高硼硅防爆玻璃罩制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明提出的是非金屬材料領域的高硼硅防爆玻璃罩制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]防爆燈具玻璃罩對性能的要求比其他場合使用的要求要高的多，目前一致是中國防爆行業(yè)的質(zhì)量瓶頸。
[0003]防爆燈具玻璃罩最關鍵的質(zhì)量性能要求:滿足4J沖擊實驗，
同時滿足超過200°C的熱劇變試驗要求，同時滿足承受大于等于1.5MPa的靜壓試驗要求，同時滿足鋼化效果在50mmX50mm區(qū)域內(nèi)的碎片數(shù)超過25個。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了實現(xiàn)防爆燈玻璃罩的防爆，本發(fā)明提出了高硼硅防爆玻璃罩制造。該玻璃罩通過玻璃原料配比，壓型和鋼化。解決防爆燈玻璃罩防爆的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是:
原料配比:
按質(zhì)量份數(shù)由 S12 71 份，B2O3 15.3 份，Na2O 6.9 份，Al2O3 3.1份，K2O 0.4 份，BnO 0.3份，F(xiàn)e2O3小于0.02，配合成高硼玻璃原料。
[0006]成型鋼化:
將高硼玻璃原料加入到坩禍內(nèi)，將坩禍置入到高溫爐內(nèi)，升溫到1800°C，使玻璃原料轉(zhuǎn)化為玻璃清液，將玻璃清液倒入到壓制模具內(nèi)，壓制成型，成型后冷卻過程中，通過供風裝置向成型玻璃吹冷卻空氣，使成型玻璃冷卻鋼化，成為成品。
[0007]積極效果，本發(fā)明配料合理，燒結(jié)玻璃質(zhì)量好，成型的同時鋼化。因此，由于玻璃強度高，防爆性能好。適宜作為高硼硅防爆玻璃罩的制造方法應用。
【具體實施方式】
[0008]玻璃的主要成分是S12，其余成分則必須根據(jù)玻璃制品的用途進行配方，玻璃的熱劇變穩(wěn)定性由B2O3的適當比例決定，比例高了鋼化處理容易破碎則制造成本高居不下，比例低了熱劇變穩(wěn)定性不好，在使用環(huán)境中溫差變化容易自爆，玻璃制品的成型合格率，特別是防爆燈球形玻璃罩的成型合格率，取決于Na+的比例，而玻璃的耐沖擊強度由Al+的含量來決定，同時K+、Li+的含量決定耐酸堿性，F(xiàn)e+含量影響玻璃的透光率。
[0009]原料配比:
按質(zhì)量份數(shù)由 S12 71 份，B2O3 15.3 份，Na2O 6.9 份，Al2O3 3.1份，K2O 0.4 份，BnO 0.3份，F(xiàn)e2O3小于0.02，配合成高硼玻璃原料。
[0010]成型鋼化:
將高硼玻璃原料加入到坩禍內(nèi)，將坩禍置入到高溫爐內(nèi)，升溫到1800°c，使玻璃原料轉(zhuǎn)化為玻璃清液，將玻璃清液倒入到壓制模具內(nèi)，壓制成型，成型后冷卻過程中，通過供風裝置向成型玻璃吹冷卻空氣，使成型玻璃冷卻鋼化，成為成品。
[0011]技術(shù)原理與過程:
若高硼硅酸鹽玻璃原料沒有可靠的熔制設備，玻璃將存在較多的硫化鎳晶體、結(jié)石、砂礫、等質(zhì)量缺陷，這些質(zhì)量缺陷是球形玻璃罩的“硬傷”，它在高溫相與低溫相狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程中，伴隨著約2%?4%的體積膨脹，使玻璃承受巨大的相變張應力，如果這種應力不能有效消除，其成型后的玻璃罩將不定時的發(fā)生自爆現(xiàn)象。
