玻璃成分的經驗設計

新聞發布時間：2015-8-17新聞瀏覽次數：5686新聞作者：錦泰特種玻璃

玻璃成分經驗設計是多年來沿用的方法，方法比較簡單，使用方便。首先根據設計任務書所提出的玻璃品種及其物理化學性質指標、生產方法、原料產地及其成分、成本核算等要求，進行調研和查閱文獻資料，找出國內外同一生產方法、玻璃性質也相近的玻璃成分作為參考，然后根據原料、成本等因素，對國內外資料上的成分作一些局部修改和調整，設計出新成分，在對新成分的物理和化學性質、工藝性能、原料用量以及成本進行計算，看是否符合設計任務要求，如某一方面的指標與要求有差距，則進一步調整，直至完全滿足任務書要求的指標為止，其設計流程如下所示。
設計依據：產品品種、色澤、性狀、尺寸、性能→選擇生產方法→選擇成形機與生產參數：機速、作業時間等→查找文獻上或實際工廠同類型成形機所用成分→根據產品性質、成本、環保要求等選出幾個初選成分→根據選用的初選成分計算比例物化性質、工藝性能、配料與成本核算→優選出玻璃性質最佳、成本最低者為設計成分。
由于產品大都采用工業化生產，每種生產方法均有對應的不同類型的成形機械，每類成形機械要玻璃具有與其配合的黏度-溫度曲線、硬化速度、析晶的溫度范圍、析晶的的速度等工藝性能。例如設計薄壁輕量大口玻璃瓶成分時，合理的成形方法應為壓-吹法，而適合該瓶型的成形機為海葉式（Heye）制瓶機，在成形方法和設備確定之后，即可查找海葉式制瓶機成形時所要求玻璃的黏度-溫度曲線、硬化速度等工藝指標，或從國內外工廠用海葉式制瓶機實際產生輕瓶時玻璃成分作為設計的重要參考。
對同一種生產方法，同一類型成形機，當制造不同色澤、不同形狀、不同大小時，采用的成形機速是各異的，從而也對玻璃的硬化速度提出了不同的要求。實際情況常常很復雜，不單是對玻璃硬化速度提出了不同要求，而且玻璃的熱容、熱導率、熱輻射率等均對玻璃成形機速有影響，因此不能將溫度•黏度曲線、硬化速度作為影響的唯一因素。
各種不同類型成形方法和成形機，其成形時的玻璃液的溫度是各不相同的，瓶罐成形時的供料溫度（1gη=103.0dPa•s）一般都在1100℃以上，此時玻璃不易析晶，一般該類玻來電析晶上限溫度要低于1100℃，或者說在此溫度下玻璃的析晶速度很小。常用Na2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2系統玻璃的析晶溫度在980～1080℃，很少達到1100℃的。在設計玻璃成分時，對于析晶性能可不比作為主要問題考慮，但對使用瓷石、霞石、珍珠巖、鉭鈮礦尾砂、高爐礦渣等為主要原料的高鋁、高鈣的瓶罐玻璃成分，玻璃很容易析晶，因此玻璃的析晶性能要作為重要問題來考慮。這類玻璃生產中常因溫度波動，在料道中發生析晶，甚至在流液洞、池窯爐底發生析晶，造成流液洞的凍結而停止生產。對于拉制平板玻璃來講，特別是對于垂直引上法玻璃其成形溫度為920～940℃，而鈉鈣玻璃最大析晶速度時的溫度在920～940℃。此溫度與垂直引上法的成形溫度相差很小，垂直引上時的析晶傾向比較大，故生產一定時間就要打爐，清除槽口結晶，如果降低了玻璃析晶傾向就可以延長引上作業時間，增加產量。
玻璃成分中的鐵含量不僅影響玻璃的色澤，而且影響到玻璃的黏度、透熱性、硬化速度等性能。不同品種、不同色澤的玻璃產品對透明度的要求是不相同的，如光學玻璃中光吸收系數應小于0.001～0.002，即1cm厚的玻璃對白光的吸收率小于0.1%～0.2%。鉛晶質玻璃對光吸收系數要求比較小，國外提出光吸收系數小于0.005～0.010.對平板玻璃、器皿玻璃不像對光學玻璃、晶質玻璃那樣嚴格要求，提出的透明度或者透光率，如2mm平板玻璃要求可見光平均透光率大于88%，無色透明玻璃器皿透光率90%以上。光學玻璃和晶質玻璃一般采用光吸收系數，而不用總透光率表示，主要是光學玻璃和晶質玻璃的折射率比較高，而且不同品種玻璃的折射率相差比較大，導致反射率隨之變化，而平板玻璃和器皿玻璃的折射率變化很小，反射率基本也無變化，因此可用透光率老表示。玻璃成分中鐵含量與透明度之間的關系如下式所表示。
w=D/ad
式中：w——玻璃中鐵質量分數，%；
a——系數，對Fe2O3為0.007，對FeO為0.079；
D——光學密度，以10mm厚玻璃為基準；
d——玻璃厚度，mm。
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