高硼硅玻璃的成分選擇

高硼硅玻璃的成分選擇

1玻璃澄清劑的選用在實(shí)際生產(chǎn)中，我們通常通過借鑒、調(diào)整和試驗(yàn)選擇和確定相對(duì)完整的玻璃成分。當(dāng)配方原則上滿足生產(chǎn)產(chǎn)品所需的物理和化學(xué)性質(zhì)性能要求時(shí)，就可以確定它是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的配方。高硼硅酸鹽玻璃具有熔化溫度高、澄清時(shí)間長、硼易揮發(fā)、玻璃在熔化池內(nèi)易分層以及高溫時(shí)黏度小、低溫時(shí)黏度大等特性。高硼硅酸鹽玻璃產(chǎn)品又要求具有良好的抗化學(xué)侵蝕性能、優(yōu)異的抗熱沖擊性能、機(jī)械性能、較高的軟化溫度和良好的工藝性能等。因此,在選擇高硼硅酸鹽玻璃成分時(shí),既要滿足和達(dá)到以上要求,又要考慮到該玻璃在熔制、成型、退火、加工等工藝技術(shù)上的可行性。國內(nèi)外一些高硼硅玻璃成分見表1。不同性質(zhì)的玻璃其澄清劑的使用量也不同。在高硼硅酸鹽玻璃中,因其黏度大、氣體比小、表面張力小,玻璃熔制時(shí)不易澄清,在實(shí)際生產(chǎn)中,往往將澄清劑的用量增大。由于不同澄清劑在玻璃中氣體的放出量以及對(duì)玻璃表面張力、黏度的降低程度不同,所以,在高硼硅酸鹽玻璃中,宜采用綜合澄清劑。我廠選用的澄清劑是白砒、氟化物、食鹽、硝酸鹽、氧化鈰等。用白砒作澄清劑時(shí),因有50%左右的砷轉(zhuǎn)入到玻璃中,以As2O3、As2O5的形式殘存下來,在玻璃二次加熱時(shí),易被還原焰還原成游離砷而使玻璃發(fā)黑。砷含量過高會(huì)使玻璃液面硅氧泡沫增加。在玻璃中砷和硝酸鹽必須共用,否則,砷的澄清作用將大大減弱,甚至無作用。因此在使用砷作澄清劑時(shí),應(yīng)加入10倍砷量的硝酸鹽,其澄清效果最佳。濕的配合料對(duì)砷的澄清有不利的影響。砷和銻共用,澄清效果好。由于砷是劇毒原料,在使用中應(yīng)嚴(yán)格注意安全,砷升華產(chǎn)生的蒸氣對(duì)人體有致癌作用,所以砷的用量應(yīng)盡量減少,甚至不用為佳。在100kg玻璃中砷的引入量為0.3～0.5kg。氟化物的引入能降低玻璃液的黏度、軟化點(diǎn)和表面張力,使玻璃液的澄清均化加快。氟化物在玻璃中發(fā)生反應(yīng),分解生成HF、NaF、SiF4、FeF4。當(dāng)SiF4、[FeF6]氣體大量揮時(shí),加速了玻璃液的澄清,同時(shí)也帶走了玻璃液中的Si4+和Fe3+,起到了脫色的作用。氟化物的引入量不能過大,否則會(huì)使玻璃產(chǎn)生輕微的乳濁,對(duì)耐火材料的侵蝕也非常嚴(yán)重。氟化物在100kg玻璃中引入量為0.5kg以下。食鹽在玻璃中是一種高溫澄清劑,在高溫狀態(tài)下,有大量的氯化物氣體揮發(fā),對(duì)高硼硅酸鹽玻璃澄清效果好,同時(shí)也能起到強(qiáng)化玻璃熔化的作用。由于氯離子不僅在玻璃的結(jié)構(gòu)中會(huì)使網(wǎng)絡(luò)空穴增加,使玻璃料性變短,機(jī)械強(qiáng)度變差,而且因氯離子在玻璃中的存在,玻璃經(jīng)長期的紫外線光照射后會(huì)發(fā)乳,玻璃液在窯內(nèi)也會(huì)出現(xiàn)分層。因此,食鹽的用量控制在100kg玻璃中4.5kg以下。CeO2在玻璃液中分解溫度高,在1400℃時(shí)能分解放出氧,使玻璃澄清效果最佳。CeO2因含有少量的三氧化銨,它所著顏色與F3+的顏色產(chǎn)生互補(bǔ),起到物理脫色的作用。CeO2是一種高溫澄清劑,它與硝酸鹽和氯化物共用時(shí)澄清效果好。但不能與As2O3共用,否則玻璃會(huì)出現(xiàn)微黃色。