改色和着色玻璃的熔窑操作.ppt

1、Jack Xu(2006),1,改 色,改色及其熔窑操作,Jack Xu(2006),2,改 色 及 其 熔 窑 操 作,这一课题将分两部分阐述: A. 着色 改色程序：这一部分描述改色的基本原理: 简单的非过量改色 如何通过过量改色来缩短改色时间 使用和增加鼓泡 拆除卡脖水包 冷却部均化的其它措施(影响改色时间的因素) 改色顺序，不同颜色之间的转变，及从着色玻璃转为无色玻璃。,Jack Xu(2006),3,改 色 和 熔 窑 操 作,B.着色玻璃生产时的熔窑操作：这一部分将描述着色玻璃生产时，熔窑操作上的差别和要求: 高铁含量(特别是亚铁)玻璃在传热特性上的差别 鼓泡、电加热、卡脖水包、配

2、合料化学成分、澄清、搅拌、均化、冷却(控制回流)、玻璃液面和流道温度等的实际操作 颜色方面 - 亚铁比例、硒、硒保留量,Jack Xu(2006),4,A. 着色 改色程序,将要讨论的题目： 1. 玻璃液在窑内的停留时间 2. 简单改色 3. 过量改色 4. 过量水平 5. 过量持续时间和终止过量时间 6. 熟料(碎玻璃)回收使用 7. 加速改色过程: a. 鼓泡 b. 鼓泡时的高水平改色 c. 升起或拆除卡脖水包,Jack Xu(2006),5,A. 着色 改色程序(续),d. 流道温度 e. 吨位、电加热 f. 交替式单向搅拌 g. 加强回流 h. 改变熔窑设计 i. 控制密度/折射率 8

3、. 配料车间 9. 计划 10. 质量和颜色控制 11. 改色顺序 12. 不同颜色间的转换 13. 改回透明白玻璃,Jack Xu(2006),6,1. 玻璃液在窑内的停留时间,玻璃液在窑内的平均停留时间TR (天)为: 窑内容纳的玻璃重量(吨) 吨位（吨/天） 窑内容纳玻璃液量的计算，通常按: 冷炉尺寸 玻璃密度2.5 t/m3 例：某厂熔窑所容纳的玻璃液总重量约为1230 吨。生产吨位为400 t/d , 则玻璃液平均在窑内的停留时间为： TR = 1230/400 = 3.1 天 注：TR 是窑内玻璃液的平均停留时间。实际停留时间可能从15小时到几天不等。,TR =,Jack Xu(2

4、006),7,2. 简 单(非过量)改 色,例如：透明 浅绿 Fe2O30.1% 0.6% 如果我们仅投入目标含量(根据碎玻璃中着色剂适当调整)的配合料，那么要经过2.5到3.0TR时间即7 9 天才能在生产的玻璃中满足颜色要求。 见下一张幻灯片的示意图。注： 最初的响应时间较慢 然后速度升高 最后明显变慢 - 要满足最后的 1% 要用无限长的时间! (注：这一变化时间也适用于成分的转变) 用7 9天的时间到达目标成分/着色/颜色是不可接受的，对大吨位窑每天的消耗支出超过50万元 这一过程所耗时间可以通过“过量改色”来显著降低。,Jack Xu(2006),8,2. 简 单(非过量)改 色 (

5、续),(从板带上最初出现颜色变化起),颜色变化百分比,Jack Xu(2006),9,开始点 即 Fe2O3 0.6%,目标 即 Fe2O3 0.11%,注意非过量改色/成分变化时引用的“阶段转色”的定义,2. 简 单(非过量)改 色(续),这是一个从着色玻璃改回透明白玻璃的非过量改色的例子，这一改色将用很长的时间:,从玻璃带上出现最初的颜色变化起,颜色变化百分比,Jack Xu(2006),10,3. 过 量 改 色,对于快速改色，我们最初在“熔窑配合料”(配合料和碎玻璃)中加入比目标值高(低)的着色剂。 我们定义过量改色水平 (o/d) % : % o/d = (过量改色料中着色剂含量 -

6、 目标含量) x 100% (目标含量- 初始含量) 例：透明白玻璃 浅绿玻璃， Fe2O3的浓度由0.1% 升高至0.6%，过量改色料中含1.8% 的Fe2O3 : % o/d = (1.8 - 0.6) x 100% = 1.2 x 100% (0.6 0.1) 0.5 = 240% 简单着色(非过量改色)配合料中含0.6%的 Fe2O3 时, 过量水平为 0% 。 注：这一公式还适用于过量褪色、不同颜色间及改回透明白玻璃的过程，这在以后举例。,Jack Xu(2006),11,3a. 过 量 改 色 系 数,前一张幻灯片把过量改色定义为百分含量。 有些地方用“过量改色系数”，它与过量改色

