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發表人:yibode 發表時間:2013-2-18 9:46:00  

 

 本欄論題: 玻璃的缺陷和產生的原因  [3231] 
    玻璃制品質量低劣可能是由兩種原因造成的:玻璃體的缺陷和制品成型及加工過程中由于工藝制度破壞而造成的缺陷。
    玻璃體的缺陷是在熔化過程中玻璃液的物理化學均勻性受到破壞而發生的,實際上,理想均勻的玻璃是不存在的,工業玻璃經常具有某種程度上的非均勻性,容許非均勻性的程度取決于由該玻璃體制成的制品的用途。
    玻璃體中缺陷的排除往往是非常困難的,因此必須控制工藝過程,當玻璃體中出現缺陷后立刻查明產生這些缺陷的原因,及時采取措施制止缺陷的繼續發生。
    玻璃體的缺陷按其狀態的不同可以分為三類:
   
    (1)結石(結晶夾雜物);
    (2)條紋和節瘤(玻璃態夾雜物);
    (3)氣泡(氣體夾雜物)。
   
    1、結石的種類及產生原因
    結石是玻璃體最危險的缺陷,它能破壞制品的外觀和光學均勻性。同時因為它具有與玻璃不同的熱膨脹系數,所以會造成附加的內應力,大大降低制品的機械強度和熱穩定性,而且常使退火過程發生困難。
    在玻璃體中,結石有時是細小的晶體,也有時是粗大的晶體,結石有時是分散的也有時是聚集的,有時大量的微小結晶聚集成整片的霧狀物。
    所有這些現象說明結石有不同的類型,它的化學組成和礦物組成也各不相同,根據結石產生的原因,結石一般可分為配合料結石、窯碹結石、耐火材料結石和析晶結石四種。
   
    (1) 配合料結石
    配合料結石是配合料中沒有熔化的組份或雜質的顆粒,大多數情況下,配合料結石是石英顆粒,與配合料結石有關的工藝因素如下:
    ① 料的組成不適宜;
    ② 配合料的組分顆粒不均勻;
    ③ 配合料混合不好;
    ④ 加料方法不當;
    ⑤ 熔化條件被破壞。
   
    (2)窯碹結石
   
    窯碹和窯的懸壁經常受到堿性氣體和堿細粉的侵蝕,窯碹和窯懸壁的耐火材料與堿作用而生成玻璃滴,達到一定的重量和粘度以后便由窯碹落下或沿窯壁流入玻璃體中生成結石,硅磚與堿反應生成易熔的硅酸鹽,滴入玻璃熔體中形成窯碹結石,通常含有粗粒的鯪石英和白硅石晶體,這是由于硅酸鹽晶體滴在熔窯中長時間受高溫作用而生成,通常有較深的顏色,產生窯碹屆時的原因是耐火材料質量低,窯碹溫度過高配合料顆粒過細和加料方法不當。
   
    (3) 耐火材料結石
   
    在熔制時與玻璃體直接接觸的耐火材料被玻璃熔體侵蝕和破壞的產物形成耐火材料結石。與玻璃直接接觸的耐火材料如坩堝、池窯大磚等大多由耐火粘土制成,因此,這類結石亦常稱為耐火粘土結石,上述的窯懸壁和坩堝上的結石,雖然其產生原因不同,但是亦并入耐火粘土結石來研究。
    耐火粘土結石類似于有些配合料結石,但是配合料結石的圓形通常比耐火粘土結石要好的多,耐火粘土結石幾乎常是多角形的。
    耐火材料結石產生主要是由于耐火材料質量低而促成的,如氣孔率高、機械損傷、熔燒不足、砌筑不緊密等,其他如熔化溫度過高、玻璃熔體堿性過高和熔窯中玻璃液的波動過于強烈,都會大大促進耐火材料的侵蝕。
   