CeO2的用量在100kg玻璃中為0.35～0.55kg。2玻璃成分波動(dòng)對(duì)設(shè)計(jì)的影響玻璃成分是根據(jù)產(chǎn)品理化性能要求,適應(yīng)熔制、成型、退火、加工等工藝操作而設(shè)計(jì)的。玻璃成分的波動(dòng)勢必影響上述要求的實(shí)現(xiàn)。為此,應(yīng)嚴(yán)格控制玻璃成分的波動(dòng)。經(jīng)過多年實(shí)踐的探索,我們認(rèn)為應(yīng)做好以下幾方面的工作。2.1原料用量的影響在玻璃配合料中,如硅砂、長石等礦物原料礦相復(fù)雜且成分波動(dòng)較大,加上這些原料的用量又多,勢必影響玻璃成分的變化。所以應(yīng)選擇這些主要礦物原料的成分穩(wěn)定和生產(chǎn)量又大的供應(yīng)基地,以確保玻璃成分的穩(wěn)定。2.2熔制工藝的選擇進(jìn)廠原料的指標(biāo)要求,是根據(jù)我廠所生產(chǎn)的高硼硅酸鹽玻璃所要求的理化性能、外觀特性,以及熔制、成型、加工等工藝條件綜合考慮的。由于各廠的條件不一樣,其原料的技術(shù)指標(biāo)要求也完全不一樣。表2擬定的高硼硅酸鹽玻璃所用原料的技術(shù)指標(biāo)要求,是結(jié)合我廠多年的實(shí)際而考慮的。2.3潮解、玻璃原料使用應(yīng)注意的事項(xiàng)(1)原料進(jìn)廠前,應(yīng)經(jīng)化驗(yàn)鑒定合格后方可采購進(jìn)廠。(2)進(jìn)廠原料應(yīng)分批、分期、分類堆放并標(biāo)明批號(hào),不得混放。(3)原料因保管不善或混入雜質(zhì),不符合技術(shù)指標(biāo)要求的應(yīng)拒絕使用。(4)吸水潮解的原料、有毒原料、著色原料均應(yīng)放在一定的容器內(nèi),并要求密閉,防止潮解和互混,領(lǐng)用原料應(yīng)作好原始記錄,并做好安全防范工作。(5)每天對(duì)原料的水分、配合料均勻度、玻璃中SiO2和B2O3成分、膨脹系數(shù)等進(jìn)行測定(有條件還應(yīng)對(duì)玻璃密度進(jìn)行快速測定),以便及時(shí)掌握玻璃原料成分的變化情況,從而提前采取有效的技術(shù)措施加以解決。(6)每月對(duì)玻璃成分、耐熱溫差、軟化點(diǎn)、玻璃均質(zhì)化進(jìn)行一次測定。有條件的還應(yīng)做環(huán)切偏光法測定玻璃的均質(zhì)化和成型操作控制程度。2.4把好配合料的質(zhì)量(1)定期校正衡器的準(zhǔn)確度,沒經(jīng)校正的衡器不準(zhǔn)使用。指定責(zé)任心強(qiáng)的工人專職稱料,要求稱料準(zhǔn)確、工具干凈,傾倒時(shí)應(yīng)做到容器內(nèi)不留料和不沾料,并采取不定期的對(duì)稱料的準(zhǔn)確度進(jìn)行檢查。(2)嚴(yán)格控制原料和配合料的水分,指定專人跟班測定,控制好偏差量。(3)在工藝設(shè)備上采取措施,減少輕質(zhì)原料的飛揚(yáng),并應(yīng)采取必要的安全防塵措施。2.5調(diào)整部分原料(1)新設(shè)計(jì)玻璃配方時(shí),必須進(jìn)行小型試驗(yàn),證明符合各項(xiàng)要求后,方可投入成批生產(chǎn)。(2)在日常生產(chǎn)中,玻璃的成分可以在下列波動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,調(diào)整后應(yīng)報(bào)主管廠長批準(zhǔn)。SiO2±0.7%,Al2O3±0.3%,Na2O±0.5%,B2O3±0.5%。(3)進(jìn)廠原料未經(jīng)化驗(yàn)分析,不得用以計(jì)算配方。