日产500吨伏法熔窑毕业设计说明
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日产500t的平板玻璃厂的设计任务书本页仅作为文档页封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March课程设计材料工厂工艺课程设计设计题目:日产500吨平板玻璃厂工艺设计班级: XXXXXXXXX姓名:xxxxxxxxxxx学号:指导老师:设计成绩:设计时间:材料与化工学院目录前言 (1)一、总论 (2)1、设计内容和依据 (2)前期工作 (2)设计任务和依据 (2)设计原则 (2)规模方案和产品方案 (3)2、厂址选择 (3)建厂地域 (3)具体位置 (3)3、地域位置及条件 (4)地势 (4)气候 (4)经济以及交通 (4)二、总平面和运输 (5)1、总平面布置 (5)工厂总平面设计原则 (5)玻璃工厂平面原则 (5)总平面布置论述 (5)2、工厂运输 (6)铁路运输 (6)公路运输 (6)水路运输 (7)胶带运输 (7)三、劳动定员 (7)1、基本原则 (7)2、人员分配 (8)3、作用 (8)四、生产流程 (9)1、工艺流程图 (9)2、原料破碎与粉碎 (10)3、玻璃熔制 (10)硅酸盐形成 (11)玻璃的形成 (12)玻璃液的澄清 (12)玻璃液的均化 (13)玻璃液的冷却 (13)4、玻璃的成型 (14)5、退火工艺 (14)6、成品装箱 (15)7、生产流程图 (15)五、物料衡算 (16)1、物料平衡计算的定义 (16)2、物料平衡计算的作用 (16)3、物料衡算 (16)玻璃配料计算 (17)六、车间设备选型 (23)1、原料破碎机 (23)2、料仓 (25)3、熔窑 (25)4、锡槽 (29)5、退火窑 (30)七、车间工艺布置 (32)1、车间工艺布置的作用 (32)2、车间工艺布置的依据 (32)3、车间工艺布置的要求 (33)4、车间平面布置图 (33)八、经济核算 (35)1、项目概况 (35)2、项目投资及资金 (35)3、员工福利 (37)4、资产折旧 (37)5、产品销售 (37)6、偿债能力分析 (38)7、不确定性分析 (39)盈亏平衡分析 (39)敏感性分析 (40)九、结束语 (41)参考资料 (41)日产500吨平板玻璃的工厂设计任务书(材料与化工学院)材料12级(指导老师:张舰)前言1959年Pilkington兄弟发明了浮法技术生产玻璃,玻璃工业得到了迅猛的发展。
西安电子科技大学毕业设计(论文)任务书材料科学与工程学院无机非金属材料工程专业093 班级学生:题目:日产400吨浮法玻璃熔窑熔池玻璃液的数值分析毕业设计(论文)从2014 年 2 月25 日起到 2014 年 6 月 10 日学生:签名:_________指导老师:签名:_________课题的意义及培养目标:本课题以一座日产600吨浮法全氧燃烧玻璃熔窑作为分析对象在理论研究基础上,利用计算机F L U E NT流体分析软件对玻璃熔窑玻璃液的温度场和速度场进行数值分析,以便建立数学模型,改进玻璃熔窑的设计。
锻炼学生利用计算流体力学的原理分析玻璃工业热工设备的能力,提高学生工程实际应用水平。
设计(论文)所需收集的原始数据与资料:1国内外有关全氧燃烧玻璃熔窑的书籍、期刊与文献;2F L U E NT流体软件建立数值分析的方法;课题的主要任务(需附有技术指标分析):1、查阅有关采用全氧燃烧玻璃熔窑方面的中外文献资料15篇以上,其中外文2篇以上;根据论文题目写出开题报告,翻译一篇有3000汉字的相关课题外文资料;2、利用F L U E NT软件对日产600吨浮法全氧燃烧玻璃熔窑玻璃液的温度场和速度场进行数值分析;I 日产400 吨浮法玻璃熔窑熔池玻璃液的数值分析摘要在玻璃熔制过程中利用纯氧代替空气与燃料进行燃烧称之为玻璃熔窑的全氧燃烧技术。
全氧燃烧不但使燃料充分燃烧,而且减少了烟气排放和N O X生成,实现了玻璃行业的节能减排。
本文介绍了全氧燃烧玻璃熔窑玻璃熔化及玻璃液的流动所常用的数学模型阐述了国内国内外玻璃熔窑用数学模拟方法研究的发展概括。
