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    玻璃的缺陷 氣泡(氣體夾雜物)
    2017-11-09

     

    玻璃中的氣泡是可見的氣體夾雜物,不僅影響玻璃制品的外觀質量,更重要的是影響玻璃的透明性和機械強度。因此它是一種極易引起人們注意的玻璃體缺陷。
    氣泡的大小由零點幾毫米到幾毫米。按照尺寸大小,氣泡可分為灰泡(直徑?0.8mm)和氣泡(直徑?0.8mm),其形狀也是各種各樣的:有球形的、橢圓形的及線狀的。氣泡的變形主要是制品成型過程中造成的。
    氣泡的化學組成是不相同的,常含有:CO2、SO、O2、H2O、N2、SO3等。
    氣泡分類1
       第一類是所謂澄清氣泡,是在初熔及澄清之后殘余在玻璃中的氣泡。
    第二類是玻璃熔體中大體已不存在氣泡以后,在某一時間又從玻璃中析出所分解的氣體而形成的氣泡,稱為再生氣泡(重沸氣泡)。
    第三類氣泡中是些夾雜的氣態、液態或固態異物。它們是空氣泡、工作氣泡、鐵質氣泡、污染氣泡等。
    氣泡產生的原因2
    (1)一次氣泡(配合料殘留氣泡)
    配合料在熔化過程中,由于各組份一系列的化學反應釋放出大量氣體。盡管通過澄清作用,可以除去玻璃中的氣泡,但實際上,玻璃澄清完結后,往往有一些氣泡沒有完全逸出,這種氣泡叫做一次氣泡。
    配合料中砂子顆粒粗細不均勻,澄清劑用量不足、配合料的氣相單一,熔化和澄清溫度低等等,都會產生一次氣泡的缺陷。                                           
    一次氣泡產生的主要原因是澄清不良,解決辦法: ① 是適當提高澄清溫度;②適當調整澄清劑的用量;③ 降低窯內氣體壓力;④ 降低玻璃與氣體界面上的表現張力在操作;⑤ 嚴格遵守正確的熔化制度是防止一次氣泡產生的重要措施。
    (2)二次氣泡
    澄清后的玻璃液同溶解于其中的氣體處于某種平衡狀態,這時玻璃中不含氣泡,但尚有再發生氣泡的可能。當玻璃液所處的條件有所改變,例如窯內氣體介質成分的改變使已經澄清的玻璃液內又出現氣泡或灰泡。因為這時產生的氣泡很小,而玻璃液在這一溫度范圍內的粘度又較大,排除這些氣泡非常困難,于是它們就大量殘留在玻璃液內。
    產生二次氣泡的原因:① 物理原因:(升溫)原來溶解于玻璃液中的氣體將由于溫度的升高引起溶解度的降低,析出十分細小的、均勻分布的二次氣泡。②化學原因:主要與玻璃的化學組成和使用的原料有關,如玻璃中含有過氧化物或高價態氧化物,這些氧化物的分解易于產生二次氣泡。
    熔制含有芒硝的配合料時,在熔化帶應使芒硝分解完全,玻璃液中的含量不應超過0.35%~0.4%,并盡可能地避免在冷卻或成型時受還原焰的作用引起二次氣泡。在冷卻帶或成型帶不能含有還原劑夾雜物,如焦炭、碳化物、硅酸亞鐵、鐵珠或硫化物等,否則將產生由灰泡至較大的氣泡。
    (3)耐火材料氣泡
    ① 耐火材料本身有一定的氣孔率,當接觸玻璃液時,由于孔隙的毛細管作用將玻璃液吸入,氣孔中的氣體被排擠到玻璃液內。
    ② 耐火材料中所含鐵的化合物,對于玻璃液內殘余鹽類的分解起催化作用也將引起氣泡。在還原焰中燒成的耐火材料,其表面上和氣孔內存有碳素,這些碳素的燃燒也能形成氣泡。
    (4)金屬鐵引起的氣泡
    鐵件中所含的碳與玻璃中的殘余氣體相互作用排出氣體,形成氣泡。這種氣泡的周圍常常有一層為氧化鐵所著色而成的褐色玻璃薄膜,它們的顏色由棕色到深綠色。
    氣泡缺陷診斷3
       分清氣泡是屬于三類中的那一類就可推測氣泡缺陷是在熔化池的那個區域產生的,這對采取什么樣的消除缺陷措施致關重要。診斷氣泡缺陷的方法在這里具有特別重要的意義。
