《玻璃工藝知識》PPT課件.pptVIP

玻璃工藝基礎(chǔ)知識,主講：肖體喜,第1章 玻璃的基礎(chǔ)知識,1.1玻璃的定義 1.2玻璃的分類 1.3玻璃的特性,玻璃是一種透明或半透明的無定形物質(zhì)，主要成分為硅酸鹽，因此玻璃可以理解為：玻璃是熔融、冷卻、固化的非結(jié)晶（在特定條件下也可能成為晶態(tài)）的無機(jī)物，是過冷液體；同時(shí)也可理解為“熔體因受冷卻，粘度逐漸增大而形成的非晶態(tài)固體物質(zhì)”。我廠玻璃是由SiO2、Al2O3、CaO、Na2O組成，主要是呈硅酸鈣、硅酸鈉及其復(fù)鹽狀態(tài)，基本結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,1.1 玻璃的定義,1.2 玻璃的分類,1、按成份分：石英玻璃、鈉硅玻璃（泡花堿）、鈉鈣硅玻璃（窗、瓶罐、器皿、玻璃纖維）、鈉鋁硅玻璃（微晶玻璃、乳白玻璃）、鉛晶玻璃、水晶玻璃、鈣鋁硅玻璃（用于微波爐的耐熱、高壓鍋上的玻璃）、硼酸鹽玻璃（電子館、鈉光燈及化學(xué)試管）、有色玻璃等； 2、按用途分：瓶罐、器皿、容器玻璃、建筑玻璃（窗、玻璃磚）、光學(xué)玻璃、濾片玻璃（鏡頭、反射鏡）、玻璃纖維、泡沫玻璃等；,1.3 玻璃的特性,1.3.1玻璃液的粘度 1.3.2玻璃的表面張力 1.3.3玻璃的密度 1.3.4玻璃的機(jī)械強(qiáng)度 1.3.5玻璃的硬度與脆性 1.3.6玻璃的熱膨脹系數(shù)及熱穩(wěn)定性 1.3.7玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性,1.3.1玻璃液的粘度,粘度是玻璃的一個(gè)重要物理性質(zhì)，它與玻璃的生產(chǎn)工藝有密切的關(guān)系，不同的成形方法要求不同的粘度和料性，同時(shí)粘度對制品的退火應(yīng)力的消除也有很大的影響，高粘度的玻璃要具有較高的退火溫度，料性短的玻璃退火溫度范圍一般較窄。 在工藝上，把在相同溫度差時(shí)粘度變化范圍短的叫長性玻璃。粘度變化較大，冷卻較快的叫短性玻璃（料性短）。添加SiO2、Al2O3、ZrO3等氧化物將增加玻璃熔體的粘度，單價(jià)離子降低粘度效應(yīng)依次是Li2ONa2OK2O，二價(jià)離子降低粘度效應(yīng)依次是Ba2+Ca2+Mg2+，CaO、ZnO在低溫時(shí)增加粘度，在高溫時(shí)降低粘度。,表面張力即表面有收縮的趨勢，這說明玻璃液表面分子間存著作用力，即表面張力。 在玻璃成形中，吹制法就是依靠表面張力成形的，同時(shí)如爆口、火拋光、烘口也是借表面的張力使粗糙的表面光滑，但并非表面張力越大越好。如太大，則不利于玻璃液的均化，不利于大氣泡的排除（即澄清）。 Al2O3、CaO、MgO等增加表面張力；K2O、SiO2、B2O3、PbO降低表面張力；增加溫度降低表面張力。,1.3.2玻璃的表面張力,一般玻璃的密度是2.5克/厘米3左右，隨著溫度的升高，玻璃的密度隨之下降，一般鋼化玻璃的的密度比正常退火玻璃的密度低。 玻璃密度是一個(gè)比較敏感的性質(zhì)，只要成分上發(fā)生微小的變化，密度就會立即反應(yīng)出來，所以密度是測量配料準(zhǔn)確不準(zhǔn)確的一個(gè)重要參數(shù)。 玻璃的密度=1/100XiPi 其中Xi相應(yīng)氧化物的性質(zhì)因素。 Pi某種氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 平時(shí)要求0.002克/厘米3 對密度的影響中有種硼反常、鋁反常的現(xiàn)象。