浮法玻璃生产工艺流程.ppt

1,浮法玻璃生产工艺流程,主 讲：#部 门：#,2,主要内容,一、概述二、浮法玻璃原料及配合料制备三、浮法玻璃熔制技术四、浮法玻璃成型技术五、浮法玻璃退火技术六、浮法玻璃冷端技术,3,内 容1、什么是浮法玻璃2、浮法玻璃的生产过程3、浮法工艺的优缺点4、浮法玻璃的分类5、浮法玻璃的计量单位6、如何计算浮法玻璃熔窑的日拉引量7、如何计算浮法玻璃熔窑的熔化率8、生产优质浮法玻璃的技术措施,一、概述,4,1、什么是浮法玻璃 浮法玻璃是因玻璃液漂浮在熔融金属表面获得抛光成型而得名的，是熔融的玻璃液从熔窑内连续流入充有保护气体（N2和H2）的锡槽内漂浮在金属锡液面上，经过摊平、抛光形成厚度均匀、两表面平行、平整和抛光的玻璃带的玻璃，是平板玻璃（板状的硅酸盐玻璃）的一种。,一、概述,5,2、浮法玻璃的生产过程 由加工合格的各种原料按照配方制备的配合料经熔化、澄清并冷却至11501100左右的玻璃液，通过与锡槽连接的流道及深入锡槽内的流槽，连续流入锡槽内并漂浮在相对密度大的锡液表面上，在自身重力、表面张力、拉边机以及过渡辊台拉力的共同作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、拉薄（积厚），成型为上下表面平整的玻璃带，在锡槽尾部外过渡辊台及与之连接的退火窑传动辊的牵引下，被引上过渡辊台，传送入退火窑，进退火、切裁，就得到了浮法玻璃产品。,一、概述,6,3、浮法工艺的优缺点 浮法与其他成型方法比较，其优点是：（1）产品质量好，如上下表面平整、互相平行、透光度高等。（2）产量高，浮法玻璃的产量主要取决于玻璃熔窑的熔化量和玻璃带成型的拉引速度，而且其板宽加大也比较容易。（3）品种多，用浮法可以生产0.5525mm的优质平板玻璃，供各种用途；同时，浮法还可以生产各种本体着色和在线镀膜玻璃。,一、概述,7,3、浮法工艺的优缺点（4）易于科学化管理和实现全线机械化、自动化，劳动生产率高。（5）连续作业周期长，有利于稳定的生产。浮法工艺的主要缺点是基建投资和占地面积比较大，同一时间里只能生产一种厚度的产品，偶然事故可能造成全线停产，因此必须要求严格的科学管理制度，使全线的人员和设备、器件、物料都保持良好状态。,一、概述,8,4、浮法玻璃的分类 根据国家标准GB11614-2009平板玻璃中平板玻璃的分类，浮法玻璃按颜色属性分为无色透明浮法玻璃和本体着色浮法玻璃；按外观质量分为合格品、一等品和优等品；按公称厚度分为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm、19mm、22mm、25mm。,一、概述,9,5、浮法玻璃的计量单位 目前，浮法玻璃的常用计量单位包括平方米、吨、千克、重量箱等。国家标准GB/T15764-2008平板玻璃术语中规定：“重量箱，平板玻璃产品的计量单位。50kg为一重量箱。通常以密度为2.5g/cm3、厚度为2mm的平板玻璃10m2为一重量箱。”通过定义可以实现各单位间的换算，具体方法为：以20作为基数，厚度为几的就用20除以几，即可计算出结果。例如：5mm厚玻璃用205=4就得出了4m2为一个重量箱；8mm厚玻璃就是208=2.5，也就是2.5m2为一重量箱。然后再用每重量箱50kg，换算成吨就可以了。,一、概述,10,6、如何计算浮法玻璃熔窑的日拉引量 熔窑日拉引量的计算公式为：日拉引量=拉引速度平均板宽平均厚度242.5式中 拉引量 每昼夜拉引玻璃液的总重量，t；拉引速度单位时间内拉引玻璃原板的长度，m/h；平均板宽生产中玻璃原板平均宽度，m；平均厚度生产中玻璃原板平均厚度，m；24每昼夜小时数，h；2.5玻璃液的密度，t/m3。,一、概述,11,7、如何计算浮法玻璃熔窑的熔化率 熔化率是熔窑单位熔化面积每24h熔化的玻璃液量（吨/（平方米天）熔窑的熔化率计算公式为：熔化率=熔化玻璃液量（t）/熔化面积（m2）熔化天数（d）熔化面积是池窑中能够对配合料和玻璃液起着熔化和澄清作用的受热面积。通常指从投料池壁内侧起到最末一对小炉中心线外一米处的池窑面积。,一、概述,12,8、生产优质浮法玻璃的技术措施 如何提高浮法玻璃产品的质量？有经验的企业都是根据多年来的生产实践，总结出玻璃生产的“四大稳”原料稳、燃料稳、熔化稳、成型稳。,一、概述,13,内 容1、浮法玻璃化学成分2、浮法玻璃的成分特点3、浮法玻璃中各种氧化物的作用 4、浮法玻璃的原料5、浮法玻璃的配合料制备,二、浮法玻璃原料及配合料制备,14,1、浮法玻璃化学成分 浮法玻璃化学成分基础系统为Na-Ca-Si三元系统，满足三个要求：（1）产品的使用要求；（2）生产工艺要求；（3）生产成本要求。