熔窑内玻璃液熔制工况侦测方法与熔制工艺诊断分析

5 玻璃熔制5．1 实验目的意义玻璃是无机材料的一个重要领域。

它所涉及的应用范围相当广泛，在现代高科技领域，特种玻璃制品有激光玻璃、零膨胀微晶玻璃、特种光纤、特种玻璃涂层…。

伴随着科技的高速发展，玻璃制备的方法也逐渐多样化，从传统的高温熔制方法到现在的低温液相法、气相沉积法。

但是传统的高温熔制法仍然占据着当前玻璃制品生产的绝大部分。

：本实验的目的本实验的目的：(1)通过玻璃的高温熔制实验了解玻璃的制备工艺流程。

(2)了解影响玻璃制备的各种物理、化学因素。

(3)根据玻璃的性能要求能独立完成玻璃的制作配方、制定工艺流程图。

(4)了解玻璃的高温熔制设备。

5．2 实验基本原理玻璃的基本概念：：(1) 玻璃的基本概念按照现代玻璃的定义主要包含两个条件即A: 存在非晶态固体。

B: 表现出玻璃的转变现象。

根据上述条件玻璃的范围被拓展了，与此同时制备玻璃的方法也发生了变化，除了高温熔制以外出现了低温合成、气相沉积…。

(2) 玻璃的基本组成玻璃的基本组成：：按照玻璃组成中的化合物主体分类可分为硅酸盐、磷酸盐、氟化物玻璃、硫系玻璃…。

通常在玻璃组成设计过程中都是根据所需的特定物理、化学性能指标进行单一或者多种化合物的组合。

(3) 熔融法玻璃制备过程(工艺流程图)：(A)玻璃配合料: 根据配方确定玻璃的主要原料(Si、Al、B、Ca、Na…)，辅助原料(氧化剂、还原剂、助熔剂、澄清剂、晶核剂、着色剂、脱色剂)，玻璃熟料(同组成碎玻璃，起助熔和节能效果)。

(B)玻璃高温熔融过程：玻璃配合料加热→配合料熔化(主要是完成玻璃化反应)→残余原料颗粒的熔解→澄清→均化→调节到玻璃的成形温度。

(C)玻璃制备工艺流程图：玻璃配合料→混合(控制粉体的颗粒度、均匀度、水分)→坩埚(根据需要选择坩埚的种类和尺寸)→高温熔制设备(自动控温、定时，制定升温、保温、冷却曲线图)→玻璃成形设备(手工成形、自动成形)→退火设备(去除玻璃应力)→检验→包装入库。

第12章玻璃的熔制12.1 玻璃的熔制过程熔制是玻璃生产中重要的工序之一，它是配合料经过高温加热形成均匀的、无气泡的、并符合成形要求的玻璃液的过程。

玻璃制品的大部分缺陷主要在熔制过程中产生的，玻璃熔制过程进行的好坏与产品的产量、质量、合格率、生产成本、燃料消耗和池窑寿命都有密切关系，因此进行合理的熔制，是使整个生产过程得以顺利进行并生产出优质玻璃制品的重要保证。

玻璃的熔制是一个非常复杂的过程，它包括一系列物理的、化学的、物理化学的现象和反应，这些现象和反应的结果使各种原料的机械混合物变成了复杂的熔融物即玻璃液。

为了尽可能缩短熔制过程和获得优质玻璃，必须充分了解玻璃熔制过程中所发生的变化和进行熔制所需要的条件，从而寻求一些合适的工艺过程和制定合理的熔制制度。

各种配合料在加热形成玻璃过程中有许多物理的、化学的和物理化学的现象是基本相同的，其主要变化如表12-1所示：表12-1配合料在加热形成玻璃过程中的变化序号物理变化过程化学变化过程物理化学变化过程1 配合料加热固相反应生成低熔混合物2 吸附水的排除盐类分解各组分间相互溶解3 个别组分的熔化水化物的分解玻璃和炉气介质间的相互作用4 多晶转变化学结合水的排除玻璃和耐火材料之间的相互作用5 个别组分的挥发各组分相互作用并形成硅酸盐的反应玻璃熔制过程大致上可分为五个阶段，即硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化和冷却成形等。

现将这五个阶段的特点分述如下：(1) 硅酸盐形成阶段硅酸盐生成反应在很大程度上是在固体状态下进行的。

料粉的各组分发生一系列的物理变化和化学变化，粉料中的主要固相反应完成，大量气体物质逸出。

这一阶段结束时，配合料变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。

大多数玻璃这个阶段在800～900°C时完成。

(2) 玻璃形成阶段由于继续加热，烧结物开始熔融，低熔混合物首先开始熔化、同时硅酸盐与剩余的二氧化硅相互熔解，烧结物变成了透明体，这时已没有未起反应的配合料，但在玻璃中还存在着大量的气泡和条纹，化学组成和性质尚未均匀一致，普通玻璃在这个阶段的温度约为1200～1250°C之间。