    (4) 析晶結石
   
    玻璃體的析晶結石并不是由于異類物質的加入所形成,而是由玻璃液本身的析晶所產生的。析晶結石的外觀是多種多樣的,結石尺寸常在百分之幾毫米到若干厘米之間,形狀和色澤常是各種各樣的,但是晶體具有正確的幾何形狀乃是其特征,一般工業用的玻璃析晶時常遇到的為鱗石英、白硅石、硅灰石、硅酸灰石、鈉硅灰石、透輝石,在特殊玻璃中亦有銀、鉛、鋁等的化合物。
    析晶結石產生的因素之一是玻璃熔體的析晶性能,這一性能取決于玻璃的化學組成,同時還有不少因素促進析晶結石的產生;熔化溫度制度和成型溫度制度的破壞使玻璃熔體的析晶傾向加強,除了修正玻璃的化學組成使它具有較小的析晶能力外,必須制定并嚴格遵守合理的熔制和成型溫度制度。
   
    2、條紋和節瘤的種類及產生原因
   
    玻璃體的條紋和節瘤是玻璃態的夾雜物,而其組成與性質與玻璃主體不同,條紋和節瘤破壞玻璃的均勻性、它能破壞玻璃制品的外觀、降低玻璃的機械強度、耐急冷急熱性和化學均勻性,實際上很難得到完全均勻的玻璃液,一般的玻璃制品都存在著一定程度的非均勻性,在耐熱性能和透光性能要求不高的制品中是允許存在的。
    根據產生原因的不同,條紋和節瘤可分成:熔制不均勻的、窯碹玻璃液滴的、耐火材料被侵蝕的和結石熔化的四種。
   
    (1)熔制不均的條紋和節瘤
    配合料的混合不均勻、配合料產生分層、配合料的顆粒不均勻、加料方式的不妥善引起的某些組分料粉的飛散或是某些組分熔化后流散、熔制時某些組分從玻璃體表面揮發,引起玻璃表面熔體組成和內部不一致、均化溫度制度被破壞,以至均化過程未完成、熔制溫度的不穩定,引起凍凝區域的玻璃參加流動,以及配合料中選用的碎玻璃與主體玻璃成分差異太大且碎玻璃占有不小的數量比。
    這些都是條紋和節瘤的成因,這類條紋和節瘤往往是富含二氧化硅質的,一般表現為條紋,而且在玻璃中比較分散。清除這種條紋出現的方法除仔細拌和配合料或將配合料壓制成塊外,必須嚴格遵守熔制溫度制度。
   
    (2) 窯碹玻璃滴的條紋和節瘤
    如前所述,窯碹和窯懸壁、坩堝受到堿氣流作用而形成硅酸鹽熔體,達到一定的重量和粘度以后,就以玻璃液滴的形態滴入或流入玻璃熔體中,窯碹部位的硅磚被作用形成的玻璃液滴屬于富二氧化硅質的,窯懸壁和坩堝壁的耐火材料被作用形成的玻璃滴屬于富氧化鋁質的,這兩種玻璃滴的粘度都很大,在玻璃熔體中擴散很慢,最終形成條紋和結瘤。
    由于和窯碹結石形成的原因相同,所以消除這種條紋和節瘤的方法亦是相同的:仔細選擇和砌筑耐火材料,防止配合料飛揚以及嚴格遵守溫度制度。
   
    (3) 耐火材料被侵蝕的條紋和節瘤
    這種條紋和節瘤是最常產生的一種,玻璃熔體是侵蝕性介質,對與它相接觸的窯碹大磚或是坩堝能起破壞作用,被破壞部分可能以結晶狀態落入玻璃體內形成結石,也可能形成玻璃態物質溶解在玻璃內。耐火材料大多為耐火粘土物質,被侵蝕后玻璃熔體中增加了提高粘度的組分,造成玻璃體沿窯壁、大磚和坩堝部分嚴重的不均勻性,由于侵蝕是連續均勻進行的,所以一般形成氧化鋁質條紋。
    耐火材料被侵蝕是最具危害性的根源,特別是對侵蝕性強的玻璃來說,這種侵蝕產生條紋幾乎是無法防止的,消除這種條紋的方法主要是提高耐火材料的耐侵蝕性質量,除此之外還有:仔細砌筑耐火材料,在坩堝底部先涂一層碎玻璃的熔體,是含堿粉料不直接與耐火材料接觸,冷卻窯壁,以遵守溫度制度,避免溫度過高。
   
