PDF《材料工艺学》

2017年11月 材料工艺学 ----玻璃工艺学 主讲人: 韩高荣教授 赵高凌教授 目录

第一章 玻璃的结构与性能

第四章 玻璃的成型工艺及热处理

第五章 浮法玻璃的生产工艺与装备

第二章 玻璃成分设计与配合料

第三章 玻璃形成与熔制工艺

第六章 瓶罐玻璃的生产工艺与装备 安培玻璃瓶的生产工艺与装备 本章主要内容 ? 瓶罐玻璃的化学组成及原料 ? 瓶罐玻璃的熔制 ? 瓶罐玻璃成型方法 ? 瓶罐玻璃的退火 ? 瓶罐玻璃的检测 瓶罐玻璃生产流程 原料进厂 称量 熔化 混料 成品检验 退火 成型 包装 瓶罐玻璃的化学组成及原料 组成名称 SiO2 Al2O3 CaO Na2O K2O 绿色啤酒瓶 68.

0 3.6 8.5 15.7 汽水瓶 65.0 8.0 11.0 11.0 化妆瓶 75.0 2.5 5.5 14.5 日本无色瓶罐 72.1 1.8 5.6 15.6 美国瓶罐 72.15 2.13 10.06 13.83 0.57 几种瓶罐玻璃的主要组成 瓶罐玻璃的化学组成及原料 原料及其在玻璃中的作用 ? 主要原料: 是指往玻璃中引入各种组成氧化物的原料,如石英砂、石灰石、 长石、纯碱等.这些原料经混合、熔融,形成玻璃,它决定了玻璃 的一些主要性能. ? 辅助原料: 是指使玻璃获得某些必要性质和加速熔制过程的原料,它们用 量少,但作用很重要.根据作用不同分为澄清剂、着色剂、脱色剂、 氧化剂、助熔剂等. 瓶罐玻璃的化学组成及原料 ↓玻璃的结晶倾向,↑玻璃的化学稳定性,机 械强度,硬度和折射率,粘度. SiO2 石英砂 长石 Al2O3 石灰石 CaO 纯碱、硝酸钠 Na2O 硝酸钾、长石 K2O 组成玻璃的骨架,↑热稳定性、化学稳定性、 硬度、机械强度,熔融温度 ↑化学稳定性和机械强度,易使玻璃发脆, 高温时,能↓玻璃的粘度,促进熔化和澄清. ↓玻璃的粘度,使玻璃易于熔融.↑玻璃的热 膨胀系数,↓玻璃的热稳定性和机械强度. K2O代替Na2O具有"双碱效应",能够↑玻 璃的化学稳定性, ↓玻璃析晶 瓶罐玻璃的化学组成及原料 玻璃原料的选择原则 ? 原料的质量要符合要求,成份要稳定. ? 原料应含有一定量气体. ? 原料易于加工处理. ? 成本低,供应充足. ? 少用重量过轻和对人体有害的原料. ? 对耐火材料的侵蚀要小. 瓶罐玻璃的化学组成及原料 ? 进厂的原料应分批储存,严防污染,以便进行批量质量抽样检验. ? 材料库存地应具有防湿,防火条件,以防原料变质受损. ? 易吸水潮解的原料,应储存在干燥的库房内.如纯碱、碳酸钾等. ? 有毒原料要有专人保管. ? 要根据原料的用量,考虑原料使用的储备量. 原料的储存 瓶罐玻璃的化学组成及原料 原材料投入 原材料投入分为三种方式: (1)斗提机方式 将原材料从投料口投入,直接利用 斗提机送入料仓. (2)气送方式 利用气送系统将原材料送入料仓. (3)将原材料从投料口人工直接投入 料仓. 瓶罐玻璃的化学组成及原料 称量系统 它由加料机,蝶阀,秤,皮带机,除尘器组成,目的是将 各种原材料按照料方进行称量. 1)称量设备原理/设备简图(核心设备)--电子秤 校称气囊 秤蝶阀 秤盖 软连接 传感器 空气锤 校秤砝 码 秤斗 电子秤称量过程分为:快加,慢加,落料点. 快加是为了节省加料时间, 慢加和落料点是为了保证 称量准确. 瓶罐玻璃的化学组成及原料 称量系统 2)称量设备原理/设备简图(核心设备)--斗式提升机 斗提机 主要用于垂直提升物料 主要结构: 电机,减速机,主动轮,从动 轮,料斗,胶带,箱体,张紧装置 瓶罐玻璃的化学组成及原料 称量系统 皮带机: 主要用于水平输送也可水平--提升同时进行,物料温度以常温 为主,也可输送500℃以下的物料,输送距离较远. 3)称量设备原理/设备简图(核心设备)--皮带机 瓶罐玻璃的化学组成及原料 混料系统 它由混料机,除尘器等组成,目的是将称量好的原材料进行混 合均匀. 1)混料设备原理/设备简图(核心设备)--混料机 混料机: 用于将原材料,着色剂, 碎玻璃等混合均匀的 设备. 主要结构: 驱动系统,油路系统,排 料系统,刮板,桨,箱体, 内衬板,着色剂喷嘴. 瓶罐玻璃的化学组成及原料 2)混料设备原理/设备简图(核心设备)--袋式除尘器 袋式除尘器: 是利用布袋过滤,使粉尘与空气分离 的设备用于将生产过程中产生的粉 尘收集,排出干净的空气,防止粉 尘飞扬,污染环境. 结构组成: 主要有除尘袋,除尘袋钢网框架,电机,压缩空气管,文氏管,箱体. 瓶罐玻璃熔制工艺 玻璃的熔制:将配合料经过高温加热熔化、澄清、均化、冷却形成 符合要求的玻璃液的过程. 硅酸盐形成阶段 配合料各组分在加热过程经过 一系列的物理变化、和化学变 化,主要的固相反应结束,大 部分气态产物从配合料中逸出. 配合料变成由硅酸盐和二氧化 硅组成的不透明烧结物. 玻璃形成阶段 烧结物连续加热时即开始熔融, 烧结物逐渐变成透明体,玻璃 液体有大量气泡 瓶罐玻璃熔制工艺 玻璃的熔制:将配合料经过高温加热熔化、澄清、均化、冷却形 成符合要求的玻璃液的过程. 玻璃液澄清 玻璃液排除气泡. 玻璃均化 由于扩散的作用, 使玻璃中的条纹结 石消除到允许限度, 变为均一体. 玻璃液的冷却 玻璃液降温,使之 符合成型要求的温 度. 熔化池 工作池 配合料仓:主要是储存混合好 的配合料,供加料机投入池炉 (安装气锤振打设备-----为保证 下料顺畅) 加料机:为满足生产需用 玻璃量,持续将配合料投 入熔化池(调节加料量, 确保玻璃液面稳定,实现 引出量与加料量的动态平 衡) 熔化池:将配合料经高温熔化成玻璃液, 并对玻璃液进行澄清,产出符合质量要求 的玻璃液(确保燃烧设备、炉压控制设备、 液面控制设备稳定运行极其重要) 流液洞:是连接熔化池和工作 池的咽喉要道,具有冷却玻璃 液、控制炉内玻璃液对流的作 用(为保证冷却效果,已设置 喷雾冷却和盘管水冷却) 工作池(分配料道):也叫澄 清室,主要是冷却、澄清玻璃 液.为排除不良玻璃液设置溢 料装置,同时溢料量还有稳定 总出料量的作用 通道作用是使玻璃液的成分和温度进一步 均化,为成型提供满足质量、温度和重量 要求的玻璃料滴;