陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 10
D2= 2.47g/cm3
（3）验证抗张强度R和耐压强度F
R??Pn??n （4-3） F??Pn?Cn （4-4）
； R，F—玻璃的抗张强度和耐压强度，kgf/mm2（1kgf/mm2?9.8MPa）
Pn—玻璃中各组成氧化物质量分数，%； ?n—各种组成氧化物的抗张计算系数； Cn—各组成氧化物的抗压强度计算系数。ZnO
表4-4 组成氧化物的抗压强度和抗压强度计算系数
氧化物 抗压强度系数 抗张强度系数
Na2O 0.52 0.02
MgO 1.10 0.01
CaO 0.20 0.20
BaO 0.65 0.05
ZnO 1.60 0.05
SiO2 1.23 0.09
Al2O3 1.00 0.05
抗张强度：R1?8.71kgf/mm2；R2?8.67kgf/mm2 抗压强度：F1?102.91kgf/mm2；F2?102.74kgf/mm2
（4）验证硬度
H??Hm?Pm （4-5）
H—玻璃的硬度；
Hm—氧化物硬度系数；
Pm—玻璃中氧化物的含量，重量%。
表4-5 组成氧化物的硬度计算系数
氧化物
SiO2 +10
Al2O3 -3.5
Na2O -3.7
CaO -4.3
MgO —
BaO -0.7
ZnO -0.6
Hm
根据公式计算： H1?6.2
H2?6.3
(5）验证比热容（C）
玻璃的比热容可以用加和法则计算近似值
Cp=∑PnKn/∑Kn （4-6）
Cp— 玻璃在常温下的比热容，kcal/(kg?℃)；
Pn— 玻璃中氧化物的含量，重量%。
Kn— 各组成氧化物的比热容系数，kcal/(kg?℃)；
日产150吨高白酒瓶玻璃厂熔制车间工艺设计
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表4-6 组成氧化物的比热容系数
氧化物
SiO2
0.1913
Al2O3 0.2074
Na2O 0.2674
CaO 0.1903
MgO 0.2439
BaO 0.0673
ZnO 0.1248
Kn
根据公式计算：
CP1=0.002026kcal/(kg?℃) CP2=0.002014kcal/(kg?℃)
(6) 粘度及粘温曲线的绘制
用“奥霍琴法”计算粘度，计算公式；
T?Ax?By?Cz?D （4-7）
x、y、z—分别为Na2O，CaO?MgO3%，Al2O3的重量百分数； A、B、C、D— 分别为Na2O?K2O，CaO?MgO3%，
Al2O3，SiO2的特性常数，随粘度值而变化。若MgO含量不等于3%，则T值必须校正。
表4-7 玻璃粘度计算相应温度的常数表
玻璃的黏度/Pa2s
10 10 10 10 10 10 10 10 10 1010
11 1098765432
系数数值
A -22.87 -17.49 -15.37 -12.19 -10.36 -8.71 -9.19 -8.75 -8.47
B -16.00 -9.95 -6.25 -2.19 -1.18 0.47 1.57 1.92 2.27 3.21 3.49 5.24
C 6.50 5.90 5.00 4.58 4.35 4.24 5.34 5.20 5.29 5.52 5.37 5.24
D 1700.40 1381.40 1194.22 980.72 910.86 815.89 762.50 720.80 683.80 632.90 603.40 551.50
以1%MgO替代1êO引起相应的温度升高/℃
9.0 6.0 5.0 3.5 2.6 1.4 1.0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
-7.46 -7.32 -6.92
12 13
10
设计配方的黏度温度Tη为（因MgO含量不为3%，需调整）： Tη=102 =1233℃ Tη=103=1053℃ Tη=104=924℃ Tη=105=819℃ Tη=106= 788℃ Tη=107=740℃ Tη=108=690℃ Tη=109=630℃ Tη=1010=590℃
陕西科技大学毕业论文（设计说明书） A12
600Tη=1011=573℃ Tη=1012=560℃ Tη=1013=532℃ 500 表4-8 温度与黏度值 T℃（参考） 1248 1066 956 T℃（设计） 1233 1053 924 819 788 20η(Pa?s) 102 103 104 105 106 107 108
