yh玻璃的熔炼与凝固讲解课件

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1、第一章第一章 材料的熔炼材料的熔炼原材料原材料加热加热液态液态冷凝冷凝固态固态第五第五节节 玻璃的熔炼与凝固玻璃的熔炼与凝固 玻璃概述玻璃概述 1、玻璃态性质、玻璃态性质晶体：晶体：质点在三维空间有规则排列近程远程均有序。质点在三维空间有规则排列近程远程均有序。非晶体：非晶体：近程有序但远程无序，如：玻璃、熔体、树近程有序但远程无序，如：玻璃、熔体、树脂、橡胶脂、橡胶玻璃是由熔体过冷却形成的，为无机非晶态固体中最主玻璃是由熔体过冷却形成的，为无机非晶态固体中最主要一族。要一族。一般有：较高硬度，较大脆性，一定透明度，具有物理一般有：较高硬度，较大脆性，一定透明度，具有物理通性（四个物理通性）通

2、性（四个物理通性）（1）各向同性）各向同性 玻玻璃璃内内部部任任何何方方向向性性质质均均是是相相同同的的，与与液液体体类类似似与与晶晶体体相相反反，与与统统计计结结果果吻吻合合，如如折折射射率率、导导电电性性、热热膨膨胀胀系系数数等。等。（2）介稳性）介稳性 玻玻璃璃体体是是一一种种介介稳稳态态，即即在在低低温温下下保保留留了了高高温温时时的的结结构构而不变化，包含有过剩内能，有析晶可能。而不变化，包含有过剩内能，有析晶可能。热热力力学学观观点点：玻玻璃璃为为高高能能量量状状态态必必然然自自低低能能量量状状态态较较变变，即析晶。即析晶。功功能能学学观观点点：室室温温下下玻玻璃璃粘粘度度大大，较

3、较变变为为晶晶态态速速率率十十分分小小，相对稳定相对稳定（3）熔熔融融态态向向玻玻璃璃态态转转变变过过程程是是可逆渐变的可逆渐变的 A结晶过程结晶过程 温温度度降降至至TM时时，出出现现新新相相，内内能能与与体体积下降，粘度则上升。积下降，粘度则上升。B玻玻璃璃化化过过程程：折折线线ABKG，ABKFE所示所示 温温度度降降至至K、F点点对对应应温温度度：溶溶体体开开始始固化，即形成玻璃体时。固化，即形成玻璃体时。而而KG，KFE则则为为形形成成的的玻玻璃璃体体，其其内内能能与与体体积积随随温温度度的的变变化化曲曲线线在在F点点转转折。折。K、F两点均为转折两点均为转折点。点。（4）熔融态向玻

4、璃态转化时，化学性质连续变化）熔融态向玻璃态转化时，化学性质连续变化（5）无固定熔点）无固定熔点 玻璃态物质由熔体转变为固体是在一定温度区玻璃态物质由熔体转变为固体是在一定温度区间（转化温度范围内）进行的，它与结晶态物质不间（转化温度范围内）进行的，它与结晶态物质不同，没有固定熔点同，没有固定熔点。玻璃结构学说：晶子学说和无规则网络学说玻璃结构学说：晶子学说和无规则网络学说（1）晶子学说）晶子学说（在前苏联较流行（在前苏联较流行)基本观点：玻璃由无数基本观点：玻璃由无数“晶子晶子”组成，它们分散于组成，它们分散于无定形介质中，并且无定形介质中，并且“晶子晶子”部分到无定形部分过渡部分到无定形部

5、分过渡是逐步完成的，两者无明显界线，是高分散晶子的集是逐步完成的，两者无明显界线，是高分散晶子的集合体。合体。2、玻璃的、玻璃的结构构 要点：要点：玻璃由无数的玻璃由无数的“晶子晶子”组成。组成。所所谓谓“晶晶子子”不不同同于于一一般般微微晶晶，而而是是带带有有晶晶格格变变形形的的有有序序区区域域，它它分分散散于于无无定定形形的的介介质质中中，并并且且“晶晶子子”到到介介质质的的过过渡渡是是逐逐渐渐完完成成的的，两两者者之之间间无无明显界线。明显界线。意意义义及及评评价价：第第一一次次揭揭示示了了玻玻璃璃的的微微不不均均匀匀性性，描述了玻璃描述了玻璃 结构近程有序的特点。结构近程有序的特点。不

