1、http:/ 言浮法玻璃因熔融玻璃液漂浮在熔融的锡液表面成型为平板玻璃而得名。这种生产方法由于无需克服玻璃本身重力，可使玻璃原板板面宽度加大，拉引速度大大提高，产量和生产规模增大；由于玻璃成型是在熔融锡液表面进行，因此可以获得双面抛光的优质镜面，其表面平整度、平行度可以与机械磨光玻璃相媲美，而机械性能和化学稳定性又优于机械磨光玻璃；到目前为止，采用该方法可以生产出厚度在 0.325mm 之间多种品种、规格的优质浮法玻璃，以满足不同用途的需求；另外，浮法工艺还可以在线生产多种颜色玻璃和 Low-E 玻璃，大大丰富了平板玻璃的范畴，扩大了平板玻璃在各个领域的应用。中国玻璃工作者自从在洛阳研制出中国
2、浮法后，浮法玻璃在中国迅速得到了发展。经过我国玻璃工作者的不断努力，我国先后在熔窑日熔化量、玻璃生产技术装备、节能降耗、环境保护、多功能玻璃开发以及超薄、超厚品种研制与产业化等方面取得了重大突破。据统计，至2009年末我国日熔化能力500 t以上熔窑占浮法玻璃总熔化能力的75.4% , 600 t以上占54.48% , 700 t以上占28.83%。600 t以上熔窑占浮法玻璃总熔化能力比重首次超过50% ,成为我国浮法玻璃主力窑型。浮法玻璃生产线规模结构的提高,提高了我国浮法玻璃生产的能源利用效率,降低了污染物和二氧化碳排放水平。从产能上看, 700 t以上36条的能力占28.83% , 6
3、00620 t的42条能力占25. 65% , 500550 t的40条能力占20.92% , 400480 t的38条能力占16.51% , 400 t以下26条能力占8.08%。大吨位低单位产品能耗和小吨位高产品价值是今后平板玻璃熔窑的发展方向,没有地缘优势,产品无技术特点,小吨位、高能耗的普通浮法玻璃将在市场上没有立足之地。在技术领域,采用中国浮法玻璃技术建设的生产线,技术装备与实物质量已达到国际先进水平。通过对原料配料称量,熔窑、锡槽、退火窑三大热工设备及自动控制系统成套软件的一系列科技攻关,进而对各关键技术进行系统集成和工程转化,形成了具有自主知识产权并全面达到国际先进水平的新一代中
4、国浮法玻璃技术。还有像我国自主开发的余热发电技术与装备、烟气脱硫技术与装备、石英尾http:/ 1 章 总工艺计算1.1 玻璃成分设计要求玻璃成分设计要求：(1) 必须满足使用性质的要求，即依赖于成分和性质与结构的简单关系；(2) 所涉及的成分必须能够形成玻璃并具有较小析晶倾向，因而可以借助于玻璃形成区域图和相图来确定；(3) 必须符合熔制、成型等工艺要求。1.2 设计各成分的作用本次设计是钠钙硅浮法玻璃的设计，其主要成分二氧化硅（SiO 2） ，氧化钠(Na2O)，氧化钙 (CaO)，氧化镁 (MgO)，氧化铝( Al2O3)，氧化铁(Fe 2O3)等。（1）SiO 2 SiO2 是形成玻璃
5、的最主要成分，也是构成玻璃的基础，为玻璃形成体。它赋予了玻璃一系列优良性能，如透明度，机械强度，透紫外光性，化学稳定性和热稳定性等。玻璃液的粘度、热稳性和化学稳定性均随含量增高的增加而提高；密度和热膨胀系数随含量的增加而降低。缺点是熔点高、粘度大，使玻璃熔化、澄清和均化困难，能耗增加，一般在控制在 71%73%。（2）Al 2O3 少量的 Al2O3 在玻璃中为四面体结构，起到补网的作用，也可以提高玻璃的化学稳定性和热稳定性，称网络中间体。太多了会使玻璃的熔化速度减慢和会使澄清时间延长，也不利于均化，而且对玻璃液在锡槽中摊平抛光也不利。一般控制在 0.1%1.6%。（3）Fe 2O3 钠钙硅玻
6、璃中的 Fe 一般以 Fe2+和 Fe3+状态存在，均有颜色，因此在玻璃中 Fe 是杂质，引入 Fe 会使玻璃产生颜色，降低玻璃的透明度和白度，因此玻璃中 Fe 的含量应尽量的低，一般控制在 0.070.21%。CaO CaO 是玻璃网络外体，在一定范围内能加速玻璃的熔化和澄清过程，并提高玻璃化稳性。高温时降低玻璃粘度，低温时增加玻璃液粘度，亦可调整玻璃的料性，提高玻璃的硬化速度。但玻璃中 CaO 的含量不宜太大，如大于 10%，http:/ 7.7%10.0%。（5）MgO MgO 能提高玻璃的化学稳定性和机械强度，并能减低玻璃的析晶倾向，与 CaO 一样为网络外体。生产中 MgO 对玻璃液
