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高硼硅玻璃用浮法工藝生產(chǎn)的可行性分析

來源: 2013/6/14 13:15:50

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  摘要:本文簡單介紹了高硼硅玻璃的主要性能特點和應(yīng)用領(lǐng)域,簡述了高硼硅玻璃的主要生產(chǎn)工藝,分析了采用浮法工藝技術(shù)生產(chǎn)高硼硅平板玻璃的可能性和需要要點解決的主要問題。
  
  關(guān)鍵詞:高硼硅玻璃,浮法工藝
  
  一、前言:
  
  一般來說,高硼硅玻璃含有75~81%SiO2、2~7%Al2O3、10~13%B2O3,4~6%Na2O+K2O。同其他大多數(shù)類型的玻璃相比,高硼硅玻璃中的硅含量非常高而堿含量非常低,這使得高硼硅玻璃具有良好的光學(xué)性能、電學(xué)性能、很低的熱膨脹系數(shù),具有較高的硬度、優(yōu)良的耐化學(xué)侵蝕性、的耐熱沖擊性,能夠在450℃高溫下長期工作,其代表品種為Pyrex-7740玻璃。高硼硅玻璃的透光度可以達(dá)到90%以上,熱膨脹系數(shù)在32~40×10-7/℃之間,具有良好的視覺效果,廣泛應(yīng)用于熱水器集熱、玻璃儀器、化工管道、耐熱玻璃制品等產(chǎn)品。隨著平板高硼硅玻璃的出現(xiàn),特別是浮法高硼硅玻璃的生產(chǎn),高硼硅玻璃的使用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展,浮法高硼硅玻璃主要應(yīng)用于LCD投影儀保護(hù)蓋片、光學(xué)濾色反色鏡、醫(yī)用生物基片、生物科技DNA芯片、室外大型燈具的耐熱玻璃面板、耐熱玻璃臺面、高等防彈玻璃和高等防火玻璃等新型高等科技和安全領(lǐng)域。
  
  二、玻璃的主要性質(zhì)及對比:
  
  由于高硼硅玻璃成分具有高硅高硼中低堿的特點,使得高硼硅玻璃生產(chǎn)具有熔化溫度非常高、高溫粘度特別大、玻璃澄清很困難、硼揮發(fā)很大、玻璃容易分層等工藝難點。其高硼硅玻璃與鈉鈣硅玻璃的主要性能對比如下:

表1、高硼硅玻璃與鈉鈣硅玻璃的主要性能

序號

項目名稱

單位

高硼硅玻璃

鈉鈣硅玻璃

備注

1

密度

g/cm3

2.23

2.5

 

2

膨脹系數(shù)

10-6/℃

3.2

8.6~9.0

 

3

抗熱沖擊性

ΔT℃

≥280

 

 

4

耐熱性能

500

 

<10h

5

化學(xué)穩(wěn)定性

 

 

6

可見光透過率

%

92

81~88

 

7

360~400nm紫外線

%

90~92

 

 

8

紅外線透過率

%

90~92

 

 

9

平均比熱

Jg-1K-1

0.98

 

 

10

彈性模量

KN/mm

64

 

 

11

抗張強(qiáng)度

N/mm2

35~100

 

 

12

作業(yè)溫度

1270

1020

103PaS

13

軟化點

820

720

106.6PaS

14

退火點

560

545

1012PaS

15

應(yīng)變點

520

515

1013.5PaS

  三、生產(chǎn)工藝技術(shù)簡述:
  
  我國的高硼硅玻璃生產(chǎn)工藝技術(shù)水平與國外發(fā)達(dá)國家有非常大差距。1952年國內(nèi)采用坩堝爐手工成型生產(chǎn)小型高硼硅玻璃化工設(shè)備;1958年從德國引進(jìn)全套技術(shù)設(shè)備,采用玻璃池爐熔化連續(xù)生產(chǎn)高硼硅玻璃產(chǎn)品;1971年通過技術(shù)攻關(guān)成功實現(xiàn)池爐垂直下拉法大規(guī)模生產(chǎn)高硼硅玻璃管材;1980年以后陸續(xù)從日本NEG公司等引進(jìn)高硼硅玻璃熔化技術(shù),使用電助熔爐垂直引下機(jī)械化成型技術(shù)生產(chǎn)大型高硼硅玻璃化工設(shè)備。目前高硼硅玻璃的熔化工藝主要采用電助熔燃?xì)?油)法、全電熔法,單純的燃?xì)夥、燃油法由于玻璃的熔化溫度過高,熔化率過低一般很少采用。
  
  一般來說,電助熔燃?xì)?油)熔化工藝的熔窯生產(chǎn)規(guī)模非常大,能夠達(dá)到幾十噸~上百噸/日熔化量,玻璃的熔化質(zhì)量較好;全電熔熔化工藝的熔窯生產(chǎn)規(guī)模相對較小,國內(nèi)現(xiàn)在主要是日熔化量10t/d左右的電熔窯,主要采用垂直下拉法生產(chǎn)熱水器集熱管、玻璃儀器、玻璃棒材等高硼硅玻璃制品,生產(chǎn)的工藝技術(shù)相對比較落后,技術(shù)水平較低。國外發(fā)達(dá)國家高硼硅玻璃全電熔窯的規(guī)模已經(jīng)可以達(dá)到日熔化量50t/d以上,主要采用水平下拉法生產(chǎn)高硼硅玻璃管材及制品,生產(chǎn)線的機(jī)械化自動化控制水平較高,生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)。
  
  浮法玻璃工藝技術(shù)目前是平板玻璃生產(chǎn)工藝技術(shù)的較高水平,它廣泛應(yīng)用于鈉鈣硅平板玻璃生產(chǎn),具有生產(chǎn)工藝技術(shù)先進(jìn)、玻璃平整度高、玻璃厚薄差小、質(zhì)量好等優(yōu)點,同時浮法玻璃生產(chǎn)線的機(jī)械和裝備及自動化控制水平高,能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模集中生產(chǎn)制造,工人勞動強(qiáng)度低,操作維護(hù)簡單方便,勞動生產(chǎn)率高,是其他平板玻璃制造技術(shù)無法比擬的。目前,該工藝技術(shù)逐步應(yīng)用于其他品種的平板玻璃生產(chǎn),如平面顯示玻璃等特種平板玻璃生產(chǎn)。用浮法玻璃生產(chǎn)工藝技術(shù)生產(chǎn)高硼硅平板玻璃已經(jīng)成為現(xiàn)實,德國Schott公司將先進(jìn)的高硼硅玻璃電熔熔化技術(shù)和先進(jìn)的微型浮法工藝技術(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系地結(jié)合起來,創(chuàng)造性的生產(chǎn)出世界上靠前塊浮法硼硅酸鹽玻璃。

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