【正文】 進(jìn)玻璃的熔化和澄清，增加生產(chǎn)效率。工業(yè)原料有無(wú)水硼砂、硬硼鈣石、無(wú)水硼酸等。g. Fe2O3Fe2O3是由各種原料的雜質(zhì)，和耐火材料被侵蝕引入的。它的含量雖低，但危害卻很大。它能夠使玻璃強(qiáng)烈著色，降低玻璃透明度和透熱性，增加了玻璃液上下層溫度差，因而使熔化，澄清困難，造成黏度不均，對(duì)退火過(guò)程產(chǎn)生不良影響。（2）輔助原料a．著色劑：添加著色劑后，可制成著色玻璃。根據(jù)著色機(jī)理不同，著色劑可分為以下三類：1）離子著色劑2）膠體著色劑3）化合物著色劑b．乳濁劑：使玻璃產(chǎn)生乳白不透明的原料稱乳濁劑。最常用的原料有氟化物（螢石、氟硅酸鈉）、磷酸鹽（磷酸鈣、骨灰、磷灰石）等。一般來(lái)說(shuō)，添加后除光學(xué)性質(zhì)外不會(huì)對(duì)其他性質(zhì)引起太大的變化。c．澄清劑：澄清劑在玻璃中能分解產(chǎn)生氣體，降低玻璃粘度，促使玻璃中氣泡的排除。某些澄清劑幾乎完全揮發(fā)，而不能留在玻璃體中。一般添量在1%以下，對(duì)玻璃制品的性質(zhì)也很少會(huì)引起大幅度的變化。d．脫色劑：主要指減弱鐵氧化物的影響。根據(jù)脫色機(jī)理可分為物理脫色和化學(xué)脫色。 玻璃配合料的計(jì)算 配合料制備是玻璃制造工藝的重要組成部分之一。當(dāng)原料玻璃成分和有關(guān)工藝參數(shù)選定之后，如何按要求的玻璃成分和現(xiàn)有的原料組成，準(zhǔn)確無(wú)誤地計(jì)算出完全符合要求的配料單十分重要。有不少論文討論了用計(jì)算機(jī)計(jì)算配料單的方法，這些方法基本上遵循同一模式：對(duì)于給定的一種玻璃品種，用人工方法計(jì)算某些系數(shù)，建立方程組，再用計(jì)算機(jī)求解方程組，得到配料單。只要把玻璃成分和原料組成、工藝參數(shù)等輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)就自動(dòng)建立并求解方程組，并根據(jù)各種原料的含水率、揮發(fā)率等，自動(dòng)調(diào)整各種原料的用量，給出實(shí)用的原料配料單。這種全自動(dòng)的配料單計(jì)算方法，將在今后的實(shí)踐過(guò)程中被大量的使用。 本次設(shè)計(jì)的配料計(jì)算，直接采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，本次采用的程序可用于平板玻璃、玻璃纖維、瓶罐玻璃的配料計(jì)算。 打開(kāi)程序輸入配合比后如下圖所示圖22 玻璃原料配合比計(jì)算軟件 點(diǎn)擊“開(kāi)始計(jì)算”，進(jìn)入下一步，得到方程組后直接點(diǎn)“計(jì)算結(jié)果”，即可得到玻璃配料的組成結(jié)果，如下圖顯示：圖23 玻璃原料配合比軟件計(jì)算結(jié)果 玻璃性質(zhì)的計(jì)算 A. 計(jì)算玻璃性質(zhì)的重要性及軟件說(shuō)明 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)平板玻璃、器皿玻璃、瓶罐玻璃、燈具玻璃等的需求量越來(lái)越大，對(duì)花色品種的要求越來(lái)越廣泛。