6、不足足之之处处：晶晶子子尺尺寸寸太太小小，无无法法用用x射射线线检检测测，晶子的含量、组成也无法得知。晶子的含量、组成也无法得知。（2）无规则网络学说）无规则网络学说A、由于石英玻璃和方石英的特征谱线重合，瓦伦认为石、由于石英玻璃和方石英的特征谱线重合，瓦伦认为石英玻璃和方石英中原子间距大致一致。峰值的存在并不说英玻璃和方石英中原子间距大致一致。峰值的存在并不说明晶体的存在。明晶体的存在。B、石英玻璃中没有象硅胶一样的小角度衍射，从而说明、石英玻璃中没有象硅胶一样的小角度衍射，从而说明是一种密实体，结构中没有不连续的离子或空隙。是一种密实体，结构中没有不连续的离子或空隙。实验表明，玻璃物质主要

7、部分不可能以方石英晶体的形实验表明，玻璃物质主要部分不可能以方石英晶体的形式存在，而每个原子的周围原子配位对玻璃和方石英来说式存在，而每个原子的周围原子配位对玻璃和方石英来说都是一样的。都是一样的。学说要点：学说要点：(1)形形成成玻玻璃璃的的物物质质与与相相应应的的晶晶体体类类似似，形形成成相相似似的的三三维维空空间间网络。网络。(2)这这种种网网络络是是由由离离子子多多面面体体通通过过桥桥氧氧相相连连，向向三三维维空空间间无无规规律的发展而构筑起来的。律的发展而构筑起来的。(3)电电荷荷高高的的网网络络形形成成离离子子位位于于多多面面体体中中心心，半半径径大大的的变变性性离离子子，在在网网

8、络络空空隙隙中中统统计计分分布布，对对于于每每一一个个变变价价离离子子则则有有一一定定的的配位数。配位数。(4)氧化物要形成玻璃必须具备四个条件：氧化物要形成玻璃必须具备四个条件：A、每个、每个O最多与两个网络形成离子相连。最多与两个网络形成离子相连。B、多面体中阳离子的配位数、多面体中阳离子的配位数4。C、多面体共点而不共棱或共面。、多面体共点而不共棱或共面。D、多面体至少有、多面体至少有3个角与其它相邻多面体共用。个角与其它相邻多面体共用。评价评价 (1)说说明明玻玻璃璃结结构构宏宏观观上上是是均均匀匀的的。解解释释了了结结构构上上是是远远程无序的，程无序的，揭示了玻璃各向同性等性质。揭示

9、了玻璃各向同性等性质。(2)不不足足之之处处：对对分分相相研研究究不不利利，不不能能完完满满解解释释玻玻璃璃的的微观不均微观不均 匀性和分相现象。匀性和分相现象。结论：结论：两两种种假假说说各各具具优优缺缺点点，两两种种观观点点正正在在逐逐步步靠靠近近。统统一一的的看看法法是是玻玻璃璃是是具具有有近近程程有有序序、远远程程无无序序结结构构特特点点的的无无定定形形物质。物质。晶子假说着重于玻璃结构的微不均匀和有序性。晶子假说着重于玻璃结构的微不均匀和有序性。无无规规则则网网络络学学说说着着重重于于玻玻璃璃结结构构的的无无序序、连连续续、均均匀匀和统计性。和统计性。它们各自能解释玻璃的一些性质变化

10、规律。它们各自能解释玻璃的一些性质变化规律。通过桥氧形成网络结构玻璃称为通过桥氧形成网络结构玻璃称为氧化物玻璃氧化物玻璃。典型的玻璃形成的氧化物是典型的玻璃形成的氧化物是SiO2、B2O3、P2O5和和GeO2，制取的玻璃，在实际应用和理论，制取的玻璃，在实际应用和理论研究上均很重要。研究上均很重要。3、常见玻璃类型、常见玻璃类型（1）硅酸盐玻璃）硅酸盐玻璃石英玻璃由硅氧四面体石英玻璃由硅氧四面体SiO2以顶角相连而组成的以顶角相连而组成的三维网络。网络没有其晶体那样近程有序，它是其三维网络。网络没有其晶体那样近程有序，它是其它硅酸盐玻璃的基础。它硅酸盐玻璃的基础。（2）硼酸盐玻璃：）硼酸盐玻

11、璃：B2O3是硼酸盐玻璃中的网络形是硼酸盐玻璃中的网络形成体。层之间是分子力，是一种弱键，所以成体。层之间是分子力，是一种弱键，所以B2O3玻玻璃软化温度低璃软化温度低(450)，表面张力小，化学稳定性差，表面张力小，化学稳定性差(易在空气中潮解易在空气中潮解)。一般说纯一般说纯B2O3玻璃实用价值小。但玻璃实用价值小。但B2O3是唯一能用是唯一能用来制造有效吸收慢中子的氧化物玻璃，而且是其它来制造有效吸收慢中子的氧化物玻璃，而且是其它材料不可取代的。材料不可取代的。B2O3与与R2O、RO等配合才能制成稳定的有实用价值等配合才能制成稳定的有实用价值的硼酸盐玻璃。的硼酸盐玻璃。硼硅酸盐玻璃的实