(4)玻璃中采用的輔助原料可進(jìn)行自行調(diào)整,但調(diào)整后需經(jīng)小試正常后才能投入生產(chǎn)。(5)配方在使用中,應(yīng)作好玻璃質(zhì)量好壞的原始記錄。2.6配合料的配制配合料的均勻度,不僅與拌料機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能有關(guān),而且還與原料的物理性質(zhì)等有關(guān)。在工藝上與配合料的加料量、加料順序、含水量、混合時(shí)間以及碎玻渣的配搭比例也有關(guān)。因此,在配制高硼硅酸鹽玻璃的配合料時(shí),我們首先選用的是超舉式拌料機(jī)拌料。加料數(shù)量控制在拌料機(jī)容量的45%左右(剛好把活動(dòng)料箱裝滿)。加料順序是首先將硼酸、硼砂等小料先過篩混合后再倒入石英砂中,應(yīng)加入5%的玻渣。混合時(shí)間為8min,配合料的水分控制在6%左右(以石英砂的水分為準(zhǔn))。因硼的化合物和硝酸鹽易吸潮,加上混合是在密閉的料箱內(nèi),故不能在配合料中另加水分。配合料的均勻度控制在98%以上(主要采取滴定法測定),由于滴定法測定速度慢,而且還不很準(zhǔn)確,后來改用電導(dǎo)法測定配合料的均勻度,既快又準(zhǔn)確。2.7影響玻璃成分的因素由于碎玻璃在反復(fù)使用中,易揮發(fā)物質(zhì)(如B2O3、Na2O以及SiO2與氟作用生成SiF4氣體)的二次揮發(fā),以及因耐火材料的侵蝕,使玻璃中Fe2O3、Al2O3成分的二次積累和外來雜質(zhì)的混入,這些都會(huì)影響玻璃成分的改變。因此在碎玻璃使用時(shí),要嚴(yán)格控制同質(zhì)(即碎玻璃的成分應(yīng)與生產(chǎn)玻璃成分一致)、二次揮發(fā)的補(bǔ)足、二次積累的增加量,同時(shí)還應(yīng)保持碎玻璃中無雜質(zhì)(特別是鐵質(zhì))、干凈、粒度合理而均勻,還應(yīng)保證碎玻璃的配搭量均勻穩(wěn)定。2.8對(duì)底、中硼硅的揮發(fā)特別是B2O3的揮發(fā)量。因?yàn)锽2O3的揮發(fā)與玻璃成分、熔制氣氛、窯內(nèi)壓力、原料和配合料的水分、熔制時(shí)間及玻璃液的出料量等因素有關(guān)。B2O3的揮發(fā)不僅使玻璃液的成分改變,玻璃制品廢品增加,更嚴(yán)重的還使高硼硅酸鹽玻璃的理化性能變差,同時(shí)還使各項(xiàng)工藝制度發(fā)生改變。B2O3的揮發(fā)有兩種情況,一種是B2O3的均勻揮發(fā),它是在熔制溫度、窯內(nèi)壓力、火焰性能(長度、剛度、亮度)、火焰與玻璃液面之間的噴射角度以及玻璃液在窯內(nèi)的停留時(shí)間等工藝技術(shù)參數(shù)比較穩(wěn)定的情況下在玻璃液面上產(chǎn)生的B2O3揮發(fā),這種揮發(fā)是穩(wěn)定的,盡管如此,還是會(huì)使窯內(nèi)的玻璃液出現(xiàn)分層現(xiàn)象,也就是說,在玻璃的液面上,還會(huì)出現(xiàn)一層高硅低硼的變質(zhì)玻璃,即人們常說的“料皮”,致使玻璃液中出現(xiàn)條紋。對(duì)B2O3的均勻揮發(fā),只要及時(shí)調(diào)整補(bǔ)足玻璃成分中B2O3的揮發(fā)量,嚴(yán)格控制工藝參數(shù)和穩(wěn)定工藝條件,對(duì)玻璃液的質(zhì)量影響不大。另一種是B2O3的不均勻揮發(fā)。產(chǎn)生這種情況主要是工藝技術(shù)管理不嚴(yán),工藝參數(shù)和工藝制度遭到破壞所致。所以,除了采取補(bǔ)足硼的揮發(fā)量外,同時(shí)還應(yīng)采取以下減少硼揮發(fā)的措施。(1)不同的氧化物生成的硼硅酸鹽其揮發(fā)性不一樣,離子半徑越大,其硼硅酸鹽揮發(fā)越高。