為了滿足這種日益增長(zhǎng)的需要，玻璃工作者要不斷改進(jìn)玻璃的組成和生產(chǎn)工藝，要用科學(xué)的方法預(yù)先估算所設(shè)計(jì)的玻璃的個(gè)中物理性質(zhì)。 這次所運(yùn)用的計(jì)算玻璃性質(zhì)的軟件能夠加速和簡(jiǎn)化玻璃性質(zhì)的計(jì)算過(guò)程，且保證達(dá)到所要求的計(jì)算精度。 將玻璃的成份組成輸入程序后，我們能夠得到如下的18種玻璃的性質(zhì)：1）折射率nd2）平均色散nF－nC3）熱膨脹系數(shù)α4）折射率溫度系數(shù)β5）熱光系數(shù)WD 6）彈性模量E 7）剪切模量G8）導(dǎo)熱系數(shù)λ9）克分子體積VM10）克分子折射度RM11）應(yīng)力光學(xué)系數(shù)C112）應(yīng)力光學(xué)系數(shù)C213）非線性折射率n214）應(yīng)力熱光常數(shù)P15）應(yīng)力雙折射系數(shù)Q16）密度d17）泊松比μ18）阿貝系數(shù)υB. 程序界面操作及玻璃性質(zhì)結(jié)果打開(kāi)軟件后，進(jìn)入界面，勾選玻璃中氧化物成分后點(diǎn)確定，如下圖所示：圖24 玻璃性質(zhì)計(jì)算軟件氧化物選擇界面接下來(lái)輸入氧化物的含量，并勾選需要計(jì)算的性質(zhì)，如下圖所示：圖25 玻璃性質(zhì)計(jì)算軟件性質(zhì)選擇計(jì)算界面點(diǎn)擊計(jì)算后，即可顯示計(jì)算結(jié)果，如下圖所示：圖26 玻璃性質(zhì)計(jì)算軟件計(jì)算結(jié)果顯示界面 錫槽的理論及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錫槽概述浮法是目前世界上最先進(jìn)的玻璃生產(chǎn)成型工藝。它具有高速，生產(chǎn)厚度范圍大，成本低，布局簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)全線生產(chǎn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。浮法玻璃的成型是在自由錫液面上進(jìn)行的，玻璃液所受的重力完全由錫液承受，玻璃在成型過(guò)程中能緩慢均勻地冷卻，便面張力能夠充分發(fā)揮作用，使玻璃表面得以拋光。浮法玻璃的拋光在錫槽中進(jìn)行，錫槽中具有高溫和均勻的溫度場(chǎng)，錫液溫度分布可自由調(diào)節(jié)，且橫向溫差極??；玻璃液與錫液幾乎不浸潤(rùn)，無(wú)化學(xué)反應(yīng)，玻璃有足夠的拋光時(shí)間。在成型過(guò)程中對(duì)玻璃帶各部位粘度控制的方法是多種多樣的，玻璃的攤薄、拋光、展?。ɑ蚍e厚）、冷卻等各個(gè)階段層次分明。玻璃帶離開(kāi)成型室至退火窯，玻璃與傳動(dòng)輥接觸時(shí)，對(duì)玻璃的壓力很小，是單輥承托，且溫度低，輥?zhàn)訉?duì)玻璃的質(zhì)量不會(huì)造成缺陷。浮法的成型原理遠(yuǎn)比其他傳統(tǒng)方法優(yōu)越得多。圖27 錫槽 錫槽是浮法玻璃生產(chǎn)最關(guān)鍵的熱工設(shè)備。因?yàn)橛扇廴诓Ａб撼尚蜑楸砻嫫秸⒐饣?、質(zhì)量可以與機(jī)械磨光玻璃相媲美的玻璃，是通過(guò)錫槽來(lái)實(shí)現(xiàn)的。玻璃帶在錫槽中成型有它自身的特點(diǎn)，因此錫槽的結(jié)構(gòu)必須適應(yīng)這些成型特點(diǎn)要求。