7、水平百分比的关系为： 过量改色 % 过量改色系数 01 1002 2003 等等,Jack Xu(2006),12,过量改色明显地缩短改色时间:,3. 过 量 改 色 (续),从板带上最初出现颜色变化起,颜色变化百分比,Jack Xu(2006),13,3. 过 量 改 色 (续),下表显示了过量改色估计时间与到达目标浓度所用时间之间的关系。熔窑过量料是从透明白玻璃 (0.1% Fe2O3)转为典型的浅绿玻璃 (0.6% Fe2O3)： 过量改色 过量料 过量改色 到达目标值 % Fe2O3 时间, TR 所用时间, TR 0 0.6- 2.5 - 3.0 50 0.85 0.85 1.3 1

8、00 1.1 0.53 0.93 150 1.35 0.38 0.88 200 1.6 0.30 0.83 注：即使是较低的过量水平也能获得较大的效果 - 但是，在过量水平较高时对降低转色时间的效果就会下降.,Jack Xu(2006),14,4. 过量改色水平,在实际操作中，过量改色水平受以下因素制约： 过量着色料中Fe2O3 或 NiO 含量对玻璃透热性的影响，从而对碹顶温度和玻璃温度的影响. 熔窑系统均化玻璃的能力. 鼓泡能大大减轻上述二个制约因素的影响. 理想情况下，最好能同时达到颜色一致和可接受的波筋水平。但实际上通常是颜色首先达到要求，而此时波筋尚未达标。,Jack Xu(2006

9、),15,4. 过量改色水平 (续),有鼓泡时，推荐的过量改色水平为： 透明 浅绿250% 透明 深绿100% 绿 深绿200% 透明 茶色/灰色250% 茶色 灰色300% 无鼓泡时必须用较低的改色水平-因此转色的时间较长。 在从透明白玻璃转浅绿玻璃时，过量改色配合料中Fe2O3的最大最佳含量约为 1.8%，高于此水平，则均化似乎会有困难，并且会导致严重的波筋，并且在转色时间上的减少不明显。,Jack Xu(2006),16,5. 过量色改时间,很明显，按正确的时间长度加入过量改色配合料是非常重要的： - 过早停止过量改色配合料会使玻璃颜色浅而不达标， - 过晚停止过量改色配合料会使玻璃颜色

10、过深而超标。 决定加入过量改色配合料的时间长度，或停止过量改色配合料的加入(这是改色期间第一个重要的决定)，可采用下列方法： 质量平衡 质量平衡 / 熔窑着色料 由公式计算 一般广泛采用质量平衡和熔窑加料的方法，下面将详细描述。 也有用一个公式来计算投料时间，它包括过量水平； 和熔窑响应时间。但此公式的讨论不在本此讲述范围内。 这两种方法都可以用 !,Jack Xu(2006),17,5. 终止过量改色时间,一般喜欢用“质量平衡法”来决定何时终止过量改色。 例如： 透明白 含0.62% Fe2O3 的绿玻璃 窑内玻璃液容量1230 吨 0.11%透明白含1.353 吨 Fe2O3 0.62%绿

11、含7.626 吨 Fe2O3 质量短缺6.273 吨 Fe2O3 要把窑内所有玻璃都转为绿玻璃，我们必须加入6.273吨 Fe2O3。这就是质量短缺值。 如果我们希望在加入短缺值的85%时终止过量改色配合料，那么此时窑内 Fe2O3 的总重量为： 1.353 + ( 0.85 x 6.273 ) = 6.685 吨 Fe2O3,Jack Xu(2006),18,5. 终止过量改色的时间 (续),通常我们间隔2小时来测量计算窑内Fe2O3的净含量。 Fe2O3 由过量改色配合料加入窑内。加入的速度由吨位、配合料和碎玻璃中原有的和外加的Fe2O3 算出。 Fe2O3 会通过玻璃带出，带出的速度在改

12、色过程中会不断增加。 带出的速度由吨位、玻璃板中的Fe2O3 (由光学方法测量) 计算出，通常可以用分光光度计测量透过率，并用电脑进行质量平衡计算 这样较方便省力!,Jack Xu(2006),19,5. 终止过量改色的时间 (续),通过实践，我们发现最佳的终止点为加入量达到短缺值的85% 。 (最初，这一终止点为短缺值的95%左右，但近几年有所降低，压深卡脖水包和鼓泡可以将过量的着色剂先集中在熔化部） 终止过量着色后我们开始使用正常配合料，此时要使用回收的过渡色碎玻璃。 下一张幻灯片显示了玻璃板的响应时间。 注：这是对应于过量改色时间。 注：开始一般为直线，在此一段时间内，只有铁被加入，而没