12、际用途：硼硅酸盐玻璃的实际用途：(1)在氧化硼玻璃中引入轻元素氧化物在氧化硼玻璃中引入轻元素氧化物(BeO、Li2O)可使快中子可使快中子减慢，若引入减慢，若引入CdO和其它稀土元素氧化物能使中子吸收能力剧和其它稀土元素氧化物能使中子吸收能力剧增。在增。在核工业中有重要用途核工业中有重要用途。(2)硼酐对于碱金属硼酐对于碱金属(Na、Cs)蒸汽稳定，所以含蒸汽稳定，所以含Na和和Cs的放电的放电灯外壳用含灯外壳用含2055wtB2O3的玻璃制造。放电灯内表面还可的玻璃制造。放电灯内表面还可覆盖一层含覆盖一层含87wt的的B2O3玻璃。玻璃。(3)特种硼酸盐玻璃的另一特性是特种硼酸盐玻璃的另一特

13、性是x射线透过率高，以射线透过率高，以B2O3为基为基础配方再加轻元素氧化物础配方再加轻元素氧化物(BeO、Li2O、MgO、Al2O3)所制得所制得的玻璃，是制造的玻璃，是制造x射线管小窗的最适宜材料。射线管小窗的最适宜材料。(4)硼酸盐玻璃电绝缘性能好，而且易熔，常作为玻璃焊剂或硼酸盐玻璃电绝缘性能好，而且易熔，常作为玻璃焊剂或粘结剂。粘结剂。(5)含硼的稀土金属玻璃在光学方面也有重要应用。含硼的稀土金属玻璃在光学方面也有重要应用。窗玻璃窗玻璃日用玻璃日用玻璃器皿玻璃器皿玻璃夹层玻璃夹层玻璃钢化玻璃钢化玻璃仪器玻璃仪器玻璃光学玻璃光学玻璃玻璃分类玻璃分类(两千余种两千余种)变色玻璃变色玻璃

14、高强玻璃高强玻璃微晶玻璃微晶玻璃生物玻璃生物玻璃玻璃纤维玻璃纤维玻璃棉玻璃棉光导纤维光导纤维瓶罐玻璃瓶罐玻璃4、玻璃的制备方法、玻璃的制备方法v传统的熔体冷却法传统的熔体冷却法v通通过过气气相相合合成成玻玻璃璃的的气气相相沉沉积积和和电电沉沉积积法法、真真空空蒸蒸发法和溅射法；发法和溅射法；v通过液相合成玻璃的超急冷却法和溶胶凝胶法通过液相合成玻璃的超急冷却法和溶胶凝胶法v通过固相生成玻璃的方法，热分解法和中子照射法。通过固相生成玻璃的方法，热分解法和中子照射法。热热力力学学：冷冷却却速速度度足足够够快快，任任何何物物质质都都有有玻玻璃璃体体在在低低于于熔熔点点范范围围内内保保持持足足够够长长

15、时时间间，均均能能使使玻玻璃璃体体析析晶晶动动力力学学：以以多多快快速度使熔体冷却以避免产生晶体速度使熔体冷却以避免产生晶体（1）形成玻璃的动力学条件）形成玻璃的动力学条件 物质结晶由两个速度决定：物质结晶由两个速度决定：晶核生成速率和晶体生长速率晶核生成速率和晶体生长速率 另另外外，如如熔熔体体在在玻玻璃璃形形成成温温度度Tg附附近近粘粘度度大大，此此时时，晶晶核核生长和晶体成长阻力均很大，熔体易形成玻璃而不析晶。生长和晶体成长阻力均很大，熔体易形成玻璃而不析晶。析晶还与玻璃与过冷度，粘度，成核速率，生长速率均有关。析晶还与玻璃与过冷度，粘度，成核速率，生长速率均有关。5、玻璃的形成玻璃的形

16、成 非晶态玻璃的制作工艺非晶态玻璃的制作工艺玻璃生产基本流程玻璃生产基本流程成成 分分 设设 计计原原 料料 加加 工工配配 合合 料料 制制 备备熔熔 化化成成 型型退退 火火缺缺 陷陷 检检 验验一一次次 制制 品品深深 加加 工工检检 验验二二 次次 制制 品品1、原料、原料主主要要原原料料：在在一一般般玻玻璃璃中中，主主要要成成分分有有SiO2、Al2O3、Na2O、CaO、MgO等等五五种种成成分分，为为引引入入上述成分而使用的原料称主要原料。上述成分而使用的原料称主要原料。辅辅助助原原料料：为为使使玻玻璃璃获获得得某某种种必必要要的的性性质质，或或为为加加速速玻玻璃璃熔熔制制过过程

