刘志彬毕业论文：浮法玻璃微气泡的处理技术 Page 1 of 41
洛阳工业高专2005年
应届毕业生毕业论文
浮法玻璃气泡的处理技术
指导老师：刘缙
学生： 刘志彬
学号：0110216
班级：02101
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浮法玻璃微气泡的处理技术
摘要：浮法工艺中，气泡是影响浮法玻璃质量的三大缺陷之一，国内浮法生产厂家普遍亏损．因此，要摆脱困难的方法之一就是必须解决气泡问题。
关键词：浮法玻璃 , 气泡
Summary: In technology of the float method, the envelope is one
of the three big defects that affect the quality of the glass , the
companies that produce glass in this way are usually keeping loss．
So one of the methods to get rid of the difficulty is have to solve
the problem of the envelope .
Key words: The glass of the float method, envelope.
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目录
前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
一、 浮法玻璃产品中气泡处理技术的重要性„„„„„„5
二、 气泡的分类„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
三、 浮法玻璃中气泡的成因„„„„„„„„„„„„„10
四、 气泡的分析检验，成分确定„„„„„„„„„„„18
五、 浮法玻璃中气泡的消除„„„„„„„„„„„„„21
六、 联系实际生产谈浮法微气泡。„„„„„„„„„„36
七、 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„41
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前言
浮法是一种先进的成型工艺，在世界上迅速推广发展，技术日趋成熟。具有高速、优质、生产厚度范围大，成本低，布局简单便于实现全生产线自动化等优点。
浮法玻璃的成型原理与传统的方法不同，浮法玻璃的成型是在自由锡液面上进行的，玻璃液所受的重力完全由锡液承受，玻璃在成型过程中能缓慢而均匀的冷却，表面张力能够充分发挥作用，使玻璃表面得以抛光，浮法玻璃的抛光是在锡槽中进行的，锡槽中具有高温和均匀的温度场，锡液温度可以自由调节，且横向温差小，玻璃液与锡液几乎不浸润，无化学反应。浮法生产的成形过程是在锡槽中完成的，锡槽有一定的深度，其高温区温度达1200℃以上，并保持一定的温度制度，通入保护气体（N2及H2）防止锡液的氧化。从玻璃熔窑出来的温度约为1100℃左右的玻璃液，通过流道、流槽流到锡槽的锡液表面上，在重力及表面张的作用下，玻璃液摊开成为玻璃带，玻璃带在拉边机、挡边器等成形设备的作用下，形成能达到生产要求的厚度、宽度的玻璃带，向锡槽尾部拉引，经过抛光、硬化、冷却后被引上过渡辊台，辊台的辊子转动，把玻璃带拉出锡槽，送入退火窑，经退火后的玻璃带在冷却部被切裁成所需的板面，然后送入成品库储存。
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一、 浮法玻璃产品中气泡处理技术的重要性
在Na2-Ca2-SiO2 系统的工业玻璃中气泡是气体在玻璃中存在的可见形态，它破坏了玻璃制品的外观和光学均一性，气泡与它周围玻璃的膨胀系数不同，产生应力，降低了玻璃制品的机械强度和热稳定性，造成大量的废品和次品玻璃，严重影响玻璃厂家的利益。所以浮法玻璃产品中的气泡问题一直是困扰着玻璃生产厂家的一大难题，在生产实践中，气泡、夹杂物（结石）和玻筋往往是影响浮法玻璃质量的三大缺陷。例如，高档气车玻璃、光学和IT行业使用的浮法玻璃对气泡大小要求非常的严格，如发达国家，用于汽车玻璃的浮法原片，直径大于0.2mm的气泡每公斤玻璃液低于0.05个，大于0.5mm的气泡为拒绝缺陷。国内虽然有许多浮法生产厂家，但是除合资厂外，可满足高档汽车玻璃质量生产的浮法线很少，其中玻璃熔化时气泡不能很好控制是主要的原因之一。目前国内浮法生产厂普遍亏损，摆脱困难的办法之一应是生产高附加值的浮法玻璃，因然，需要厂家改进气泡质量等问题。
