玻璃缺陷与熔体性质

工艺因素主要体现在两个方面，一是合理的熔 制制度和成形制度，尽可能地减少熔体在析晶温度 范围内的停留时间；--一是配合料制备方面，注意原料 成分波动、称量错误及配合料均匀度等方面的问 题。 析晶常常使玻璃产生迷瞟白点或呈现具有明显 巴 { 结晶形态，形状和色泽常多种多样，大多聚集成脉 嚣 状、斑点、球体、条带等产物。 《 3．2析晶的原因 从热力学观点看，玻璃内能是高于同成分晶体 内能的，因此熔体的冷却必然导致析晶，这两种能量 相差越大就越容易析晶。从动力学观点看，玻璃熔 体冷却时粘度急剧增加，析晶所受阻力增大，故亦可 能不析晶而形成过冷液体。如果玻璃能够以足够快 的降温速率通过析晶温度范围就可以不出现析晶而 形成过冷液体，玻璃工艺中正是利用了析晶的这个 特性制作出了预期的产品。 晶体的形成过程可通过玻璃成核速度和晶体生 长曲线 (图3)得到很好的描述。熔体从高温冷却时 进入 ac区，此时尚无晶核不致析晶；接着进入交叉 区cb，此时既能成核晶体又能生长，具备析晶条件， 晶核晶体生长缓慢，但如果冷却速度足够快，就能迅 速越过 cb区而不析晶或少析晶；继续冷却至 b点以 下区域时，虽然形成较多晶核但晶体己不能长大，故 不能析晶，但是，当熔体凝固后再次加热进入晶体生 U ／／／、＼ 厂、 ／ ＼u—Ti}线 H ． 矗 0 b c d 适冷度△i(=1m～T)增加 温度T上升一 3 州 刊 图 3 玻璃成核速度和晶体生长曲线 3．3．3避免熔化池死 角 ／ 熔化池设计时尽可能避免死角，一是可以防止 熔体析晶，二是可以避免已产生的析晶在温度波动 及液流作用时进入成形流产生缺陷。 3．4冻结状态 玻璃熔体从高温冷却时经过了3个阶段的热力 学状态(见图4)，即平衡状态、介稳状态和不平衡的 玻璃态。 (1)平衡态：是稳定的熔体状态，网络结构已被 热振动松散开，熔体的粘度不太大，可以流动； (2)介稳态：是过冷熔体状态，处于玻璃结晶温 度与转化温度 (冻结温度)之间，如果缓慢冷却到结 16 中 国 玻 璃 晶温度或在结晶温度下保温熔体即会析晶。达到玻 璃转化温度时的过冷熔体粘度已经很高，低于此温 度则熔体冻结成与固体类似，但其结构单元是不规 则捐}列。 遮 温度 图4 玻璃在不同的冷却和加热速度下的热膨胀 (3)玻璃态：由于已经冻结而且粘度很大，这种 状态实际上可以在无限长的时间内保持不变。 在后面两种状态下，玻璃的性质很大程度上受 冷却或加热速度的影响。实际生产中根据产品质量 和工艺要求，采用不同的冷却速度和方式可以有效 2009年第2期 地避免缺陷的产生。如退火温制度与残余应力的消 除、膨胀系数的大小与产品抗热震性、成形中的过冷 和缓冷与产品表面缺陷等；不科学的冷却方式也会 导致各种非均匀物 (如条纹、不混容物、析晶、结石 等)的冻结，进而形成产品缺陷。 4 结束语 玻璃的物理性质、化学性质和熔体性质会直接 影响产品质量状况和玻璃制造工艺的全过程，常常 构成产品质量标准或要求的一部分，而熔体性质则 是与工艺最相关的性质，也是对产品缺陷形成最相 关的性质。 产品缺陷的形成，总是和若干潜在根源相关，而 它们又往往是互相联系的。不同的缺陷它们相互间 也不是孤立的，而是有着不可分割的关系。在实际 生产中，当我们面对这种交互关系时就很难断言某 种缺陷是由某个单一缺陷根源形成的。因此，研究 和掌握玻璃性质变化的内在规律，对有效解决产品 缺陷、预防缺陷产生及提升产品质量有着重要的意 义。 欢迎订阅《浮法玻璃生产操作》 《浮法玻 璃 生产操作 指 南》一 积 作 者 20余 年 从 事玻璃 企业 生产技 术及 管理 方 面的工作 经验 ，从 玻 璃熔 窑烘烤 到 生产 线投 产 ，较 系统 地总 结 、整 理 了 浮法玻璃 生产 线投 产方 法 ，试 图对新 建 浮法玻 璃 生 产线在投 产之 初就 建立起 规 范的操 作 习惯 、减 少生 产失误 ，进 而在奠 定 良好 的 生产 管理基础 方 面 ，起 到 抛 砖 引玉的作 用 ；试 图使 熟 悉设备 的 员工在 学 习本 书后 能独 立进 行 岗位操 作 ，达到新 建 浮法玻 璃 生产 线在 投 产 以后 的 生产操 作 和 管理 过 程 中 少走 弯路 ， 尽早 步入 正轨 的 目的 。全 书分 为四 个章节 ，第一 章 为浮法玻 璃 生产线 热工设备 的烘 烤 ，主要讲 述 熔窑 、 锡槽 以及 退 火窑的烘 烤 方法 以及 相 关操作 。 第二章 阐述 了浮法玻 璃 生产线 的技 术管理 ，包括 生产规 章 制 度和 工 艺技 术指 标 以及 通 用设 备 管理 。 第三章 重 点介绍 生产 线上 原料 车 间与联 合 车 间、保 护 气体 车 间 、动 力车 间各 岗位和 煤 气发 生 炉的安 全 生产操作 方法 ． 以及 浮法玻 璃 生产的化 学 分析 。第 四章主要 是浮 法玻璃 生产技 术 经济指 标计 算及 耐 火材 料基 本 ·l生能 。 全 书 内容详 细 ，可供 浮 法玻 璃 生产线 广大一 线 操 作 工 、工 程技 术人 员及 管理人 员在投 产 和生产 过 程 中使 用 ，也 可作 为 浮法玻 璃 企业在 生产过 程 中规 范化 管理 的参 考 和 对 员工进 行 岗位培 训的教 材 及 相 关职 业技 术学校 教 学的参 考 资料 。 本 书由化 学工 业 出版 社 出版 ，定价 32元 (含邮 费)。订 户请将 有 关资料 字 "x~-r整地 填好 (以便 我们 准 确地 邮寄 )，按 下列账 号寄给 本刊 编辑 部 。 开户银行 ：工行涂 办 户 名 ：蚌埠玻 璃 工业设 计研 究院 账 号 ：l 303O07603O249O2745 联 系地 址 ：安徽 省蚌 埠 市涂 山路 1047号 中国建材 国际工程 有 限公 司 《中 国玻璃 》发行 组 邮 政 编 码 ：233018 电 话 ：0552— 4O77458 4077408 传 真 ：4081941 E —．mail：Chinaglass@ ctiec．net 联 系 人 ：方 秀 师 磊