[0012]同時，高硼硅酸鹽玻璃原料的熔制溫度高于低硼普通玻璃原料。燒煤或者燒柴油的坩禍窯雖然設備投入費用很低，但燃燒時最高溫度只有1490°C，而且坩禍窯內(nèi)溫度因經(jīng)常補充燃料不能持續(xù)穩(wěn)定，坩禍窯內(nèi)中央與四周邊緣位置的溫差較大，不能滿足熔制高硼硅酸鹽玻璃原料。這是我們國內(nèi)防爆球形玻璃制造設備的瓶頸。
[0013]通過調(diào)研國內(nèi)外的防爆玻璃罩制造企業(yè)，選擇了造價昂貴的電池窯，電池窯內(nèi)最高溫度可達1800°C，電池窯內(nèi)溫度持續(xù)穩(wěn)定且中央溫度與四周邊緣位置的溫度均勻，溫差基本上忽略不計。
[0014]高硼硅酸鹽玻璃原料的熔制過程是將配合料各組分高溫加熱，發(fā)生一系列物理的、化學的現(xiàn)象和反應，最后使之成為符合要求的玻璃。這一過程是一個非常復雜的過程，一般把玻璃的熔制過程分為五個階段，即硅酸鹽形成，玻璃形成，澄清，均化和冷卻。
[0015]1、硅酸鹽形成階段是指配合料各組分在加熱過程中經(jīng)過一系列的物理變化和化學變化，當主要的固相反應結(jié)束時，大部分氣態(tài)產(chǎn)物從配合原料中逸出，這時原來的配合原料則變成由硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結(jié)物.制備高硼的硅酸鹽玻璃時，硅酸鹽成形溫度在800?900 °C基本結(jié)束。
[0016]2、玻璃的形成階段，是指燒結(jié)物繼續(xù)加熱時即開始熔融，易熔的低共熔混合物首先開始熔化，在熔化的同時發(fā)生硅酸鹽和剩余二氧化硅的互熔，到這一階段結(jié)束時，燒結(jié)物變成了透明體，此時不應有未起反應的配合原料顆粒存在，但玻璃液中還有大量氣泡，而玻璃本身在化學組成和性質(zhì)上也不均勻，存在有很多條紋。在熔制高硼硅酸鹽玻璃時，玻璃的形成溫度在1400?1500°C完成。
[0017]3、玻璃的澄清階段是指對玻璃繼續(xù)加熱，其黏度降低，并從中放出氣態(tài)混合物，SP進行去除可見氣泡的過程。熔制高硼硅酸鹽玻璃時，澄清在1650?1750°C結(jié)束，這時玻璃夜黏度n =1Pa.S0
[0018]4、玻璃的均化階段是指玻璃液長時間處于高溫下，其化學組成逐漸趨向均一，SP由于擴散的作用，使玻璃中條紋、結(jié)石消除到允許限度變成均一體。熔制高硼硅酸鹽玻璃時，均化溫度可在低于澄清的溫度下完成。
[0019]5、玻璃的冷卻階段是指澄清均化后將玻璃液的溫度降低200?300°C，以便使玻璃具有成型所必須的黏度。
[0020]具備熔制高硼硅酸鹽玻璃原料的高溫電池窯之后，另一個問題就是球形玻璃罩壓制成型工作。
[0021]高硼硅酸鹽玻璃原料很硬，對成型過程中的溫度、時間控制要求比較精準，在壓制過程中溫度稍微變化、時間控制稍微偏差，嚴重時玻璃罩在壓制模芯中直接破裂，輕微時將會導致玻璃罩有明顯剪刀印、明顯冷紋現(xiàn)象，剪刀印將導致后續(xù)鋼化處理破裂概率增多，冷紋將影響玻璃透光度；還有就是取料量誤差的控制，因為玻璃罩設計時規(guī)定厚度，在玻璃罩形狀固定不變時，厚度為后續(xù)鋼化處理確定了條件，同時決定了成型后玻璃罩抗沖擊的能量。
[0022]所以，要確保溫度變化、時間偏差、取料量誤差在一定范圍內(nèi)，采用目前小作坊手工生產(chǎn)方式很難保證，我們采用了先進的機械手和微電腦全自動控制的生產(chǎn)方式，確保玻璃罩成型生產(chǎn)過程的工藝指標的穩(wěn)定性，一方面控制壓制模具的模芯溫度始終在加熱恒溫狀態(tài)下，另一方面控制壓制過程的時間、取料量的精度在一定的范圍內(nèi)。
[0023]另外，玻璃罩成型后，要立即進入退火處理狀態(tài)，退火是消除玻璃中的永久應力，