13、有被带出。 一旦玻璃板出现颜色，窑内着色剂的增加速度将减慢。 * 注意：85% 是对一般熔窑的推荐值，但必须根据不同的熔窑的实际情况在改色过程中作适当调整。,Jack Xu(2006),20,5. 终止过量改色的时间 (续),最初阶段，着色剂增加速率为线性。 然后，一部分氧化铁随玻璃带被带出,绿色着色,达到短缺量的85%,6.685吨,质量短缺 6.273 吨,透明白玻璃 1.353 吨,熔窑内Fe2O3的吨数,过量改色终止时间,从加入过量改色料起的小时数,Jack Xu(2006),21,5. 终止过量改色的时间 (续),质量平衡 / 熔窑着色料 在现今改色水平较高的情况下，过量改色的时间可

14、以大大缩短，并且过量改色结束时，仅有很少的着色剂被玻璃带带出。 在这种情况下，改色过程中进行传统的质量平衡计算的必要性就减少了。 以某生产线为例，可以简单地说，仅需要加入着色剂短缺值85%的外加铁红粉即可。 我们需要根据吨位、碎玻璃等情况计算决定相应的配合料中加入的红粉重量-但在投入窑内的配合料中Fe2O3 的最大量应限制在1.8% 左右。 依然建议质量平衡在过量着色结束时计算，此时的短缺值可以调整。,Jack Xu(2006),22,6. 碎玻璃的处理和回收使用,这是改色期间的一个最头痛的问题! 了解每一堆碎玻璃中着色剂的精确含量是非常重要的，尤其是在玻璃落板打掉阶段，因为着色剂变化非常快。

15、如果可能，落板期间的碎玻璃最好每8小时堆成一堆，如果配合料中碎玻璃的比例为33%，那么8小时的碎玻璃可用1天。,尤其是碎玻璃堆场的堆放量很大时，前后颜色(成分)的变化可能很大。为了回收使用，这种变化可以通过横向堆放碎玻璃，而纵向取用碎玻璃来降低颜色的变化。,Jack Xu(2006),23,6.碎玻璃的处理和回收使用(续),通过鼓泡来加速熔化和改善均化后，没有必要马上开始使用过渡色碎玻璃 - 事实上，为了确保稳定和便于控制颜色，从过量改色起到开始包装成品，这一阶段最好都使用同一种碎玻璃。 在正常生产着色玻璃期间，应当把全部改色期间的过渡色碎玻璃全部用完，而且应当使用尽可能多的着色碎玻璃 - 但

16、应留出足够多的好的着色碎玻璃以备下次改色时使用 - 有助于快速转色。 配合料中的碎玻璃比例没有明确的限制 - 可用高达60%的碎玻璃比例，但是，在碎玻璃比例较高时，颜色控制相对困难一些。 改回白玻璃期间的过渡碎玻璃可以在下次改色或着色玻璃生产时使用。颜色较浅的过渡色碎玻璃也可以小心地加入到正常透明玻璃中，但用量应受颜色/透过率的限制。,Jack Xu(2006),24,7. 加 速 颜 色 转 变,过量改色能非常显著地缩短改色过程的时间，但还有很多其它方法能进一步减少颜色转变时间，从而降低改色成本。 对颜色转变时间来说，最大的制约因素是温度相对较低的冷却部的玻璃均化。 这是由以下几个方面得出的

17、结论： 在改色过程中对颜色变化的研究 通过增大冷却部玻璃液的对流和温度等措施，成功地减少了改色时间。 最近，利用电脑模拟了改色过程。,Jack Xu(2006),25,7. 加速颜色转变 (续),在改色过程中，玻璃板中颜色变化过程遵循一定的模式，这一模式可由玻璃液流来预测(见下面玻璃液流和断面照片示意图)： 然而，实际在玻璃板或断面照片上看到的这一变色过程模式，常常会因很多小的局部对流(热对流和成分对流)而变异。 图表页显示了颜色变化的理想状态，也就是去除了小的局部对流的影响。 注：最后变色的区域是玻璃的中心，即条纹照片中的“洋葱根”结构区 - 该系统中的最陈旧的玻璃。以前，这经常会产生局部“

18、白色带”，并会延迟整个转色时间。(气泡也会以相似的模式顺序出现),Jack Xu(2006),26,加速颜色转变 (续) 颜色在玻璃板中出现顺序的草图,1. 透明玻璃 - 注意断面照片的底部结构 2. 先现颜色 - 出现在 “液流 1”. 3. 颜色扩展 - 在底部区域的下部。,Jack Xu(2006),27,7. 加速颜色转变 (续) 颜色在玻璃板中出现顺序的草图(续),4. 进一步扩展 - 现在颜色进入“液流 2”, 并进一步进入底部区域 5. 即将分布均匀 - 除了洋葱根结构区域外， - 此系统中最陈旧的玻璃。白色带延迟了转色。 6. 颜色处处一致 - 现在我们期待波筋好转.,Jack