浮法玻璃的化学成分主要包括：二氧化硅（SiO2）、氧化钠（Na2O）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）、氧化铝（Al2O3）、氧化铁（Fe2O3）等。基本含量：Na2O：12%15%；CaO：8%12%；SiO2：69%73%,二、浮法玻璃原料及配合料制备,15,2、浮法玻璃的成分特点 经过人们长时间生产实践得出“高钙、中镁、低铝、微铁”的化学组合成分是生产优质浮法玻璃的条件之一。高钙：浮法玻璃拉引速度快，在成型中必须采用硬化速度快的“短”性玻璃成分，即调整CaO到8%9%。中镁：CaO含量增加，使玻璃发脆并容易产生硅灰石析晶（CaO.SiO2）。因此MgO控制在4%左右，以改善玻璃的析晶性能。低铝：铝高将增加玻璃的粘度，不利于均化和澄清，将Al2O3的含量降低到1.3%以下，微铁：熔化时着色能力强的Fe2+被氧化为着色能力弱的Fe3+，但在锡槽中又被还原成Fe2+因此严格限制在0.1%以内。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,16,3、浮法玻璃中各种氧化物的作用 SiO2：是形成浮法玻璃最主要的氧化物。SiO2以硅氧四面体的结构单元形成不规则的连续网络，成为玻璃的“骨架”。它能赋予玻璃一系列优良性能，能增加玻璃的粘度，提高玻璃的热稳定性和化学稳定性；玻璃的密度和热膨胀系数随SiO2含量增加而降低。其缺点是熔点高、粘度大，使玻璃熔化、澄清和均化困难，能耗增加。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,17,3、浮法玻璃中各种氧化物的作用 CaO：它能加速玻璃的熔化和澄清过程，并提高玻璃的机械强度、硬度及化学稳定性。适量的CaO在高温时能降低玻璃液的粘度，有利于熔化和澄清，低温时增加玻璃液的粘度，即可以调整玻璃的料性，加快玻璃硬化速度，有利于玻璃的快速成型。因此浮法玻璃成分中采用较高含量的CaO来适应浮法生产工艺高速拉引、快速成型的要求。但CaO会增加玻璃的析晶倾向，因此玻璃中CaO的含量也不宜太大，如大于10%则会使玻璃发脆，成型难度增大。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,18,3、浮法玻璃中各种氧化物的作用 MgO：适量的MgO可降低玻璃的高温粘度，降低玻璃的析晶倾向和析晶速度，提高机械强度和化学稳定性，对提高玻璃的热稳定性也有良好的影响。MgO对玻璃的粘度有复杂的作用：当温度高于1200时，会使玻璃液的粘度降低；而在1200900之间，又有使玻璃液的粘度增加的倾向；低于900，反而使玻璃的粘度下降。因此，玻璃中的MgO含量也不宜太大。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,19,3、浮法玻璃中各种氧化物的作用 Al2O3：能降低玻璃的析晶倾向和结晶速度，降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的粘度、表面张力、软化温度、化学稳定性、热稳定性和机械强度，是最有效的玻璃稳定剂；Al2O3对增加玻璃液粘度的影响程度比SiO2大，随Al2O3增加，玻璃液粘度和表面张力增大，不仅使玻璃的熔化速度减慢和使澄清时间延长，也不利于均化，容易在玻璃板面形成玻筋及线道；而且对玻璃液在锡槽中摊平、抛光、展薄也不利。因此应对玻璃成分中的Al2O3含量严格控制。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,20,3、浮法玻璃中各种氧化物的作用 Na2O：能降低玻璃的熔化温度，大幅度降低玻璃液的粘度，增加玻璃液的高温流动性，是良好的助熔剂。含量过多，则会降低玻璃的机械强度、化学稳定性以及热稳定性，增大膨胀系数，使玻璃发脆；而且还容易使玻璃析碱、发霉，并使玻璃生产成本增加。因此，玻璃成分中Na2O含量不能太高。K2O：K2O和Na2O作用基本一样；用少量的K2O代替Na2O，具有“双碱效应”，能够提高玻璃的化学稳定性，显著减少玻璃析晶，改善玻璃的析晶倾向。在浮法玻璃生产中引入K2O主要是由于它能够大大降低玻璃的表面张力，有利于玻璃液在锡槽中的摊平和抛光，获得高质量的玻璃表面。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,21,3、浮法玻璃中各种氧化物的作用 Fe2O3：在无色透明浮法玻璃生产中，Fe2O3纯属有害杂质，它能使玻璃着成黄绿色而影响玻璃的光学性能。玻璃成分中的铁含量不仅影响到玻璃的色泽，而且影响到玻璃液的粘度、透热性、硬化速度等性能。