浮法玻璃原料车间工艺的初步设计(4)

2019-03-22 21:15

洛阳理工学院毕业设计(论文)

温度为850~900℃,玻璃液粘度由103.2~104.25Pa·s;然后在拉薄区温度从850℃下降到700℃,粘度由104.25Pa·s增加到105.25Pa·s,在此区域玻璃受张力作用伸展变薄,且厚度和宽度按比例减少。最后进入硬化区,使玻璃硬化,进入退火窑而不变形。

(2)玻璃成型速度快。一般6mm玻璃拉引速度为120m/h,甚至更高。 (3)玻璃液流流在锡槽锡夜面上后,由于玻璃液表面张力,锡液表面张力和玻璃锡液表面张力共同作用的结果,使玻璃液摊平、伸展、自抛光,从而得到光洁平整、不产生光学畸变的表面。为此必须在成型温度范围内,使玻璃保持一定粘度与表面张力。

2.2.2 浮法玻璃对成分要求

(1)玻璃粘度-温度曲线和表面张力要适合浮法成型和自身抛光的需要;同时料性要短,以适合于高速拉引。浮法玻璃的硬化速度通常以粘度103.2Pa·s冷却到106.65Pa·s,相对应的温度之间的温差表示,即?t=t4.2(粘度为104.2泊的温度)~t7.65(粘度为107.65泊的温度)(1泊=0.1Pa·s)的数值,此值通常 在260~290℃之间,?t值愈小,硬化速度愈快。

(2)玻璃析晶上限温度要低于成型温度。由于浮法成型阶段温度均化较高,故对玻璃析晶上限温度可以放宽,即玻璃析晶上限温度可以略高。浮法玻璃允许的析晶上限温度(开始结晶温度)应低于1025℃。析晶上限温度应比成型温度低25℃以上。

(3)玻璃成型时,不易产生玻筋、条纹等缺陷。玻璃的化学稳定性要好,不易风化(发霉)。玻璃的透明度高,可见光透射率达到国际要求以上。有机械强度高,热稳定性好等特点。

普通浮法玻璃拉引速度比垂直引上快得多,因此在成型中必须采用硬化速度快的短性玻璃成分,即调整CaO含量到8%~9%。但是随着CaO含量的增加,会使玻璃发脆并容易产生析晶。因此MgO控制在4%左右,以改善玻璃的析晶性能。为了得到好的表面质量和减少玻筋,采用低的Al2O3含量;为了增加透光率,降低Fe2O3含量。浮法玻璃成分的特点是高钙、低铝、中镁、微铁。一般化学成分组成:CaO+MgO含量为11%~13%,CaO/MgO为1.5~3.0;Al2O3含量在2.0%以下。

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根据Na2O-CaO-SiO2系统相图确定系统中能够形成玻璃的组成范围:12%~18%Na2O;6%~16êO;68%~82%SiO2。但在实际生产中该系统的组成范围为12%~14%Na2O;5%~12êO;69%~73%SiO2。在生产实践中当引入MgO和Al2O3时,不仅玻璃的析晶性能得到改善,而且热稳定性和化学稳定性均得到改善。综上所述,根据国内和国外的情况,现提出普通浮法玻璃的化学成分范围。表2-1中Fe2O3为原料中杂质所致,并非设计数值,而是限制数值;SO3主要是由澄清剂芒硝引入。[5-6,18]

表2-1 普通玻璃与浮法玻璃化学成分及其构成 (%) 化学成分 普通玻璃 SiO2 71.00~73.00 浮法玻璃 71.00~73.00 Al2O3 1.50~ 2.00 0.10~ 2.00 0.02~0.15 Fe2O3 <0.20 CaO 6.00~ 6.50 7.70~ 11.80 2.50~4.50 13.40~14.50 <0.30 MgO 4.50 Na2O/K2O 15.00 SO3 <0.30

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第3章 浮法玻璃配合料的制备

3.1 玻璃组成的设计和确定

玻璃的科学研究,特别是性质和组成依从关系的研究,为玻璃组成的设计提供了重要的理论基础。实际设计玻璃组成应遵循如下原则:根据玻璃组成-结构-性质的依从关系,设计的组成需满足预定性能要求;根据相图和形成图设计的玻璃组成成玻倾向大,析晶倾向小,同时满足不同成型工艺的要求;需对初步设计的基础玻璃组成进行必要的性能调整;经反复试验、性能测试后确定合理的玻璃组成。

