玻璃的配料与溶制实验报告.docx
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玻璃的配料与溶制实验报告.docx
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玻璃的配料与溶制实验报告
玻璃的配料与溶制实验报告
篇一:
玻璃的设计与烧制实验报告——12材料B组第六小组
华南师范大学实验报告
学生姓名:
李宝仪、李晓君学号:
XX2400136、XX2400123专业:
材料化学年级、班级:
XX课程名称:
无机非金属材料实验实验项目:
玻璃的制备实验指导老师:
罗穗莲实验评分:
一、实验目的:
1、在实验室条件下进行玻璃成分的设计,原料的选择,配料的计算,配合料的制备,用小型坩埚进行玻璃的熔制,玻璃试样的成型。
2、了解熔制玻璃的设备爱及其测试仪器。
3、观察熔制温度,保温时间和助熔剂的含量对熔化过程的影响。
4、根据实验结果分析玻璃成分,熔制温度是否合理。
二、实验原理:
玻璃的熔制,就是把合格的配合料加热熔化使之成为合乎成型要求的玻璃液,把配合料熔制成的玻璃液,把其中的不均质进一步改善成均质的玻璃液,并使之冷却到成型所需粘度,分为配合料的熔制阶段和玻璃液的精炼阶段。
三、实验药品与仪器
实验药品:
石英砂(SiO2)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、碳酸钙(Ca2CO3)、碱式碳酸钙、氧化铝、硫酸铜、镁盐(均为化学纯)
仪器:
高温电炉一台、高铝坩埚、研钵一个、料勺若干、百分之一天平、坩埚钳、石棉手套、浇注玻璃液样品的模具、退火用马沸炉
四、实验步骤
1、玻璃成分的设计
确定玻璃的物理化学性质及工艺性质,依此选择所能形成玻璃的氧化物系统,确定决定玻璃只要性质的氧化物,然后确定各氧化物含量,首先确定玻璃成
分。
23机械强度,因此加入3%Al2O3
3、CaO可以增加玻璃的化学稳定性和机械强度,含量一般不超过12.5%,能降低玻璃液粘度,加速玻璃的熔化和澄清,也是澄清剂的一种,因此加入8%。
实验现象:
玻璃透明无气泡,呈浅蓝色。
表面具有光泽,平滑无凹凸面。
内部无气泡,有裂纹,透明度高。
结果分析:
玻璃透明无气泡,说明均化澄清阶段效果好,气体率控制得当。
玻璃呈现蓝色,仅仅加入了0.2%的CuO,说明着色剂效果强,用量很少即可。
玻璃出现裂纹,但是表面仍然光滑,裂纹没有影响表面光滑度,说明可能是由于冷却阶段过快引起玻璃出现裂纹,并非是由于玻璃的均化效果不好而产生的。
篇二:
关于玻璃配料系统的实习报告.doc
1.实习目的
(1)让学生对四年所学的内容进行总结,并将之应用于实际生产中。
(2)锻炼学生实际工作能力,使之毕业后能够很好的适应社会。
(3)让学生明白实际与理论有所不同,并如何让实际和理论很好结合。
(4)能从实际生产中学到东西,让自己获益。
2.实习单位及岗位介绍
2.1实习单位
2.2岗位介绍
实验室拥有国家重点型实验室,先进而且齐全的设备,教师力量充足,教学水平先进,为学生实验、创新提供了一个很好的场所。
3.实习内容及过程
3.1微机配料控制系统简略
在工农业生产过程中,有些产品是将某几种原料按照一定的比例混合,通过配制加工而成,这种按一定的比例混合原料的过程,就是配料的过程。
其混合比例是否按预先规定的配比进行,直接影响到产品的质量?