钠-钙-硅玻璃中的Fe一般以Fe2+或Fe3+状态存在。Fe3+离子着色很弱，使玻璃产生淡黄色。而Fe2+会使玻璃产生淡蓝色，着色能力比Fe3+高10倍左右。因此，在生产无色透明浮法玻璃时，成分中的含量及稳定性要严加控制。目前高档无色浮法玻璃制品中Fe2O30.08%。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,22,4、浮法玻璃的原料 自然界中含有玻璃构成元素的物质很多。用于制备玻璃配合料的各种物质，统称为玻璃原料。为了在生产中得到合理的技术经济指标，通常玻璃原料很少使用纯粹的氧化物，而多使用天然矿物原料。生产浮法玻璃的原料可分为生料和熟料两种。其中生料根据它们的用量和作用不同，可分为主要原料和辅助原料两大类；而熟料是指在实际生产中往配合料中按一定比例加入的碎玻璃。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,23,4、浮法玻璃的原料 主要原料是指向玻璃中引入各种组成氧化物的原料，是形成玻璃结构的主体原料，它们决定玻璃的基本物理、化学性能。这些原料经熔融、反应后即生成硅酸盐构成玻璃液的主体。对于浮法玻璃来说，主要原料引入SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O（或K2O）等氧化物，决定着玻璃的物理性质和化学性质。辅助原料是使玻璃获得某些必要的特性和加速熔制过程的原料，用量虽然少，但作用却很重要。根据作用的不同，辅助原料分为澄清剂、助熔剂、氧化剂与还原剂、着色剂与脱色剂等。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,24,4、浮法玻璃的原料 目前，我国浮法玻璃企业通常使用的原料主要包括石英砂（硅砂）、长石、白云石、石灰石、纯碱、芒硝、碳粉等。硅质原料是玻璃制造中最主要和用量最大的原料，它主要引入玻璃成分中的SiO2。天然硅砂也叫石英砂，硅砂是配合料中最难熔化的原料。其颗粒的大小、粒度分布，甚至颗粒的形状对于配合料的混匀、分聚、熔化和均化都有重要影响。当玻璃配合料中由硅质原料引入的Al2O3不能满足玻璃成分需要时，一般就用长石来补充。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,25,4、浮法玻璃的原料 白云石主要成分是CaCO3和MgCO3，它主要引入玻璃成分中的CaO和MgO。浮法玻璃配合料中引入的CaO原料主要有白云石、石灰石、方解石和白垩（CaO3）等，由于需要引入MgO，所以又以用白云石为主，CaO不足部分用石灰石或方解石补充。石灰石主要成分是CaCO3，主要引入玻璃成分中的CaO。当玻璃成分要求氧化铁含量极严格时，可用方解石代替，它比石灰石纯度高得多，方解石是生产浮法玻璃的优质原料。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,26,4、浮法玻璃的原料 纯碱是一种化工原料，其主要成分是Na2CO3，引入玻璃成分中的Na2O。纯碱熔点低，化学性质活泼，是玻璃生产过程中的助熔剂。玻璃工业使用的纯碱分为轻质纯碱和重质纯碱。轻质纯碱密度小，颗粒细小，会使已混合均匀的配合料在运输和储存过程中产生分料现象，且容易被窑内的热气流带入蓄热室，造成格子砖的堵塞和侵蚀，同时也易侵蚀窑体；重质纯碱的密度和颗粒比轻质纯碱大的多，飞扬和分层倾向较小，有利于混合均匀。考虑到重质纯碱粒度与硅砂的粒度匹配，减少飞料和分层、混合的均匀性，减少对耐火材料的侵蚀，改善操作环境，浮法玻璃配合料一般都选用重质纯碱。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,27,4、浮法玻璃的原料 芒硝是一种化工原料，其主要成分是Na2SO4，引入玻璃成分中的Na2O。浮法玻璃生产采用无水芒硝，它在玻璃熔制过程中的主要作用是促进熔化、加速澄清，是一种有效的澄清剂。无水芒硝的熔点为884，热分解温度在11201220之间。由于分解温度高于熔点，在熔融时往往形成芒硝溶液，称为芒硝水，对耐火材料侵蚀严重，甚至可以在玻璃板面上形成白色的芒硝泡。在还原剂的作用下，其分解温度可以降低到500700。还原剂一般使用煤粉，为了促使Na2SO4充分分解，使用中把芒硝与煤粉预先均匀混合，然后加入到配合料内。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,28,4、浮法玻璃的原料 碎玻璃又称熟料，是玻璃生产不可缺少的一种原料。碎玻璃加入后可提高熔化率，有助于澄清和均化。