17、程而而引引入入的的原原料料通通称称为为辅辅助助原原料。料。碎玻璃碎玻璃（1）主要原料）主要原料引入酸性氧化物引入酸性氧化物引入引入SiO2的原料：硅砂（另含有少量的的原料：硅砂（另含有少量的Al2O3、Na2O、K2O、CaO），砂岩（有害杂质是氧化铁），砂岩（有害杂质是氧化铁）引入引入Al2O3的原料：长石，高岭土的原料：长石，高岭土引入引入B2O3的原料的原料引入引入P2O5的原料的原料常用硅砂常用硅砂纯净硅纯净硅砂砂硅砂矿硅砂矿硅砂颗粒放大图硅砂颗粒放大图砂岩砂岩高高岭岭土土煅烧高煅烧高岭岭土土高高岭岭土粉土粉钠长石钠长石钙长石钙长石钾长石钾长石引入碱金属氧化物引入碱金属氧化物纯碱纯碱（

18、Na2CO398；NaCl1；Na2SO40.1；Fe2O30.1。）。）芒硝芒硝(Na2SO4)：不仅可以代碱，而且又是：不仅可以代碱，而且又是常用的澄清剂，缺点：热耗大、对耐火材常用的澄清剂，缺点：热耗大、对耐火材料的侵蚀大、易产生芒硝泡。料的侵蚀大、易产生芒硝泡。天然芒硝天然芒硝无水芒硝无水芒硝纯碱纯碱引入二价金属氧化物引入二价金属氧化物CaO：石灰石、方解石：石灰石、方解石（CaCO3）MgO：白云石（：白云石（MgCO3CaCO3）引入四价金属氧化物引入四价金属氧化物天然石灰石天然石灰石透明方解石透明方解石（2）辅助原料）辅助原料澄清剂澄清剂氧氧化化砷砷和和氧氧化化锑锑：与与硝硝酸酸

19、盐盐组组合合作作用用时时，它它低低温温吸吸收收氧氧气气，在在高高温温放放出出氧氧气气而而起起澄澄清清作作用用。As2O3是极毒物质，目前已很少使用。是极毒物质，目前已很少使用。硫硫酸酸盐盐原原料料：主主要要有有硫硫酸酸钠钠，它它在在高高温温时时分分解逸出气体而起澄清作用。解逸出气体而起澄清作用。氟氟化化物物类类原原料料：以以降降低低玻玻璃璃液液粘粘度度而而起起澄澄清清作用。萤石，氟硅酸钠。作用。萤石，氟硅酸钠。着色剂着色剂离子着色剂：离子着色剂：锰化合物：氧化锰锰化合物：氧化锰(Mn2O3)使玻璃着成使玻璃着成紫色紫色，若还，若还原成原成MnO则为则为无色无色。钴化合物的原料：钴化合物的原料：

20、绿色粉末绿色粉末的氧化亚钴的氧化亚钴(CoO)、深深紫色紫色的的Co2O3和和灰色灰色的的Co3O4。铬化合物：热分解后的铬化合物：热分解后的Cr2O3使玻璃着成使玻璃着成绿色绿色。铜化合物的：热分解后的铜化合物的：热分解后的CuO使玻璃着成使玻璃着成湖蓝色湖蓝色。胶体着色剂胶体着色剂 金化合物的原料：金化合物的原料：主要是三氯化金主要是三氯化金(AuCl3)的溶液，的溶液，为得到稳定的为得到稳定的红色红色玻璃，应在配合料中加入玻璃，应在配合料中加入SnO2。银化合物的原料：银化合物的原料：硝酸银硝酸银(AgNO3)、氧化银、氧化银(Ag2O)、碳酸银、碳酸银(Ag2CO3)。其中以。其中以A

21、gNO3所得的颜色最所得的颜色最为均匀，添加为均匀，添加SnO2能改善玻璃的能改善玻璃的银黄着色银黄着色。铜化合物的原料有：铜化合物的原料有：Cu2O及及CuSO4，添加，添加SnO2能能改善改善铜红着色铜红着色。化合物着色剂化合物着色剂 硒硒与与硫硫化化镉镉：常常用用原原料料有有金金属属硒硒粉粉、硫硫化化镉镉、硒化镉。硒化镉。单单体体硒硒使使玻玻璃璃着着成成肉肉红红色色；CdSe着着成成红红色色；CdS使使玻玻璃璃着着成成黄黄色色；Se与与CdS的的不不同同比比例例可可使使玻璃着成由玻璃着成由黄到红黄到红的系列颜色。的系列颜色。脱色剂脱色剂 减弱减弱铁氧化物铁氧化物对玻璃着色的影响。对玻璃着