錫槽是盛有錫液的矩形或前寬后窄中間收縮的喇叭型槽子。它與其他熱工設(shè)備的最大不同是錫槽中盛有在高溫下極易氧化的錫液，所以錫槽空間必須充滿防止錫液氧化的保護(hù)氣體，并保持微正壓；同時(shí)，必須采取嚴(yán)格的密封措施和不斷補(bǔ)充新鮮的保護(hù)氣體。由于同樣的原因，錫槽不能采用普通的燃料加熱，而只能用電加熱，以免錫液氧化。錫液氧化不僅要消耗大量?jī)r(jià)格很高的工業(yè)純錫，而且無(wú)法生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的浮法玻璃。由于錫槽中盛有熔點(diǎn)低、滲透性很強(qiáng)的錫液，所以錫槽必須防止錫液滲透的措施。所用耐火材料的質(zhì)量和砌筑時(shí)的脹縫、或用耐熱混凝土搗打時(shí)的膨脹縫都要嚴(yán)格控制外，整個(gè)槽體要外包鋼板，底部鋼板外殼還必須采取吹風(fēng)冷卻措施。 錫槽結(jié)構(gòu)形式的另一個(gè)特點(diǎn)是必須滿足浮法玻璃生產(chǎn)工藝的可調(diào)節(jié)性要求。可調(diào)節(jié)性是指錫槽的縱向和橫向溫度調(diào)節(jié)、玻璃液流量、保護(hù)氣體用量及其配比和分配，以及玻璃帶在錫槽中的形狀和尺寸的控制等等。此外，為了防止錫液氧化、保證玻璃質(zhì)量，整個(gè)錫槽必須嚴(yán)格密封。A. 浮法玻璃成型工藝過(guò)程池窯中熔化好的玻璃液，在1100℃左右的溫度下，沿流道口流入錫槽，由于玻璃的密度只有錫液密度的1/3左右（見(jiàn)表22），因而漂浮在錫液面上，并在其流動(dòng)過(guò)程中形成厚度均勻的玻璃原板。玻璃冷卻到600～620℃時(shí)，被過(guò)渡輥臺(tái)抬起，在輸送輥道的牽引力作用下，離開(kāi)錫槽，進(jìn)入退火窯退火，制成浮法玻璃。表22 玻璃的錫的密度溫度/℃密度/（g/cm3）玻璃錫室溫1000 玻璃帶在錫液上成型受兩種作用力，即表面張力和自身重力，表面張力阻止玻璃無(wú)限攤開(kāi)，對(duì)玻璃表面的光潔度影響很大；后者使得玻璃液攤開(kāi)。當(dāng)表面張力同自身受到的重力達(dá)到平衡時(shí)，在錫液面上的玻璃帶就獲得自然厚度。 玻璃的黏度、表面張力和自身的重力對(duì)浮法玻璃的成型起決定作用。其中黏度起定型的作用，表面張力主要起拋光的作用，重力則主要起攤平的作用。但是三者都對(duì)攤平、拋光和展薄起一定的作用，只有三者很好的結(jié)合才能更好的控制浮法玻璃的生產(chǎn)。實(shí)踐證明欲得到平整的玻璃帶，必須具備下列條件：適于平整化的均勻的溫度場(chǎng)；足夠的攤平時(shí)間。 由于玻璃液在成型過(guò)程中被逐漸冷卻，也就是溫度逐漸降低黏度不斷增大，所以在錫槽設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，適當(dāng)延長(zhǎng)高溫區(qū)長(zhǎng)度或延長(zhǎng)高溫區(qū)作用時(shí)間，都對(duì)玻璃的平整化有利。當(dāng)然，若玻璃黏度降低過(guò)多，不足以克服玻璃本身的慣性，就可能拉不走，這樣就會(huì)降低產(chǎn)量或增大錫槽長(zhǎng)度以至于增加設(shè)備投資。因此必須找到最佳的攤平時(shí)間，以保證產(chǎn)量和質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。