一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃，其特征在于:所述一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃的氧化物组成成分及其质量百分比为：SiO2(55～65)％、Al2O3(14～25)％、B2O3(3～8)％、CaO(5～12)％、MgO(4～10)％、BaO(3～8)％、As2O3(0.2～0.5)％、Sb2O3(0.2～0.5)％、NaNO3(0.1～0.3)％、ZrO2(0.2～0.5)％。本发明专利技术玻璃组成中不含有碱金属氧化物，具有耐高温、耐高压、高韧性、高杨氏模量、化学稳定性好、适宜物理钢化的膨胀系数、透明度高等优点，应用于钢铁冶金、石油化工、热电厂等行业的高温高压蒸汽液位计观察窗、高压管道视镜、深海勘探设备观察窗等恶劣工况环境的耐高温高压玻璃视窗需要。

High temperature and high pressure liquid level gauge without alkali aluminium silicate glass

The present invention discloses alkali free aluminosilicate glass is a kind of high level high voltage resistance meter, which is characterized in that: alkali free aluminosilicate glass wherein a high level of resistance to high temperature and high pressure gauge oxide compositions and quality percentage: SiO2 (55 ~ 65)%, Al2O3 (14 ~ 25),% B2O3 (3 ~ 8)%, CaO (5 ~ 12)%, MgO (4 ~ 10)%, BaO (3 ~ 8)%, As2O3 (0.2 ~ 0.5)%, Sb2O3 (0.2 ~ 0.5)%, NaNO3 (0.1 ~ 0.3)%, ZrO2 (0.2 ~ 0.5)%. The invention of glass composition containing alkali metal oxide, high temperature resistance, high pressure, high tenacity, high modulus, good chemical stability, suitable tempering expansion coefficient, higher transparency advantages, used in high temperature and high pressure steam liquid steel metallurgy, petrochemical, power plant industries such as high temperature and high pressure gauge observation windows need window, high-pressure pipeline mirror, deep-sea exploration equipment and environmental conditions of the observation window.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玻璃制造
，尤其涉及一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃。
技术介绍