19、 Xu(2006),28,加速颜色转变措施 - 1,a. 鼓泡 如前所述，鼓泡能显著地影响玻璃液流，并固定上下游对流汇集的上升点(喷泉区)的位置。鼓泡在生产深绿玻璃时非常重要。 下一张幻灯片上的照片显示了由计算机模拟的鼓泡器周围的玻璃液流。 注： 鼓泡推动底部的冷玻璃上升到表面，并在此处加热。但它仍比表面的玻璃冷，因此随后又下沉 在这过程中，使窑底温度升高，碹顶温度降低。 鼓泡器上游一侧的对流使液面的料堆和泡沫位置稳定，并有新的物料进入上游回流中。 下游的“环形流”是指鼓泡器下游上升流顶点处的位置。,Jack Xu(2006),29,鼓泡器鼓泡口通常放置在比池深一半再高 50 mm 处。 放置

20、位置高于此深度会降低其效果 放置低于此深度有产生鼓泡器气泡的危险。,Jack Xu(2006),30,加速颜色转变措施 - 2,a. 鼓泡 (续) 鼓泡还能降低碹顶温度，把冷玻璃带到表面，并均化熔化部玻璃。然而，由于决定转色时间的因素是冷却部玻璃液的均化，而鼓泡对此不起作用。 鼓泡、最佳过量改色水平和移走卡脖水包，这三项一起，可以对缩短改色时间产生很大的效果。 鼓泡必须在过量改色配合料进窑前就开始。,Jack Xu(2006),31,加速颜色转变措施 - 3,b. 高的过量改色水平 如前所述，应用过量改色能显著降低颜色转变时间。但存在一个最佳过量改色水平，超过此值后，熔窑均化困难。影响此值的主

21、要因素是铁，因为它是到目前为止各种着色剂中对波筋影响最大的着色剂。 根据各厂的实践经验，对于用铁着色的绿玻璃来说，配合料中最多含有1.8%的Fe2O3 。对于深绿玻璃来说，配合料中应用高水平的Fe2O3改色是非常有必要的。 如果没有鼓泡，在高吨位下有可能不能采用如此高的过过量改色水平-因为碹顶可能过热，并且可能会产生非常严重的波筋。,Jack Xu(2006),32,加速颜色转变措施 - 4,c. 移走卡脖水包 均化冷却部玻璃液的最有效手段是通过移走卡脖水包以增加流到冷却部的玻璃液流。 然而，要移走卡脖水包，必须控制好料堆和泡界线，否则会出现严重的熔化质量问题。 鼓泡产生并稳定上升流，可以使水

22、包安全地移走，从而使进入冷却部的玻璃液对流量大大增加，这就加速了冷却部玻璃液的均化。 如果要控制流道温度，那么可以用冷却部的FEF向窑内送加热过的空气。 还可以见下面d部分所述的流道温度。,Jack Xu(2006),33,加速颜色转变措施 - 5,c. 移走 / 降低卡脖水包 (续) 通过适时地移走或降低卡脖水包能够节省1天甚至几天的转色时间。水包应在开始落板打掉的时候移走，并当颜色一致后、平均波筋等级(ARG)在2级以下、断面照片显示玻璃相当均匀后再重新装入。(允许有局部小的热对流的影响) 必须正确地判断何时放入或降低卡脖水包。这是转色期间第二大决定! 过早放入或降低水包可能会使转色时间延

23、长，因此最好是晚点放入和降低水包。 对于今后再次改色，以前的经验对于决定何时放入和降低卡脖水包及其深度都有非常重要的指导价值。,Jack Xu(2006),34,加速颜色转变措施 - 6,d. 流道温度 改色期间通常需要较高的流道温度，以防止出现析晶失透现象，并减少局部热对流，因此几乎没有必要进行强制冷却。 改色期间典型的流道温度为： 浅绿/茶色/灰色 1110 1130OC 深绿 1130 1150OC 在改色过程中(通常是开始落板和移走卡脖水包起)，为加热冷却部并增大液流，流道温度应以最快的速度到达此温度。,Jack Xu(2006),35,加速颜色转变措施 - 7,d. 流道温度(续)

24、在理想情况下，为帮助冷却部玻璃液的均化，在玻璃打掉落板阶段，流道温度可以升得更高一些。当然流道温度要受锡槽安全性的限制-对于快速转色和转色快结束时不推荐这样做. 当卡脖水包放入后，流道温度一般会降到正常目标值。,Jack Xu(2006),36,加速颜色转变措施 - 8,e. 吨 位 在过量改色时，为达到快速转色，没有必要采用高吨位。 这是因为熔窑内的玻璃液流主要是对流，与吨位关系不大-因此混合主要由于粘度和温度不同决定的。 鼓泡DUI 推动了窑内的玻璃液对流起很大的作用。 由于高吨位能导致高的碹顶温度或使料堆走远而太靠近鼓泡器，这容易导致质量问题，因此高吨位在这方面并无太大效益。 高吨位在非