在堿金屬元素里離子半徑Rb+>K+>Na+>Li+,因此,在高硼硅酸鹽玻璃中,最好少用或不用K2O,而采用Na2O和Li2O。值得注意的是,Li2O的引入量不能過高,只能控制在2%以下,否則Li+會(huì)充填在較大網(wǎng)絡(luò)中,易于移動(dòng),使玻璃液的分相傾向增加,抗水性能變差。(2)硼的揮發(fā)量隨溫度升高和溫度急劇升高而增大。因此,高硼硅酸鹽玻璃的熔制溫度不能過高(我廠控制在1580℃左右),同時(shí)也不能突然升高,否則也會(huì)使B2O3急劇揮發(fā),使玻璃成分波動(dòng)。相反,玻璃的熔制時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長。我們采取在玻璃窯的結(jié)構(gòu)上增大長寬比,同時(shí)適當(dāng)增大玻璃液的取容比。(3)我廠在生產(chǎn)硼硅酸鹽玻璃時(shí)采用的燃料為天然氣。天然氣具有火焰長、燃燒速度慢、重度輕、火焰易發(fā)飄、黑度小、火焰的輻射能力弱等特性,因此我們嚴(yán)格控制火焰的長度、角度、剛度和亮度,以減少B2O3的揮發(fā)程度。同時(shí)將熔窯內(nèi)的靜壓強(qiáng)也控制得稍高且穩(wěn)定。(4)我廠采用的是立式換熱室雙碹池窯,在保證窯內(nèi)壓力的情況下,適當(dāng)控制火焰進(jìn)廢氣通道的尺寸(即翻火口),讓玻璃料池內(nèi)的火焰空間充滿飽和的揮發(fā)B2O3氣體,對(duì)減少B2O3的揮發(fā)起到一定的作用。(5)B2O3的揮發(fā)與配合料中的含水量以及硼原料中的結(jié)晶水的多少有關(guān),其含水量和結(jié)晶水量越高,則B2O3的揮發(fā)量越大。因此,我們一般控制配合料中的水分在6%以下。另外將加料池設(shè)計(jì)成預(yù)熔池結(jié)構(gòu),使硼的化合物能在較低的溫度下脫水和熔化,從而大大減少了硼的揮發(fā)。硼揮發(fā)的控制為一次揮發(fā)補(bǔ)足硼引入量的10%左右,二次揮發(fā)(玻渣重復(fù)使用)補(bǔ)足硼引入量的12%左右。采取以上措施后,從玻璃的全分析和化學(xué)分析證實(shí)是正確的。3池窯熔制工藝操作的穩(wěn)定性玻璃的熔制是通過合理的熱工過程將配合料熔化成玻璃液。在熔制時(shí)要充分發(fā)揮設(shè)備的最大生產(chǎn)能力,避免或減少對(duì)玻璃熔窯耐火材料砌體的侵蝕和提高周期熔化率。要達(dá)到以上目的,應(yīng)保持熔制工藝操作的統(tǒng)一和穩(wěn)定。由于池窯是連續(xù)生產(chǎn)的,各項(xiàng)工藝因素復(fù)雜,相互間影響大,某一工藝操作的改變,將很快反映出來,使玻璃制品質(zhì)量變差。當(dāng)玻璃的熔化工藝質(zhì)量出了問題,往往會(huì)感到無從下手解決。實(shí)踐證明,造成以上情況多半是正常的熔制工藝制度被破壞,極少數(shù)是配合料工藝制度破壞引起的。目前我廠廣為推廣的玻璃池窯熔制時(shí)的四穩(wěn)(即溫度穩(wěn)、壓力穩(wěn)、泡界線穩(wěn)、液面穩(wěn)),對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、長爐齡起了極其重要的作用。3.1熱壓焦?fàn)t加料和熱封閉機(jī)結(jié)合的激發(fā)大應(yīng)變量下封式為了保證和滿足高硼硅酸鹽玻璃在熔制時(shí)需要,我們在考慮玻璃熔窯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),采取了以下一些技術(shù)措施。(1)增大蓄熱室(或換熱室)的熱交換面積,即增大蓄(換)熔比,熔化池面積∶蓄(換)熱室面積為1∶45～60。