7 浮法玻璃缺陷种类、成因及处理措施7.1 浮法玻璃缺陷的分类浮法玻璃的缺陷按显微结构可以分为两大类:非晶态缺陷和晶态缺陷。
7.1.1非晶态缺陷可分为:(1) 气相缺陷(气泡)。
(2) 玻璃相夹杂物(条纹和疖瘤)。
(3) 由不均匀应力产生的缺陷。
(4) 硌伤和压裂。
7.1. 2 晶态缺陷(夹杂物)可分为:(1) 未熔化的残留物。
(2) 受侵蚀的耐火材料。
(3) 玻璃熔体的析晶。
(4) 锡槽产生的上表面缺陷。
7.2原料及熔化部位产生的缺陷本节根据其缺陷分类进行叙述。
7.2.1 气泡气泡是玻璃中能看见的气体形态。
与玻璃熔体对比,气泡属于另一种物态,在浮法玻璃中是一种较难判断和解决的缺陷。
它的存在,严重影响玻璃质量的提高。
浮法玻璃中的气泡基本上可分为三类:(1)初熔和澄清之后残存在玻璃中的澄清气泡。
(2)因条件发生变化,又从玻璃中析出来的再生气泡,也叫重沸泡。
(3)外界加入到玻璃中的污染气泡,它的初态可能是气体、液体或固体,但最终以气泡形成玻璃缺陷。
浮法玻璃形成的气泡根据其直径的不同又可分:气泡和微气泡;一般来说,将直径在毫米范围的称为气泡,直径十分之一毫米范围之内的称为微气泡。
7.2.1.1澄清泡澄清过程就是在熔化结束后,使玻璃内的大气泡大量释放,这种气体的释放有很快的上升速度,这样在上升尾流中又带动小气泡上升。
而这种小气泡只有在经过好长一段时间后才能达到表面。
澄清过程就是消除玻璃液中所有的气泡。
而没有被消除的便形成澄清泡残留在玻璃中。
这种气泡的释放可以通过化学途径在澄清剂的作用下实现,或通过物理途径在鼓泡器的作用下完成。
需要指出的是:1个半径为R的气泡,在粘度为δ和密度为d的介质中的上升速度由下式给定:V=2/9r2dg/δ,如果r=0.5mm, δ=100泊和d=2,那么该类气泡的上升速度为: V=36cm/h。
如果r=0.05mm, 那么该类气泡的上升速度为: V=0.36cm/h。
因此,来不及排出的澄清泡直径一般较小。
气泡通常产生于澄清不良,它由几个零点几毫米的小气泡组成。
经常这是一些因缺少澄清剂、澄清温度或澄清时间而在澄清过程中未被排除的碳酸钠的分解而产生的CO2气泡。
(1)解决措施增强热障,将最后一对小炉调节成氧化燃烧,改善澄清条件,升温度或调整澄清剂的用量。
(2)气泡中的气体在玻璃气泡内发现的气体中,可以例举出:CO2,CO,SO2,O2,N2,氧化氮和水蒸气。
特别是由配合料中的碳酸钠产生的CO2是最通常和最多的;氮气和氧气产生于投料颗粒中夹杂的空气; SO3产生于硫酸钠;水蒸气来自于原料或某些组成部分中的化合水。
7. 2.1.2重沸泡该类泡是由于物理的原因(热重沸、机械重沸)和化学的原因(气体溶解度的变化),使溶于玻璃液中的气体重新析出,而形成的气泡。
解决的方式:避免澄清温度后温度和机械作用的波动。
7. 2.1.3芒硝泡一般为长形的,内部带有发亮芒硝沉淀物的气体类杂物。
在薄玻璃中,该缺陷表现为一条亮线道。
该类泡大多呈枣核形状,里面充满白色晶体,在玻璃板的上表面,泡周围有波纹。
有的呈不规则颗粒状,浮在玻璃上表面,呈白色或乳白色,颗粒旁有波纹。
显微照片见照片7-1,7-2。
照片7-1:×40 照片7-2:×40 正交光下(1)来源未熔化好的玻璃液、小炉下面的配合料料毯位置调整不好、燃烧不充分、熔窑进口端过氧化熔化。
(2)解决措施调解熔化、调整油抢和风油比、适当增加配合料中碳粉的比例或调整1#小炉片还原气氛。