为此，国内外很多研究人员运用各种理论及模拟手段对玻璃中的气泡特别是微气泡的成因及消除方法做了深入的研究，在玻璃生产实践中也摸索出了很多减少直至消除可见气泡的方法及手段。由于玻璃中气泡的产生因素许多，其中既有化学的，也有物理的，还有一些是物理化学的及其它因素都可能导致气泡的产生，同时这些因素之间很多又存在着相互影响，所以为了最终确定浮法玻璃产品中的气泡起因和气体成份，在研究领域，以及一些特殊的玻璃行业，如电子玻璃及光学玻璃行业等，常常采用以下方法：微化学法（Micro-chemistry）、气相色谱法（Gas 刘志彬毕业论文：浮法玻璃微气泡的处理技术 Page 6 of 41
Chromatography）、质谱法（Mass Spectrometry）激光拉曼谱法（Laser Raman Spectroscopy）、超高真空——质谱法（UHV-MS）等来分析气泡中的气体组成及组分含量来寻找气泡起因的线索。
二、 气泡的分类
在玻璃制品中的气泡，常按它们的直径或单位体积（或重量）内的个数多少来判断，以些表示缺陷的程度，并划他玻璃的等级。为了更好的研究玻璃中的气泡，我们必须把气泡进行合理的分类，气泡，按照它的形状和大小，有各种名称和分类，比如按照尺寸大小，气泡可以分为灰泡（直径<0.8mm）和气泡（直径>0.8mm）。气泡的形状可呈球形，椭圆形或细长的线形，它们的变形主要同成形过程有关，气泡中的气体可： O2 、H2、 、H2O 、CO 、CO2 、SO2 、SO3 、H2S 、NO2 、N2。
按其产生的原因，气泡可分为：
2.1配合料调制不良生成的泡
配合料本身就多少有发泡的倾向，然而当配合料粒度、水分、碎玻璃加入量等不适时，便容易产生空气气泡和CO2
2.2.1一次气泡
配合料在熔化过程中，由于各组份一系列的化学反应和易挥发组份的挥发释放出大量的气体。通过澄清作用，可以除去玻璃中的气泡，但实际上，玻璃澄清结束后，往往有一些气泡没有完全逸出，或是由于平衡破坏，使溶解了的气体又重新析出，残留在玻璃液之中，这种气泡叫一次气泡。
配合料在熔制过程中，由于各组分一系列物理的，化学的和物理化学的反应及易挥发组份的挥发，从结构的观点来说，硅酸盐玻璃在形成过程中，在加热而导致各类盐类的分解主要是一些刘志彬毕业论文：浮法玻璃微气泡的处理技术 Page 7 of 41
化学反应，其中产生大量气体的反应，主要是碳酸盐和硫酸盐等原料中化合物的分解，另外还有一些复盐，低共熔及多组分混合物在加热过程中发生的一些复杂化学及固相反应中均产生出大量含有多种组成的气体，这些气体存在于玻璃液中，即生成气泡。
2.2.2二次气泡
玻璃液在澄清结束后，气液两相处于平衡状态，这时玻璃中不会重新生成气泡，但是尚有再发生气泡的可能。当玻璃液所处的条件有所改变，如窑内气体介质的成分改变，温度的改变，发生化学反应等，则在已经澄清好的玻璃液内又出现气泡，这时气泡很小，这种气泡称为二次气泡。
二次气泡通常指已经澄清好的玻璃液里又产生和生产出来的气泡，这种气泡直径小，数量多。产生的原因有物理的和化学的两种，在浮法玻璃生产中，主要是热处理上的原因，主要是降温后的玻璃液中的气体将由于温度的升高，引起溶解度的降低，即在澄清温度下已趋于饱和状态后一但温度的升高就会析出十分细小的、均匀分布的二次气泡。
2.2.3池窑操作不当引起的泡
当投料条件、熔化澄清条件不适当的时候，便留下泡，在搅拌条件规定得不当，便很容易留下泡，再者，已经澄清的玻璃在熔窑后部（如澄清部），由于温度的上升，或者炉内氛发生变化，便再次出现泡，这种现象称为再沸腾，还原气氛使溶在玻璃液中的SO3还原，便生成SO2泡，此外，如果存在着气体溶解度不同的异质玻璃时，便会使与它邻近的玻璃液发泡。当熔融状态的玻璃急剧冷却时，还会在冷却部分中产生低压的真空泡。
2.3玻璃液与耐火材料接触所引起的气泡 刘志彬毕业论文：浮法玻璃微气泡的处理技术 Page 8 of 41
在玻璃窑炉内，最高温度有1600℃左右，玻璃液在这样的高温下，与熔窑内的耐火材料会生化学反应， 会对耐火材料产生腐蚀，耐火材料腐蚀后的一些成分进入玻璃液中会产生所泡，同时由于而为材料本身的原因也会使熔体产生一些气泡。
2.3.1由物理原因产生的气泡
在耐火材料与玻璃液接触的界面，耐火材料表面凸出部分或有气孔敝露的部位成为核心，过多地溶解在玻璃液中的气体便成为气泡，此外，还有玻璃浸入到耐火砖的气孔，将空气挤到玻璃液中去的情况。
2.3.2耐火材料中的杂质引起的气泡
耐火材料中，如有碳，碳化物，氧化铁，氧化钛等杂质，便使玻璃出现气泡。在还原气氛中烧成的耐火砖多含有碳化物，多价元素的低价氧化物，当用碳化硅研磨材料加工耐火砖材时，如果清洗不充分便会产生CO2泡。
2.3.3耐火材料被侵蚀而引起的泡
电熔耐火砖的胶结体中玻璃液在耐火砖表面形成变质层，它们的溶解度因为与玻璃液的不同，所以这些物质一进入玻璃液中，便容易成为生成气泡的根源，由这种原因生成的泡多为SO2或N2泡。
2.3.4由于电化学作用所生成的泡
在成为电解质的玻璃液中浸入两种物质，并在氧化气氛中接通电路时，会形成电池，则从已成为阴极的物质中产生以氧为主要成分的泡，称之为电解泡。在还原气氛中则不易产生泡，当耐火材料成为电极时，酸度低的一方成为阴极，例如：含SiO2高的耐火材料，如果玻璃液与含碱土多的耐火材料接触，后者便发泡，