25、过量改色(转为透明玻璃时)是非常有效的。,Jack Xu(2006),37,加速颜色转变措施 - 9,e. 吨位 - 使用辅助电加热 在有鼓泡的情况下，没有必要使用辅助电加热(投料口或熔化部电加热) - 但是如果安装了辅助电加热，那么也可以使用，这有利于提高吨位。 投料口电加热直接提高投料口玻璃液温度，有利于形成木筏状料堆和提高吨位，而硒着色时还有利于提高硒保留量。 还可以使用熔化部电加热，但必须跟鼓泡一起用。如果无鼓泡，模型显示窑内上下游对流汇集上升点会向电加热方向移动，即移至料堆下，这是很危险的上游位置。 鼓泡能把上下游对流汇集上升点固定在一个合适的位置。 电加热还能降低碹顶温度。 在开熔

26、化部电加热而且吨位较高时，控制局部对流会更困难，因为电加热直接加热玻璃液本身。,Jack Xu(2006),38,加速颜色转变措施 - 10,f. 变换搅拌转动方向 采用“变换搅拌转动方向”技术，使玻璃液被推向冷却部的一侧，然后又推向另一侧，以故意扰动冷却部的玻璃液流，加速转色。 搅拌方向每8小时变换一次-这与冷却部液流的一个环绕周期和班次大致相当 为确保工作部玻璃的彻底均化，并防止如“白色带”在中心重新出现，在取板后，还应继续进行1224小时的搅拌方向的变换。,Jack Xu(2006),39,Jack Xu(2006),40,Jack Xu(2006),41,加速颜色转变措施 - 11,g

27、. 加强局部对流 转为着色玻璃后，由于玻璃密度的变化(由于高铁含量，密度通常增大)，而且冷却部玻璃液表面温度较低，形成了局部对流-热对流和成分对流 为帮助均化，使用冷却部高水平加热的方式来强化或增大局部对流-这以后需要向工作部吹冷风-这样强的局部对流就产生了。 加热冷却部还升高了其温度，因此增加了玻璃液流，增强了均化。 这一技术的一个潜在的缺点是会使激光液面失控，并且转色期间的流道温度较难控制。,Jack Xu(2006),42,加速颜色转变措施 - 12,h. 改变熔窑设计 在最近新建或重建的窑炉中，澄清部和冷却部的死角已被削掉，以减少“死玻璃”的区域。 这就会减少转色时间，可能是5到8小时

28、-但很难做出精确的比较，因为还同时采用了其它的操作方法和程序。,Jack Xu(2006),43,增加量 20 x 10-4,加速颜色转变措施 - 13,i. 基础玻璃的成分变化 通常我们是现有的透明玻璃中添加着色剂。这会使： 玻璃密度显著提高，从而导致成分对流。 折射率快速升高，这会导致产生波筋(折射率仅有10-4 的差别就会产生可见的波筋线道) Fe2O3密度 折射率 0.112.4980 1.5171 0.602.5046 1.5190 0.902.5087 1.5202,Jack Xu(2006),44,加速颜色转变措施 - 14,i. 基础玻璃的成分变化(续) 一个较新的观点(已经取

29、得专利)是改变基础成分： 使透明玻璃和着色玻璃的折射率一致-减少或消除波筋。 使透明玻璃和着色玻璃的密度一致-这将加速向浅色玻璃、透明玻璃的转变，因为这样就不再存在窑底高密度着色玻璃的分散问题。 降低液相温度-从而减少了转色过程中在冷却部造成的析晶失透现象。 基础玻璃成分改变要慎重讨论研究，作为指导参考数据，每增加0.3%的Fe2O3，则减少0.2%的 CaO 和0.1%的 MgO。,Jack Xu(2006),45,加速颜色转变措施 - 15,i. 基础玻璃的成分变化(续) 这一技术对于制造深色玻璃、高铁着色玻璃或其它小折射率玻璃如含二氧化铈/钛的EZ-Kool玻璃来说具有很大的好处。 让改

30、色前后折射率 / 密度保持一致，已经在某些皮尔金顿的窑上应用. 这一技术的优点还需要进一步的确证，因为这些改色是在这些窑的首次改色上使用，或者说以前这些窑从未进行过改色。 然而，其中一个厂用这种技术在120小时内从透明直接改色为Galaxsee是很鼓午人的! 随着基础玻璃成分的的转变，了解碎玻璃的成分是非常有必要的-因此碎玻璃需要正确地隔离-并且熔窑过量改色料应据此适当调整。,Jack Xu(2006),46,8. 配料车间,如果配料车间没有上述的着色剂系统，那么必须了解着色剂(以及NaNO3)是如何加入的-包括过量改色和正常着色配合料。 着色剂正常情况下由自动称量系统(首选)加入，过去也有用