22、色的影响。按脱色机理可分为化学脱色剂和物理脱色剂两按脱色机理可分为化学脱色剂和物理脱色剂两类。类。常用物理脱色剂有常用物理脱色剂有Se、MnO2、NiO、Co2O3等等 常用的化学脱色剂有常用的化学脱色剂有As2O3、Sb2O3、Na2S、硝、硝酸盐等。酸盐等。乳浊剂乳浊剂使玻璃产生乳白不透明的原料称乳浊剂。使玻璃产生乳白不透明的原料称乳浊剂。最常用的原料有最常用的原料有氟化物、磷酸盐氟化物、磷酸盐等。等。助熔剂助熔剂2、配合料的制备、配合料的制备（1）原料的选择原则）原料的选择原则原料的质量应符合玻璃制品的技术要求，包括化学成原料的质量应符合玻璃制品的技术要求，包括化学成分稳定、含水量稳定、

23、颗粒组成稳定、有害杂质少分稳定、含水量稳定、颗粒组成稳定、有害杂质少(主主要指要指Fe2O3)等。等。适于熔化与澄清，挥发与分解的气体无毒性；适于熔化与澄清，挥发与分解的气体无毒性；对耐火材料的侵蚀要小；对耐火材料的侵蚀要小；原料应易加工、矿藏量大、分布广、运输方便、价格原料应易加工、矿藏量大、分布广、运输方便、价格低等。低等。（2）原料加工工艺流程）原料加工工艺流程干燥干燥原料的破碎与粉碎原料的破碎与粉碎动颚靠近定颚，压碎物料，动动颚靠近定颚，压碎物料，动颚远离定颚，则进料和出料。颚远离定颚，则进料和出料。颚式破碎机颚式破碎机反击式破碎机反击式破碎机 物料在打击板与反击板物料在打击板与反击板

24、之间反复受到打击、碰之间反复受到打击、碰撞而破碎撞而破碎对辊粉碎机对辊粉碎机 相对转动的主动辊和相对转动的主动辊和从动辊，将物料拽入从动辊，将物料拽入两辊之间，压碎物料。两辊之间，压碎物料。锤式破碎机锤式破碎机 物料经受锤头冲击、物料经受锤头冲击、衬板碰撞，合格物衬板碰撞，合格物料从蓖条缝排除。料从蓖条缝排除。v原料的筛分：控制物料粒度原料的筛分：控制物料粒度v原料的除铁原料的除铁v粉状原料的输送粉状原料的输送 适用于筛分砂岩、白云石、适用于筛分砂岩、白云石、长石、石灰石、纯碱、芒硝长石、石灰石、纯碱、芒硝等粉料等粉料六角筛六角筛机械振动筛机械振动筛主要用来筛分砂岩。主要用来筛分砂岩。平面摇筛

25、平面摇筛用于硅砂筛分用于硅砂筛分（3）配合料的制备）配合料的制备质量要求质量要求 正确性、稳定性正确性、稳定性 均匀性均匀性 恰当的颗粒度与颗粒组成恰当的颗粒度与颗粒组成一定的气体含率一定的气体含率 一定的水分含率一定的水分含率加料顺序：常用顺序如加料顺序：常用顺序如 砂岩、硅砂砂岩、硅砂水水纯碱纯碱长石长石石灰石、白云石灰石、白云石石芒硝煤粉混合物芒硝煤粉混合物QH式混合机式混合机V型混合机型混合机双锥混合机双锥混合机常用混合机常用混合机 桨叶式混合机桨叶式混合机鼓形混合机鼓形混合机3、玻璃的熔制、玻璃的熔制物理过程物理过程 化学过程化学过程物理化学过程物理化学过程1.1.配合料加热配合料加

26、热 1.1.固相反应固相反应 1.1.共熔体的生成共熔体的生成2.2.配合料脱水配合料脱水 2.2.各种盐类分解各种盐类分解 2.2.固态溶解、液固态溶解、液态态互溶互溶 3.3.各个组分熔化各个组分熔化3.3.水化物分解水化物分解 3.3.玻璃液、炉气、玻璃液、炉气、气泡间相互作用气泡间相互作用 4.4.晶相转化晶相转化 4.4.结晶水分解结晶水分解 4.4.玻璃液与耐火玻璃液与耐火材材料间的作用料间的作用5.5.个别组分挥发个别组分挥发 5.5.硅酸盐形成与硅酸盐形成与相互作用相互作用 配合料加热时的各种过程配合料加热时的各种过程（1）硅酸盐的形成）硅酸盐的形成 作用：形成硅酸盐；作用：形

