玻璃成分的经验设计

新闻发布时间：2015-8-17新闻浏览次数：4763新闻作者：锦泰特种玻璃

玻璃成分经验设计是多年来沿用的方法，方法比较简单，使用方便。首先根据设计任务书所提出的玻璃品种及其物理化学性质指标、生产方法、原料产地及其成分、成本核算等要求，进行调研和查阅文献资料，找出国内外同一生产方法、玻璃性质也相近的玻璃成分作为参考，然后根据原料、成本等因素，对国内外资料上的成分作一些局部修改和调整，设计出新成分，在对新成分的物理和化学性质、工艺性能、原料用量以及成本进行计算，看是否符合设计任务要求，如某一方面的指标与要求有差距，则进一步调整，直至完全满足任务书要求的指标为止，其设计流程如下所示。
设计依据：产品品种、色泽、性状、尺寸、性能→选择生产方法→选择成形机与生产参数：机速、作业时间等→查找文献上或实际工厂同类型成形机所用成分→根据产品性质、成本、环保要求等选出几个初选成分→根据选用的初选成分计算比例物化性质、工艺性能、配料与成本核算→优选出玻璃性质最佳、成本最低者为设计成分。
由于产品大都采用工业化生产，每种生产方法均有对应的不同类型的成形机械，每类成形机械要玻璃具有与其配合的黏度-温度曲线、硬化速度、析晶的温度范围、析晶的的速度等工艺性能。例如设计薄壁轻量大口玻璃瓶成分时，合理的成形方法应为压-吹法，而适合该瓶型的成形机为海叶式（Heye）制瓶机，在成形方法和设备确定之后，即可查找海叶式制瓶机成形时所要求玻璃的黏度-温度曲线、硬化速度等工艺指标，或从国内外工厂用海叶式制瓶机实际产生轻瓶时玻璃成分作为设计的重要参考。
对同一种生产方法，同一类型成形机，当制造不同色泽、不同形状、不同大小时，采用的成形机速是各异的，从而也对玻璃的硬化速度提出了不同的要求。实际情况常常很复杂，不单是对玻璃硬化速度提出了不同要求，而且玻璃的热容、热导率、热辐射率等均对玻璃成形机速有影响，因此不能将温度•黏度曲线、硬化速度作为影响的唯一因素。
各种不同类型成形方法和成形机，其成形时的玻璃液的温度是各不相同的，瓶罐成形时的供料温度（1gη=103.0dPa•s）一般都在1100℃以上，此时玻璃不易析晶，一般该类玻来电析晶上限温度要低于1100℃，或者说在此温度下玻璃的析晶速度很小。常用Na2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2系统玻璃的析晶温度在980～1080℃，很少达到1100℃的。在设计玻璃成分时，对于析晶性能可不比作为主要问题考虑，但对使用瓷石、霞石、珍珠岩、钽铌矿尾砂、高炉矿渣等为主要原料的高铝、高钙的瓶罐玻璃成分，玻璃很容易析晶，因此玻璃的析晶性能要作为重要问题来考虑。这类玻璃生产中常因温度波动，在料道中发生析晶，甚至在流液洞、池窑炉底发生析晶，造成流液洞的冻结而停止生产。对于拉制平板玻璃来讲，特别是对于垂直引上法玻璃其成形温度为920～940℃，而钠钙玻璃最大析晶速度时的温度在920～940℃。此温度与垂直引上法的成形温度相差很小，垂直引上时的析晶倾向比较大，故生产一定时间就要打炉，清除槽口结晶，如果降低了玻璃析晶倾向就可以延长引上作业时间，增加产量。
玻璃成分中的铁含量不仅影响玻璃的色泽，而且影响到玻璃的黏度、透热性、硬化速度等性能。不同品种、不同色泽的玻璃产品对透明度的要求是不相同的，如光学玻璃中光吸收系数应小于0.001～0.002，即1cm厚的玻璃对白光的吸收率小于0.1%～0.2%。铅晶质玻璃对光吸收系数要求比较小，国外提出光吸收系数小于0.005～0.010.对平板玻璃、器皿玻璃不像对光学玻璃、晶质玻璃那样严格要求，提出的透明度或者透光率，如2mm平板玻璃要求可见光平均透光率大于88%，无色透明玻璃器皿透光率90%以上。光学玻璃和晶质玻璃一般采用光吸收系数，而不用总透光率表示，主要是光学玻璃和晶质玻璃的折射率比较高，而且不同品种玻璃的折射率相差比较大，导致反射率随之变化，而平板玻璃和器皿玻璃的折射率变化很小，反射率基本也无变化，因此可用透光率老表示。玻璃成分中铁含量与透明度之间的关系如下式所表示。
w=D/ad
式中：w——玻璃中铁质量分数，%；
a——系数，对Fe2O3为0.007，对FeO为0.079；
D——光学密度，以10mm厚玻璃为基准；
d——玻璃厚度，mm。
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