本课题的研究对象为日产400t 的天然气全氧玻璃熔窑,结合全氧燃烧玻璃熔窑理论以及国内外对全氧燃烧玻璃熔窑数值分析研究的基础上,对玻璃液的流动建立的新的模型。
所选用的模型包括玻璃液的层流流动,辐射传热DO 模型,重力影响因素。
对于玻璃液的流动,进行了一系列的假设和简化,以方便问题的处理。
第七章锡槽的初步设计7.1 锡槽设计的基本要求7.1.1锡槽结构气密性如果锡槽密封不好 ,会有外界空气进入 ,锡槽中的锡液氧化会污染玻璃 ,易形成“钢化彩虹”现象。
锡槽的密封在锡槽设计当中应予以重视。
既要注意衔接处的密封 ,又要对装有大型装置如拉边机、摄像仪等的操作孔及锡槽出口端采用气封。
7.1.2锡槽的工艺可调性锡槽的可调性是指锡槽纵向和横向的温度、玻璃液流量、玻璃带在锡槽中的形状与尺寸、锡液对流、保护气体纯度、成分和分配量等的调节与控制。
锡槽的可调性和机密性是相互关联的 ,自动化水平越高 ,越易保证锡槽的气密性。
建立锡槽良好的可调性与气密性的关键是设计与施工 ,实现良好可调性与气密性的条件是操作水平。
7.2主要技术指标的确定原板跨度 3.5 m总成品率75%机组利用率97%年工作日345天7.3 锡槽进口端设计7.3.1 流道设计1. 选择窄流道 ,窄流道有梯形、直通行、喇叭形3种。
梯形、直通形流道在结构上有死角 ,玻璃液容易析晶。
玻璃液通过这种结构的流道时 ,流速较大 ,对耐火材料的侵蚀和冲刷严重。
因此选用喇叭形 ,喇叭形结构可以减少梯形、直通形流道的死角 ,避免玻璃析晶;降低玻璃液在流道中的流速 ,减轻其对耐火材料的侵蚀和冲刷;采用梯形横截面闸板 ,使结构严密 ,且不飘动 ,还不需在侧壁上加工凹槽。
2. 流道尺寸的选择窄流道的宽度根据生产规模而定 ,对300~500t/d ,其最窄处的宽度范围应该在650~1100mm ,流道末端与流槽衔接 ,故应与流槽宽度一样。
选择1100mm。
流道内玻璃液层的深度确定 ,要与流道最窄处的宽度相匹配 ,使玻璃液的流速控制在10~15m/s。
选择250mm。
7.3.2 流槽设计流槽内玻璃液流深180~360mm。
流槽宽度为玻璃原板宽度的25~30% ,其伸入锡槽内长度为100~200mm。
流槽伸入锡槽内过长时 ,流槽嘴不稳定 ,容易断裂;伸入过短时 ,玻璃液在流槽嘴下回流太少 ,带有杂质的玻璃液分流不到自然边部 ,从而影响板面质量。
题目 550t/d浮法玻璃熔窑工艺设计摘要本设计简要介绍了玻璃原料的组成及配料过程,并对玻璃窑炉各部分耐火材料及主要设备进行了选择,根据上述原则对日产550吨的浮法玻璃熔窑工厂的窑炉工艺进行了初步设计。
本设计讨论了玻璃池炉工艺设计,对窑炉各部分工艺计算、设备选型及探索研究。
玻璃熔窑工厂的关键设备之一是熔窑,根据最新的文献资料对工艺中涉及到的生产设备进行了设备选型。
工艺计算中进行了熔化部、冷却部、投料池、卡脖、蓄热室的尺寸及烟囱的截面的设计,重点计算和选择了横火焰窑。
根据计算结果绘制了横火焰窑的三视图。
关键词玻璃窑炉;设计尺寸;设备选型摘要…………………………………………………………………………………错误!未定义书签。
目录一、绪论 (1)二、玻璃的化学成分及原料 (1)2.1 浮法玻璃化学成分设计的一般原则 (1)2.2 配料流程 (2)三、玻璃池窑各部及主要设备 (2)3.1加料口 (3)3.1.1窑池的基本尺寸 (4)3.2熔化部 (4)3.3冷却部 (7)3.3.1冷却部的作用与基本尺寸 (7)3.3.2冷却部的结构 (7)3.4分隔装置 (8)3.4.1气体空间分隔设备 (8)3.4.2玻璃液分隔设备 (9)3.5 格字体的结构特性及排列方式 (10)3.6 烟道系统设计 (12)3.6.1 烟道的基本结构 (12)3.6.2 烟道的布置 (12)3.6.3 烟道的基本结构 (12)四、窑炉各部工艺计算 (12)4.1 熔化部尺寸 (13)4.2冷却部尺寸 (14)4.3投料池尺寸 (14)4.4卡脖尺寸 (14)4.5小炉蓄热室尺寸 (15)4.6烟道截面积设计 (16)五、熔窑部位的耐火材料的选择 (18)5.1熔化部材料的选择 (18)5.2卡脖 (18)5.3冷却部 (18)5.4蓄热室 (19)5.5小炉 (19)六、熔窑热修 (20)6.1日常维修 (20)6.1.1日常巡回检查 (20)6.1.2日常维护 (20)6.2热修补 (20)6.3熔窑热修 (20)七、事故应急处理 (21)7.1停电 (21)7.2停水 (21)7.3停油(燃料) (21)7.4漏玻璃液 (22)7.5冷却装置漏水 (22)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)一、绪论至公元前二百年。