浮法玻璃熔窑中玻璃液流动模拟及工艺优化随着现代工业的快速发展，浮法玻璃成为了广泛应用于建筑、汽车和电子等领域的重要材料。

而浮法玻璃的质量和性能很大程度上取决于熔窑生产过程中玻璃液的流动情况。

因此，对于浮法玻璃熔窑中玻璃液流动进行模拟和优化，对于提高产品质量和生产效率具有重要意义。

一、浮法玻璃熔窑中玻璃液流动模拟1. 熔窑结构与玻璃液流动特性浮法玻璃熔窑通常由玻璃池、料斗、罩头、分区部分等组成。

玻璃液在池中融化，并从料斗中流出，进入罩头。

在罩头的作用下，玻璃液慢慢变平，形成连续平整的玻璃带。

在这个过程中，玻璃液的流动受到多个因素的影响，例如重力、表面张力、罩头结构等。

2. 流动模拟方法为了更好地理解浮法玻璃熔窑中玻璃液的流动特性，可以使用数值模拟方法。

数值模拟方法可以将复杂的流动过程简化为数学方程组，并通过计算机模拟求解得到详细的流动信息。

目前，常用的数值模拟方法包括有限元方法和有限体积方法等。

通过这些方法，可以计算得到玻璃液的速度场、温度场等信息。

二、浮法玻璃熔窑工艺优化1. 生产质量优化浮法玻璃的生产质量直接关系到产品的市场竞争力。

通过模拟玻璃液流动过程，可以找到工艺中存在的问题，并进一步优化工艺参数以提高产品质量。

例如，通过调整罩头结构、控制熔窑温度分布等，可以减少玻璃中的气泡和其他缺陷，提高产品的透明度和均匀性。

2. 能耗降低优化浮法玻璃熔窑通常需要消耗大量的能源。

优化工艺参数可以帮助降低能源消耗，提高能源利用效率。

例如，通过优化玻璃液的流动速度和温度分布，可以减少能源的损耗。

此外，还可以采用其他节能措施，例如使用高效燃烧器、优化加热方式等。

3. 生产效率提高优化浮法玻璃的生产效率对于企业的经济效益至关重要。

模拟玻璃液流动过程可以帮助优化生产工艺，提高生产效率。

例如，通过优化料斗结构，可以使玻璃液在流动过程中更加顺畅，减少停机时间。

此外，还可以采用自动控制系统，实现生产过程的智能化管理，提高生产效率。

浮法玻璃熔窑中玻璃溶解过程的数值模拟与分析在现代玻璃工业中，浮法法是一种常用的玻璃生产方法。

在浮法玻璃工艺中，玻璃料在特定的熔窑中经过高温熔化，并通过连续浮在锡液上的方式制成连续平板玻璃。

玻璃熔化过程中的温度分布、流体流动、传热和质量传递等因素对最终玻璃品质产生重要影响。

为了提高产品质量和生产效率，数值模拟与分析成为优化工艺的重要工具。

1. 玻璃熔化过程的数值模拟数值模拟是利用计算机对物理过程进行数值计算和分析的方法。

在浮法玻璃熔窑中，利用数值模拟可以模拟玻璃料的熔化过程，预测温度分布、流体流动、传热和质量传递等过程。

数值模拟可以帮助我们深入了解熔化过程中各种参数的变化规律，优化工艺参数，提高产品质量。

首先，数值模拟需要建立合适的物理模型。

玻璃熔化过程可以视为流体力学、传热学和质量传递学的综合问题。

根据流体力学中的连续性方程、动量方程和能量方程，结合质量传递的方程，可以建立玻璃熔化过程的数学模型。

该模型考虑了熔化过程中的流体流动、传热和质量传递等关键因素。

其次，数值模拟需要选择合适的数值方法。

常用的数值方法包括有限差分法、有限体积法和有限元法等。

这些数值方法可以将连续的物理模型离散化，转化为数值计算问题。

通过合适的数值方法，可以在计算机上求解数学模型，得到玻璃熔化过程中各种参数的数值解。

最后，数值模拟需要进行参数的验证和误差分析。

通过与实验数据的对比，可以验证数值模拟的准确性和可靠性。

同时，对模拟结果进行误差分析，可以了解数值模拟的精度和可信度。

2. 玻璃熔化过程的数值分析基于数值模拟的结果，可以进行数值分析来了解玻璃熔化过程中各个因素的影响和相互关系。

数值分析可以帮助我们更好地理解和优化熔化过程，提高产品的质量和生产效率。

首先，数值分析可以研究玻璃熔化过程中的温度分布。

温度是影响玻璃熔化和成型过程的重要因素。

通过数值分析，可以得到温度随时间和空间的变化规律，从而确定最适宜的温度范围和温度梯度。