B. 錫槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求錫槽是浮法工藝的核心，對(duì)錫槽設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按要求進(jìn)行：1）錫槽設(shè)計(jì)必須符合生產(chǎn)線的工藝技術(shù)要求。錫槽的設(shè)計(jì)必須適合玻璃成分、生產(chǎn)能力、玻璃板寬、玻璃品種的要求。錫槽規(guī)模必須與熔窯，退火窯的規(guī)模相適應(yīng)。錫槽的結(jié)構(gòu)適合玻璃液攤平、拋光、拉?。ɑ蚍e厚）、冷卻定型的工藝要求。2）錫槽的結(jié)構(gòu)必須密閉性好，不漏風(fēng)，以保證保護(hù)氣體的純度和錫槽的熱工制度穩(wěn)定。3）錫槽的設(shè)計(jì)必須保證其準(zhǔn)確的可調(diào)性。這包括錫槽橫向和縱向溫度調(diào)節(jié)，玻璃液流量調(diào)節(jié)，玻璃帶在錫槽中形狀和尺寸的控制，錫液對(duì)流的控制，保護(hù)氣體純度，成份和分配量。4）錫槽的設(shè)計(jì)必須方便操作，使用周期長(zhǎng)。圖28 錫槽縱剖面圖C. 錫槽的工藝分區(qū)浮法成型工藝比傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的玻璃質(zhì)量好的一個(gè)主要原因，是它的成型是在幾十米長(zhǎng)的錫槽中來(lái)完成的。而且玻璃帶在錫槽中的溫度可以根據(jù)成型工藝要求加以自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。因此就需要根據(jù)浮法成型工藝要求，將幾十米長(zhǎng)的錫槽，分成若干個(gè)工藝區(qū)，為浮法玻璃生產(chǎn)提供充分和必要的條件。根據(jù)浮法成型工藝特點(diǎn)要求，通常將錫槽分成拋光、預(yù)冷、拉?。ɑ蛟龊瘢┏尚秃屠鋮s四個(gè)工藝區(qū)。在本次設(shè)計(jì)中，因?yàn)楦吲鸸璨ＡнM(jìn)入錫槽的溫度高達(dá)1350℃，為了解決玻璃液進(jìn)入錫槽后的降溫問(wèn)題和在如此高溫下錫的揮發(fā)對(duì)玻璃液的污染問(wèn)題，我們?cè)趥鹘y(tǒng)的錫槽4個(gè)工藝分區(qū)的基礎(chǔ)上，在入口端增加了一個(gè)新的分區(qū)——T區(qū)。1）T區(qū)：T區(qū)主要解決高硼硅玻璃進(jìn)入錫槽后的降溫問(wèn)題和在如此高溫下錫的揮發(fā)對(duì)玻璃液的污染問(wèn)題，在后面的敘述中我將詳細(xì)地對(duì)它的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。2）拋光區(qū)：錫槽拋光區(qū)的功能是使從流槽流入錫槽的玻璃液在這里攤平拋光。由于玻璃液在其重力和表面張力的作用下達(dá)到平衡，使玻璃表面光滑平整。為了得到足夠?qū)挼牟Ａ?，玻璃液在該區(qū)有一個(gè)伸展攤開(kāi)的過(guò)程。因此，此區(qū)必須要有足夠高的溫度，而且橫向溫度必須均勻，以使玻璃的粘度下而均勻，才能使玻璃液得以充分?jǐn)偲健Ｍǔ２Ａб涸诖藚^(qū)的粘度不大于103泊，相應(yīng)溫度不低于1000 0C。