河北理工大学本科生毕业设计说明书题目:日产450吨平板玻璃熔化车间的工艺设计英文题目: the Process Design of 450t/d-Flat Glass Melting Workshop学院:材料学院专业:材料化学班级:xxxx姓名:xxxxx学号:xxxxxx指导教师:xxxxxx2018年 06 月 10 日摘要玻璃是现代社会广泛应用的基础材料之一。
从摩天大楼玻璃幕墙、建筑物室内采光、汽车风挡、玻璃器皿、包装材料,到电视机计算机显示屏、光学器件、无机功能材料等高科技产品,没有玻璃材料是不可想象的。
因此可以说,玻璃已成为继钢铁、水泥、陶瓷之后的又一大产业,发展前景十分广阔。
就平板玻璃而言,浮法玻璃生产工艺是目前国际上比较先进的工艺之一。
本文就浮法玻璃的生产工艺、熔化车间的工艺布置、生产设备选型、原料配方计算、熔窑结构参数计算以及熔窑合理操作与简单维护等方面作了详细的研究。
此外,本论文还对玻璃工厂厂址的选择原则以及全厂车间的布置也作了一简单的介绍,以供参考。
关键词:熔窑;浮法玻璃;热修;玻璃熔制;AbstractGlass is widely applied in our modern society, and it has been one of the basic materials.For the skyscrapers glass curtain wall, indoor day-lighting of buildings, the windshield, the glassware, the packaging materials, the set computer screen, optics, the inorganic functional materials high-tech product, it is unthinkable without glass materials. So we can say that, glass has become a new industry after the industries Steel, cement and ceramics. Front view of glass is wide. As to flat glass, float glass production process isone of the advanced processes in the world. This paper make a great study of the float glass production process, processing set-up of melting workshop, type selection of production equipment, the formula calculation of ingredients, the parameter calculation of melting furnace structure, and the operation and protection of melting furnace. Besides, the paper tells us the principle on point-selecting of a glass factory and the arrangement of the whole workshop. Just for reference .Key Words:Melting Furnace。
日产500吨石灰竖窑整体方案及报价一、方案介绍石灰竖窑是一种常用的石灰生产设备,可以将石灰石原料石灰石在高温下进行分解,产生石灰。