7、的粘度有复杂的作用，当温度高于 1200时，会使玻璃的粘度降低，而在 1200900之间，又有使玻璃液的粘度增加的倾向，低于 900反而使玻璃的粘度下降，因此，玻璃中 MgO含量不宜太大，一般控制在 4.0%左右。（6）R 2O 这里主要是 Na2O 和 K2O，Na 2O 在玻璃结构中主要起断网作用为网络外体，可以大幅降低玻璃液的粘度，降低玻璃的熔化温度，增加玻璃的流动性，是良好的助熔剂。但过多的 Na2O 会降低玻璃的化学稳定性、热稳定性及机械强度，还容易使玻璃析碱、发霉，并使生产成本增加。K 2O 和 Na2O 一样为网络外体，起助熔作用。K 2O 代替 Na2O 具有“双碱”效应，提高
8、玻璃化学稳定性，减少玻璃的析晶，改善玻璃的析晶倾向。在浮法玻璃生产中引入 K2O 主要是它能降低玻璃表面张力，有利于玻璃液在锡槽中摊平和抛光，获得高质量的玻璃表面并改善玻璃的光泽。R 2O 的含量一般在 13.4%14.6%。某实际厂家的玻璃成分见表 1-1。表 1-1 某浮法玻璃厂实际生产的成分 单位：%（质量分数）氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O SO3Wt% 72.10 1.30 0.20 8.28 4.06 13.90 0.07根据以上理由和实际厂家玻璃成分的参考本次设计玻璃的主要成分见表 1-2：表 1-2 玻璃成分 单位：%（质量分数）氧化物 SiO
9、2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O SO3Wt% 72.19 1.60 0.17 8.10 4.01 13.72 0.081.3 各种物理性质的计算（1）玻璃粘度并绘制 -T曲线 http:/ 2=0+ log10+（1-1）使用富尔切尔法计算玻璃粘度，此法适用于实用工业玻璃。其成分以相对于SiO2 为 1.00mol 来表示，即以氧化物的物质的量 /SiO2 的物质的量表示。计算系统使用玻璃成分范围为：SiO 2 1.00mol，Na 2O 0.150.20mol, CaO 0.120.20mol, MgO 0.000.051mol, Al2O3 0.00150.073mol
10、,且满足公式 1-1 在公式 1-1 中，A，B 和 T0 可由下式求出A=-1.4788Na2O+0.8350K2O+1.6030CaO+5.4936MgO-1.5183Al2O3+1.4550B=-6039.4Na2O-1439.6K2O-3919.3CaO+6285.3MgO+2253.4Al2O3+5736.4T=-25.07Na2O-321.0K2O+544.3CaO-384.0MgO+294.4Al2O3+198.1注意： 的单位为 P（1P=10 -1Pa 12Pa ,），该体系适用的粘度范围为 1010 一般实验与计算的结果一般偏差为 3。 设以 100g 原料为基准，根据原料
11、成分表 1-2 得各氧化物折合系数见表 1-3：表 1-3 各氧化物的折合系数组分 SiO2 CaO MgO Al2O3 Na2O质量(g) 72.19 8.10 4.01 1.60 13.72物质的量 (mol) 1.2014 0.1444 0.0995 0.1557 0.2214折合物质的量 (mol) 1.0000 0.1202 0.0828 0.0130 0.1843根据表 1-3 可求出：A=1.81 1.47880.1834+1.60300.1202+5.49360.0828-1.558830.0130+1.4550B=4701.9 6039.70.1843-3919.30.120
12、2+6285.30.0828+2253.40.0130+5736.4=0http:/ 25.070.1843+544.30.0.1202 384.00.0828+294.40.0130+198.1=230.94有 A, B 和 T0 的值，根据公式 1-1 求得见表 1-4：表 1-4 各温度所对应的粘度 单位：Pa应变点 转变点 退火点 变形点 软化点 操作点 熔化点粘度 1013.6 1012.4 1012 1010.5 107 103 10lg 13.6 12.4 12 10.5 7 3 1温度 T() 517.47 540.03 548.42 584.20 710.24 1040.22