蓄熔比增大后充分利用了玻璃窯內(nèi)火焰燃燒后的廢氣余熱,使助燃空氣的預(yù)熱溫度升高(換熱室可達(dá)1040～1100℃,蓄熱室可達(dá)1100～1200℃),燃料燃燒效果好,燃燒速度加快,同時(shí)又使火焰溫度、玻璃窯的熔化率和熱效率也都大大提高。從而既滿足了高硼硅酸鹽玻璃熔制溫度的需要,又達(dá)到了降低燃料消耗的目的。(2)將玻璃窯熔化池的火焰與成型室全分隔,采用了分配料道結(jié)構(gòu)。這樣使熔化池的溫度和成型料道的溫度可以按各自的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種結(jié)構(gòu),能降低B2O3的揮發(fā),提高玻璃制品的質(zhì)量,降低玻璃窯的熱損失和燃料消耗。(3)加料口采用預(yù)熔池結(jié)構(gòu),底部升高,加料口碹采取階梯式下降,減少火焰外溢,使熱損失減小,充分利用窯內(nèi)火焰的輻射熱,使高硼硅酸鹽玻璃配合料在加料口處完成硅酸鹽的形成。這樣,既加速了玻璃的熔化,使熔化能力大大提高,B2O3揮發(fā)減少,同時(shí)又延長了窯內(nèi)噴火口、碹、胸墻和加料機(jī)的使用壽命。(4)增大熔化池的長寬比為1∶1.85～2,適當(dāng)增加玻璃液取容比。熔窯的池深,窯坎前為0.7～0.8m,窯坎后為1～1.2m,延長玻璃液在窯內(nèi)熔化澄清、均化的時(shí)間。窯坎的設(shè)置,減少回流玻璃,提高玻璃液澄清均化質(zhì)量,滿足玻璃液成型溫度的需要,降低熔窯的熱損失和燃料消耗。(5)采用上傾式流液洞結(jié)構(gòu),從而減少玻璃液回流,使熔化池的玻璃液經(jīng)流液洞后溫降不是很大(完全適合硼玻璃),流液洞的使用壽命增加,玻璃液經(jīng)流液洞在流液洞上蓋上不易附吸小氣泡。經(jīng)流液洞流向分配料道的玻璃液重新加熱少,甚至無需加熱(進(jìn)流液洞的玻璃溫度為1500～1550℃,流液洞玻璃液溫降為150℃,進(jìn)分配料道玻璃液溫度為1350～1400℃)。從而降低B2O3的揮發(fā),降低了燃料消耗,提高了玻璃液成型的質(zhì)量。(6)采用分配料道(小工作池)結(jié)構(gòu),減少了散熱損失、硼的揮發(fā)和玻璃液在底部的不動(dòng)層以及死角臟料,從而大大提高了玻璃的成型質(zhì)量。(7)小爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成小爐底板后移式燃燒結(jié)構(gòu)。由于天然氣的噴射速度對(duì)火焰的輻射能力有很大的影響,降低天然氣的噴射速度,擴(kuò)大天然氣的噴射流股,有利天然氣碳?xì)浠衔锏牧呀?提高火焰的輻射能力。因此將天然氣噴槍安放在小爐后移位置,使之形成一個(gè)預(yù)燃室和天然氣的裂解室,從而使天然氣和助燃空氣(二次風(fēng))的混合好,同時(shí)也為天然氣的裂解創(chuàng)造條件。這樣既滿足了天然氣的噴射速度和氣流流股的大小,又保證了天然氣混合好和燃燒完全,使天然氣火焰具有一定的方向性,以強(qiáng)化對(duì)玻璃液的熱交換,大大提高了玻璃液的熔化能力。(8)其它結(jié)構(gòu)的改進(jìn),小爐下傾角為27°,降低噴火口側(cè)高;噴火口邊距胸墻的距離控制在300～350mm,采用GBC-800新型保溫材料;熔窯底部保溫加厚,池墻、胸墻、大碹等處保溫,流液洞采取單獨(dú)風(fēng)機(jī)冷卻,采用玻璃窯自動(dòng)控制和燃燒配比調(diào)節(jié)等。3.2玻璃池窯的特點(diǎn)為我廠從上世紀(jì)60年代以來,在熔制高硼硅酸鹽玻璃時(shí),一直選用立式換熱室雙爐蓋池窯,后來隨著玻璃產(chǎn)品需求量增大,改為馬蹄焰玻璃池窯。立式換熱室雙爐蓋池窯與蓄熱室池窯比較,具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)火焰不換向,能保持溫度的穩(wěn)定(熔化溫度可達(dá)1600℃左右),這對(duì)提高高硼硅酸鹽玻璃的質(zhì)量是有利的。