本整体方案是针对日产500吨石灰的生产情况设计,旨在提供一套完整的生产线设备,并提供技术指导和售后服务,确保设备的正常运行和高效生产。
二、设备配置1.石灰竖窑:采用高品质的耐火材料制造,具有高温抗腐蚀性能,可长时间高温运行。
2.石灰窑头排烟系统:采用高效的过滤设备和排烟管道,确保烟尘排放符合环保要求。
3.石灰窑尾气处理系统:采用先进的石灰窑尾气处理技术,降低二氧化硫和氮氧化物的排放。
4.石灰窑下料系统:采用自动化控制,实现连续生产和准确控制生产规模。
5.石灰窑燃烧系统:采用多燃料燃烧技术,能够适应不同的燃料类型和供应情况。
6.石灰窑辅助设备:包括空压机、脱硫装置、电气控制设备等。
三、生产工艺流程1.石灰石采集和破碎:采用爆破和破碎机对石灰石原料进行初步加工,破碎成适合进入石灰窑的颗粒大小。
2.石灰窑预热段:利用石灰窑废气对石灰石进行预热,提高窑内温度,同时降低燃料消耗。
3.石灰窑煅烧段:将预热后的石灰石进入石灰窑内,通过高温的燃烧反应产生石灰。
4.石灰窑冷却段:将煅烧后的石灰通过专用冷却装置进行快速降温,防止石灰结块。
5.石灰窑成品处理:石灰经过冷却后,可以进行分选、研磨等处理,以满足不同应用需求。
6.石灰窑尾气处理:对石灰窑尾气进行处理,降低污染物排放。
四、报价1.石灰竖窑设备:根据设备配置和技术要求,整体报价为500万元。
2.石灰竖窑配套设备:包括石灰窑头排烟系统、石灰窑尾气处理系统、石灰窑下料系统、石灰窑燃烧系统、石灰窑辅助设备等,整体报价为200万元。
3.技术指导和售后服务:提供设备的安装调试、操作培训和售后维护等服务,整体报价为100万元。
500吨光伏玻璃熔窑停运方案设计与应用摘要本文简要叙述了某500吨光伏压延玻璃熔窑在经过几年的生产运行之后,正常的停运方案,包括安全保障措施、停炉前的相关准备工作、停炉方式选择、人员安排、停炉工艺降温曲线制定事项等关键词出料量碎玻璃率天然气量温度、拉条漏料前言在光伏压延玻璃生产过程中,玻璃熔窑是最重要的热工设备,熔窑一般设计寿命8年-10年,其主要包括熔化部、澄清部、卡脖、通路等结构组成。
随着运行时间的延长,熔窑各个部位耐火材料出现不同程度的侵蚀,尤其是熔窑池壁砖位置存在漏料等重大安全隐患与风险,因此需要按计划停止运行,并制定详细的停运方案与准备工作,确保熔窑安全稳定停止运行,杜绝安全事故的发生。
本文以2022年11月7日某500吨光伏压延玻璃熔窑停运为例。
一.停炉前准备与安全保障措施1. 有计划地降低出料量,降低熔化温度:截止10月30日,出料量逐渐由500吨降低至470吨/日;2. 提升碎玻璃率,减少天然气用量:截止10月30日碎玻璃由20%逐步提升至30%,天然气用量可以根据温度情况逐渐进行下调。
3. 人员24小时值班中层技术人员24小时值班,工艺人员24小时值班,电气人员24小时值班4. 设置醒目、可视化应急报警流程图版主要在控制室设置醒目的漏料报警流通提示,便于当班人员异常情况下快速响应5. 人员培训熔窑电气工程师负责,对工厂其他电气人员进行多次现场培训,熟练掌握风机启动、轴流风机接线位置等应急处置;降温期间发生漏料事故以及次生灾害的应急培训:按漏料预案执行,包括池壁漏料、池底漏料等。
7. 主要工具与材料准备7.1确认熔窑漏料应急工具状态;砖材、岩棉、槽钢等应急材料;检查确认小炉下方、卡脖区域各个水管状态;7.2熔化部大碹拉条紧固工具:自制大扳手两套(含套筒),一边走道各一套;7.3蓄热室碹拉条紧固工具:自制大扳手两套(含套筒),左右蓄热室走道各一个;7.4大锤四个:熔化部紧固拉条走道左右各一个,蓄热室走道左右各一个;7.5两吨导链两个;三吨导链两个;电焊机、切割机等工具;大碹沉降标尺;陶瓷纤维毯5-10箱;7.6照明准备:电气人员在熔化部走道上安装照明(一侧安装2-3个):熔化部温度下降到800°之前完成安装,以便于熔化部拉条紧固;7.7低温测量热电偶准备:电气人员负责准备在熔化部热点区域安装两根低温热电偶测量熔化部温度达到1000°C以下温度变化趋势;二.停炉时间与方式时间:2022年11月7日停炉方式:焖炉采取焖炉方式停炉是熔窑后期稳妥的停炉方式,没有卸料口、没有卸料槽,只需要逐渐关闭天然气或一次性关闭天然气,然后采取自然冷却方式逐渐降温,出现玻璃外流的可能性较小,安全性有保障,时间大约需要10天以上。