3）預(yù)冷區(qū)：玻璃帶在錫槽中浮拋的整個(gè)過(guò)程是冷區(qū)過(guò)程。預(yù)冷區(qū)是在生產(chǎn)小于6mm玻璃時(shí)，需要借助拉邊機(jī)在玻璃液帶上面的兩邊施加橫向拉力，以抵消玻璃表面張力使玻璃帶收縮的力。而只有當(dāng)玻璃液帶進(jìn)入拉薄成型區(qū)前，必須在此區(qū)將玻璃液帶從1100C預(yù)冷卻到900C左右。但在實(shí)際生產(chǎn)中，為了防止玻璃帶擺動(dòng)，穩(wěn)定生產(chǎn)，也常在此區(qū)的兩側(cè)安置拉邊機(jī)或擋邊器。4）拉薄（或增厚）成型區(qū)：在正常生產(chǎn)情況下，玻璃液在拋光區(qū)攤平拋光形成的玻璃帶，在退火窯傳動(dòng)設(shè)備的拉引力作用下形成的厚度大約是6mm。在生產(chǎn)厚度大于6mm的 玻璃時(shí)，需要在拋光區(qū)的兩側(cè)設(shè)置擋邊器或拉邊機(jī)擺角反過(guò)來(lái)傳動(dòng)以抵消玻璃液的重力使玻璃攤開(kāi)的作用。在這兩種情況下只要將玻璃帶逐步冷卻下來(lái)就行了。而對(duì)于生產(chǎn)厚度小于6mm的玻璃，則需要用拉邊機(jī)對(duì)玻璃帶兩邊施加橫向拉力把玻璃拉薄。以防止玻璃帶收縮。否則，當(dāng)拉引速度加快，把玻璃帶拉薄的同時(shí)，玻璃帶隨之收縮，不符合生產(chǎn)板寬的要求。，其相應(yīng)的溫度大約為900780 0C。 玻璃在錫槽中這個(gè)溫度范圍的區(qū)域是拉薄成型區(qū)。錫槽拉薄成型區(qū)的長(zhǎng)度，主要決定于玻璃帶的拉引速度，但也與玻璃帶進(jìn)一步拉薄的程度有關(guān)。要求生產(chǎn)的玻璃越薄，則需要拉邊機(jī)的對(duì)數(shù)越多，此區(qū)的長(zhǎng)度也就越長(zhǎng)。通常該區(qū)長(zhǎng)度為錫槽寬段長(zhǎng)度的3/5—2/3，視采用拉邊機(jī)的對(duì)數(shù)而定。5）冷卻區(qū)：錫槽冷卻區(qū)的長(zhǎng)度，包括收縮段在內(nèi)的后面窄段的全部長(zhǎng)度。玻璃帶經(jīng)拉薄成型后，在此區(qū)要以較快的速度冷卻下來(lái)，以使玻璃的粘度急劇增大而不在收縮。由于此區(qū)較長(zhǎng)，一般又分為冷卻一區(qū)和冷卻二區(qū)。D. 錫槽結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的匹配 a. 進(jìn)口端　連接熔窯末端和錫槽的通道，它由流道、流槽、安全閘板、調(diào)節(jié)閘板、頂碹、側(cè)墻、擋焰磚、蓋板磚、擋氣磚等部分組成。 1）對(duì)進(jìn)口端的要求 與熔窯和錫槽的銜接要求緊湊，不能使玻璃液外漏；阻止熔窯氣氛進(jìn)入錫槽，以免影響玻璃質(zhì)量；盡量減少錫槽的保護(hù)氣體逸出。 2）進(jìn)口端的主要部件 ①流道、流槽　流道采用喇叭形結(jié)構(gòu)，凡接觸玻璃液的部位采用國(guó)外進(jìn)口的α—β電熔剛玉磚，頂部為熔融石英蓋板，設(shè)置兩道調(diào)節(jié)閘板，一道安全閘板。調(diào)節(jié)閘板采用下傳動(dòng)裝置，操作靈活，便于更換流槽及調(diào)節(jié)閘板。流槽采用部分伸進(jìn)錫槽內(nèi)的耐火磚，采用彎鉤形。