。
同时,配料质量控制的优劣也直接关系着下游生产能否顺利进行。
如果配料的质量达不到要求,轻则造成原料、能源的浪费,重则影响产品的质量和产量,并且由于配料失误甚至会给整个生产酿成事故。
因此,要保证产品质量和生产的顺利进行,就要提高配料过程的精度和保证配料的速度。
玻璃是一种化学组成既定而又均质化的材料。
在玻璃的连续化生产中,原料配料的准确、均匀和稳定是生产优质玻璃的先决条件。
尤其是配合料的制备,需要同时对多种原料进行准确称量、混合、输送和投料,一旦出现事故势必造成重大经济损失。
因为一个现代化的大、中型玻璃池窑里容纳着一两千吨玻璃液,每昼夜要投入上百吨至数百吨配合料,而且在生产过程中各工序之间是连续作业,环环相扣,彼此影响很大,其影响在短时期内是难以清除的,造成的损失是以百万元来计算的。
由此可见原料的制备对玻璃生产的重要性。
原料的精确称量是配料工艺的核心,由于设备故障或者是人为因素都容易造成配料错料,因而引起玻璃质量的下降。
另外,如果采用人工配料,由于现场的粉尘较大,很容易对人的身体造成损害。
因此,提高配料系统的称量精度、提高系统自动化水平和可靠性,对保障玻璃生产线优质稳定生产、改善工人工作环境和提高劳动生产率有着重要的现实意义。
所以,原料配料的自动化是现代玻
璃工业发展的必然趋势。
当今,随着计算机技术和自动控制技术飞速发展,人们普遍对生产过程自动化程度的要求也越来越高。
同样,在称重配料领域,人们对称重配料过程提出了“快速、准确、连续、自动”的要求。
为此,选择和设计合理的称重配料方式对实现原料的自动配料至关重要。
当今针对玻璃配料控制系统的应用研究也随着这种要求而广泛的开展起来,并且取得了许多成功的应用实例。
此外,食品、化工、饲料、陶瓷等行业也离不开配料生产过程叫21,也必须通过自动玻璃配料控制系统来实现生产的自动化。
虽然这些行业所用的物料和生产工艺不同,但其玻璃配料控制系统所要完成的任务却基本相同,因此,研究和开发一种自动玻璃配料控制系统具有一定的实际意义。
玻璃配料工业现状玻璃工业在我国产业中是一个重要的行业,并在我国的经济建设中起着非常重要的作用。
改革开放以来,随着我国经济的快速发展,玻璃配料行业也得到了长足的发展。
特别是20世纪80年代后期,我国玻璃出现了第一次发展高峰,以年增长35%的速度飞速发展,远远高于当时我国经济发展10%的增长速度,玻璃工业的发展异常引人注卧13J。
近年来,玻璃生产行业的竞争日趋激烈。
因此,稳定并提高产品质量、产量和增强竞争力成为玻璃生产发展的主要目标。
而基于这个目标开发的适用于玻璃生产的称重配料系统必须具有高速度、高性能、高精度、高可靠性和稳定性等特点,以适应现代化生产的要求。
目前我国玻璃工业存在的主要问题及与国际先进水平的差距主要表现在:
资源、能源消耗高,综合利用水平低;整体技术、装备及管理水平与国际先进水平相比仍有较大差距;产品结构不够合理,优质浮法和深加工率偏低:
企业数量多、规模小、国际竞争力差;企业科技创新和自主开发能力较差,缺乏具有驱动力的技术创新机制和能力;市场不规范,无序竞争现象比较突出等。
在玻璃配料技术方面,还存在着工艺落后、产品品种单一、设备装配不合理和自动化程度低等弊端,难以适应现代化玻璃工业发展的需要。
在玻璃配料控制系统方面普遍存在的问题是:
配料精度低,机电控制部分的可靠性差;缺少数据产以及对生产过程的实时动态监视。
配料精度低主要原因是电子秤系统的动态性范围小或用于配料的算法不合理造成的;而可靠性差主要是中间继电器和微机控制系统的可靠性低所致。
可靠性是重要的质量指标,但由于机械工艺、电子元件等基础工业发展的滞后,国内的微机配料系统的可靠性与国外产品相比
尚有一定差距。
随着计算机技术和控制技术的发展,以可编程序控制器(PLC)为基础的集散控制系统己成为当今玻璃生产线控制系统的主流,并日趋成熟。