编号热处理车间设计说明书年产500吨的热处理车间设计说明书目录第一章车间的任务和工作制度 (3)1.1车间的类别 (3)1.2 车间生产任务 (3)1.3 车间的工作制度及年时基数 (3)第二章工艺分析和设备选择 (4)2.1 产品技术要求的分析 (4)2.2 工艺设计 (5)2.3 热处理设备选择 (8)第三章车间建筑物 (23)3.1 热处理车间的位置 (23)3.2 车间的要求 (24)3.3 热处理车间面积指标 (25)3.4 车间建筑物的要求 (26)第四章热处理车间平面布置 (28)4.1 设备布置间距 (28)第五章热处理车间的生产组织与人员 (29)5.1 生产组织 (29)5.2 基本工作人员 (29)5.3 其他人员 (31)第六章车间用电与用水量的计算 (31)6.1 车间用电量计算 (31)6.2 车间全年用水量的计算 (32)参考文献 (33)附表1 (34)附表2 (36)附表3 (38)第一章车间的任务和工作制度1.1 车间的类别本次车间设计的类别定为成品热处理车间,主要承担产品最终阶段的热处理任务,以达到产品最终技术要求。
这类车间常独立设置,常与机加工车间相邻或设在机加工车间内。
本次设计的车间采用独立设置,故也称作独立热处理车间。
1.2 车间生产任务车间生产任务(或称生产纲领)是指车间承担的年产量。
本次设计热处理车间的生产任务是年产500t,生产三类六种规格的刀具,各种规格刀具的年产量各占总年产量的1/6。
详见《专业课程设计任务书》。
本热处理车间生产的废品率为3%(包括热处理报废和运输报废),达15吨,故热处理车间的实际生产任务为515吨/年。
则六种刀具各自的年产量为85.8吨,见表1-1。
表1-1 热处理车间生产纲领序号产品名称规格单重(kg)年热处理件重量/t1 齿轮铣刀M2.25M100.11.4185.82 滚刀Φ80×80 0.85Φ115×115 3.13 车刀A5 0.28A6 0.641.3 车间的工作制度及年时基数1.3.1 工作制度热处理车间常有长工艺周期的生产和热处理炉空炉升温时间长的情况,所以多数采用二班制或三班制。
洛阳理工学院课程设计说明书课程名称:新型干法水泥生产技术与设备设计课题:5000t/d水泥熟料NSP窑的设计专业:无机非金属材料工程________ 班级:__________________________________ 学号:__________________________________ 姓名:__________________________________ 成绩:__________________________________ 指导教师(签名): _______________________课程设计任务书设计课题:5000t/d水泥熟料NSP窑的设计、课题内容及要求:1. 物料平衡计算2. 热平衡计算3. 窑的规格计算确定4. 主要热工技术参数计算5. NSP窑初步设计:工艺布置与工艺布置图(窑中)二、课题任务及工作量1. 设计说明书(不少于1 万字,打印)2. NSP窑初步设计工艺布置图(1号图纸1张,2号图纸1张,手绘)三、课题阶段进度安排1. 第17 周:确定窑规格、物料平衡与热平衡计算、主要热工参数计算2. 第18~19周:NSP窑工艺布置绘图四、课题参考资料李海涛. 新型干法水泥生产技术与设备[M]. 化学工业出版社严生. 新型干法水泥厂工艺设计手册[M]. 中国建材工业出版社金容容. 水泥厂工艺设计概论[M]. 武汉理工大学出版社五、设计班级:******指导老师:2010.12.20设计原始资料三、热工参数1. 温度a. 入预热器生料温度:50 C;b. 入窑回灰温度:50 C;c. 入窑一次风温度:20 C;d. 入窑二次风温度:1070 C;e. 环境温度:20 C;f. 入窑、分解炉燃料温度:60 C;g. 入分解炉三次风温度:900C;h. 出窑熟料温度:1360 C;i. 废气出预热器温度:370 C;j. 出预热器飞灰温度:300 C;2. 入窑风量比(%)。