27、成硅酸盐；产物：产物：SiO2和硅酸盐形成的不透明烧结物和硅酸盐形成的不透明烧结物 特点：温度特点：温度 900；速度；速度-快快（2）玻璃的形成）玻璃的形成机理机理 砂粒表面砂粒表面SiO2断键、溶解断键、溶解 溶解的溶解的SiO2向熔体扩散向熔体扩散 作用、特点：作用、特点：生产生产含气泡、不均匀含气泡、不均匀的玻璃液；温度的玻璃液；温度-1200；速度速度-较快，在熔窑中几十分钟可以完成较快，在熔窑中几十分钟可以完成(2829分分)。（3）玻璃的澄清）玻璃的澄清配合料料粒空隙、配合料水分分解与蒸发、挥发配合料料粒空隙、配合料水分分解与蒸发、挥发分的挥发、氧化物的氧化还原、耐火材料的孔隙分

28、的挥发、氧化物的氧化还原、耐火材料的孔隙及被侵蚀分解、窑炉气体的孔隙及被侵蚀分解及被侵蚀分解、窑炉气体的孔隙及被侵蚀分解澄清的两种方法澄清的两种方法 A、气泡长大、气泡长大 B、气泡变小、溶解、气泡变小、溶解 澄清过程澄清过程 气泡的形成和长大气泡的形成和长大 气体的转化与平衡气体的转化与平衡 炉气中气体炉气中气体气泡中气气泡中气体体漂浮排出漂浮排出玻璃液中气体玻璃液中气体澄清的措施澄清的措施延长澄清时间延长澄清时间提高澄清温度提高澄清温度玻璃液沸腾搅拌、鼓泡玻璃液沸腾搅拌、鼓泡高压或真空冶炼高压或真空冶炼加澄清剂加澄清剂（4）玻璃液的均化）玻璃液的均化 产生不均质体的原因产生不均质体的原因

29、配合料的不均匀性配合料的不均匀性 耐火材料被侵蚀耐火材料被侵蚀 熔化制度不稳定熔化制度不稳定 玻璃液导热性差玻璃液导热性差 熔窑的加热和冷却熔窑的加热和冷却均化过程均化过程 不均质体扩散：从高浓度到低浓度不均质体扩散：从高浓度到低浓度 玻璃液对流均化：纵向、横向、深向玻璃液对流均化：纵向、横向、深向 表面张力的作用表面张力的作用 （5）玻璃液的冷却）玻璃液的冷却 目的：将玻璃液的粘度增高到成形制品所目的：将玻璃液的粘度增高到成形制品所需的范围，需的范围，104PaS左右，即玻璃成形温左右，即玻璃成形温度范围度范围要求要求 适合成型的温度、不破坏玻璃液的均匀性、适合成型的温度、不破坏玻璃液的均匀

30、性、不产生二次气泡不产生二次气泡 冷却方法：自然、强制冷却方法：自然、强制（6）玻璃玻璃熔窑熔窑把合格的配合料熔制成无气泡、条纹、析把合格的配合料熔制成无气泡、条纹、析晶的透明玻璃液，并使其冷却到所需的成晶的透明玻璃液，并使其冷却到所需的成型温度。型温度。连续式窑连续式窑按熔制过程的连续性分按熔制过程的连续性分间歇式窑间歇式窑按使用的热源分按使用的热源分电热窑电热窑火焰窑火焰窑火焰火焰-电热窑电热窑 按窑内火焰流动走向分按窑内火焰流动走向分 横火焰窑横火焰窑马蹄焰窑马蹄焰窑纵火焰窑纵火焰窑换热式窑换热式窑 按废气余热回收设备分按废气余热回收设备分蓄热式窑蓄热式窑平面图横截面图配合料由投料口进入

31、熔化部，由窑的一侧的小炉喷焰配合料由投料口进入熔化部，由窑的一侧的小炉喷焰加热，火焰把热量传给配合料，熔化与澄清后的玻璃加热，火焰把热量传给配合料，熔化与澄清后的玻璃液进入冷却部，经流槽口进入锡槽。燃烧后的废气进液进入冷却部，经流槽口进入锡槽。燃烧后的废气进入另一侧的小炉，经蓄热室、烟道、烟囱排出，入另一侧的小炉，经蓄热室、烟道、烟囱排出，4、玻璃的成形、玻璃的成形成形方法分类成形方法分类成形成形热塑成形热塑成形冷成形冷成形物物理理成成形形化化学学成成形形吹吹制制成成形形拉拉制制成成形形压压制制成成形形压压延延成成形形浇浇铸铸成成形形离离心心成成形形喷喷吹吹成成形形浮浮法法成成形形机械成形方法