,運(yùn)算器,控制器,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,1.3.3玻璃的密度,1.3.4玻璃的機(jī)械強(qiáng)度,玻璃的機(jī)械強(qiáng)度可由耐壓、抗折、抗張、抗沖擊強(qiáng)度來表示。影響玻璃機(jī)械強(qiáng)度的主要因素有：化學(xué)鍵強(qiáng)度（化學(xué)成分）、表面微裂紋、微不均勻性、結(jié)構(gòu)缺陷和外界條件如溫度、疲勞等。 可采用退火、物理和化學(xué)鋼化、表面處理與涂層、微晶化等都可提高玻璃的強(qiáng)度（一般SiO2含量高強(qiáng)度大，R2+次之，R+最差）。 CaO、BaO、B2O3（15%以下）、Al2O3對強(qiáng)度影響較大，MgO、ZnO影響不大。,硬度可以理解為固體材料抵抗另一種固體侵入其內(nèi)部而不產(chǎn)生殘余形變的能力，一般玻璃的硬度為5-7（莫氏硬度）。 脆性是指當(dāng)負(fù)荷超過玻璃的極限強(qiáng)度時(shí)不產(chǎn)生明顯塑性變形而立即破裂的性質(zhì)，通常用破壞時(shí)的沖擊強(qiáng)度來表示。 經(jīng)過熱處理的產(chǎn)品硬度變小，堿金屬氧化物含量增加則硬度降低。 同樣熱處理（淬火）對脆性影響也比較大，讓脆性變??；增加Li2O、MgO能使脆性變小。,1.3.5玻璃的硬度與脆性,1.3.6玻璃的熱膨脹系數(shù)與熱穩(wěn)定性,它決定杯子的耐熱程度，即用開水倒時(shí)炸不炸的問題。即能經(jīng)受劇烈的溫度變化而不被破壞。我公司高鈣低堿料的膨脹系數(shù)為8910-7，低鈣高堿料方的膨脹系數(shù)為9310-7 對膨脹系數(shù)影響的順序K2ONa2O3LiO，BaOCaOZnOMgO。SiO2、Al2O3、B2O3都能使膨脹系數(shù)降低，降低玻璃機(jī)械強(qiáng)度的因素都能降低熱穩(wěn)定。,1.3.7玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性,即玻璃抵抗水、大氣及化學(xué)試劑等抗侵蝕破壞的能力（有耐水性、耐酸性、耐堿性）。如玻璃的吐堿、發(fā)霉等都是穩(wěn)定性較差的表現(xiàn)。SiO2含量大穩(wěn)定性高、當(dāng)K2O與Na2O為1：1時(shí)穩(wěn)定性最好、但當(dāng)單價(jià)離子含量增加時(shí)穩(wěn)定性下降，用CaO、MgO、AI2O3、BaO等置換部分Na2O會使穩(wěn)定性提高。當(dāng)AI2O3：Na2O為大于1：8時(shí)化學(xué)穩(wěn)定性將提高。,第2章 各氧化物對玻璃性能的影響,第3章 原料及原料選擇,3.1 原料的選擇原則 1) 原料質(zhì)量符合技術(shù)要求，原料品位高，化學(xué)成分穩(wěn)定，水分穩(wěn)定，顆粒組成均勻以及著色礦物（Fe2O3）和難熔礦物要少。 2) 便于日常生產(chǎn)中調(diào)整玻璃成分。 3) 適于熔化和澄清。 4) 對耐火材料的侵蝕要小。 5) 原材易儲藏、運(yùn)輸且價(jià)格低廉。 6）少用過輕和對人體健康、環(huán)境有害的原料,3.2 主要原料 3.2.1引入SiO2的原料 石英砂：是一種礦物原料，含有很多雜質(zhì)，像Na2O、K2O、Al2O3等為無害雜質(zhì)，而Fe2O3、TiO2等為有害雜質(zhì)。石英砂的顆粒度對玻璃的熔化有很大影響，大顆粒難熔化、并易產(chǎn)生結(jié)石、條紋等，太細(xì)也不利于熔化，易飛塵、結(jié)塊、分層。 質(zhì)量要求： 外觀：白色細(xì)顆粒晶體，不允許有結(jié)塊砂團(tuán)。 顆粒：30140目90% 140200目6% 2030目0.5% . 