400η(Pa?s) 109 1010 1011 1012 1013 T℃(参考) 635 606 582 571 538 7080 T℃（设计） 630 590 573 560 532
温度/℃300200100834 800 -100764 100740 30690
4050
60715
时间/min
图4-1 黏度—温度曲线
表4-9 设计组成与参考组成的各粘度参考点数据
粘度参考点
η No.1 No.2
应变点 13.6 545℃ 535℃
转变点 12.4 572℃ 566℃
退火点 12 565℃ 560℃
变形点 10.5 594℃ 585℃
软化温度 6.8 780℃ 772℃
操作温度 3-6.6 1066-787℃ 1053-768℃
自动供料 2.5 1233℃ 1233℃
（7）计算熔化温度
τ=SiO2+Al2O3/(Na2O+K2O) （4-8）
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表4-10 不同的值对应不同的熔制温度
τ值 6.5 1450-1460
5.5 1420
4.8 1380-1400
4.2 1320-1340
熔制温度℃
参考上表：τ1=5.20
τ2=5.10
通过设计组成与参考组成的比较，得到以下结论：
参考玻璃中CaO的含量较高，为了有利于机制成型，将CaO降低到8.0%，使玻璃的料性变长（硬化速度变慢），为了降低熔化温度，适当降低了Al2O3的含量。此外，为了提高折射率除含BaO外还加入0.6%的ZnO。因此设计组成的性能优于参考组成。 4.1.5 对本设计玻璃成分的论证 （1）二氧化硅
SiO2的玻璃形成氧化物，以硅氧四面体的结构单元组成不规则的连续网络状，成为玻璃的骨架。由石英砂引入，能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度等，但是其含量较高时需要高的熔融温度，而且导致析晶。 （2）氧化铝
Al2O3属于中间体氧化物，当玻璃中Na2O与Al2O3的分子比大于1时，形成铝氧四面体并与硅氧四面体形成连续网络；当其分子比小于1时则形成铝氧八面体，处于硅氧结构的空穴中。Al2O3能提高玻璃黏度，降低玻璃析晶倾向，提高玻璃化学稳定性、热稳定性、机械强度等。Al2O3用量过高的话熔融温度将升高，燃料消耗也会增加，所以减少了其用量。 （3）氧化钙
CaO为网络外体氧化物，作为玻璃结构中的调整剂，能提高化学稳定性和机械强度，引入CaO的目的是降低玻璃的高温黏度，有利于玻璃的熔化和澄清，同时又能提高玻璃的低温黏度，使玻璃的成型温度范围缩小，有利于提高机速。 （4）氧化镁
MgO为中间体氧化物，以MgO代替部分CaO，可降低玻璃的析晶能力和调整玻璃的料性。 （5）氧化钠
Na2O为网络外体氧化物，钠原子居于玻璃结构的空穴中，起断键作用，因而可以降低玻璃的粘度使玻璃易熔，但引入过多会使玻璃的热膨胀系数、热稳定性、化学稳定性和机械强度降低，故不能引入过多。
陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 14
4.2 原料的选择
4.2.1 原料选择的原则 原料选择原则为：
（a）原料的质量必须符合要求，而且稳定。 （b）易于加工处理。 （c）成本低，能大量供应。
（d）少用过轻或对人体健康、环境有害的原料。 （e）对耐火材料的侵蚀要小。 4.2.2 原料的确定
结合以上原则和本地实际情况对原料的选择见表4-11。
表4-11 原料的化学组成(mass%)
化学组成/mass%
原料名称 石英砂 氢氧化铝 纯碱 方解石 氧化镁 碳酸钡 氧化锌 硝酸钠
SiO2
99.50 — — 1.96 — — — —
Al2O3
0.21 63.48 — 0.19 — — — —
Na2O
— — 58.08 — — — — 36.00
K2O
— — — — — — — —
CaO
— — — 53.75 — — — —
MgO
— — — — 98.00 — — —
Fe2O3
0.015 0.04 — 0.11 — — — —
BaO
— — — — — 76.15 — —
ZnO
— — — — — — 98.00 —
表4-12 设计玻璃的化学组成
成分 百分含量
表4-13 根据计算熔制100Kg各原料用量/kg
石英砂 72.5
氢氧化铝 1.92
纯碱 24.92
方解石 15.4
氧化镁 1.78
碳酸钡 1.28
氧化锌 0.61
合计 118.46
SiO2 72.5
Al2O3 1.4
CaO 8.0
MgO 1.75
BaO 1.25
Na2O 14.5
ZnO 0.6
（8）辅助原料及挥发损失