配合料的熔融主要是SiO2的熔融，随着碎玻璃用量的增加，配合料的熔融时间相应缩短，熔化速度提高。当碎玻璃加入量合适时，碎玻璃的助熔作用时玻璃熔体粘度降低，缩短澄清和均化时间。碎玻璃的加入有利于节省能源、延长窑炉的使用寿命。在节约纯碱的同时，增加碎玻璃的量还可以大大节约燃料。但碎玻璃的掺入量视玻璃成分而言，对钠钙硅玻璃一般不宜过多，过多会使玻璃发脆，机械强度降低。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,29,5、浮法玻璃的配合料制备 玻璃工业中，把按照一定比例，经混合均匀后的原料叫做玻璃配合料。配合料的制备包括料单的计算和原料的称量、混合、输送等工艺过程，配合料制备得好坏直接影响玻璃的质量。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,30,5、浮法玻璃的配合料制备 配合料料单的计算，是以构成玻璃的氧化物质量分数和原料的化学成分为基础，计算出熔化100kg玻璃液所需的各种原料的用量，然后再算出每副配合料实际所要称取的各种原料的用量。在配料过程中，用衡器称取一定物料的操作过程称为原料的称量。既快又准确是对原料称量的要求，如称量错误就会使配合料或玻璃液报废。称量精度是保证配合料质量的重要因素，其精度取决于秤的精度、称料量的多少和误差。称量原料接近秤的全量程时，配合料的称量精度就接近秤本身标定的精度，即误差最小；反之则大。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,31,5、浮法玻璃的配合料制备 一般采用动态实际称量精度来作为衡量玻璃原料称量准确与否的指标。静态精度是指一台秤用标准砝码标定时，秤的重量显示值与标准砝码值之间的最大偏差值就是这台秤的静态精度，具体表示方法是用该最大偏差值除以该台秤的额定测量值，它是一个相对值。动态精度是物料实际称量误差除以该台秤的额定称量值。物料的实际称量误差不完全取决于秤本身的静态精度，电器控制系统、给料机的过送量也会引入误差，因此动态精度是由以上三项按“方根和”法则合成。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,32,5、浮法玻璃的配合料制备 根据称量和排料的顺序，原料的称量方式可分为增量法、减量法和累计称量。增量称量法是称量过程中以进入秤斗的物料量为最终配方值的称量方式，通过给料设备向秤斗内加入规定数量的物料，然后由排料装置将秤斗排空。它要求每次称量开始前，秤斗必须回零。增量称量法的优点是控制比较简单，投资较少，一旦发生超差，可以到现场及时补救。缺点是秤斗存料。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,33,5、浮法玻璃的配合料制备 减量称量法是在称量过程中由秤斗排出的物料量为最终配方值的称量方式，通过给料装置向秤斗内加入大于规定数量的物料，然后由秤斗下的排料机将规定数量的物料排出。假定要称量Xkg原料，先通过给料机向秤斗加料到Akg，然后由秤斗出料口处的给料机往外排料，直到秤斗中还残留Bkg料时停止排料，使X=A-B。减量称量法的优点：由于排料为称量过程，消除了秤斗粘料误差，提高了动态精度。其次排料时使用输送设备，可以使物料平稳落下，并可控制排料顺序和速度，使物料形成夹层状、起到预混的作用。这样使系统的精度大大提高。缺点是由于排料是最终配料值，所以一旦出现误差很难补救。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,34,5、浮法玻璃的配合料制备 原料的混合是指多种原料在外力作用下通过运动速度和方向发生变化，使各种原理颗粒得以均匀分布的操作，是使多种不同物料彼此相互分散达到均匀混合的操作。配合料的混合过程是将称量好的各种原料混合成为均匀合格配合料的过程。配合料的均匀性主要受混合机的类型、混合时间、含水率、各种原料的用量、原料的颗粒度等因素的影响。配合料的混合时间与混合机的类型有关，混合时间短达不到混合要求，混合时间太长，混合效率低，还会造成配合料分层。控制配合料合适的湿度将有利于配合料的混合均匀度，同时，配合料在输送过程中不易结团和分层。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,35,5、浮法玻璃的配合料制备 混合好的配合料需要从混合机输送到窑头料仓，不同的输送方式直接影响配合料的分料程度。为了把分料现象降到最低限度，在输送配合料时，应选取最短距离，尽量防止振动，力求减少倒运次数和落差。目前，混合好的配合料从混合机运送到窑头料仓的过程一般采用皮带输送，一般把输送配合料的皮带称为原熔皮带。