(2)由于廢氣是通過雙碹池窯的雙碹間進(jìn)入熱交換器的,這樣能減少小爐噴火口的熱負(fù)荷,提高其使用壽命。同時(shí),廢氣帶走配合料的粉塵量也大大減少。(3)在整個(gè)玻璃料池內(nèi),火焰輻射面寬,不受干擾,而且均勻穩(wěn)定,使玻璃池窯內(nèi)玻璃液的橫向溫差減小。同時(shí),還可以借助廢氣的排出來調(diào)節(jié)火焰的速度、大小和長度。(4)二次風(fēng)的預(yù)熱溫度可以達(dá)1040～1100℃。(5)能適應(yīng)各種燃料,如發(fā)生爐煤氣、油、天然氣,不需什么改建工程。如1979年我廠使用天然氣后,在原燒發(fā)生爐煤氣的池窯上換上天然氣噴槍燃燒,立即投入正常生產(chǎn),沒改動(dòng)結(jié)構(gòu)。(6)建爐費(fèi)用與同面積的蓄熱室池窯比較低得多。(7)使用周期長,如我廠1971年建的一座日產(chǎn)3t的雙爐蓋池窯,除碹用硅磚外,其余部位均為白泡石。燃料是發(fā)生爐未凈化煤氣,料種是高硼玻璃,熔化溫度1590～1600℃。熔化率達(dá)0.42t/m2·d,產(chǎn)品合格率達(dá)90%以上,爐齡為46個(gè)月。后因流液洞損壞而停產(chǎn)。(8)在玻璃技術(shù)和液流技術(shù)上,最有利的池窯形式應(yīng)該是窄型而不是寬型。蓄熱室式的池窯,不管是馬蹄型還是橫火焰型,由于所需火焰特征的限制,都不可能滿足窄型的最大尺寸要求。而雙爐蓋池窯則可滿足,它的池窯長寬比可達(dá)1∶1.85～2。3.3高硅酸玻璃熔制工藝的指標(biāo)玻璃窯熔制工藝指標(biāo)的控制,主要是溫度制度、窯內(nèi)壓力、火焰燃燒、進(jìn)出料量的合理性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。(1)熱點(diǎn)的位置及最佳工藝條件玻璃窯溫度制度的控制是指沿熔化池縱向的溫度曲線。由于每個(gè)玻璃池窯的結(jié)構(gòu)不同,熱源不同,火焰的特征不同,玻璃的組成不同,玻璃的色澤不同,生產(chǎn)的玻璃產(chǎn)品規(guī)格、型號(hào)不同,玻璃液的出料量不同,操作習(xí)慣不同等眾多原因,因而每個(gè)玻璃池窯的溫度曲線也是各不相同的。溫度制度制定得合理與否,將會(huì)直接影響玻璃窯內(nèi)熱點(diǎn)的位移和“汽界線”的不明顯。嚴(yán)重地影響了玻璃液的正常熔化、澄清和均化,使玻璃熔制過程困難和打亂。玻璃窯溫度制度的擬定,首先要考慮的是玻璃熔制溫度的熱點(diǎn)值。從玻璃的熔化速度和澄清效果來看,我們希望熱點(diǎn)值盡量高些為好。然而因受耐火材料和燃料質(zhì)量的限制,熱點(diǎn)值不能訂得過高。高硼硅酸鹽玻璃的熱點(diǎn)值一般訂在1580±10℃為宜。“熱點(diǎn)值”確定后,還應(yīng)考慮的是熱點(diǎn)的位置。在玻璃池窯的熔化池中,熱點(diǎn)的位置取決于火焰的特性與熔化率的高低。在火焰特征不變的情況下,提高熔化率,熱點(diǎn)將向后移,此時(shí)將會(huì)影響玻璃料池內(nèi)玻璃液的縱向?qū)α?從而導(dǎo)致“跑料”現(xiàn)象的出現(xiàn)。熱點(diǎn)的位置實(shí)際上是熔化區(qū)和澄清區(qū)這兩者的分配比例。一般熱點(diǎn)位置的確定以不超過玻璃窯熔化池長方向的三分之二為宜(自投料端算起),否則會(huì)使玻璃液的澄清不好。另一方面還要考慮熔化溫度和澄清溫度的控制。一般熔化溫度比澄清溫度要低50～100℃,這是因?yàn)榕浜狭显谌刍^程中大量吸熱的原因。然而,從實(shí)際情況觀察,熔化區(qū)耗熱量所占的比例還是很高的。熔化率越高,所占的比例也越大。