拉制平板玻璃的工艺发展与应用

拉制平板玻璃的工艺发展与应用

3.3拉氏法的玻璃成分拉法的平板层包括垂直槽法、无槽法、旭法和和平拉法。3.3.1平板玻璃的基本生产方法从20世纪30年代到70年代,垂直有槽引上法一直为我国平板玻璃的基本生产方法,此生产方法在80年代以前所生产的平板玻璃数量,占我国总产量的90%以上,以后逐步为浮法所取代,目前采用此法生产的工厂已较少。3.3.1.波格朗日乘子法⑴玻璃板的厚度和宽度易于调节通过调整槽子砖的深度,槽子口形状和冷却能力,可以控制引上量和引上速度以达到调节玻璃板的厚度和宽度,板厚也比较均匀。⑵可以制造有色贴层玻璃将小型池窑中熔化的有色玻璃液,以薄层注入槽子砖一侧所附加的槽口中,引上时有色玻璃液就贴附在无色玻璃一侧,随引上机的拉引,形成有色贴层平板玻璃装饰材料。采用此法,池窑不必换料,即可制造各种彩色贴层平板玻璃与乳白平板玻璃。⑶厂房占地面积小,设备投资费用低。⑷玻璃表面质量不理想表面容易出现波筋,平整度也不如浮法平板玻璃。⑸槽子砖槽口附近的玻璃液容易产生析晶,需定期停止引上作业,用加热槽子砖及周围玻璃液的方法,挖出有析晶的玻璃液,俗称打炉;再次引上时,槽子砖界面的玻璃液易产生气泡;槽子砖使用寿命仅2～3个月即需要更换,打炉和更换槽子砖均影响引上作业的连续性,亦即减少玻璃产量。3.3.1.玻璃成分对形貌的影响最初垂直引上法采用的成分为钠钙玻璃成分,其平均值(%)为SiO272.12,Al2O30.85,Fe2O30.14,CaO9.92,MgO0.15,Na2O16.54,SO30.24。此类型成分在槽口容易产生失透石结晶,打炉周期短,化学稳定性差,成本也比较高。以后,前苏联学者在此成分基础上加入Al2O3与MgO,形成铝镁成分系统,代表成分(%)为SiO271.2,Al2O31.8,CaO8.0,MgO3.5,Na2O15.0,SO30.5。我国北方各厂结合当地含铝高的硅砂资源,将Al2O3提高到2%左右,CaO略有降低。再后,前苏联为了利用含镁较高的原料代替白云石,使玻璃成分中的MgO高达4.0%～4.3%,CaO含量降低,结晶上限温度略有提高,但结晶生长速度(失透石结晶)降低了9倍左右,并增加了玻璃表面张力,有利于提高引上速度,称为高镁成分。我国沈阳玻璃厂最早使用高镁成分,以后在国内许多工厂得到推广。各种类型的垂直有槽引上玻璃成分见表3-3。对上述我国部分工厂垂直有槽引上玻璃性能测试结果见表3-4。从表3-4可以看出,在No.1、No.3、No.4三种玻璃中,No.1玻璃析晶上限温度比较低,析晶速度比较小,在成形温度粘度(104Pa·s)下,其失透石析晶速度比No.4玻璃低2.75;透辉石析晶速度比No.3玻璃低1.99倍,比No.4玻璃低2.34倍,故No.1玻璃槽口析晶比较少,玻璃表面平整度好,引上作业周期延长。日本铃木由郎研究了加入Li2O、B2O3、As2O3、SO3、P2O5等微量组分对平板玻璃析晶出硅灰石、透辉石、失透石、鳞石英的影响,发现可以降低析晶温度和最大析晶速度。浙江大学和杭州玻璃厂进行了No.5成分引入P2O5的试验,P2O5含量对析晶温度和最大析晶速度影响分别见图3-2和图3-3,在此两图上均见到P2O5为0.35%时,具有最低析晶温度和析晶速度。加入P2O5玻璃较易熔化,料堆较快变小,泡界线整齐,熔化能力提高了6.4%。