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摘要:本文簡(jiǎn)單介紹了高硼硅玻璃的主要性能特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,簡(jiǎn)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(diǎn)解決的主要問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:高硼硅玻璃,浮法工藝
一、前言:
一般來(lái)說(shuō),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(zhǎng)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(jué)效果,廣泛應(yīng)用于熱水器集熱管、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(tái)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(duì)比:
由于高硼硅玻璃成分具有高硅高硼中鋁低堿的特點(diǎn),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(diǎn)。其高硼硅玻璃與鈉鈣硅玻璃的主要性能對(duì)比如下:
表1、高硼硅玻璃與鈉鈣硅玻璃的主要性能
序號(hào) |
項(xiàng)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 |
|
好 |
差 |
|
6 |
可見(jiàn)光透過(guò)率 |
% |
92 |
81~88 |
|
7 |
360~400nm紫外線 |
% |
90~92 |
|
|
8 |
紅外線透過(guò)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(diǎn) |
℃ |
820 |
720 |
106.6PaS |
14 |
退火點(diǎn) |
℃ |
560 |
545 |
1012PaS |
15 |
應(yīng)變點(diǎn) |
℃ |
520 |
515 |
1013.5PaS |
三、生產(chǎn)工藝技術(shù)簡(jiǎn)述:
我國(guó)的高硼硅玻璃生產(chǎn)工藝技術(shù)水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家有非常大差距。1952年國(guó)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(guó)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(guò)技術(shù)攻關(guān)成功實(shí)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(guò)高,熔化率過(guò)低一般很少采用。
一般來(lái)說(shuō),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(duì)較小,國(guó)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(duì)比較落后,技術(shù)水平較低。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)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(dòng)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(diǎn),同時(shí)浮法玻璃生產(chǎn)線的機(jī)械和裝備及自動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度低,操作維護(hù)簡(jiǎn)單方便,勞動(dòng)生產(chǎn)率高,是其他平板玻璃制造技術(shù)無(wú)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(shí),德國(guó)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(lái),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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