随着各类新能源、新材料、新技术的不断创新发展，以及海底资源勘探的需要，各种石化、炼化裂解装置、热电厂、火电厂等的高温高压蒸汽包、深海勘探设备技术的不断发展，需要发展耐高温、耐高压、高韧性、适宜物理钢化的膨胀系数，要求该玻璃膨胀系数在﹙40～50﹚×10-7/℃之间、抗热冲击性能良好的玻璃视窗，现有技术的铝硅玻璃产品，只能生产有碱的超薄铝硅玻璃，采用浮法工艺制造，大量添加氧化钾、氧化钠等碱金属氧化物来增加导电率从而达到降低熔制温度的目的，氧化钾、氧化钠增加的同时，玻璃产品的理化性能下降，而且只能生产厚度在0.55～6.0mm之间的玻璃，并且所生产的有碱铝硅玻璃膨胀系数大：﹙88～98﹚×10-7/℃之间,软化点低(830℃)，玻璃厚度无法满足工业设备上高强度、高韧性、高杨氏模量、高软化点、理化性能稳定的工况安全需求。现有技术的3.3高硼硅玻璃钢化后的弯曲强度只能达到120～160Mpa，杨氏模量E(107pa)只有6400，机械强度远远无法满足高温高压液位计玻璃视窗的需要。本专利技术的耐高温高压、高韧性的高压液位计无碱铝硅玻璃材料，具备以下几个特性：﹙1﹚具有高软化点：900℃以上。﹙2﹚具有适宜物理钢化的线膨胀系数：﹙40～50﹚×10-7/℃。﹙3﹚具有较高的杨氏模量：杨氏模量E(107pa)8000以上。﹙3﹚具有高韧性，抗弯强度240Mpa以上。﹙4﹚具有合适的熔制工艺温度。﹙5﹚所述玻璃具有良好的可见光透射率。﹙6﹚具有合适的高压液位计玻璃材料厚度：20～30mm。﹙7﹚具有合适的高压液位计玻璃材料宽度：28mm～40mm，克服了现有材料技术的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐高温高压的高压液位计用无碱铝硅玻璃，合理地解决了现有技术的有碱铝硅玻璃无法耐高温高压、软化点低、低杨氏模量、膨胀系数过大、化学稳定性差、玻璃尺寸无法加工成高压液位计或者其他高压玻璃视窗的一系列关键问题。本专利技术技术原理：本专利技术玻璃材料为无碱铝硅酸玻璃体系，采用多种澄清剂来实现澄清效果，主要为：氧化砷、氧化锑，硝酸钠。使用多种澄清剂其主要目的是避免单一澄清剂使用过程中由于玻璃液过于集中，气泡生长及排出时间受限造成的澄清质量不高等缺陷。优选多种澄清剂组合(wt.％)：As2O30.2～0.5、Sb2O30.2～0.5，NaNO30.1～0.3作为组合澄清剂。本专利技术玻璃材料，通过控制玻璃原料的着色离子含量和氧化还原指数，使玻璃的可见光平均透光率大于90％以上，并且根据玻璃组成的不同，其折射率1.530～1.570。本专利技术中，SiO2是玻璃形成骨架的主体，是玻璃骨架中起主要作用的成分，SiO2的质量百分比(wt.％)55～65，SiO2含量低于55wt.％，不易获得高软化点的玻璃，会降低玻璃的耐化学稳定性；SiO2含量高于65wt％时，玻璃的高温粘度增加，造成玻璃熔制温度过高。Al2O3属于玻璃的中间体氧化物，Al3﹢有两种配位状况，即位于四面体或八面体中，当玻璃中氧足够多时，形成铝氧四面体〔AlO4〕，与硅氧四面体形成连续的网络，当玻璃中氧不足时，形成铝氧八面体〔AlO6〕，为网络外体而处于硅氧结构网络的空穴中，所以在一定含量范围内可以和SiO2是玻璃形成的主体。Al2O3的质量百分比(wt.％)为14～25。Al2O3的含量低于14wt.％，不易获得高软化点玻璃、玻璃耐化学稳定性不足，抗弯强度降低；Al2O3的含量大于25wt.％，会增加玻璃高温粘度，使玻璃的熔制温度增加。B2O3属于玻璃的形成氧化物，B2O3还起助熔剂作用，B2O3的质量百分比(wt.％)为3～8，B2O3含量低于3wt.％，会增加玻璃高温粘度，使玻璃的熔制温度增加，B2O3含量大于8wt.％，玻璃中产生分相现象，会降低玻璃耐化学稳定性。CaO是玻璃结构网络外体氧化物，CaO的质量百分比(wt.％)为5～12，CaOwt.％大于12，会降低玻璃耐化学稳定性，增加玻璃的析晶倾向。MgO是玻璃结构网络外体氧化物，MgO的质量百分比(wt.％)为4～10，MgO代替部分CaO，可以使玻璃硬化速度变慢，改善玻璃成型性能，提高玻璃的化学稳定性及机械强度。BaO是玻璃结构网络外体氧化物，BaO的质量百分比(wt.％)为3～8，BaO能增加玻璃的折射率、密度、光泽和化学稳定性。BaO含量大于8wt％，会产生澄清困难。ZrO2能显著增加玻璃的硬度、机械强度，提升杨氏模量值，提高玻璃的化学稳定性有显著的作用，但由于熔化温度较高，引入的质量百分比(wt.％)为0.2～0.5。本专利技术的玻璃属于无碱玻璃，玻璃中碱金属氧化物R2O总含量小于0.2wt.％(R＝Li、Na、K)。其中Li、Na、K不是人为添加的，而是其它玻璃原料所带入杂质成分。本专利技术玻璃材料为无碱铝硅玻璃采用全电熔熔制，解决了原先用铂金坩埚熔制无碱铝硅玻璃，只能间隙性生产，且产品成本费用高，利用天然气+全电熔炉连续生产特点：1、由于无碱铝硅玻璃导电性能比较差，所以在窑炉主体采用天然气加热配合电熔炉电熔化，电熔炉主熔区域，采用多层电极配置，使的玻璃液的对流加强，提高了玻璃液温度的均匀性，生产的玻璃产品气泡个数减少品质得到有效提升。2、由于电熔炉型接近于圆柱体，散热面积小，内壁不容易形成死角，采用三相平衡供电，则电场线分布十分均匀，玻璃液熔制过程更加顺畅。