每重量箱标准煤耗量降低6%。玻璃的粘度温度曲线也符合成形机要求,加入P2O5后与未加入P2O5玻璃的粘度对比见图3-4,P2O5等引入降低高温时的粘度,增加低温粘度,有利于熔化和提高引上速度,所以No.6成分在国内得到推广,No.7为2000年某工厂实际生产所用添加微量P2O5的成分。No.8为北美、No.9为东欧、No.10和No.11为前苏联所用成分,No.8、No.9、No.10含Al2O3均比国内低,玻璃波筋少,表面质量好,但引上速度也低。通过以上分析比较,我国国内所用玻璃成分特点为Al2O32.2%～2.4%,CaO+MgO10.3%～10.7,R2O14.4%～14.8%,Al2O3相对含量高,成形粘度大,成形范围广,槽口玻璃液粘度能经受温度与成分波动,容易达到成形稳定,而且引上速度高,有利于提高产量,但玻璃表面质量受到一定影响。3.3.2垂直无槽引用法玻璃成分的垂直无槽引用法不是一个槽子，而直接将其诱导到自由液中的平板玻璃法主要指氨基酸法，包括旭法3.3.2.玻璃在析晶中的常用成分⑴避免了有槽引上法由槽子砖带来的砂粒、波筋等缺陷。⑵连续引上作业周期比较长,可连续运转两个月左右。⑶单机产量比有槽引上法要高。⑷玻璃表面质量比有槽引上法和平拉法好,但不及浮法。⑸由于从自由液面引上,容易产生玻璃组成不均匀,横向温度不均匀引起的玻璃板厚度不均匀。匹兹堡法成形温度比有槽引上法要高100℃,因此对玻璃析晶性能的要求不如有槽引上法严格,玻璃成分范围可以广一些。常用成分见表3-5。No.1～3为我国工厂应用的成分,No.4为前南斯拉夫成分,No.5为罗马尼亚成分,No.6～No.8为美国专利介绍的成分,No.9为前苏联成分,No.10为美国工厂应用的成分,No.11为欧洲工厂应用的成分。美国专利成分的粘度温度特性见表3-6。将表3-5中各种成分进行对比,可以发现CaO、MgO含量和R2O含量波动比较大,CaO由6.36%到8.9%,MgO由2.8到4.43%,R2O由13.7%到15.9%,均可满足成形的要求。3.3.2.析晶性能分析旭法所用玻璃成分与有槽引上法相似,但要求玻璃成分稳定,国外采用成分(%)为:SiO272,Al2O31.4,Fe2O30.15～0.2,CaO7.4,MgO3.9,Na2O14.9,P2O50.2～0.45,加入P2O5也是为改善析晶性能。3.3.3colbun最初开发了玻璃组件的水平拉法，但该方法在1916年的生产中得到了采用，因此被称为colbun法或ovenscolbun法。此后，glarber公司改进了该法，并将其称为格法。对于在中国生根发芽的马的平拉法，它被称为小平拉法。现在，中国的小平拉法基本上已经被废除，20多公里的生产线被用来安装平拉法是将玻璃带从成形池的自由液面连续向上拉引,上升到一定高度时,利用转向辊转为水平方向拉引,随即送入退火窑进行退火和冷却。3.3.3.薄玻璃生产薄玻璃⑴拉引速度比垂直有槽引上快,生产效率高。⑵能生产0.5mm的薄玻璃,板宽也可达到4m左右。⑶玻璃表面不会产生有槽引上法容易出现的波筋,但下表面和转向辊接触处会出现麻点。3.3.3.玻璃成分及检测表3-7中No.1到No.8均为国内平拉法成分,其中No.4、No.8为浅池平拉,No.7为深池平拉,No.5