玻璃的缺陷和产生的原因 - 洛阳博德工控自动化技术有限公司企业论坛 - 中国自动化企业中心

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发表人：yibode

发表时间：2013/2/18 9:46:00

本栏论题：

玻璃的缺陷和产生的原因 [6334]

    玻璃制品质量低劣可能是由两种原因造成的：玻璃体的缺陷和制品成型及加工过程中由于工艺制度破坏而造成的缺陷。
    玻璃体的缺陷是在熔化过程中玻璃液的物理化学均匀性受到破坏而发生的，实际上，理想均匀的玻璃是不存在的，工业玻璃经常具有某种程度上的非均匀性，容许非均匀性的程度取决于由该玻璃体制成的制品的用途。
    玻璃体中缺陷的排除往往是非常困难的，因此必须控制工艺过程，当玻璃体中出现缺陷后立刻查明产生这些缺陷的原因，及时采取措施制止缺陷的继续发生。
    玻璃体的缺陷按其状态的不同可以分为三类：

    （1）结石（结晶夹杂物）；
    （2）条纹和节瘤（玻璃态夹杂物）；
    （3）气泡（气体夹杂物）。

    1、结石的种类及产生原因
    结石是玻璃体最危险的缺陷，它能破坏制品的外观和光学均匀性。同时因为它具有与玻璃不同的热膨胀系数，所以会造成附加的内应力，大大降低制品的机械强度和热稳定性，而且常使退火过程发生困难。
    在玻璃体中，结石有时是细小的晶体，也有时是粗大的晶体，结石有时是分散的也有时是聚集的，有时大量的微小结晶聚集成整片的雾状物。
    所有这些现象说明结石有不同的类型，它的化学组成和矿物组成也各不相同，根据结石产生的原因，结石一般可分为配合料结石、窑碹结石、耐火材料结石和析晶结石四种。

    （1）配合料结石
    配合料结石是配合料中没有熔化的组份或杂质的颗粒，大多数情况下，配合料结石是石英颗粒，与配合料结石有关的工艺因素如下：
    ① 料的组成不适宜；
    ② 配合料的组分颗粒不均匀；
    ③ 配合料混合不好；
    ④ 加料方法不当；
    ⑤ 熔化条件被破坏。

    （2）窑碹结石

    窑碹和窑的悬壁经常受到碱性气体和碱细粉的侵蚀，窑碹和窑悬壁的耐火材料与碱作用而生成玻璃滴，达到一定的重量和粘度以后便由窑碹落下或沿窑壁流入玻璃体中生成结石，硅砖与碱反应生成易熔的硅酸盐，滴入玻璃熔体中形成窑碹结石，通常含有粗粒的鲮石英和白硅石晶体，这是由于硅酸盐晶体滴在熔窑中长时间受高温作用而生成，通常有较深的颜色，产生窑碹届时的原因是耐火材料质量低，窑碹温度过高配合料颗粒过细和加料方法不当。

    （3）耐火材料结石

    在熔制时与玻璃体直接接触的耐火材料被玻璃熔体侵蚀和破坏的产物形成耐火材料结石。与玻璃直接接触的耐火材料如坩埚、池窑大砖等大多由耐火粘土制成，因此，这类结石亦常称为耐火粘土结石，上述的窑悬壁和坩埚上的结石，虽然其产生原因不同，但是亦并入耐火粘土结石来研究。
    耐火粘土结石类似于有些配合料结石，但是配合料结石的圆形通常比耐火粘土结石要好的多，耐火粘土结石几乎常是多角形的。
    耐火材料结石产生主要是由于耐火材料质量低而促成的，如气孔率高、机械损伤、熔烧不足、砌筑不紧密等，其他如熔化温度过高、玻璃熔体碱性过高和熔窑中玻璃液的波动过于强烈，都会大大促进耐火材料的侵蚀。