混合好的配合料通过原熔皮带机输送至窑头，为了均匀地送入各个储料仓内，由皮带输送机转运到一条小型布料皮带（可逆皮带机）上，根据料仓储料情况开动布料皮带机进行往复卸料。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,36,5、浮法玻璃的配合料制备 在配合料输送至窑头之前，碎玻璃经称量后应均匀地铺在配合料上，要保证皮带上的配合料从料头到料尾都有配合料覆盖，为此，要控制碎玻璃秤的排料速度和混合机的排料速度。皮带输送的优点：配合料在皮带上运行平稳，转移次数少，只要设计合理，就能防止振动，克服分料现象。简单便于维修、运输效率高，有利于实现系统的连锁自动控制。,二、浮法玻璃原料及配合料制备,37,内 容1、浮法玻璃熔制技术工艺流程2、玻璃熔制工艺原理3、影响浮法玻璃熔制的因素4、浮法玻璃的形成5、浮法玻璃熔制工艺制度6、浮法玻璃熔窑,三、浮法玻璃熔制技术,38,1、浮法玻璃熔制技术工艺流程 浮法玻璃的熔制过程是将合格的配合料经过高温加热形成均匀、纯净、透明并符合成型要求的玻璃液的过程，是浮法玻璃制造过程中的主要过程之一。熔制速度和熔制的合理性对玻璃的产量、质量、合格率、生产成本、燃料消耗和池窑寿命等影响很大。,三、浮法玻璃熔制技术,39,1、浮法玻璃熔制技术工艺流程 浮法玻璃熔制技术工艺流程示意图：,三、浮法玻璃熔制技术,40,三、浮法玻璃熔制技术,2、玻璃熔制工艺原理 浮法玻璃的熔制过程是一个很复杂的过程，包括一系列的物理、化学、物理化学反应，而这些反应的进行与玻璃的产量和质量有密切关系。各种不同配合料在熔制过程中发生的反应见下表：各种不同配合料在熔制过程中发生的反应,41,2、玻璃熔制工艺原理 根据熔制过程中的不同特点，从加热配合料到最终成为符合成型要求玻璃液的过程，可分为五个阶段，即硅酸盐形成阶段、玻璃液形成阶段、玻璃液澄清阶段、玻璃液均化阶段和玻璃液冷却阶段。直观地，也可分为配合料堆的反应烧结阶段；硅酸盐形成及其熔化物熔化阶段，主要是残余石英砂溶解于已形成的硅酸盐中；澄清消除气泡阶段，主要是降低各种气体在玻璃液中的过饱和程度；逐渐冷却至成型温度阶段。,三、浮法玻璃熔制技术,42,2、玻璃熔制工艺原理（1）硅酸盐形成阶段 配合料入窑后，在8001000温度范围发生一系列物理的、化学的和物理-化学的反应，如粉料受热、水分蒸发、盐类分解、多晶转变、组分熔化以及石英砂与其他组分之间进行的固相反应。这个阶段结束时，大部分气态产物从配合料中逸出,配合料最后变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。硅酸盐形成速度取决于配合料性质和加料方式。（2）玻璃形成阶段 当温度升到1200 时，烧结物中的低共熔物开始熔化，出现了一些熔融体，同时硅酸盐与未反应的石英砂粒反应，相互熔解。伴随着温度的继续升高，硅酸盐和石英砂粒完全熔解于熔融体中，成为含大量可见气泡、条纹、在温度上和化学成分上不够均匀的透明的玻璃液。,三、浮法玻璃熔制技术,43,2、玻璃熔制工艺原理 在浮法玻璃生产过程中，硅酸盐形成阶段与玻璃形成阶段之间没有明显的界限，即在硅酸盐阶段尚未结束时，玻璃液形成阶段已经开始，并且硅酸盐形成进行得极为迅速，而玻璃液形成却很缓慢。这是由于在实际生产中，配合料被直接投入到1300 左右的投料池中,硅酸盐形成极快（约35min），而玻璃液的形成必须等待石英砂粒的完全熔解。因此要划分这两个阶段很困难，所以生产上把这两个阶段视作一个阶段，称为配合料熔化阶段。,三、浮法玻璃熔制技术,44,2、玻璃熔制工艺原理（3）玻璃液澄清阶段 随着温度继续升高，达到14001500时，玻璃液的粘度约为10Pas，玻璃液在形成阶段存在的可见气泡和溶解气体，由于温度升高，体积增大，玻璃液粘度降低而大量逸出，直到气泡全部排出。（4）玻璃液均化阶段 当玻璃液长时间处于高温下，由于对流、扩散、溶解等作用，玻璃液中的条纹逐渐消除，化学组成和温度逐渐趋向均一。此阶段结束时的温度略低于澄清温度。,三、浮法玻璃熔制技术,45,2、玻璃熔制工艺原理 玻璃液的均化过程早在玻璃液形成阶段时已开始，然而主要的还是在澄清后期进行。它与澄清过程混在一起，没有明显的界限，可以看作一面澄清，一面均化，且澄清加速了均化的进程，均化的结束在澄清之后，并一直延续到冷却阶段。此外，搅拌是提高均匀性的一个很好的方法。（5）玻璃液冷却阶段 将澄清和均化了的玻璃液均匀降温，使玻璃液具有成型所需的粘度。在冷却阶段应不破坏玻璃液的质量。浮法玻璃冷却阶段结束的温度在1100 1050左右。,三、浮法玻璃熔制技术,46,3、影响浮法玻璃熔制的因素 配合料化学组成。