31、手动方法，用纸包或可重利用容器加入，但必须在混料机中安装联锁，以确保着色剂正确加入. 着色剂较贵重，而且(在某些状态下)有毒，在操作过程中必须非常小心。 NaNO3是一种强氧化剂，在储存过程中必须小心对待(不要靠近碳/无烟煤)，它还是一种吸湿剂(吸收水分)，易结块，因此必须保持干燥，它通常由筒仓加入。,Jack Xu(2006),47,8. 配料车间 (续),生产1吨着色玻璃所用的典型的着色剂重量： 过量改色正常着色 浅绿 红粉 20 kg 6 kg 灰色红粉 12 kg 3 kg 氧化钴 300 g 80 g 硒 350 g 80 g 注：过量着色过程中大量使用红粉-因此红粉的备用量必须充足

32、。在某些工厂，每包重25或50 kg 的红粉在过量着色过程中由手动成包加入混料机中，剩余的红粉由机械自动加入 - 但这不是一种好的方式，因为这始终存在出错的可能性。 注：钴和硒的用量少，有时仅用几个ppm的钴，有些公司用红粉或硅砂稀释钴。,Jack Xu(2006),48,9. 计 划,计划和准备工作是改色成功的关键。 通常最好在晚上开始过量改色-因为这使一些关键操作和重要决定放在白班进行-方便! 打掉落板阶段是冷端设备维修的最佳时机。,Jack Xu(2006),49,10. 质量 / 颜色控制,在正式生产前，必须先明确质量和颜色标准，并决定开始落板打掉和取板包装的点。 测量和控制颜色不在本

33、次培训范围内-但在过量改色前开始前会对工厂作全面的技术支持。 PPG的Robert Heithoff博士和皮尔金顿的Andrew Stanley博士的光学分析程序是对颜色的测量和预测的一个非常有用的程序。 这个程序用光谱分析数据来确定玻璃每种着色剂的含量以及光学性质，如Fe2+、 a* 和 b*, 等等。,Jack Xu(2006),50,11. 改 色 顺 序,在打算连续生产几种颜色的着色玻璃时，应考虑各种着色玻璃的生产顺序(主要是降低总的改色时间)，即改色顺序。 改色顺序主要取决于： 每种着色玻璃所用的着色剂种类和量 两种着色玻璃间过量改色或过量褪色水平-和合适的落板打掉时间 在硒玻璃或镍

34、玻璃中是否需要用硝酸盐 转为透明玻璃时所能接受的残留色，例如：玻璃中残余灰色比茶色更易接受-因此应最后生产灰玻璃。,Jack Xu(2006),51,11.改 色 顺 序(续),常规的颜色玻璃生产顺序: 透明白 - 绿色 - 深绿 - 透明白 透明白 - 茶色 - 灰色 - 透明白 透明白 - 绿色 - 茶色 - 灰色 - 透明白 透明白 - 兰色 - 蓝绿 - 透明白,Jack Xu(2006),52,12. 不同颜色间的改色,和同从透明白玻璃改为着色玻璃一样，不同颜色间的改色应采取相同的步骤. 由于不同颜色间玻璃的成分变化不大，因此常可以采取高水平过量改色。 例如茶色改为灰色采用300%的

35、过量着色/过量褪色： 茶色灰色过量着色/ 过量褪色配合料 Fe2O3 0.40 0.43 0.52 Co3O4 0.00390.0080 0.0203 Se0.00270.0023 0.0011,Jack Xu(2006),53,12.不同颜色间的转变(续),注：铁和钴过量着色水平为300%, 硒过量褪色水平为300% : 硒 u/d= (过量褪色配合料含量 - 目标值) x 100 % (目标值 - 初始值) = 0.0011 - 0.0023 x 100 % 0.0023 - 0.0027 = - 0.0012 x 100 % - 0.0004 =300% 通常各种不同的着色剂采用相同的过

36、量改色水平。,Jack Xu(2006),54,13. 改回透明白玻璃,改回透明白玻璃的关键是取决于着色剂的稀释 - 过量褪色是不可能。有时也可能对Fe2O3进行过量褪色，如用含铁量低的砂子，或者不在往配合料中加入红粉。由此取得的效果相对较小-但仍是有利用价值的，特别是从绿玻璃改回透明白玻璃时。 不可能对硒、钴、镍等进行过量褪色-我们只能不加着色剂并等待. 因此，改回透明白玻璃往往要用2.5-3 TR - 也即6 9 天 -这取决于当地市场对残余着色剂的接受能力。,Jack Xu(2006),55,13. 改回透明白玻璃(续),注意褪色第一块玻璃出现时间比着色要快，这是因为密度较小的透明白玻璃

