高温玻璃经高温熔块炉熔融后玻璃水淬工艺详细介绍
1. 工艺原理
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热应力破碎:内外温差产生瞬时应力,使玻璃爆裂成1-5mm的颗粒或熔块;
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结构冻结:快速冷却抑制晶体生长,保持玻璃非晶态,避免分相或析晶;
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表面压应力:颗粒表面形成均匀压应力层,提升机械强度(类似钢化玻璃原理)。
2. 工艺流程
步骤1:熔融玻璃制备
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温度控制:玻璃液需加热至均化温度(1300-1500℃),确保气泡排出与化学均匀性;
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黏度要求:熔体黏度需降至10²-10³ dPa·s(对应流动点TF),以保证流动性。
步骤2:水淬处理
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设备:经赛特瑞玻璃熔块炉熔融后,玻璃液流入水淬器(如冷水池,可配循环冷却水系统),直接接触冷却水;
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冷却参数:
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水温:需低于50℃,避免局部沸腾导致颗粒粘连;
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水淬时间:1-3秒,依赖玻璃厚度与成分调整;
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颗粒化率:≥90%的玻璃液破碎为<5mm颗粒(工业标准要求)。
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步骤3:后处理
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烘干:水淬后颗粒含水率约10-15%,需经80-120℃烘干至<0.5%;
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筛分:按粒径分级(如0.5-2mm用于玻璃微珠,2-5mm用于熔块原料)。
3. 关键参数与优化
参数 | 影响 |
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玻璃成分 | 高碱(Na₂O>12%)或高硼(B₂O₃>5%)玻璃易碎,需降低冷却速率; |
水淬温差 | 温差>1000℃时颗粒细化,但可能导致过多粉尘(需增加除尘设备); |
冷却水循环率 | 建议≥95%循环,减少废水排放(补充水量约0.5m³/吨玻璃); |
颗粒形状控制 | 通过调整水流速度(0.5-2m/s)可改变颗粒棱角度,影响后续烧结性能。 |
4. 工业应用与注意事项
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应用场景:
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玻璃熔块:水淬颗粒作为陶瓷釉料原料,需低含铁量(<0.05%);
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玻璃纤维:颗粒化后回熔可减少原料消耗(年回用2.3万吨案例);
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微珠制备:球形颗粒需二次火焰抛光,水淬后粒径需<1mm。
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缺陷防控:
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反玻璃化:含氟玻璃(如乳浊玻璃)需添加Al₂O₃(2.5-4%)抑制析晶;
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热爆风险:厚壁制品(>10mm)需预冷至800℃再水淬,避免爆炸性碎裂。
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5. 与其他淬火方式对比
类型 | 冷却介质 | 冷却速率 | 应力类型 | 适用场景 |
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水淬 | 水(20-50℃) | 10³-10⁴℃/s | 表面压应力+颗粒化 |
熔块、微珠、回炉原料
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风淬 | 压缩空气 | 10²-10³℃/s | 表面压应力(钢化) |
平板玻璃、器皿(厚度>3mm)
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油淬 | 矿物油 | 10-10²℃/s | 残余拉应力 |
精密光学玻璃(低应力要求)
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