清过程就是首先使气泡中的气体、窑内气 体与玻璃液中物理溶解和化学结合的气体之 间建立平衡,再打破这种平衡,使玻璃液中 溶解的气体进入较小的可见气泡,可见气泡 漂浮于玻璃液的表面而加以消除。
(6)澄清原理
a.大气泡(>0.1mm) 影响气泡变大的因素: 一是多个小气泡(可见)集合为一个大气泡 (由于小气泡相距较远较难进行); 二是溶解的气体渗入气泡,使之扩大(实际 进行); 三是澄清剂分解的气体渗入气泡或玻璃液。
3 玻璃的熔制及熔窑
本章主要讲述玻璃熔制的工艺过程、熔窑结 构及常见操作。
3.1 玻璃熔制工艺原理
玻璃熔制的五个阶段 (1)硅酸盐形成阶段 800~1000℃ 进行;最后变成由硅酸盐和 二氧化硅组成的不透明烧结物;硅酸盐形成 速度取决于配合料性质和加料方式。
(2)玻璃形成阶段 1200 ~1300 ℃左右进行; 硅酸盐和石英砂粒完全溶解于熔融体中,成 为含大量可见气泡、条纹、在温度上和化学 成分上不够均匀的透明的玻璃液。