    （4）析晶结石

    玻璃体的析晶结石并不是由于异类物质的加入所形成,而是由玻璃液本身的析晶所产生的。析晶结石的外观是多种多样的,结石尺寸常在百分之几毫米到若干厘米之间，形状和色泽常是各种各样的，但是晶体具有正确的几何形状乃是其特征，一般工业用的玻璃析晶时常遇到的为鳞石英、白硅石、硅灰石、硅酸灰石、钠硅灰石、透辉石，在特殊玻璃中亦有银、铅、铝等的化合物。
    析晶结石产生的因素之一是玻璃熔体的析晶性能，这一性能取决于玻璃的化学组成，同时还有不少因素促进析晶结石的产生；熔化温度制度和成型温度制度的破坏使玻璃熔体的析晶倾向加强，除了修正玻璃的化学组成使它具有较小的析晶能力外，必须制定并严格遵守合理的熔制和成型温度制度。

    2、条纹和节瘤的种类及产生原因

    玻璃体的条纹和节瘤是玻璃态的夹杂物，而其组成与性质与玻璃主体不同，条纹和节瘤破坏玻璃的均匀性、它能破坏玻璃制品的外观、降低玻璃的机械强度、耐急冷急热性和化学均匀性，实际上很难得到完全均匀的玻璃液，一般的玻璃制品都存在着一定程度的非均匀性，在耐热性能和透光性能要求不高的制品中是允许存在的。
    根据产生原因的不同，条纹和节瘤可分成：熔制不均匀的、窑碹玻璃液滴的、耐火材料被侵蚀的和结石熔化的四种。

    （1）熔制不均的条纹和节瘤
    配合料的混合不均匀、配合料产生分层、配合料的颗粒不均匀、加料方式的不妥善引起的某些组分料粉的飞散或是某些组分熔化后流散、熔制时某些组分从玻璃体表面挥发，引起玻璃表面熔体组成和内部不一致、均化温度制度被破坏，以至均化过程未完成、熔制温度的不稳定，引起冻凝区域的玻璃参加流动，以及配合料中选用的碎玻璃与主体玻璃成分差异太大且碎玻璃占有不小的数量比。
    这些都是条纹和节瘤的成因，这类条纹和节瘤往往是富含二氧化硅质的，一般表现为条纹，而且在玻璃中比较分散。清除这种条纹出现的方法除仔细拌和配合料或将配合料压制成块外，必须严格遵守熔制温度制度。

    （2）窑碹玻璃滴的条纹和节瘤
    如前所述，窑碹和窑悬壁、坩埚受到碱气流作用而形成硅酸盐熔体，达到一定的重量和粘度以后，就以玻璃液滴的形态滴入或流入玻璃熔体中，窑碹部位的硅砖被作用形成的玻璃液滴属于富二氧化硅质的，窑悬壁和坩埚壁的耐火材料被作用形成的玻璃滴属于富氧化铝质的，这两种玻璃滴的粘度都很大，在玻璃熔体中扩散很慢，最终形成条纹和结瘤。
    由于和窑碹结石形成的原因相同，所以消除这种条纹和节瘤的方法亦是相同的：仔细选择和砌筑耐火材料，防止配合料飞扬以及严格遵守温度制度。

    （3）耐火材料被侵蚀的条纹和节瘤
    这种条纹和节瘤是最常产生的一种，玻璃熔体是侵蚀性介质，对与它相接触的窑碹大砖或是坩埚能起破坏作用，被破坏部分可能以结晶状态落入玻璃体内形成结石，也可能形成玻璃态物质溶解在玻璃内。耐火材料大多为耐火粘土物质，被侵蚀后玻璃熔体中增加了提高粘度的组分，造成玻璃体沿窑壁、大砖和坩埚部分严重的不均匀性，由于侵蚀是连续均匀进行的，所以一般形成氧化铝质条纹。
    耐火材料被侵蚀是最具危害性的根源，特别是对侵蚀性强的玻璃来说，这种侵蚀产生条纹几乎是无法防止的，消除这种条纹的方法主要是提高耐火材料的耐侵蚀性质量，除此之外还有：仔细砌筑耐火材料，在坩埚底部先涂一层碎玻璃的熔体，是含碱粉料不直接与耐火材料接触，冷却窑壁，以遵守温度制度，避免温度过高。