本专利技术玻璃材料成型采用铂金锅底漏料方式浇铸成型各种形状，解决了耐高温高压液位计玻璃加工尺寸精度、退火曲线、钢化温度及冷却风机流量对高压液位计玻璃增韧的最关键技术问题。本专利技术采用如下技术方案：一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃，其特征在于:所述一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃的氧化物组成成分及其质量百分比为：SiO2(55～65)％、Al2O3(14～25)％、B2O3(3～8)％、CaO(5～12)％、MgO(4～10)％、BaO(3～8)％、As2O3(0.2～0.5)％、Sb2O3(0.2～0.5)％、NaNO3(0.1～0.3)％、ZrO2(0.2～0.5)％。进一步地，所述耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃的参数为：密度小于2.70g/cm3,优选地不大于2.65g/cm3，25℃～400℃范围内平均线热膨胀系数为﹙40～50﹚×10-7/℃，优选小于46×10-7/℃；软化点大于880℃，优选大于900℃；抗弯强度大于260Mpa，优选抗弯强度大于300Mpa，可见光平均透光率大于90％以上，折射率1.530～1.570。进一步地，所述耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃采用氧化砷As2O3、氧化锑Sb2O3，硝酸钠NaNO3作为澄清剂。进一步地，所述耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃采用全电熔炉熔制，所述电熔炉的主熔区域，采用多层电极配置，使玻璃液的对流加强，提高了玻璃液温度的均匀性，生产的玻璃产品气泡个数减少提升了玻璃的品质，由于电熔炉型接近于圆柱体，散热面积小，内壁不容易形成死角，采用三相平衡供电，则电场热量分布十分均匀。进一步地，所述耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃采用铂金锅底漏料进模具的方式浇铸成型各种形状。进一步地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃，其特征在于:所述一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃的氧化物组成成分及其质量百分比为：SiO2(55～65)％、Al2O3(14～25)％、B2O3(3～8)％、CaO(5～12)％、MgO(4～10)％、BaO(3～8)％、As2O3(0.2～0.5)％、Sb2O3(0.2～0.5)％、NaNO3(0.1～0.3)％、ZrO2(0.2～0.5)％。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃，其特征在于:所述一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃的氧化物组成成分及其质量百分比为：SiO2(55～65)％、Al2O3(14～25)％、B2O3(3～8)％、CaO(5～12)％、MgO(4～10)％、BaO(3～8)％、As2O3(0.2～0.5)％、Sb2O3(0.2～0.5)％、NaNO3(0.1～0.3)％、ZrO2(0.2～0.5)％。2.根据权利要求1所述一种耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃，其特征在于，所述耐高温高压的高压液位计无碱铝硅玻璃的参数为：密度小于2.70g/cm3,优选地不大于2.65g/cm3，25℃～400℃范围内平均线热膨胀系数为﹙40～50﹚×10-7/℃，优选小于46×10-7/℃；软化点大于880℃，优选大于900℃；抗弯强度大于260Mpa，优选抗弯强度大于300Mpa，可见光平均透光率大于90％以上，折射率1.530～1.570。3.根据权利要求1所述一种耐高温高压的高压液位计无碱铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉林，
申请(专利权)人：南京神童特种玻璃技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32