采用彎鉤形玻璃液落差小，流動(dòng)平穩(wěn)，使玻璃液不易產(chǎn)生滯流、線道、條紋等，便于玻璃液在錫槽內(nèi)攤平，保持恒定厚度。 ②頂碹、側(cè)墻　頂碹由喇叭和平碹組成，選用硅質(zhì)耐火材料。側(cè)墻一般采用黏土磚，在適當(dāng)?shù)奈恢昧粲屑訜峥锥?，以便在必要時(shí)用氣體或液體烯料對(duì)流道進(jìn)行加熱，或用水平硅碳棒電加熱。 ③安全閘板、調(diào)節(jié)閘板　安全閘板由鎳鉻耐熱鋼制成，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，整體落下起到截流作用。調(diào)節(jié)閘板通過(guò)控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)玻璃液流量，從而控制玻璃帶寬度。調(diào)節(jié)閘板是常用易損部件，所以選用耐侵蝕、抗熱沖擊性能好的熔融石英陶瓷。 ④其他部件　擋陷磚、蓋板磚、擋氣磚采用了磚線石。 b. 主體部分　錫槽采用前寬后窒窄型。主體部分包括槽底、胸墻、頂蓋、鋼結(jié)構(gòu)、電加熱、保護(hù)氣體、冷卻裝置等部分。整坐錫槽外殼由鋼結(jié)構(gòu)制作，錫槽支撐鋼結(jié)構(gòu)采用框架式結(jié)構(gòu)，槽底鋼結(jié)構(gòu)為縱向滾動(dòng)式，槽頂為吊掛式密封罩。錫槽槽底按成形工藝要求沿錫槽縱向分為不同深度的錫液區(qū)，錫槽內(nèi)設(shè)置三道石墨擋坎。錫槽池壁的石墨內(nèi)襯從進(jìn)口斜段開(kāi)始一直安裝到收縮段結(jié)束。胸墻部分分為上胸墻及操作邊封兩部分，上胸墻采用優(yōu)質(zhì)的保溫材料，操作封全部為活動(dòng)邊封，胸墻上設(shè)有兩對(duì)氣體導(dǎo)流裝置。錫槽兩側(cè)共設(shè)置9對(duì)全自動(dòng)拉邊機(jī)和兩對(duì)直線電機(jī)，拉邊桿與錫槽之間采用不銹鋼波紋管密封。槽頂磚為組合平頂結(jié)構(gòu)形式，電加熱采用進(jìn)口三相磚硅碳棒，配有33個(gè)電加熱區(qū)。 c. 出口端　出口端即過(guò)渡輥臺(tái)，其結(jié)構(gòu)很大程度上決定了錫槽氣密性的好壞。過(guò)渡輥臺(tái)由密封罩、渣箱、輥?zhàn)右约皞鲃?dòng)裝置組成。密封罩是方型鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)質(zhì)保溫材料。在上部安裝第一道擋簾，將錫槽出口的空間縮小到僅讓玻璃帶通過(guò)，在每根輥?zhàn)由喜吭O(shè)有擋簾，分割上部空間，擋簾的材質(zhì)采用耐高溫陶瓷纖維。下部的渣箱與錫槽連接一起，隨同錫槽一起膨脹后移。在渣箱的側(cè)壁上留有扒渣門(mén)，以便清理碎玻璃碴。E. 錫槽的附屬設(shè)備錫槽在操作過(guò)程中，根據(jù)工藝要求在不同的位置必須設(shè)置一些主要使用設(shè)備，介紹如下。1）拉邊機(jī)　拉邊機(jī)是浮法玻璃生產(chǎn)的主要裝備之一，它起著節(jié)流、拉薄、積厚和控制原板走向的重要作用。依靠拉邊輪牽引浮在錫槽液面上的玻璃帶前進(jìn)，并通過(guò)調(diào)節(jié)拉邊輪的線速度以及拉邊輪的水平擺角、平面傾角等，達(dá)到控制玻璃帶厚度及穩(wěn)定玻璃帶寬度的目的。采用全自動(dòng)拉邊機(jī)，成對(duì)控制，保證每對(duì)拉機(jī)的同步精度，有利于穩(wěn)定