    （4）结石熔化的条纹和节瘤
    条纹和节瘤的产生有时与结石的产生有关，因为结石在玻璃熔体中受玻璃熔体的作用，逐渐以不同的速度溶解，当结石具有较大的溶解度和在高温停留一定的时间后就可以消失，结石溶解后的玻璃熔体与主体玻璃具有不同的化学组成，就形成节瘤，或是条纹，这种条纹和节瘤的组成相应于结石的种类。防止这种节瘤和条纹的方法最主要的是防止结石的发生。

    3、气泡及产生原因
    可见的气体夹杂物是玻璃液中各种气体所组成的气泡。
    气泡大小的波动范围由百分之几毫米到几毫米之间，最小的气泡实际上称作“灰泡”，从形状上看，气泡也有各式各样的；有球形的、椭圆形的及发状的，气泡的变形主要是在制品成型的过程中发生的。
    根据产生原因不同，气泡可以分成：配合料残留气泡、二次气泡、外界空气气泡、耐火材料气泡和金属铁引起的气泡五种。
    （1）配合料残留气泡
    配合料在加热熔化时产生大量气体，为了清除玻璃熔体中的气体，必须进行澄清，气体有时会因熔化制度的破坏而残留在玻璃液内，不能放出来。提高温度，降低玻璃——气体界面上的表面张力，降低窑内气体压力，都可以促进气泡溢出。玻璃液流对气泡溢出有很大影响，液流能将气泡带走，并常常妨碍气泡溢出，严格遵守规定的熔化制度是防止配合料分解气泡的最重要措施。
    （2）二次气泡
    澄清后的玻璃液同溶于其中的气体处在平衡状态，如果玻璃体所处的条件大大改变时，常常发现已澄清了的玻璃液中又出现气泡和灰泡，因为气泡尺寸很小，玻璃液低温时粘度很大，要排除这些气泡是非常困难的，于是，它们就大量残留在玻璃液内。残余芒硝分解也属于二次分解现象。为了消除二次气泡，必须遵守正确的温度制度及气体制度。
    （3）外界空气气泡
    往窑内加料时，配合料颗粒间所包含的空气带到玻璃熔体中，此外，参加的碎玻璃块之间也含有一定数量的气体，所有这些气体都应该在澄清过程中排除出来，但是，外界空气和配合料中残留气泡一样，会残留在玻璃熔体中，主要的预防措施是：采用适量的碎玻璃，按颗粒组成正确选择原料。
    （4）耐火材料气泡
    在玻璃和耐火材料交界处，常常看到玻璃内聚集许多气泡，这一现象是由于玻璃与耐火材料的相互作用引起的，当耐火材料中的氧化铅和二氧化硅溶解到玻璃熔体中时，玻璃和溶于其中的气体之间的反应就趋向于放出这些气体而生成气泡，耐火材料的孔内也常常含有气体，这些气体因为没有别的出路而进入玻璃内。
    为防止气泡的产生，必须提高耐火材料的质量，如密度、抗玻璃侵蚀性、机械强度，并降低含铁量，同时还必须严格遵守熔化制度，不使温度过高而加剧侵蚀耐火材料。
    （5）金属铁引起的气泡
    在生产上有时因为操作不谨慎或者疏忽，在玻璃液中掉进了金属铁，这些金属铁在玻璃中逐渐溶解，使玻璃液着色，而铁内所含的碳被汽化成气泡。为了防止这种气泡，必须仔细的配制配合料，注意在熔制前检查窑池，采用质量好的金属作为成型工具的浸入玻璃液的部件。

以下是关于《玻璃的缺陷和产生的原因》论题的回复（共8篇）

回复人：xinjianhxj

回复时间：2013/2/25 13:47:00

分析得太好

回复人：冬立自动化技术

回复时间：2014/5/27 9:44:00

学习下
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