37、会比较多快地通过存在停滞/失透的冷却部。 要确保生产计划完成后，才能投入过量褪色料。 相对于过量改色，由于受到颜色稀释的限制，近年来改回透明白玻璃所需时间的改进相对较少。 正在做的一项工作是晚一些提升卡脖水包(甚至先压低一些卡脖水包)，让冷却部高浓度的着色玻璃多赶出去一些。这个收益需与移走卡脖水包加热和均化冷却部玻璃液相平衡。,Jack Xu(2006),56,改色目标时间,使用上述“最佳操作”技术后，可达到以下的改色时间，此时间为整板均合格，且符合汽车玻璃标准。 具体为： 没有大于3级的波筋(Ream英国标准)， 净板宽内平均波筋等级小于1.0。 点缺陷质量符合汽车级标准(正常情况下应不成问

38、题) 颜色在标准之内(正常情况下应不成问题) 当从茶色或灰色改回透明白玻璃时,其含 Fe2O3 ?% 无色带(线外,放在白纸上查看) 无色差:中间和边部之间,或边部和边部之间,Jack Xu(2006),57,改色目标时间(续),从到Fe2O3时间(小时) 透明浅绿 0.550 浅绿 0.655 深绿 0.985 浅绿 深绿 55 浅绿 透明110 深绿 透明150 透明茶/灰 0.450 茶色灰色35 灰色茶色40 浅绿 灰/茶60/50 灰/茶 透明 150,Jack Xu(2006),58,小结- 快速改色程序,鼓泡 使用最佳过量改色水平 (熔窑投入料中最高Fe2O3典型含量为1.8%.

39、) 移走卡脖水包 提高流道温度 限制吨位 有条件时使用电加热 强化局部对流 搅拌机定时换向 过量改色终止于最佳时间 在最佳时间重新放入卡脖水包,Jack Xu(2006),59,对这部分有问题吗?*休息片刻* 下面讲：着色时的熔窑操作,Jack Xu(2006),60,B. 着色玻璃生产 熔窑操作,着色玻璃生产时熔窑操作受下列因素影响: 不良的热传递 - 在熔化端热量难以传入玻璃(熔化问题) - 在冷却端玻璃中的热量难以释放(冷却问题) 颜色要求 - Fe2+ %，亚铁含量百分比，即氧化还原率 - 硒在玻璃中的保留率,Jack Xu(2006),61,B. 着色玻璃生产 熔窑操作(续),本篇的

40、第二部分将讨论: 1.鼓泡 2.电加热 3.卡脖水包 4.配合料化学性质 5.澄清 6.搅拌 7.冷却(局部对流的控制) 8.玻璃液面及流道温度控制,Jack Xu(2006),62,B. 着色玻璃生产 熔窑操作(续),9.颜色要求 -Fe2+含量百分比的控制 -镍 -硒的着色 -硒在玻璃中的保存量 10.改色 主要事项小结,Jack Xu(2006),63,B. 着色玻璃生产 熔窑操作(续),i.不良的热传递 - 这是由Fe2+(即FeO) 和镍造成 - 会产生如下问题: 投料, 料堆熔化 碹顶及窑底温度 澄清 搅拌, 冷却 ii. 颜色要求 - 主要影响: 铁：Fe2+、Fe3+的平衡含量

41、，决定可见光、红外、紫外的透过率性能 硒是挥发性的, 并且具有可变的光学活性,Jack Xu(2006),64,B. 着色玻璃生产 熔窑操作(续),熔化端热传递 取决于着色玻璃的红外吸收率: 主要取决于玻璃内的FeO 含量(总氧化铁中的Fe2+的百分含量) NiO的作用FeO较小 其它着色剂与传热基本无关,Jack Xu(2006),65,B. 着色玻璃生产 熔窑操作(续),潜在的问题： 碹顶温度高(1620OC/2950OF) 产生结石 (氧化锆, 硅质宕落物, 鳞石英) 泡沫区太大 窑底温度低 (无鼓泡) 茶/灰： 比透明玻璃低80-100oC 绿： 比透明玻璃低150-200oC 粘滞的

42、玻璃液流,Jack Xu(2006),66,B. 着色玻璃生产 熔窑操作(续),潜在的问题(续)： 投料 料堆向前推进困难 料堆形状差/ 不呈木筏状 热吸收差 熔化速度低 搅拌器处温度较低 玻璃冷却困难 冷却部边角容易析晶失透,Jack Xu(2006),67,措 施,使用鼓泡 降低吨位, 一般吨位降低幅度为: 10% 茶 / 灰 20% 浅绿 / 浅灰 (1000 ppm NiO) 30% + 深绿 增加配合料的碎玻璃比例 如可能，最低碎玻璃比例为30%，最高取决于颜色控制，但60%的碎玻璃比例是可行的. 升高碹顶温度 (但在耐火材料允许范围内) 将燃料移至料堆的上方,Jack Xu(200