13、 1465.03http:/ 熔融玻璃的表面张力在玻璃制品的生产中有着重要的意义，特别是在玻璃的澄清、均化、成形、玻璃液与耐火材料相互作用等过程中起着重大的作用。硅酸盐玻璃的表面张力一般为（220380） -3N/m，较水的表面张力大 34 倍，也10比熔融的盐类大，而与熔融的金属的数值相近。计算公式：= （1-2）式中 玻璃的表面张力；http:/ 各种氧化物的平均表面张力因数；每种氧化物的摩尔分数。在温度 1400下各氧化物表面张力因数 2见表 1-5：表 1-5 各氧化物的表面张力因数组分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O 324 585 440 492 549
14、 122根据表 1-1 玻璃成分可以求得：=32472.19%+5851.60%+4400.17%+4928.10%+5494.01%+12213.72%72.19%+1.60%+0.17%+8.10%+4.01%+13.72%=34961.9799.7910-3= N/m350.3610 3符合硅酸盐玻璃表面张力的一般值。（3）玻璃密度 玻璃的密度表示玻璃单位体积的质量。它主要取决于构成玻璃原子的质量，也与原子的堆积紧密程度以及配位数有关，是表征玻璃结构的一个标志。在实际生产中，通过测定玻璃的密度来控制工艺过程，借以控制玻璃成分。普通钠钙硅玻璃的密度为 2.5 g/cm3 左右。采用 Kna
15、pp 系数可以直接用加和性公式计算出密度，此种方法计算简便，即将玻璃成分的质量分数（%）乘以加和系数 2。表 1-6 各氧化物的 Knapp 加和系数组分 SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2OKnapp 系数 0.02284 0.02530 0.03495 0.02942 0.02890根据表 1-2 玻璃的成分求得：http:/ 0.0228472.19=1.6488Al2O3 ： 0.025301.60=0.0405CaO: 0.034958.10=0.2831MgO : 0.029424.01=0.1180Na2O: 0.0289013.72=0.3965=2.4869g/ 3
16、, 符合一般钠钙硅玻璃的密度。总 和（4）热膨胀系数玻璃的热膨胀系数对玻璃的成形、退火、钢化、封接以及玻璃的热稳定性等性质都有着重要的意义。 玻璃受热后都要膨胀，膨胀多少是由它们的线膨胀系数和体膨胀系数来表示。3=3+32+式中： 体膨胀系数线膨胀系数由于玻璃的线膨胀系数 为 10-7 -1 数量级， 3 数值都很小，可以忽略不 2 和 计，近似取 。采用体积膨胀系数的场合比较少，因此玻璃热膨胀系数一=3般指线膨胀系数。采用高桥健太郎法求玻璃的线膨胀系数 3，根据玻璃的成分表 1-2，y 氧化物 = （1-氧化物氧化物3）Y 氧化物 = 氧化物氧化物（1-4）表 1-7 各组分对应的 y 和
17、Y组分 SiO2 NaO0.5 CaO AlO1.5 MgO FeO1.5 总和http:/ 氧化物 1.201 0.443 0.144 0.031 0.099 0.002 1.920Y 氧化物 （% ） 62.6 23.1 7.5 1.6 5.2 0.1 100.1在 0400温度范围内高桥的加和性计算系数 3如下表：表 1-8 各组分氧化物的高桥加和性系数组分 SiO2 NaO0.5 CaO AlO1.5 MgO FeO1.5加和性系数 /10-8 -1 0.60 29.5 14.5 3.1 6.0 5.0根据以上两表表 1-7 和表 1-8，得玻璃在 0400温度范围内的线膨胀系数 为=
18、0.6062.6+29.523.1+14.57.5+3.11.6+6.05.2+5.00.1=86.4421071（5）玻璃比热玻璃的比热容常用语熔炉热工中计算燃料消耗量、热利用率等。各种玻璃的比热容一般介于 3351047 。/()比热计算公式如下：2 （1-= 5）式中 P 玻璃中某氧化物的质量分数，%；c 玻璃中各种氧化物的比热容系数。表 1-9 各种氧化物的比热容计算系数组分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O温克尔曼系数 0.001912 0.002074 0.001600 0.001903 0.002439 0.002647注：此表计算的比热容的单位为 cal/(g )根据公式 1-4 和表 1-8 可知玻璃在 15100范围内的比热容 c 为：c=0.72190.001912+0.01600.002074+0.00170.001600+0.0810 0.001903+0.04010.002439+0.13720.0026742.0349965Kcal (kg )= / K=486.14/()