成份 低鐵砂 精砂 普砂 SiO2 99% 99% 99% AL2O3 0.5% 0.5% 0.5% Fe2O3 0.008% 0.01% 0.013% 含水率 6% 6% 6% 其他還有石英巖、砂巖、脈石英等,3.2.2引入氧化硼的原料 B2O3有一個(gè)特性：在高溫時(shí)降低玻璃的粘度，在低溫時(shí)提高玻璃的粘度，所以B2O3能使玻璃的成型溫度范圍變窄，即料性變短。 硼砂：我公司用的一般為十水硼砂，即Na2B4O7.10H2O 質(zhì)量要求： 外觀：純白色細(xì)水小顆粒。 成 份 標(biāo) 準(zhǔn) 國產(chǎn) 進(jìn)口 Na2B4O710H2O 95% 99% 或B2O3 34.8% 36% Na2O 15.4% 16% 其他還有五水硼砂、硼酸、含硼礦物等。,3.2.3引入氧化鋁的原料 引入AL2O3的原料有長石、瓷土、氫氧化鋁、氧化鋁等。 長石：是一種礦物原料，K2O(Na2O).Al2O3.6SiO2，我廠一般用鋰長石。 質(zhì)量要求： 外觀：白色細(xì)顆粒粉末。 顆粒：80200目90% 4080目10% 40目以上不允許有。成分SiO2 69%，AL2O315%，Li2O1.0% Na2O 4%，K2O 2.5%，F(xiàn)e2O30.12% 氫氧化鋁：Al(OH)3 要求Al2O364%，F(xiàn)e2O30.02%,3.2.4引入氧化鈣的原料 CaO使料性變短，一般引入量不超過12.5%。料性短的產(chǎn)品退火要快，否則易炸裂。 方解石：礦物原料，是一種白色或淺白色細(xì)顆粒粉末 質(zhì)量要求： 成份 精方解石 低鐵方解石 CaO 55% 55% MgO 0.5% 0.5% Fe2O3 0.01% 0.006%,3.2.5引入氧化鈉的原料 Na2O的引入量一般不超過18%，引入Na2O的原料一般有純堿、芒硝，有時(shí)也采用氫氧化鈉與硝酸鈉。 純堿：Na2CO3,有輕質(zhì)與重質(zhì)純堿之分，輕質(zhì)純堿為白色粉末，易飛揚(yáng)，分層，重質(zhì)純堿是白色顆粒，不易飛揚(yáng)，分層傾向小。 質(zhì)量要求： 輕堿：20140目通過率；重堿：2080目通過率. 成分NaCO3 98.8%，NaCl1%，Na2SO40.2% Fe2O3 0.01%，含水率2%,3.3 輔助原料 3.3.1澄清劑 向玻璃配合料或玻璃熔體中加入一種高溫時(shí)自身能氣化或分解放出氣體，以促進(jìn)排除玻璃中氣泡的物質(zhì)稱為澄清劑 常用的澄清劑有白砒（As2O3)、Sb2O3、硝酸鹽、硫酸鹽、氟化物、二氧化鈰（CeO2)等 目前我們使用的是一種復(fù)合澄清劑。 3.3.2助熔劑 能促使玻璃熔制過程加速的原料統(tǒng)稱為助熔劑，有效的助熔劑有氟化合物、硼化合物、硝酸鹽、鋇化合物（0.25%-0.5%）。,3.3.3著色與脫色,1）玻璃的著色：玻璃的顏色很多，有銅紅色、綠色、黃色、藍(lán)色、琥珀色、橙色等各種顏色，這就需要各種著色劑來著色。如二氧化錳（紫色）、氧化鉺、氧化銅（青色）、鈷、鉻、硒、硫化鎘等等都能使玻璃著成不同的顏色。 2）玻璃的脫色：脫色主要是指減弱鐵化合物對玻璃著色的影響，在玻璃中FeO使玻璃成藍(lán)綠色，F(xiàn)e2O3使玻璃成黃綠色。主要有化學(xué)脫色與物理脫色兩種，化學(xué)脫色劑有白砒、硝酸鹽、氟化物、氧化銻，物理脫色劑有硒粉、MnO2、Co2O3、NiO、稀土化合物。使用硒粉脫色受窯氣氛影響，單晶硒呈紫紅色，但氧化氣氛過強(qiáng)將生成無色SeO2和硒酸鹽，,二價(jià)四價(jià)六價(jià)狀態(tài)的硒是無色的，在退火時(shí)有時(shí)因還原氣體使無色的亞硒酸鹽分解成單晶硒使玻璃呈紅色。