    氣泡產生的原因情況很復雜。通常是通過在熔化過程的不同階段中取樣,首先判斷氣泡是在何時何地產生的,再詳細研究原料及熔制條件,從而確定其生成原因,并采取相應的措施加以解決。
    診斷氣泡缺陷必須參考許多特征參數。其中最重要的是氣泡數、氣泡大小及其分配情況,氣泡中和氣泡附近的物質在顯微鏡下的觀察結果,在熔制設備(容易接近的熔化池)中出現缺陷的時間及位置;玻璃制品中氣泡的位置,氣泡中的氣體分析以及在玻璃中溶解的氣體分析,排氣情況的測定結果等。
    (1)氣泡數,氣泡大小及其分布情況
    經常有規律地取出比較大的有代表性的玻璃試樣測定其中的氣泡數以及大小氣泡的分配情況是監控和判斷熔化池氣泡質量十分重要的依據,用氣泡缺陷造成的廢品百分數來評定等級是沒有多大說服力的,因為通常對不同制品的質量要求差別很大,判斷某一種大小的氣泡是來自熔化池或工作池還是供料道具有決定依據的不單是氣泡的大小,不同大小等級的氣泡的商(Q),也有重要意義。
    Q=∑d>0.2毫米的氣泡數/∑d≤0.2毫米的氣泡數
    如果進入商值的兩種類型的氣泡都是來自熔化池或澄清池,當總氣泡減小時商值的變化不大。如果d≤0.2 mm的小氣泡是來自澄清池或熔化池,而大的氣泡則是由于別的原因產生,當總氣泡數減小時(改善了澄清過程),Q值就會增大。
    (2)氣泡產生地點的粗略估計
        關于氣泡產生地點的問題時,最好先弄清不可能產生這種氣泡的地點。例如多供料道的熔化池,首先要將各供料道的氣泡情況對比,再檢查如供料道、工作池、澄清池的底部玻璃液流中是否存在所研究的氣泡類型及所含的數量多少。能取樣的熔化池可從熔化池及澄清池的玻璃液面取樣分析,也可得出有價值的數據。特別重要的問題是氣泡是否均勻分布在制品上或只在一定的部位出現。如果氣泡總是只在某一部位出現(例如只在制品表面),就很可能氣泡是在后期產生的,如在供料機或供料機的流料孔或溜料槽中產生,就不大可能是在熔化池中產生的,最后還要弄清伴隨著氣泡是否還有別的玻璃缺陷,如條紋、節瘤、結石等,或可以分辨出由于攪拌器,供料機沖頭或其他機械裝置遺留下的痕跡。
    氣泡的檢驗4
       對氣泡作顯微鏡、條紋光學法、微量分析等檢查。
    系統地尋找氣泡缺陷的來源時,要用顯微鏡檢查氣泡的內部和它的周圍是否存在非均一物,如果發現有夾雜物,則可通過微量分析或用顯微探針檢查也可得出重要的線索。用條紋光學法檢查氣泡周圍的情況可以了解氣泡的形成與耐火材料腐蝕之間可能存在的聯系。
    一般根據氣泡的外形尺寸、形狀、分布情況以及氣泡產生的部位和時間來判斷氣泡產生的原因。由外面帶入的大氣泡和由鐵質所造成的氣泡,比較容易識別,但在許多情況下,判斷氣泡的產生原因還是比較復雜的,因此從分析氣泡的氣體化學組成上研究它的形成過程是十分必要的。
    氣泡的分析方法步驟:將帶有氣泡的玻璃試樣磨成薄片至氣泡的玻璃壁極薄為止(0.5mm 以下),然后將試樣浸入盛甘油的小容器中,并在其中用針刺穿氣泡壁,氣體在甘油內形成氣泡,逐漸浮起,用載玻片將氣泡接往并粘在載玻片上。將載玻片置于顯微鏡下,測量氣泡的原始直徑,然后通過很細的吸管,將不同的吸收劑注入氣泡中,使之相互作用,每次作用后測定氣泡直徑的大小。根據氣泡直徑與原始直徑的比值,可算出氣體混合物中各組分的百分比組成。
    采用的吸收劑可以有以下幾種:甘油吸收SO2、甘油KOH 溶液吸收CO2、甘油醋酸溶液吸收H2S、 焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O,CuCl2氨溶液吸收CO、膠質鈀的氫氧化鈉溶液吸收H2、最后的差數為氮含量。此法的分析精確度為3%~5%。

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