前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0.3~25mm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500t以上熔窑占浮法玻璃总熔化能力的75.4% , 600t以上占54.48% , 700t以上占28.83%。
600t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, 700t以上36条的能力占28.83% , 600~620t的42条能力占25. 65% , 500~550t的40条能力占20.92% , 400~480t 的38条能力占16.51% , 400t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、石英尾砂提纯及综合利用技术,全氧燃烧技术与装备也逐渐应用到到浮法熔窑。
目前国际玻璃新技术均向能源、材料、环保、信息、生物等五大领域发展。
在材料方面,主要指玻璃原片的生产向大片、薄片、厚片、白片四个方向发展。
在研发新技术方面,通过对玻璃产品进行表面和内在改性处理,使其更具备强度、节能、隔热、耐火、安全、阳光控制、隔声、自洁、环保等优异功能。
本次设计遵循以下原则:(1) 认真总结国外同级别浮法熔窑的经验和教训,结合国内生产线的实际情况、操作特点,围绕生产优质玻璃液这个重点来进行设计。
(2) 着重节能降耗,采用国际先进的节能措施和节能产品,降低生产成本。
(3) 全窑工艺尺寸确定既要注重以往的经验数据,同时要有理论创新,要在总结以往经验数据的基础上对新结构确立理论依据。
(4) 本熔窑出现的超出国内设计手册的结构设计,必须确保结构安全,此类结构需建立相应的力学模型,并经过常温和热态理论论证通过后方可用于设计。
(5) 设计中充分考虑延长窑龄的方法和措施,要注重耐火材料装备水平,又要充分考虑生产后期保窑操作的可能性及方便性。
(6) 节省投资,材料配置上注重实用性,不搞花架子。
主要材料立足于国内采购,尽量少引进硬件,减少外汇开支。
第1章玻璃成分评估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)所设计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的是钠钙硅浮法玻璃,其主要成分有二氧化硅(SiO2),氧化钠(Na2O),氧化钙(CaO),氧化镁(MgO),氧化铝(Al2O3),氧化铁(Fe2O3)等。
浮法玻璃中多种氧化物的作用及用量如下。
(1) SiO2SiO2是形成玻璃的最主要成分,也是构成玻璃的基础,是玻璃形成体。
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SiO2含量的增加而提高;密度和热膨胀系数随SiO2含量的增加而降低。
其缺点是熔点高、粘度大,使玻璃熔化、澄清和均化困难,能耗增加。
一般控制在71%~73%。
(2) Al2O3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,称为网络中间体。
随Al2O3增加玻璃液黏度和表面张力增大,不仅使玻璃的熔化速度减慢和使澄清时间延长,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) CaO CaO是玻璃外体,在一定范围内能加速玻璃的熔化和澄清过程,并提高玻璃的化学稳定性。
高温时降低玻璃液粘度,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%,则玻璃易于结晶。
一般在7.7%~10.0%。
(4) 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1200~900℃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。