因此,熔化區(qū)的溫度要保持比較高才行。但是只提高熔化溫度,而不相應(yīng)提高澄清溫度,將會(huì)導(dǎo)致以下缺陷的產(chǎn)生:熔化溫度提高后,玻璃窯的熔化能力也相應(yīng)提高,使玻璃液表面的生產(chǎn)液流速度加快。此時(shí),若澄清溫度不相應(yīng)地提高,使澄清池的玻璃液流向熔化區(qū)的循環(huán)流減弱,則阻止不了未熔化完善的玻璃向澄清池流動(dòng),以至出現(xiàn)“跑料”現(xiàn)象。另外,因澄清溫度不高,對(duì)玻璃液內(nèi)氣泡的排出速度減弱,玻璃液又不能很好地均化,以致使玻璃液出現(xiàn)各種缺陷。同時(shí)熔化區(qū)的溫度與澄清區(qū)的溫度差,還與配合料的料帶長短有關(guān)。若配合料的料帶短,兩者的溫度差可適當(dāng)縮小。相反,若配合料的料帶長,兩者的溫度差可適當(dāng)加大(配合料料帶的長度還與加料方法有關(guān))?？傊?熔化溫度與澄清溫度既要與熔窯的生產(chǎn)能力相適應(yīng),同時(shí),又要保持適當(dāng)?shù)臏囟炔?一般控制過熱點(diǎn)后的溫度下降80～100℃,有利于玻璃液中氣泡的排出和玻璃液的均化。熔化池內(nèi)的玻璃液經(jīng)流洞流進(jìn)入工作池(分配料道或小工作池)后,其溫度大致再降低100～150℃。此時(shí)工作池(分配料道或小工作池)內(nèi)玻璃液溫度為1350～1370℃,剛好與高硼硅酸鹽玻璃的成型溫度接近,因此無需另外加熱即可成型(高硼硅酸鹽玻璃供料道溫度一般控制在1280～1350℃)。(2)由“泡界線”的變化配合料在玻璃窯內(nèi)熔化得好壞,對(duì)玻璃產(chǎn)品質(zhì)量影響極大,在玻璃熔制的操作上,常常以“泡界線”作為衡量玻璃熔化好壞的標(biāo)志。未熔化的配合料較輕,常浮在已熔化的玻璃液表面。它將受到兩個(gè)方面的作用力:一是加料機(jī)推出配合料的推力,使配合料以一定速度向前移動(dòng);另一方面是窯內(nèi)玻璃液表面層因溫度差和重度差的關(guān)系,使熱點(diǎn)處的玻璃液向加料口方向流動(dòng)所產(chǎn)生的一個(gè)阻力,它將阻止未熔化的配合料向熱點(diǎn)方向前進(jìn)。當(dāng)兩方面的力達(dá)到平衡時(shí),未熔化的配合料就固定在某一位置上,繼續(xù)熔化。這樣在熔化池中部即形成鏡面的玻璃液。它與未熔化的配合料之間形成一個(gè)分界線,這個(gè)分界線就是“泡界線”。在玻璃熔制操作上,為了控制好“泡界線”,一般將“泡界線”向加料口方向移動(dòng)一些。但不能夠移動(dòng)過多,否則將縮小熔化區(qū)的面積,使熔化區(qū)的熱負(fù)荷增加,會(huì)加速該區(qū)耐火材料的燒損?！芭萁缇€”呈弧形,朝澄清區(qū)方向突出。要求“泡界線”兩邊要對(duì)稱,不能偏斜,而且要整齊清楚,淺處液面應(yīng)無泡沫狀。“泡界線”的變動(dòng)或形狀不正常,反映出熔制制度不正常。影響“泡界線”變化的因素有:a.在調(diào)整熔化溫度時(shí),燃?xì)夂椭細(xì)獠荒艽箝_大關(guān),否則會(huì)造成窯內(nèi)溫度波動(dòng)大,使“泡界線”不穩(wěn)。b.燃?xì)夂椭細(xì)馀鋫洳划?dāng),使燃燒不合理,造成溫度波動(dòng),影響正常熔化,使“泡界線”不穩(wěn)。c.出料量過大,造成玻璃熔化不良,“泡界線”外移,使玻璃液的產(chǎn)量和質(zhì)量降低。d.小爐的傾角設(shè)計(jì)得不合理,造成火焰過短(下傾大),或火焰過長(上飄嚴(yán)重),影響“泡界線”過近或過遠(yuǎn),不清楚。同時(shí)還會(huì)造成配合料料堆過大的不良現(xiàn)象。e.