它对玻璃熔制速度有决定性影响，配合料化学组成不同所需熔化温度就不相同，配合料中碱金属氧化物等氧化物的总量对SiO2和Al2O3总量比值越高，则配合料越容易熔化。原料性质。原料性质及其种类选择对熔制影响很大，如石英砂颗粒大小、形状及所含杂质的难熔性；配合料气体含率，所含气体的化学组成；为引入同一氧化物而达到最有利于熔制的矿物及化工原料的合理选择等，都影响玻璃熔制速度和熔化质量。,三、浮法玻璃熔制技术,47,3、影响浮法玻璃熔制的因素 配合料的调制，包括配合料的均匀性、含水量、碎玻璃用量的控制等。其中，配合料的均匀性是一项主要的工艺指标，是否混合均匀对玻璃质量和熔制速度有极大关系，因此，应尽可能地将配合料混合均匀，并注意在输送和储存过程中不受到较大振动，以免引起分层现象。加料方式。加料方式的不同会影响熔化速度、熔化区的温度、液面状态和液面高度的稳定，从而影响玻璃产量和质量。,三、浮法玻璃熔制技术,48,3、影响浮法玻璃熔制的因素 熔制的温度制度。熔制温度决定玻璃的熔化速度，温度越高，硅酸盐生成反应越剧烈，配合料颗粒熔解越快，玻璃液形成速度也越快。提高熔化温度是强化玻璃熔制、增加熔窑生产能力的有效措施，在条件允许的情况下应尽可能提高熔化温度，以强化熔制过程。窑内压力、气氛、玻璃液面以及泡界线是否稳定。熔窑耐火材料、加热燃料的种类及质量。窑炉结构及搅拌器等辅助设施的应用。熔窑的自动化程度等。,三、浮法玻璃熔制技术,49,4、浮法玻璃的形成（1）玻璃形成过程 在玻璃形成阶段，配合料的熔化过程中，由于石英砂粒的溶解和扩散速度比各种硅酸盐的溶解和扩散速度慢得多，所以玻璃形成过程的速度实际上取决于石英砂粒的溶解和扩散速度。,三、浮法玻璃熔制技术,50,4、浮法玻璃的形成（2）玻璃液的澄清 由于配合料的分解、部分组分的挥发、氧化物的氧化还原反应、玻璃与耐火材料的相互作用等原因而析出大量气体，其中大部分气体将逸散于空间，剩余气体的大部分将溶解于玻璃液中，而少部分则以气泡的形式存在于玻璃液中。玻璃的澄清过程就是消除玻璃液中气泡的过程。值得指出的是，玻璃澄清的排泡与去气是两个不同的概念，前者是排除玻璃液中的可见气泡，后者则是要全部排除玻璃液中的气体，包括化学结合的气体。,三、浮法玻璃熔制技术,51,4、浮法玻璃的形成（2）玻璃液的澄清 玻璃中气体的存在形式 存在于玻璃液中的气体主要有三种状态，即可见气泡、溶解的气体、化学结合的气体。此外，还有吸附在玻璃熔体表面上的气体。常见的气体有CO2、SO2、SO3、N2、O2、H2O、H2等气体，N2以物理状态存在于玻璃中，其他气体大部分以化学结合状态存在。a.碳酸盐分解产物和燃烧产物CO2 它在玻璃熔液中的溶解度，取决于能生成比较稳定的碳酸盐的含量，如果碱性氧化物浓度增加，玻璃液吸收CO2的能力也随之增大。而CO2的物理溶解却随温度的升高、过饱和程度的增加而降低。,三、浮法玻璃熔制技术,52,4、浮法玻璃的形成（2）玻璃液的澄清 b.硫酸盐分解产物和燃烧产物SO2 它能与配合料、玻璃液相互作用形成硫酸盐或再次分解为SO2或SO3。澄清剂芒硝在高温下受热分解放出SO2和O2或SO3。随着玻璃中含碱量的增加，玻璃液中的SO2再次与一价、二价金属氧化物生成硫酸盐而增多。c.O2 O2在玻璃中的溶解度是微小的。只有当玻璃液中存在变价氧化物时，因在低温时变价氧化物吸收O2由低价转变为高价，使其溶解度增加，而在高温时高价氧化物分解放出O2变为低价氧化物，其溶解度又降低。这也是变价氧化物能成为玻璃澄清剂的原因。,三、浮法玻璃熔制技术,53,4、浮法玻璃的形成（2）玻璃液的澄清 澄清过程中气体间的转化与平衡 玻璃的澄清过程，就是如何利用玻璃液中溶解的气体、气泡中的气体以及炉气三者的平衡关系，即气泡中包含多种气体，其分压各不相同，但应与各自在玻璃液中的气体分压、窑气中的气体分压相同，彼此达到一个动态平衡。并且气体总是由分压高的相进入分压低的相。,三、浮法玻璃熔制技术,54,4、浮法玻璃的形成（2）玻璃液的澄清 气体间的转化与平衡除了与上述气体的分压有关系，还与气泡中所含的气体种类有密切的关系。根据道尔顿分压定律，当一种A气体进入到有B气体的气泡中时，气泡的总压将增加，B气体的分压却减小，原有的平衡被打破，就将会从周围玻璃液中吸收B气体，直到两相中B气体的分压相等为止。这就是澄清剂的作用机理。气体在玻璃中的溶解度与温度有关，温度越高，气体的溶解度越小。,三、浮法玻璃熔制技术,55,4、浮法玻璃的形成（2）玻璃液的澄清 影响玻璃澄清的因素 a.配合料中的气体率 气体率过大，则熔制时泡沫多，延长了澄清时间，而且气泡难以消除；气体率过小，则玻璃液难以形成强烈的翻滚，气泡也难以消除。b.澄清温度 澄清温度的过低或过高，澄清时间的不足或过长，都不利于澄清。