(5) R 2O 这里主要是Na 2O 和K 2O ,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Na 2O 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Na 2O 一样为网络外体,起助熔作用。
K 2O 代替Na 2O 具有“双碱”效应,提高玻璃化学稳定性,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K 2O 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%。
(6) Fe 2O 3 钠钙硅玻璃中的Fe 一般以Fe 2+和Fe 3+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0.07~0.21%。
本次设计玻璃的主要成分见表1-1。
表1-1 玻璃成分 单位:%(质量分数)1.3 各种物理性质的计算1.3.1 玻璃粘度粘度是玻璃的一个重要物理性质,贯穿于玻璃生产的全过程。
在熔制过程中,石英颗粒的溶解、气泡的排除和各组分的扩散都与粘度有关。
温度与粘度关系公式[2]Alog B T T 100++=η (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:SiO2 1.00mol,Na2O 0.15~0.20mol, CaO0.12~0.20mol, MgO 0.00~0.051mol, Al2O30.0015~0.073mol,且满足公式1-1 在公式1-1中,A,B和T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:η的单位P(1P=10-1Pa·s),该体系适用的范围为10~1012Pa·s,一般实验与计算的结果一般偏差为3℃。
设以100g 原料为基准,根据原料成分表1-1得各氧化物折合系数见表1-2。
表1-2 各氧化物的折合系数根据表1-2可求出:A=错误!未找到引用源。
1.4788×0.1834+1.6030×0.1202+5.4936×0.0828-1.55883×0.0130+1.455=1.81B=错误!未找到引用源。
6039.7×0.1843-3919.3×0.1202+6285.3×0.0828+2253.4×0.0130+5736.4 =4701.90T 0=-25.07×0.1843+544.3×0.1202-384.0×0.0828+294.40×.0130+198.1错误!未找到引用源。
=230.94有A, B 和T 0的值,根据公式1-1求得见表1-3。
表1-3 各温度所对应的粘度1.3.2 玻璃表面张力σ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(220~380)×10-3N/m ,较水的表面张力大3~4倍,也比熔融的盐类大,而与熔融的金属的数值相近。
计算公式:σ=错误!未找到引用源。
(1-2)式中 σ — 玻璃的表面张力;错误!未找到引用源。
— 各种氧化物的平均表面张力因数; 错误!未找到引用源。
—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1-4。
表1-4 各氧化物的表面张力因数根据表1-1玻璃成分可以求得:错误!未找到引用源。
%72.13%01.4%10.8%17.0%60.1%19.72%72.13122%01.4549%10.8492%17.0440%60.1585%19.72324++++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=σ=错误!未找到引用源。
=错误!未找到引用源。
50.36×10-3N/m符合硅酸盐玻璃表面张力的一般值。
1.3.3 玻璃密度ρ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/cm 3左右。
采用Knapp 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]。