3.2 配合料计算

根据所设计玻璃成分和所用原料的化学成分可以进行配合料的计算。进行配合料计算时,应认为原料中的气体物质在加热过程中全部分解逸出,而且分解后的氧化物全部转入玻璃成分中。随着对制品质量要求的不断提高,必须考虑各种因素对玻璃成分的影响。例如,氧化物的挥发,耐火材料的溶解,原料的飞损,碎玻璃的成分等,从而在计算时对某些成分适当的增减以保证设计成分。

3.2.1 配合料计算中的几个工艺参数

(1)纯碱挥散率

纯碱挥散率指纯碱中未参与反应的挥发、飞散量与总量的比值,即: 纯碱挥散率=

纯碱挥发率?100% (3-1)

纯碱用量它是实验值,它与加料方式,熔化方法、熔制温度、纯碱的本性(重碱或轻碱)等有关。在池窑中挥散率一般在0.2%~3.5%之间。

(2)芒硝含率

芒硝含率指芒硝引入的Na2O与芒硝和纯碱引入的Na2O总量之比,即:

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芒硝含率=

芒硝引入的Na2O (3-2)

芒硝引入的Na2O?纯碱引入的Na2O(3)煤粉含率

煤粉含率指由煤粉引入的固定碳与芒硝引入的Na2SO4之比,即: 煤粉含率=

煤粉?C含量?100% (3-3)

芒硝?Na2SO4含量煤粉的理论含率为4.2%。根据火焰性质、熔化方法来调节煤粉含率。在生产上一般控制在3%~5%。

(4)萤石含率

萤石含率指由萤石引入的CaF2量与原料引入总量之比,即 萤石含率=

萤石?CaF2含量?100% (3-4)

原料总量它随熔化条件和碎玻璃的储存量而增减,在正常情况下,一般在18%~26%。

3.2.2 计算步骤

第一步先进行粗算,即假定玻璃中全部SiO2和Al2O3均由硅砂和砂岩引入;CaO和MgO均由白云石和菱镁石引入;Na2O由纯碱和芒硝引入。在进行粗算时,可选择含氧化物种类最少;或用量最多的原料开始计算。

第二步进行校正。例如,在进行粗算时,在硅砂和砂岩含量中没有考虑其他原料引入的SiO2和Al2O3,所以应进行校正。

第三步把计算结果换算成实际配料单

3.2.3 配合料计算

(1)玻璃的设计成分(见表3-1)

表3-1 玻璃成分的设计

SiO2 72.4 Al2O3 2.10 Fe2O3 <0.2 CaO 6.4 MgO 4.2 Na2O 14.5 SO3 0.20 总量 100 (2)各种原料的化学成分(见表3-2)

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表3-2 各种原料的化学成分

原料 含水量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O Na2 SO4 硅砂 砂岩 菱镁石 白云石 纯碱 芒硝 萤石 4.5 1.0 — 0.3 1.8 4.2 — 89.70 98.76 1.73 0.69 1.10 24.62 5.12 0.56 0.29 0.15 0.29 2.08 0.34 0.10 0.42 0.13 0.12 0.43 0.44 0.14 0.16 0.02 3.66 0.19 57.94 41.47 95.03 CaF2 70.3 4 C 0.71 46.29 31.6 20.47 0.50 51.56 0.37 煤粉 — (3) 配合料的工艺参数与所设数据

纯碱挥散率 3.10%; 玻璃获得率82.5%;

碎玻璃掺入率 20%; 萤石含率 0.85%; 芒硝含率 15%; 计算基础 100kg玻璃液; 煤粉含率 4.7%; 计算精度 0.01。 具体计算如下:

萤石用量计算

根据玻璃获得率得原料总量为:

100?121.21kg0.825

设萤石用量为Xkg,根据萤石含率得: 0.85%=

X?0.7028 ,X=1.47kg (3-5)

121.21引入1.47kg萤石将带入得氧化物得量为: SiO2 1.47?24.62%-0.12=0.24kg Al2O3 1.47?2.08%=0.03kg Fe2O3 1.47?0.43%=0.01kg CaO 1.47?51.56%=0.76kg

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