浮法玻璃条纹产生机理与冷却水包均化作用数值模拟

论文摘要

本文概述了浮法玻璃工艺的发展过程、浮法玻璃的均匀性缺陷及国内外浮法玻璃的质量差异。探讨分析了浮法玻璃端面特征条纹的形成规律,模拟研究了冷却水包插入玻璃液面以下深度与玻璃液均匀性的关系。通过采集有均匀性缺陷的样品,采用 X 射线荧光光谱仪、X 射线能谱仪、浮法玻璃条纹图像分析仪、反射光学显微镜等手段,对试验样品的成分和端面条纹的关系进行了分析。通过建立浮法玻璃熔窑中实际工艺参数条件下的冷却水包模型,采用 ANSYS 软件对其插入液面以下深度与均匀性的关系进行数值模拟分析。 研究结果表明:不同原因引起的浮法玻璃的端面条纹具有不同的特征表现。熔化不均引起的条纹主要分布在浮法玻璃的边角和底部,回流曲线封闭。配合料混合不均引起的条纹主要分布在浮法玻璃的中部,回流曲线向四周扩散。 模拟的结果表明冷却水包具有使浮法玻璃液均化的作用。本论文的模拟条件下,冷却水包带来的玻璃液均化作用与其插入液面下的深度成非线性关系。随着冷却水包插入深度的增加,玻璃液纵向均化作用由弱变强,插入深度达到 0.2 m 附近,均化作用急剧增强,当深度达到 0.3 m 后,均化作用达到最佳值,之后随冷却水包插入深度的继续增加,熔窑的池底和池壁受到的冲刷将加剧。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 浮法玻璃的发展史
• 1.1.1 浮法玻璃工艺发展历史
• 1.1.2 浮法玻璃特点
• 1.1.3 浮法玻璃的优点
• 1.2 国内浮法玻璃发展概况
• 1.2.1 国内浮法玻璃的发展经历与质量状况
• 1.2.2 国内浮法玻璃存在的问题
• 1.3 浮法玻璃条纹的成因
• 1.3.1 关于条纹的概念
• 1.3.2 浮法玻璃条纹的成因
• 1.4 玻璃制造中易产生条纹的几个方面
• 1.4.1 配合料
• 1.4.2 玻璃的熔制过程
• 1.4.3 熔窑液流
• 1.4.4 耐火材料
• 1.5 冷却水包强制纵向搅拌玻璃液作用的数值模拟
• 1.5.1 有限元法
• 1.5.2 ANSYS 软件
• 1.5.3 冷却水包
• 1.6 本论文工作的目的、意义及主要内容
• 第2章 端面条纹特征规律的研究
• 2.1 试样的来源
• 2.2 实验设备与原理
• 2.2.1 YTF-2000 型浮法玻璃条纹图像分析仪
• 2.2.2 X 射线荧光光谱仪（XRF）
• 2.2.3 X 射线能谱仪（EDS）
• 2.2.4 选择性HF 酸腐蚀和反射光学显微镜
• 2.3 样品的选择和处理
• 2.3.1 样品1 和样品2 的选取和处理
• 2.3.2 样品3 的选择和处理
• 2.4 实验过程及结果讨论
• 2.4.1 X 射线的荧光分析
• 2.4.2 反射光学显微镜分析
• 2.4.3 X 射线能谱分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 冷却水包的数值模拟
• 3.1 ANSYS 软件
• 3.1.1 ANSYS 模拟软件
• 3.1.2 ANSYS 软件的操作界面
• 3.2 数值方程的建立
• 3.2.1 液流方程
• 3.2.2 本构方程
• 3.2.3 方程的解
• 3.3 ANSYS 分析的一般步骤
• 3.4 初始条件
• 3.4.1 冷却水包强制纵向搅拌作用数值模拟实体模型的建立
• 3.4.2 模型网格的划分
• 3.4.3 边界条件的设定
• 3.4.4 其他参数的设定
• 3.5 可行性讨论
• 3.5.1 收敛性分析
• 3.5.2 网格步长的影响
• 3.6 结果和讨论
• 3.7 本章小结
• 结 论
• 参考文献
• 攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果
• 致 谢
• 作者简介