    (4) 結石熔化的條紋和節瘤
    條紋和節瘤的產生有時與結石的產生有關,因為結石在玻璃熔體中受玻璃熔體的作用,逐漸以不同的速度溶解,當結石具有較大的溶解度和在高溫停留一定的時間后就可以消失,結石溶解后的玻璃熔體與主體玻璃具有不同的化學組成,就形成節瘤,或是條紋,這種條紋和節瘤的組成相應于結石的種類。防止這種節瘤和條紋的方法最主要的是防止結石的發生。
   
    3、氣泡及產生原因
    可見的氣體夾雜物是玻璃液中各種氣體所組成的氣泡。
    氣泡大小的波動范圍由百分之幾毫米到幾毫米之間,最小的氣泡實際上稱作“灰泡”,從形狀上看,氣泡也有各式各樣的;有球形的、橢圓形的及發狀的,氣泡的變形主要是在制品成型的過程中發生的。
    根據產生原因不同,氣泡可以分成:配合料殘留氣泡、二次氣泡、外界空氣氣泡、耐火材料氣泡和金屬鐵引起的氣泡五種。
    (1) 配合料殘留氣泡
    配合料在加熱熔化時產生大量氣體,為了清除玻璃熔體中的氣體,必須進行澄清,氣體有時會因熔化制度的破壞而殘留在玻璃液內,不能放出來。提高溫度,降低玻璃——氣體界面上的表面張力,降低窯內氣體壓力,都可以促進氣泡溢出。玻璃液流對氣泡溢出有很大影響,液流能將氣泡帶走,并常常妨礙氣泡溢出,嚴格遵守規定的熔化制度是防止配合料分解氣泡的最重要措施。
    (2) 二次氣泡
    澄清后的玻璃液同溶于其中的氣體處在平衡狀態,如果玻璃體所處的條件大大改變時,常常發現已澄清了的玻璃液中又出現氣泡和灰泡,因為氣泡尺寸很小,玻璃液低溫時粘度很大,要排除這些氣泡是非常困難的,于是,它們就大量殘留在玻璃液內。殘余芒硝分解也屬于二次分解現象。為了消除二次氣泡,必須遵守正確的溫度制度及氣體制度。
    (3) 外界空氣氣泡
    往窯內加料時,配合料顆粒間所包含的空氣帶到玻璃熔體中,此外,參加的碎玻璃塊之間也含有一定數量的氣體,所有這些氣體都應該在澄清過程中排除出來,但是,外界空氣和配合料中殘留氣泡一樣,會殘留在玻璃熔體中,主要的預防措施是:采用適量的碎玻璃,按顆粒組成正確選擇原料。
    (4) 耐火材料氣泡
    在玻璃和耐火材料交界處,常?吹讲A染奂S多氣泡,這一現象是由于玻璃與耐火材料的相互作用引起的,當耐火材料中的氧化鉛和二氧化硅溶解到玻璃熔體中時,玻璃和溶于其中的氣體之間的反應就趨向于放出這些氣體而生成氣泡,耐火材料的孔內也常常含有氣體,這些氣體因為沒有別的出路而進入玻璃內。
    為防止氣泡的產生,必須提高耐火材料的質量,如密度、抗玻璃侵蝕性、機械強度,并降低含鐵量,同時還必須嚴格遵守熔化制度,不使溫度過高而加劇侵蝕耐火材料。
    (5)金屬鐵引起的氣泡
    在生產上有時因為操作不謹慎或者疏忽,在玻璃液中掉進了金屬鐵,這些金屬鐵在玻璃中逐漸溶解,使玻璃液著色,而鐵內所含的碳被汽化成氣泡。為了防止這種氣泡,必須仔細的配制配合料,注意在熔制前檢查窯池,采用質量好的金屬作為成型工具的浸入玻璃液的部件。
   

以下是關于《玻璃的缺陷和產生的原因》論題的回復(共7篇)

回復人:xinjianhxj

 回復時間:2013-2-25 13:47:00

 

    分析得太好

回復人:冬立自動化技術

 回復時間:2014-5-27 9:44:00

 

    學習下
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回復人:dkydkyshow

 回復時間:2014-11-18 14:40:00

 

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回復人:玻璃窯爐熱修

 回復時間:2016-1-4 21:00:00

 

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回復人:東莞億思特自動化

 回復時間:2019-3-29 17:07:00

 

    多謝樓主的分享,這讓我有了對機械手的改造有了新思路

回復人:123456工

 回復時間:2019-8-12 16:23:00

 

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