7. 2.1.4耐火材料形成的杂质泡(1)来源由于该类泡产生的位置复杂,大小、形状及在玻璃板中的位置没有规律性,一般来说越往后区泡径较大,规律性逐渐变强,显微镜下泡壁有液珠的痕迹。
大部分由耐火材料孔洞排出形成的泡,泡内气体成份接近空气成分。
(2)解决措施进行气泡气体成分分析,判断起跑产生的位置和具体来源。
给出具体的解决措施。
7. 2.1.5搅拌泡该类泡泡径较大,一般都在1.0mm以上,位于玻璃板的上表面,有波及,气泡位置较为固定。
泡内气体成分接近空气成份。
一般由于搅拌杆入玻璃液面太浅或不动层太厚,造成搅拌把空气裹入玻璃液而形成的泡。
采取改变脚板转速的方式或调整液流状态进行解决。
编号泡径(mm)压力(kpa)CO2 Ar N21 1.46 34 9.2 0.92 892 1.50 34 8.7 0.93 903 1.33 34 10.1 0.91 877. 2.2 晶态缺陷(结石)玻璃中各种固体夹杂物无论其来源如何统称为“结石”。
其中,有未熔化的配合料以及随着配合料进入熔体中的难熔物质,耐火材料未熔化的残余物等。
另外,还有从玻璃自身析出的结晶体。
玻璃结石是一种严重的缺陷,是一种各种形状不同的不透明夹杂物。
其形状,只有在显微镜下进行目测分析才能人出不同形状的结石,了解产生的原因。
该类缺陷通常位于玻璃厚度内,但如是因冷却部碹顶或锡槽顶滴液物造成的,就可能轻微暴露在玻璃的表面上。
结石的尺寸可从肉眼面前能看到的极小颗粒到大块夹杂,可有不同的形状和颜色,可是不透明的或半透明的。
由于其组成与周围玻璃的组成不同,因此其膨胀一般也根据其组成膨胀,这样在冷却时在其周围就会产生应力,特别是当结石较大时,产生的应力就越大。
在大部分场合,这将导致玻璃带的破裂。
结石的种类又可分为:耐火材料结石、配合料结石、碹滴结石、析晶结石。
7. 2.2.1配合料结石该类缺陷大多在玻璃板的上表面,呈白色小粒状或多个颗粒的聚合体。
结石周围有较宽的扩散层,在窑内停留时间长的结石,表面瓷化,周边与玻璃界限不很清晰。
(1)形成的原因如下:该类结石属于未熔化的残留物。
一般因为:硅砂颗粒过大,形成的未熔石英;配合料调合不均匀,局部硅砂富集形成的;配合料输送及窑头料仓贮存过程中的分层;助熔剂(Na2CO3 、Na2SO4)过少;熔化时跑料或边部切料;熔化温度过低(主要是玻璃液温度低)等过程造成。
显微照片见照片7-3,7-4。
照片7-3:×50 照片7-4:×40(2)解决措施:严格控制硅砂的上、下限粒度。
加强熔化操作,保证在换火时,不切料,稳定料山及泡界线位置。
7. 2.2.2耐火材料形成的夹杂物耐火材料结石通常都不是暂时出现的缺陷,而是一种严重的生产事故。
缺陷一旦出现,消除它往往十分困难,有时,要完全耐火材料产生的结石,通常要采取一些根本性的改变措施。
7. 2.2.2.1 斜锆石(1)形状和岩相斜锆石可分为一次斜锆石、二次斜锆石及一二次斜锆石,三者外观无大区别。
在玻璃中呈白色及灰白色致密小颗粒状,与玻璃基体界限分明,有坚硬的瓷质感。
在显微镜下,一次斜锆石呈细小颗粒状或纺缍状、卵状分布,二次斜锆石呈松枝状。
显微照片见照片7-5,7-6,7-7,7-8。
照片7-5:二次斜锆石×50 照片7-6:二次斜锆石×100照片7-7:二次斜锆石×40 照片7-8:一次斜锆石×100(2)可能产生的原因来自于池壁的AZS砖,由于温度及对流的波动引起玻璃液对池壁的冲刷造成AZS砖的剥落。
(这种原因常伴随有刚玉的产生)。
锆英石捣打料落入玻璃液,由该原因形成的结石的结构较疏松。