加料不正常,發(fā)生配合料偏移,料堆大而遠(yuǎn),另外兩邊溫度不一致,也會(huì)造成“泡界線”一邊遠(yuǎn)一邊近,嚴(yán)重影響了玻璃的熔化質(zhì)量。f.配合料中的助熔劑或玻璃渣的配搭增減,使熔化溫度波動(dòng),也會(huì)造成“泡界線”變化。g.玻璃窯通道阻塞,抽力影響窯壓增大,助燃?xì)庾冃?燃燒不完全,熔化溫度降低,使“泡界線”變化;其次,風(fēng)火道穿漏,使二次風(fēng)的預(yù)熱溫度降低,影響了燃燒溫度,使“泡界線”變化。(3)玻璃窯內(nèi)火焰與空氣的相互作用在高硼硅酸鹽玻璃的生產(chǎn)過程中,配合料在玻璃窯內(nèi)所需的熔化溫度、熔化速度、熔化質(zhì)量都與火焰燃燒的合理與否有著十分密切的關(guān)系。必須合理掌握燃?xì)夂椭細(xì)獾呐浔?使之達(dá)到燃燒完全。這樣既節(jié)約了燃料,又使玻璃窯的熔化能力又快又好,從而有力地保證了玻璃液的產(chǎn)量和質(zhì)量。要想達(dá)到此目的,必須注意:a.由于配合料在熔化時(shí)的黏度大,導(dǎo)熱性差,再加上它接受熱量的方式主要靠輻射傳給,這樣就要求在玻璃熔化時(shí)的火焰應(yīng)為發(fā)亮的火焰。b.火焰在玻璃窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)要求火焰與液面的距離盡量要小,覆蓋面積要大,火焰與液面之間不應(yīng)有不流動(dòng)的氣體層。c.小爐結(jié)構(gòu)和噴槍安放位置直接影響燃燒和噴槍的調(diào)節(jié)。我廠從1979年改燒天然氣后,由于天然氣具有熱值高(Q低=35.6kJ/m3=8500cal/m3)、重度輕、黑度小等特點(diǎn),因此,當(dāng)小爐的下傾角、噴槍安放位置、角度不合理時(shí),會(huì)造成火焰向液面的劇烈傾斜,火焰動(dòng)能過大,產(chǎn)生折射,燒壞大碹。動(dòng)能過大還會(huì)沖跑料堆,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)把小爐底部燒壞,同時(shí),還會(huì)使玻璃液產(chǎn)生局部過熱、加熱不均、對(duì)流破壞。d.由于助燃?xì)獾挠昧坎缓侠?導(dǎo)致火焰產(chǎn)生波動(dòng),出現(xiàn)過長或過短、過薄或過厚、不完全燃燒和過剩完全燃燒等現(xiàn)象。出現(xiàn)這些現(xiàn)象都會(huì)嚴(yán)重影響玻璃的正常熔化,使熔化質(zhì)量變差。綜上所述,火焰應(yīng)與玻璃液面成10°左右的交角,在這種情況下,火焰離玻璃液最近,火焰的覆蓋面積最大,又沒有氣體的不動(dòng)層,玻璃窯內(nèi)熱量傳遞的效果最好。e.空氣和燃?xì)獾呐浔炔划?dāng),往往會(huì)影響玻璃窯內(nèi)的溫度變化。若風(fēng)大于火(即α=1.1～1.15),玻璃窯內(nèi)的火焰短而亮,廢氣溫度降低,窯內(nèi)溫度低,即人們常說的假溫度(因輻射高溫計(jì)是光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁箿y溫儀指針偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)測溫,火焰越亮,測出的溫度越高);若風(fēng)小于火,即燃?xì)膺^剩(α<1～1.05),火焰軟、長、渾黑、發(fā)飄,燃燒不完全,輻射能力弱,廢氣溫度高。f.空氣和燃?xì)獾幕旌虾脡?也會(huì)直接影響火焰燃燒的效果。燃?xì)夂椭細(xì)饣旌系臈l件是:兩者相對(duì)速度的大小,相對(duì)速度越大混合迅速效果好;兩者相交的角度,交角越大混合越快效果越好,宜采用渦動(dòng)質(zhì)點(diǎn);中心流股的開始尺寸增大,使混合的距離增加,因此縮小流股