一般澄清温度比熔化温度要高一些，但温度过高，也会带来相反的结果，主要由于玻璃液在高温时粘度降低，容易渗透到耐火材料的微小孔道里，将其中所含气体排出，使玻璃液中容易产生微小气泡，此外也会加剧玻璃液对耐火材料的侵蚀，使耐火材料中的Al2O3溶于玻璃液中，局部增加了玻璃液的粘度，不利于澄清。,三、浮法玻璃熔制技术,56,4、浮法玻璃的形成（2）玻璃液的澄清 影响玻璃澄清的因素 c.窑压 窑内气体组成或压力保持稳定是很重要的，否则会破坏已建立的平衡状态，不利于玻璃液的澄清。窑内必须保持微正压，正压过大，不利于气体的排除。温度升高，粘度降低，有利于气泡的排除，但要考虑到耐火材料的使用寿命。加速澄清的措施 延长澄清时间、提高澄清温度、玻璃液沸腾搅拌、鼓泡、加澄清剂等。在配合料中引入适量的澄清剂是一种最常见的方法。,三、浮法玻璃熔制技术,57,4、浮法玻璃的形成（3）玻璃液的均化 玻璃液的均化目的是要达到化学均一性和热均一性。当玻璃液存在化学不均时，就是主体玻璃与不均体两者的性质不同，这将对玻璃制品产生不利影响，如因膨胀系数不同将会产生结构应力；光学性质不同将会产生光畸变；粘度和表面张力不同将会产生波筋、条纹等缺陷；化学成分不同还可能产生析晶、析泡等倾向等。由此可知，不均匀的玻璃液对浮法玻璃制品的产量和质量将有重大的影响。玻璃液的均匀性与配合料的均匀性、熔制作业的稳定性及耐火材料的质量等有关。玻璃形成和澄清阶段玻璃液中不均体的溶解和扩散是主要的均化过程。,三、浮法玻璃熔制技术,58,4、浮法玻璃的形成（3）玻璃液的均化 玻璃液中不均体的溶解与扩散 玻璃液中的不均质体，即玻璃组分的浓度差引起的分子扩散，由玻璃液中某组分较多的部分向该组分较少的部分转移。在静止的玻璃液中不均体的扩散速度是非常缓慢的，提高扩散速度的方法是提高熔制温度和减小玻璃液粘度。同时温度升高也降低玻璃液的表面张力，有利于玻璃液的均化。玻璃液的表面张力 降低玻璃液表面张力产生的均化效果比降低玻璃液粘度更有效。表面张力小的条纹和不均体，容易被均化；表面张力大的条纹和不均体，即使受到剪切力作用也很难伸长和消失，因此降低玻璃熔体的表面张力，有助于玻璃均化。,三、浮法玻璃熔制技术,59,4、浮法玻璃的形成（3）玻璃液的均化 玻璃液的对流 玻璃液在玻璃熔窑内所处位置不同，其温度也不同，因此导致玻璃液产生对流。由于在液流断面上存在着速度梯度，因此玻璃液中的不均体被拉长。其结果不仅增加了扩散面积，而且会增加浓度梯度，加强了玻璃液的扩散均化作用。但是玻璃液在浮法熔窑中的流动属层流而不是湍流，故对流均化过程的作用是有限的。增加玻璃液的对流虽然能够强化均化作用，但对耐火材料的侵蚀作用也增强。,三、浮法玻璃熔制技术,60,4、浮法玻璃的形成（3）玻璃液的均化 玻璃液中气泡上升 当气泡由玻璃液深处向上浮升时，一方面由于气泡上升的翻腾作用，带动气泡附近的玻璃液流动，在其断面形成速度梯度，促使不均体均化；另一方面若气泡上升时遇到不均质体，由于气泡的上升力给予不均体以拉力，使它拉成线条，有利于均化进行。,三、浮法玻璃熔制技术,61,4、浮法玻璃的形成（3）玻璃液的均化 玻璃液的强制均化技术 强制均化技术主要包括搅拌、鼓泡等。a.搅拌 它是利用设置搅拌器对玻璃液进行强制均化的有效措施。搅拌器的形式有垂直搅拌器和水平搅拌器两种，浮法玻璃生产使用的搅拌器一般设置在卡脖上。,三、浮法玻璃熔制技术,62,4、浮法玻璃的形成（3）玻璃液的均化 b.鼓泡 鼓泡是将净化的压缩空气，从窑底鼓泡管鼓入玻璃液中，使它在熔窑深层的玻璃液中产生一定压力的气泡，并迅速上升到玻璃液的表面而破裂。在上升过程中能吸收玻璃液中的小气泡，使其自身迅速长大，并搅动四周玻璃液，起到强制均化和促进澄清的作用。如在熔化部热点附近适当位置设置一排鼓泡点，鼓出的气泡上升时，在熔窑的宽度方向形成一排“气幕”，将熔化池沿纵向分成两个循环流动区域，并推动两股循环流向前后两个方向运动，前面的环流有着阻挡玻璃液回流的作用，后边的环流迫使配合料较长时间滞留在熔化区域中，得以充分熔化，并不会越出鼓泡带进入澄清区，即不会跑料。,三、浮法玻璃熔制技术,63,4、浮法玻璃的形成（4）玻璃液的冷却 即便是澄清均化很好的玻璃液，也不能马上成型制成产品，这是因为不同产品其成型温度不相同或要求玻璃液的粘度不相同。浮法玻璃的成型温度在1100左右，因此必须将熔化并澄清均化好的玻璃液的温度由1350，均匀降至1100左右，然后进入锡槽成型。,三、浮法玻璃熔制技术,64,4、浮法玻璃的形成（4）玻璃液的冷却 冷却过程中影响产品质量和产量的有两个因素，玻璃液的热均匀程度和是否产生二次气泡。在玻璃液的冷却过程中，不同位置的玻璃液之间多少总会存在一定温差，即热不均匀性。热不均匀性超过一定范围时，将对生产带来不利影响。