同时随着网络化信息化技术向自动化领域的渗透,使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革,这种变革也必将对玻璃自动化产生重大影响。
3.2各种玻璃配料控制系统
在配料生产过程中,一般应该能够实现全自动、半自动和手动配料,并且可以在不同工作模式之间进行切换。
玻璃配料控制系统必须有很高的可靠性来保证系统连续正常工作,出现故障时能及时报警并能够紧急停车,防止系统出现事故。
目前,我国配料领域选用的控制系统种类很多,归结起来有以下几种:
利用计算机的分时处理功能直接对多个控制回路实现多种形式控制的多功能数字控制系统。
在这类系统中,计算机的输出直接作用于控制对象,故称直接数字控带(DirectDigitalControl,简称DDC)。
直接数字控制系统是一种闭环控制系统。
图3-1直接数字控制系统框图
系统中安排了一台中心计算机,由这台计算机通过多点巡回检测装置对过程参数进行采样,并将采样值与存于存储器中的设定值进行比较,再根据两者的差值和相应于指定控制规律的控制算法进行分析和计算,以形成所要求的控制信息,然后将其传送给执行机构去控制生产过程,用分时处理方式完成对多个单回路的各种控制,如比例积分微分、前馈、非线性、适应等控制。
同时,也可根据需要将必要的信息在终端机的屏幕上显示或用打印机打印出来。
直接数字控制系统具有在线实时控制、分时方式控制和灵活性、多功能性三个特点,并且其结构紧凑、轻便灵活、便于维护,有较高的抗干扰能力和控
制精度,操作方便。
主要问题是在这种控制系统中,一切信息的交换均通过中
心计算机,一旦该计算机出错,排查起来非常困难,并且将导致整个系统的瘫痪。
这种“风险集中”的结构体系导致了DDC系统在大中型过程控制系统中的低可靠性,影响了计算机技术在过程控制系统中的推广n钔。
因此这种控制系统在现代玻璃配料生产企业中己很少应用。
监督控制(SupervisoryComputerControl,简称SCC)系统又称设定值控制系统。
计算机监督控制系统是在操作指导系统的基础上发展起来的。
操作指导系统是一种开环控制结构,系统中计算机的作用是定时采集生产过程参数,按照工艺要求或指定的控制算法求出输入输出关系和控制量,并通过打印、显示和报警提供现场信息,以便管理人员对生产过程进行分析或以手动方式相应地调节控制量(给定值)去控制生产过程。
计算机监督控制系统具有闭环形式的结构,而且监控计算机具有较复杂的控制功能引。
它可以
过程的状态、环境、
素,按事先规定的控
算出生产过程的最优
并据此对模拟式调节
一级直接数字控制系
动整定,也可以进行
制、最优控制以及适
算,使生产过程始终
工作状态。
SCC系统
DDC系统
图3-2督控制系统框图
在实时控制时采样周期不能太长的缺点,能完成较为复杂的计算,可实时实现优化控制。
此控制系统由监督控制计算机和数字控制计算机实现两级控制,SCC计算机根据原始的配料生产工艺信息和其它信息,监控管理整个配料过程、改变DDC级计算机配料给定值;DDC级计算机根据SCC计算机设定的配料给定值,实时控制称量配料。
DDC级计算机既可以是单片机,也可以是可编程控制器(PLC)。
DDC系统和SCC系统都属于集中控制型系统,当这种系统集中了很多的控制
根据生产条件等因制模型计给定值,仪表或下统进行自顺序控应控制计处在最优改进了
回路时,就必然会带来“危险高度集中”的问题,从而使系统的可靠性大为降低。
这就要求直接数字控制由集中型向分散型转移,于是出现了“控制分散,信息集中”的集散型控制系统。
集散控制系统又称分散型综合控制系统(DistributedControlSystem,简称DCS)系统,是对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种全新的分布式计算机控制系统。