窑底不动层的翻出物。
(这种晶体往往发育良好、完整,多为二次斜锆石)。
(3)解决措施剔除原板中这种结石颗粒,因为这种结石随碎玻璃重新入窑后,大结石较难熔掉,小结石继续析晶或形成条纹或疖瘤。
加强熔化操作,稳定玻璃液流,防止池底凉玻璃液上翻。
加强熔化制度的稳定。
7. 2.2.2.2碹滴(1) 形状和岩相该类结石呈尺寸大小不等的不透明或半透明状,颜色为白色、灰色、深色、浅黑色等。
结石中央呈原砖状,边部有溶解蚀变和析晶。
结石旁波及较大,常常还伴随有裂纹。
在显微下, 呈方石英,鳞石英晶体,晶体粗大的鳞石英多呈矛头状双晶,单偏光下,呈浅黄色,突起较低,正交光下,有灰白、浅黄的干涉色。
显微照片见照片7-9,7-10。
照片7-9:磷石英×40 照片7-10:方石英×100(2) 产生原因和部位熔化部碹顶硅砖的剥落物,产生部位从前区L型吊墙至熔化部后山墙都有。
产生部位不同,其化学组成及物相组成都有所不同。
产生于前区L型吊墙(晶型排列不整齐);产生于前区碹顶的中部(晶体排列整齐,呈玉黍状或团粒状);产生于前区碹顶边部(晶型排列如L型吊墙);产生于热点后部碹顶(晶型排列整齐)这个部位是温度相对较低,碱性组分、芒硝分解产物易在此处凝聚,侵蚀较严重;产生于熔化部后山墙(晶体中含有硫元素),呈钟乳石状的熔融凝聚物,可能有残砖存在。
(3)解决措施调整火焰角度,减少火焰对碹顶的上扬烧损。
在不影响熔化的前题下,可考虑适当降低熔窑温度。
在满足澄清的前题下,尽量减少澄清剂芒硝的用量定期处理后山墙的挂帘子。
f. 提高重油质量,降低水份含量,稳定风量及窑压。
7. 2.2.2.3霞石(1) 形状和岩相为白色颗粒结石,有时在疖瘤内呈半透明析晶状。
显微镜单偏光下呈羽毛状或阶梯状,正交光下,有鲜艳的干涉色。
显微照片见照片7-11,7-12。
照片7-11:霞石×50 照片7-12:霞石×50(2)产生的原因和部位铝硅质原料中(钾长石)有大颗粒;钾长石水份偏大、细粉过多造成结团;原料加工、运输、贮存的过程中引入了铝硅质、高铝质夹杂,如:粘土质、莫来石、煤矸石、刚玉石及耐火砖砖屑等;池壁锆刚玉砖的冲刷、熔蚀形成的大粘度玻璃液进入主体玻璃液后的析晶。
α-β刚玉砖的熔蚀所形成。
斜坡碹上保温所用的高铝质粘土泥,一般在刚投产时发生。
(3)解决措施严格控制钾长石上、下限颗粒组成。
保证配合料调合均匀。
保证玻璃液的对流、液面、料堆、温度稳定,严禁液面的大起大落,减轻对池壁的严重冲刷。
若玻璃中有大的夹杂物,应切除后再进入碎玻璃循环系统。
7. 2.2.2.4刚玉(1)形状和岩相在玻璃板面呈白色致密颗粒状,颗粒较小,结石与玻璃界限较清晰。
显微下观察,结石中心呈致密原砖结构,结石旁边有粒状、柱状、板状刚玉颗粒析出或刚玉周围有二次莫来石、霞石伴生。
(2) 产生原因和部位AZS砖侵蚀剥落的蚀变产物;莫来石砖(如前区L型吊墙)的侵蚀后产生结石的伴生物;粘土砖的侵蚀后所形成结石的伴生物;α-β刚玉砖的剥落物;原料中有锆铝质、铝硅质(粘土砖等)、铝质(刚玉)、高铝质(莫来、石刚玉砖)等夹杂物。
(3)解决措施严禁温度大幅度变化,液面的频繁起落,这两种情况可对池壁造成严重冲刷。
7. 2.2.2.5 莫来石(1) 形状和岩相在玻璃板面呈白色或浅黄色颗粒状,与玻璃液界限较分明。
在显微下观察,中心为莫来石原砖结构,边部有刚玉、针状莫来石及霞石析出,若是锆莫来砖砖还会有斜锆石析晶。
(2) 产生原因和部位莫来石砖的剥落物,原料中夹杂有莫来石砖颗粒。