32、机械成形方法如何将玻璃液供给成形机是机械化成形的主要问题。如何将玻璃液供给成形机是机械化成形的主要问题。供料方法主要有：供料方法主要有：液流供料：液流供料：利用池窑中玻璃本身的流动来进行连利用池窑中玻璃本身的流动来进行连续供料；续供料；真空吸料：真空吸料：在真空的作用下，将玻璃液化吸出池在真空的作用下，将玻璃液化吸出池窑进行供料的方法；窑进行供料的方法；滴料供料：滴料供料：使池窑中的玻璃液流出达到所要求的使池窑中的玻璃液流出达到所要求的成形温度，由供料机制成一定质量和形状的料滴，成形温度，由供料机制成一定质量和形状的料滴，送入成形机的模型中。送入成形机的模型中。成形方法：成形方法：压制法、拉制

33、法、吹制法、压延法、压制法、拉制法、吹制法、压延法、浇铸法和烧结法。浇铸法和烧结法。吹制法：吹制法：又分压吹法、吹吹法和转吹法。又分压吹法、吹吹法和转吹法。压吹法压吹法的特点是先用压制的方法制成制品的口部的特点是先用压制的方法制成制品的口部和雏形，然后再移入成形模中吹成制品。和雏形，然后再移入成形模中吹成制品。压吹法成形广口瓶示意图压吹法成形广口瓶示意图1.雏形模；雏形模；2.成形模；成形模；3.冲头；冲头；4.口模；口模；5.吹气头；吹气头；6.模底模底吹吹法：吹吹法：在带有口模的雏形模中制成口部和吹成在带有口模的雏形模中制成口部和吹成雏形，再将雏形移入成形模中吹成制品。雏形，再将雏形移入成

34、形模中吹成制品。翻转料泡吹制法示意图翻转料泡吹制法示意图(a)落料扑气；落料扑气；(b)倒吹气；倒吹气；(c)发转入成形模；发转入成形模；(d)吹制吹制真空吸料成真空吸料成形示意图形示意图1.吸气头吸气头2.口模；口模；3.雏形模雏形模4.咸形模咸形模5.模底板模底板6.闷头；闷头；7.吹气头吹气头8.制品制品拉制法：拉制法：拉制法主要用子生产玻璃管、棒、拉制法主要用子生产玻璃管、棒、平板玻璃等。平板玻璃等。丹纳拉管法示意图丹纳拉管法示意图维罗拉管法示意图维罗拉管法示意图5、玻璃的退火、玻璃的退火在生产过程中，玻璃制品经受激烈的、不均匀的在生产过程中，玻璃制品经受激烈的、不均匀的温度变化，会产

35、生温度变化，会产生热应力热应力。这种热应力能降低玻璃制品的强度和热稳定性。这种热应力能降低玻璃制品的强度和热稳定性。热成型的制品若不经退火令其自然冷却，则在冷热成型的制品若不经退火令其自然冷却，则在冷却、存放、使用、加工过程中会产生炸裂。却、存放、使用、加工过程中会产生炸裂。玻璃的应力：热应力、结构应力及机械应力。玻璃的应力：热应力、结构应力及机械应力。热应力热应力是由于玻璃中存在温差而产生的应力，按其是由于玻璃中存在温差而产生的应力，按其产生的特点可分为产生的特点可分为暂时应力（温度梯度）和永久应暂时应力（温度梯度）和永久应力力两类。两类。玻璃因化学组成不均导致结构上的不均而产生的应玻璃因化

36、学组成不均导致结构上的不均而产生的应力称结构应力。它是属于永久应力，玻璃即使经退力称结构应力。它是属于永久应力，玻璃即使经退火也不能消除这种应力。火也不能消除这种应力。由外力作用在玻璃上引由外力作用在玻璃上引 起的应力，当外力除去时起的应力，当外力除去时该应力随之消失，此应力称该应力随之消失，此应力称机械应力机械应力。在生产过。在生产过程中，若对玻璃制品施加过大的机械力也会使玻程中，若对玻璃制品施加过大的机械力也会使玻璃制品破裂。璃制品破裂。（1）退火温度：）退火温度：为了消除玻璃中的永久应力，必须把玻璃加热到为了消除玻璃中的永久应力，必须把玻璃加热到低于玻璃转变温度低于玻璃转变温度Tg附近某