该系统将若干台微机分散应用于过程控制,全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控,实现最优化控制,通过CRT装置、通信总线、键盘、打印机等,进行集中操作、显示和报警。
如图I-3所示,集散控制系统按照分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则,把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级,形成分级分布式控制结构。
图3-3集散控制系统组成框图
DCS通常采用若干个控制器(过程站)对一个生产过程中的众多控制点进行控制,各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。
操作采用计算机操作站,通过网络与控制器连接,收集生产数据,传达操作指令。
过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成,是系统控制功能的主要实施部分。
DCS的控制决策由过程控制站完成,所以控制程序是由过程控制站执行的。
DCS
的过程控制站
篇三:
综合实验五玻璃工艺实验
综合实验五玻璃工艺实验
实验学时:
4实验类型:
综合、设计型
前修课程名称:
材料工程基础
适用专业:
材料类本科生
一、实验目的及要求
1前言
玻璃工艺实验课在玻璃工艺学教学过程中占有重要地位,“玻璃工艺实验”是无机非金属材料专业必修课——《玻璃工艺学》实践教学过程中的重要组成部分,它是对理论教学的补充和增强学生感性认识的必要环节。
玻璃工艺实验课主要包括玻璃成份设计、原料选择、配料计算、玻璃熔制、玻璃成型、玻璃退火、玻璃冷热加工、玻璃材料表面装饰以及玻璃材料的性能检测等实验。
2实验目的
玻璃工艺实验旨在模拟玻璃工业的生产工艺过程和相关工艺过程,让学生在实验室内学会有关玻璃材料的组成设计、原料选择、配方计算、玻璃制备、玻璃加工以及性能测试等全过程的实验研究方法。
学生通过玻璃工艺实验锻炼,使学生的实验技能得到基本训练和提高,让其掌握科学实验的主要过程与基本方法,培养学生运用所学知识进行自主设计实验方案和实验过程、独立分析实验结果的能力。
在进行玻璃工艺实验的过程中,使学生的动手能力得到较大提高,所学理论知识也得到进一步升华,并提高了学生的分析问题和解决问题的能力;同时也对学生今后的工作和毕业论文环节奠定良好的基础。
3实验要求
①在实验前两周内,由实验老师讲解实验的具体内容和要求,并下达本次实验课的综合
实验任务书,学生根据实验任务书要求在实验前一周提交玻璃工艺实验方案报告。
②根据玻璃工艺实验所安排的时间,应按时进入实验室进行玻璃工艺实验。
③实验操作前应认真检查实验设备、器具等是否完好,若发现问题及时报告指导老师进
行解决或补充。
实验严格按规程操作,做好实验记录,要有实事求是的科学态度,做到严谨、细致、耐心,切勿潦草从事。
要善于发现和解决实验中出现的问题。
实验完毕后,应清理所用仪器设备和原材料,并整理好现场,经指导老师许可后方可离开实验室。
④遵守实验室制度,注意安全,爱护仪器设备,节约水电和原材料,保持实验室内安静、整洁。
4实验方案报告要求
在实验前两周内,由实验指导老师讲解实验的具体内容和要求,并下达本次实验课的综合实验任务书。
学生根据实验任务书的要求,结合自己所学专业知识及个人爱好和兴趣,在图书馆和网上查阅有关文献资料,然后选定或设计本次实验内容。
当试验内容确定后,要求学生根据题目及在图书馆和网上查阅的相关文献资料(要求查阅文献资料数量3~10篇),认真阅读和理解,写出本次实验的设计方案报告,内容应包括文献综述、化学组成设计、配方计算和理论计算、实验过程、性能测定项目、所需实验仪器设备及化学药品和矿物原料等。