因此在实际生产过程中，冷却部一般不采用强烈的冷却措施，而且严格采取保温措施，尽可能使玻璃液的降温均匀一致。二次气泡的特点是直径小、数量多、分布均，又称为再生泡或灰泡。不同玻璃产生二次气泡的原因不同，一般产生的原因有盐类的继续分解、溶解气体的析出、耐火材料气泡作用、其他化学反应。,三、浮法玻璃熔制技术,65,5、浮法玻璃熔制工艺制度 合理的熔制工艺制度是正常生产的保证。熔窑熔制四稳作业（即温度稳、压力稳、泡界线稳、液面稳）对于获得高产、优质、低消耗、长窑龄起了重要作用。在配合料熔制过程中，熔化操作的基本原则就是保证“四小稳”，即保证熔化温度稳定、保证窑压稳定、保证玻璃液面稳定和保证泡界线稳定。池窑的工艺制度包括温度、压力、泡界线、液面、气氛和换向等。,三、浮法玻璃熔制技术,66,5、浮法玻璃熔制工艺制度（1）玻璃熔制的温度制度 这里的温度制度是指熔化部的温度制度，而非全窑的温度制度。温度制度是指沿熔化部窑长方向的温度分布。温度制度对玻璃熔化速度、玻璃液对流情况、成型作业、燃料消耗、窑龄等都有影响。对于浮法玻璃熔窑内的温度要求横向温差越小越好，纵向温度要严格执行工艺制度。,三、浮法玻璃熔制技术,67,5、浮法玻璃熔制工艺制度（2）玻璃熔制的压力制度 池窑压力制度用压力分布曲线表示。窑内压力是指气体系统所具有的静压。玻璃液面处的压力为零压或微正压，该处的压力统称为窑压。窑压不能为负压，因为负压状态火焰空间将吸入冷空气，改变窑内气氛，降低窑温，增加能耗，还会使窑内温度分布不均匀。但也不能过大，窑压过大将使熔窑冒火严重，不仅增加燃料消耗，而且加剧窑体烧损，并不利于玻璃液澄清和冷却。,三、浮法玻璃熔制技术,68,5、浮法玻璃熔制工艺制度（3）玻璃熔制的泡界线制度 在正常作业条件下，进入熔窑的配合料受到3 方面的作用，一是投料机将料堆向前推进的力，另一是从热点向投料口的对流对料堆施加的阻止其前进的反方向的力，第三是高温熔化作用，在三者的作用平衡时，料堆就固定在熔窑的某一位置消失。此后未熔粉料颗粒和反应放出的气体形成泡沫稠密区，并在三者作用下完全熔融，形成清净的玻璃液。泡沫稠密区与清净玻璃液之间就形成了一条整齐明晰的分界线，在线的里面，玻璃形成反应激烈进行，液面有很多泡沫。而在线的外面，液面像镜子一样明亮，这条分界线就是泡界线。通常按照泡界线的位置、形状、清晰度来判断熔化作业的正常与否。,三、浮法玻璃熔制技术,69,5、浮法玻璃熔制工艺制度（3）玻璃熔制的泡界线制度 泡界线的形状、位置的稳定是熔化作业正常与否的重要标志，也影响到窑的产量和玻璃液质量。从泡界线的成因来看，其位置应与玻璃液热点一致。在实际操作过程中，有些厂为了防止跑料，将泡界线向投料口方向适当移一些，以便控制，但移动不能过多，以免由于熔化面积过多减小，而影响产量和质量。泡界线应向澄清区凸出，两边对称，最好不能偏斜。泡界线应整齐清楚，线外液面清亮，无沫子。,三、浮法玻璃熔制技术,70,5、浮法玻璃熔制工艺制度（4）玻璃熔制的液面控制 玻璃液面稳定是达到整个窑作业稳定的主要条件，是熔窑系统平衡最有决定性的标志。玻璃液面波动，一方面会造成成型部玻璃流的变化，从而影响玻璃成型的质量，另一方面也会加剧玻璃液对熔窑池壁耐火材料的侵蚀，波动剧烈时还会产生溢料现象，蚀损胸墙砖和小炉底板砖，大大减少熔窑的使用寿命，因此控制窑内玻璃液面高度的稳定是尤为重要的。,三、浮法玻璃熔制技术,71,5、浮法玻璃熔制工艺制度（5）玻璃熔制的气氛控制 玻璃窑内气体或火焰按其化学组成成分以及具有的氧化或还原能力分为氧化气氛、中性气氛、还原气氛三种。理论上，当窑内空气过剩系数 1 时，燃烧产物中有多余的O2，具有氧化能力，此时的气氛称为氧化气氛或氧化焰;当=1 时，燃烧产物中无多余的O2和未燃烧完全的CO，此时的气氛称为中性气氛或中性焰;当 1 时，燃烧产物中含有一定量的CO，具有还原能力，此时的气氛称为还原气氛或还原焰。气氛制度的制定主要与配合料组成、澄清剂种类、生产玻璃颜色等有关。,三、浮法玻璃熔制技术,72,5、浮法玻璃熔制工艺制度（6）玻璃熔制的换向控制 玻璃熔化过程中，通常要按一定的时间间隔进行火焰的换向操作。这主要是为了稳定熔化温度，不让蓄热室的格子体上部温度过高（不超过该种格子砖所允许的工作温度），同时也为了减少窑体耐火材料的烧损。如果不进行换向，那么就会造成配合料一边熔化好，一边熔化不好，出现横向温差过大，从而影响玻璃的质量。通常间隔的时间为20min一次，即通过换向闸板，使气流（废气与助燃空气）的流向相反。,三、浮法玻璃熔制技术,73,6、浮法玻璃熔窑 浮法玻璃熔窑属于横火焰蓄热式池窑。浮法玻璃熔窑根据各部功能，其构造分为投料、玻璃熔制、热源供给、废气余热回收、排烟供气等部分。,三、浮法玻璃熔制技术,74,6、浮法玻璃