37、一温度附近某一温度进行保温均进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使应力松弛热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使应力松弛，这个选定的保温均热温度称玻璃的退火温度，这个选定的保温均热温度称玻璃的退火温度。v退火下限温度和退火上限温度：经过退火下限温度和退火上限温度：经过3min能消除能消除95的应力的保温温度为退火上限温度；经的应力的保温温度为退火上限温度；经3min只能消除只能消除5的应力的温度为退火下限温度。的应力的温度为退火下限温度。v退火温度范围：退火下限温度退火温度范围：退火下限温度退火上限温度。退火上限温度。v不同玻璃退火上限：不同玻璃退火上限：大部分器皿玻璃大部分器皿玻璃5502

38、0，平板玻璃平板玻璃550570，瓶罐玻璃瓶罐玻璃550600。（2）退火工艺）退火工艺v将玻璃制品重新加热退火消除或减小永久应力的将玻璃制品重新加热退火消除或减小永久应力的过程。过程。加热阶段：加热阶段：玻玻璃璃表表面面产产生生压压应应力力，速速度度可可以以较较快快。如如果果玻玻璃璃制制品品厚厚度度的的一一半半为为a cm，则则加加热热速速度度为为20/a230/a2/min，如果是光学玻璃则应，如果是光学玻璃则应5/a2。保温阶段：保温阶段：消消除除应应力力的的关关键键阶阶段段，一一般般把把比比退退火火上上限限温温度度低低2030作作为为退退火火温温度度。保保温温时时间间可可按按70a21

39、20a2进行计算，或者按应力容许值进行计算，或者按应力容许值n进行计算：进行计算：慢冷阶段：慢冷阶段：慢冷的目的在于避免在冷却过程中因玻璃中温慢冷的目的在于避免在冷却过程中因玻璃中温度梯度过大而度梯度过大而重新产生过大的永久应力。重新产生过大的永久应力。慢冷的终了温度应低于应变点，慢冷速度为慢冷的终了温度应低于应变点，慢冷速度为快冷阶段快冷阶段 因因处处于于应应变变点点以以下下，不不产产生生永永久久应应力力，只只要要暂暂时时应应力力不不超超过过机机械械强强度度，冷冷却却速速度度可可以以尽尽量量快快。最最大大冷冷却却速速度度为为：hc=65a2，一一般般技技术术玻玻璃璃采采用用该该值值的的152

40、0%，有有的的玻玻璃璃冷冷却却速速度度控控制为制为hc2a2（3）退火设备）退火设备网带退火窑及断面示意图网带退火窑及断面示意图1、驱动滚轮；、驱动滚轮；2、耐热钢丝网；、耐热钢丝网；3、冷却风扇；、冷却风扇；4、循环风扇；、循环风扇；5、排气孔；、排气孔；6、辐射加热器、辐射加热器A-加热及慢冷阶段；加热及慢冷阶段；B-窑内快冷部分；窑内快冷部分；C-窑外窑外快冷部分；快冷部分；D-产品入口；产品入口；E-产品出口产品出口间歇式退火窑示意图间歇式退火窑示意图6、玻璃制品的加工、玻璃制品的加工（1）玻璃制品的冷加工：在常温下，通过机械方法）玻璃制品的冷加工：在常温下，通过机械方法来改变玻璃制品

41、外形和表面状态的过程。来改变玻璃制品外形和表面状态的过程。冷加工的基本方法：研磨抛光、切割、钻孔、切削冷加工的基本方法：研磨抛光、切割、钻孔、切削等。等。（2）玻璃制品的热加工：）玻璃制品的热加工：原理：玻璃制品的热加工原理与成形的原理相似。原理：玻璃制品的热加工原理与成形的原理相似。玻璃制品的主要热加工方法玻璃制品的主要热加工方法烧口：烧口：制品口部常具有尖锐、锋利边缘。用集中制品口部常具有尖锐、锋利边缘。用集中的高温火焰将其局部加热，依靠表面张力的作用的高温火焰将其局部加热，依靠表面张力的作用使玻璃在软化时变得圆滑。使玻璃在软化时变得圆滑。火抛光：火抛光：表面微裂纹、折纹及波纹等缺陷，可用表面微裂纹、折纹及波纹等缺陷，可用火抛光来消除。火抛光来消除。火焰切割与钻孔：火焰切割与钻孔：高速火焰加热，使玻璃局部达高速火焰加热，使玻璃局部达到熔化流动的状态到熔化流动的状态