要求在上交实验方案时一并附上参考文献正文,并注明资料来源。
综合实验方案报告字数要求应在3000字左右。
设计方案报告封面参考如下格式:
玻璃工艺综合实验方案设计报告
XX玻璃材料的制备及性能测定
北京工业大学材料学院
姓名:
学号:
指导老师:
日期:
年月日
5实验过程要求
当学生完成实验方案设计后,实验指导教师对方案进行审查,以可行性和正确性为原则,从每位学生的方案中选取部分可行性方案,并组织学生对方案再次进行分析讨论,使方案尽可能达到合理、完善、可行。
对未选取的实验方案,作为学习资料组织学生交流讨论,同时老师再给以点评,以扩大学生的知识面。
实验方案确定后,按照3~6个学生为一个实验小组。
由实验小组讨论落实详细的实施方案,然后进行实施。
在实验方案的实施过程中,从组成设计到试样制备及性能测试全过程,均以学生为主体,实验指导教师主要针对学生在实验中遇到的、看到的、想到的、体会到的问题,采取启发式、对比式、提问式、研讨式的教学方法,先与学生进行交流和讨论,然后给以讲解。
实验完成后,每位学生应提交一份实验报告。
6实验成绩评定
综合实验课成绩评定按实验方案设计报告、实验报告、实验操作和实验态度综合评定。
其中实验方案设计报告占20%、实验报告占30%、实验操作占40%、实验态度占10%。
实验态度成绩由各指导老师根据实验时的态度、遵守纪律等确定,实验方案设计报告、实验报告应及时完成交指导老师,缺报告和不参加实验者总分以“0”分计。
二玻璃的制备及性能测定实验
实验学时:
2实验类型:
综合型
前修课程名称:
材料工程基础
适用专业:
材料类本科生
1实验任务及目的
根据所学专业知识、个人爱好和兴趣,查阅相关资料,选择一种玻璃材料,进行玻璃材料制备工艺及性能测定综合实验。
通过模拟玻璃的生产工艺过程和相关工艺过程,让学生在实验室条件下,从玻璃组成设计、原料选择、、配方计算和玻璃配合料制备、玻璃熔制、玻璃成型、玻璃退火、玻璃加工到相关检验和理化性能检测等全过程得到训练。
2玻璃组成设计
要制备某种玻璃的新材料或对原有玻璃性能(工艺性能、制品性能)进行改进和提高,首先进行的工作就是要设计玻璃的化学组成。
玻璃的化学组成是计算玻璃配合料的主要依据。
玻璃的化学组成设计是否合理决定了所制备的玻璃物理和化学性质的好坏。
改变玻璃的组成即可以改变玻璃的结构状态,使玻璃的性质发生变化。
在玻璃的实际生产中,主管工艺的技术人员就是在通过改变玻璃组成来调整玻璃的性能,以达到控制生产、稳定产品质量的目的。
因此无论是设计新品种玻璃,还是对原有玻璃组成进行改进,首先都必须从设计玻璃组成开始。
3玻璃组成设计的原则
①玻璃的组成决定玻璃的结构,而玻璃的结构又决定玻璃的性能。
因此在设计玻璃组成时,要根据组成—结构—性能之间的变化关系,使所设计的玻璃组成满足和达到预期的性能要求。
②玻璃组成的设计一定要在玻璃理论指导下进行。
使玻璃设计的组成能够形成玻璃,在设计时依据玻璃形成图和相图作为设计依据,使所设计的玻璃组成析晶倾向要小,析晶温度范围要窄,析晶上限温度要低于液相线温度,但在设计微晶玻璃组成时除外。
③在实验室条件下设计玻璃组成,一定要根据实验室的熔制条件、成型手段等进行。
通常可设计玻璃熔化温度在1400~1600℃左右,成型方法可选择浇铸成型、拉制成型和压制成型方法。
④设计玻璃组成时,要参考实验室现有的常用原料,尽可能减少或不用特殊原料和价格昂贵原料,使所设计的玻璃组成原料易于获得。
3.1玻璃组成的设计步骤
(1)选择设计题目
根据玻璃材料制备内容要求,由指导老师提出备选设计题目或由学生依兴趣自选题目。
(2)列出设计玻璃的性能要求