,3.4碎玻璃的使用 碎玻璃可以作為一種玻璃原料加入，可以加速玻璃的熔制過程，降低玻璃熔制的熱量消耗，從而減低生產(chǎn)成本，也是廢物利用,一般加入量為配合料的25-30%為宜。碎玻璃的表面有很快吸附水汽與大氣的傾向，使表面形成膠態(tài)，與玻璃成分形成差異，同時(shí)碎玻璃中也缺少一部分易揮發(fā)的氧化物（B2O3 、 Na2O ），一些氧化物的增加 （AL2O3、Fe2O3 ），由于這些原因，引起玻璃不均勻的現(xiàn)象，使玻璃發(fā)脆。,第4章 混合料的配制 4.1配料過程中的注意事項(xiàng) 4.2自動(dòng)配料過程的介紹,4.1配料過程中的注意事項(xiàng),1、原料成分的控制：進(jìn)廠時(shí)成分要穩(wěn)，質(zhì)量要好；不同成分要分碼堆放；同一種原料進(jìn)廠時(shí)間不同時(shí)不能相互摻雜；去除原材中的雜質(zhì)。 2、水份的控制：進(jìn)廠時(shí)要嚴(yán)把水份關(guān)；對如石英砂可采用自然干燥或加水的辦法；嚴(yán)防受潮。 3、顆粒度的控制：遇到大塊硝鈉要砸碎等。 4、稱量精度的控制：稱量粒度取決于秤的精度、稱量的多少和操作誤差。 5、混合均勻度的控制：混合機(jī)的影響；放料順序的影響，要先加石英砂，再加純堿，最后再加各種料；水溫度的影響：配合料在混合時(shí)保持適當(dāng)?shù)臐穸?、溫度?5）能提高拌料的均勻度；拌料時(shí)間的影響：配合料的混合質(zhì)量隨混合時(shí)間達(dá)到最高點(diǎn)后，再繼續(xù)混合將降低混合質(zhì)量。,6、分料、飛料的控制：控制顆粒度及濕度。 7、碎玻璃的使用：碎玻璃的加入量增加，配合料的熔化時(shí)間縮短，但碎玻璃加入量過多則將延長澄清時(shí)間。 二次揮發(fā)：重熔后的Na2O比以前低0.15%； 二次積累：增加了玻璃中的Fe2O3和Al2O3含量（對耐火材料的侵蝕）； 重熔時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)于二次氣泡的微小氣泡，難于澄清，引起玻璃色澤的變化，即易發(fā)暗、不光亮。,4.2自動(dòng)配料的介紹,1、自動(dòng)配料的流程,批量原料,儲料倉,斗式提升機(jī),閘板、活化器,稱量罐,電磁振動(dòng)給料機(jī),集料皮帶,電磁振動(dòng)給料機(jī),混料機(jī),輸料皮帶,碎玻璃,中小原料,五樓場地,貨梯,中料：硼砂、硝鈉、氫鋁,人工配置,小料,破碎系統(tǒng),儲料倉,稱量系統(tǒng),送料車,2、稱料精度的保證 1）采用的是電子感應(yīng)器，精確度比較高 2）可根據(jù)不同的原料、電磁振動(dòng)給料機(jī)的振幅等因素調(diào)整提前量、粘結(jié)值，確保稱料精確 3）定期對電子稱進(jìn)行校驗(yàn)，吹灰。 3、自動(dòng)配料的不足 1）過程中帶入的鐵質(zhì)帶入量增加 2）石英砂水分的不均勻 3）受原料場地的影響比較大,第5章 玻璃的熔制,從加熱配合料直到熔制成玻璃液，可根據(jù)熔制過程中不同實(shí)質(zhì)分為如下五個(gè)階段。 1、硝酸鹽形成階段 配合料中的各組分在加熱過程中經(jīng)過一系列的物理和化學(xué)變化，大部分氣態(tài)產(chǎn)物逸散，到這一階段結(jié)束時(shí)配合料變成了由硅酸鹽和SiO2組成的燒結(jié)物，這一階段在8001000 。 2、玻璃的形成階段 燒結(jié)物繼續(xù)加熱，即開始熔解，原先形成的硅酸鹽與SiO2相互擴(kuò)散溶解，燒結(jié)物變成了透明玻璃液，但此時(shí)有大量氣泡、條紋，此溫度在1200。 3、玻璃液的澄清階段 在繼續(xù)加熱時(shí)玻璃液的粘度進(jìn)一步降低，并放