列出所设计玻璃的主要性能要求,作为设计组成的指标。
针对设计玻璃材料的
用途不同,分别有重点地列出其热膨胀系数、软化点、热稳定性、化学稳定性、机械强度、光学性质、电学性质等要求指标。
有时还要将工艺性能的要求一并列出,如熔制温度、成型操作性能和退火温度等作为考虑因素。
必要时还应进一步确定升温和降温温度制度曲线。
(3)拟定玻璃的化学组成
按照前述设计原则,根据所要设计玻璃的性能要求,参考现有玻璃组成和相关文献资料,选择采用适当的玻璃系统,结合设计玻璃材料用途及生产工艺条件,拟定出设计玻璃的最初组成。
玻璃组成用质量分数(wt%)表示。
通常为表示方便,参考的现有玻璃组成和拟定的设计组成用表格列出,如表1所示。
对于新品种玻璃则参考有关相图和玻璃形成图选择组成点,拟出玻璃的最初组成,然后再进一步设计出玻璃的试验组成。
(4)计算玻璃性能
当设计玻璃组成确定之后,然后按有关玻璃性质计算公式,对所设计玻璃的主要
性质进行计算,如果不合要求,则应当进行组成氧化物的适当增删及其引入量大小的调整,然后再反复进行计算、调整,直至初步合乎要求时,即作为设计玻璃的试验组成。
试验组成确定后,应当列出试验玻璃预熔化温度、保温温度、加料温度、退火温
度、熔化时间等参数,设计制定熔化工艺制度、退火工艺制度(见图1)。
有时还应考虑选择使用何种熔化用的坩埚等因素。
图1玻璃熔化制度、退火制度
3.2玻璃配方的计算
玻璃配方的计算也称为配合料的计算。
配方的计算是以所设计玻璃的质量分数组成为依据,以所选择使用原料的化学成分为基础进行配方计算。
当玻璃试验组成确定之后,根据所确定的试验组成选择所用原料。
采用什么原料来引入玻璃中的氧化物,这一点对于玻璃材料的制备和今后的应用是很重要的。
原料的选择应根据已确定的玻璃组成、玻璃的性质以及工艺性能的要求、原料的来源、价格与供应的可靠性等全面地加以考虑。
原料选择得是否恰当,对原料的加工工艺、玻璃的熔制过程、玻璃的质量、成本等均有影响。
因此在选择原料时应按照以下几个原则进行。
①原料的质量必须符合要求,而且成分应稳定。
②原料易于加工处理或应有一定尺寸的粒度大小和粒度比例。
通常在实验室条件
下,石英砂原料粒度为40~80目;对于难熔化原料粒度应小于100目。
③原料的成本在保证玻璃质量前提下,尽可能选择低成本原料,而且要能够保障
供应。
一般玻璃尽可能选用矿物原料,少用化工原料。
④所选用的原料应尽可能少用过轻和对人体健康有害原料,应着重考虑环境影响,
其指标应符合国家有关规定。
⑤所选择原料在保证有利于玻璃熔化前提下,应尽可能少选用对耐火材料和坩埚
侵蚀性大的原料。
⑥在选择原料过程中,应说明哪些原料是作为澄清剂、氧化剂、还原剂、脱色剂、
着色剂、发泡剂、成核剂来引入的。
3.2.2原料的化学组成
原料选择确定后,应对原料进行化学成分分析或查阅有关数据,掌握所选择原料的化学组成。
根据所设计玻璃用途和原料化学组成,确定使用原料的质量等级标准。
例如要求制备高白料玻璃,在选择石英砂时就应对Fe2O3,含量限制在一定范围内,否则影响玻璃的透光性。
原料选择和化学组成确定之后,最好用表格形式表达出名称、产地、价格、化学组成等以方便配方的计算。
实验室现有原料的化学成份及质量含量(wt%)如下:
矿物原料:
酸洗石英SiO299.68CaO0.29Fe2O30.015
普通石英SiO299.24CaO0.62Fe2O30.035
正定长石SiO266.39Al2O317.72Na2O2.73K2O11.88CaO0.47Fe2O30.19BaO0.37
唐山长石SiO269.30Al2O317.57Na2O3.67K2O8.54CaO0.39Fe2O3
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