43、6),68,措 施 (续),烧油(尤其在泡沫区上方) 用辅助电加热(投料口和熔化部本体) 窑底保温 - 过量着色需要对熔化部保温 (冷却部已保温).,Jack Xu(2006),69,鼓 泡,固定并增强上下游对流汇集处的上升流 定位于4#小炉中心至5#小炉上游 (6 对小炉熔窑) 太靠上游 会使吨位受限制 太靠下游或太深 在玻璃中会有残余气泡的可能 对高铁(0.6% Fe2O3) 玻璃尤其重要- 但对低铁玻璃也有明显益处 降低碹顶温度 提高窑底温度 增强冷却部对流 (因此卡脖水包需要比无鼓泡时压得更深),Jack Xu(2006),70,鼓 泡 (续),水冷套管或钼套管 在改色期间允许拆除卡脖

44、水包 鼓泡必须在过量改色料进窑前开始 每个鼓泡管的气体流量必须单独测量和控制。水冷鼓泡管通常用压缩空气，而钼套一般用锡槽保护气(即N2)。,Jack Xu(2006),71,辅 助 电 加 热,a.投料口电加热 一般功率为 750 - 1000 kW 有助于形成木筏状料堆, 因此能提高熔化速度, 从而提高吨位 提高硒的保留率 有鼓泡后，投料口电加热并非一定需要 - 但若有电加热，则使用电加热更有助于熔化,Jack Xu(2006),72,辅 助 电 加 热 (续),b.主电加热 若有电加热可以使用，但一定要有鼓泡 若无鼓泡, 不建议使用主电加热，这是因为上升点将移向主电加热，即料堆下方, 此位

45、置太靠上游了。某厂在有鼓泡的情况下成功地将主电加热开到 4500 KW 。 “分散型” 的多级电加热，在无鼓泡的情况下可以用较低功率。但鼓泡可代替电加热，这样成本可显著降低。,Jack Xu(2006),73,卡 脖 水 包,在改色期间，玻璃落板打掉后立即拆除卡脖水包 改色后期重新装入/压深卡脖水包，应谨慎不要装得太早! 生产着色玻璃时的卡脖水包的压入深度取决于: 着色剂(FeO/镍)含量 吨位 是否用鼓泡 是否用小水包 局部对流状况 注：如卡脖水包压得太深，冷却部温度会太低，有产生波筋和析晶失透的危险,Jack Xu(2006),74,配合料的化学特性,绿/ (汽车) 兰: 配合料中SO3

46、和碳含量与正常透明白玻璃的配合料相同 在过量改色配合料中，碳用量降低0.05 kg/吨 调整配合料中碳的用量是为了控制Fe2+，但要小心! 硒着色: 无碳 配合料中SO3用量，通常与透明白玻璃相同,Jack Xu(2006),75,澄 清,通常要比透明白玻璃澄清得好，以前把原因归之于低吨位、液流流动缓慢、玻璃液表面温度较高，以及卡脖水包压入较浅，但现在认识到这更多与FexOy作用有关 。 着色玻璃正常生产时，应当不会产生气泡问题。但应小心鼓泡器产生的气泡 这种气泡通常很小(直径0.1 to 0.3 mm)，但数量很多（2500050000/10 m2 ) 这表明“鼓泡过量”、鼓泡管太深、鼓泡下

47、游的燃料分配太少。 另外，在转回浅色或透明白玻璃时，产生气泡是常见的，这是由于冷却部的析晶失透玻璃重新溶解（析晶失透泡内是残余空气，并伴有SO2)。,Jack Xu(2006),76,搅 拌,搅拌效果比透明白玻璃的差 搅拌器周围的冷玻璃会导致: 搅拌差并“阻塞”，降低扩散速度 “旁流” 玻璃从搅拌器底下通过，没有搅拌到 “三叉式”搅拌器较好， 尤其是 19”深的搅拌器，部分熔窑现用“二叉式”搅拌器(深、窄)： 搅拌速度较高，无阻塞 有高效的单向搅拌而无“旁流”, 会从较深的前进流中吸收热量，降低了局部对流的风险。,Jack Xu(2006),77,搅 拌(续),在卡脖水包与搅拌器之间间隔较短时

48、，搅拌器的作用尤为明显。 对着色玻璃，6 个搅拌器比4个更好： 改色期间单向搅拌更有效 这可将搅拌器分隔线推向边部，或外面 在稳定的着色玻璃生产期间，搅拌器的最佳搅拌方式是挤压式，并确保(特别是在单向搅拌结束后)每个搅拌器桨叶的相位差是90O。,Jack Xu(2006),78,冷却 (冷却部的操作),冷却着色玻璃较困难(由于FeO / NiO的作用) 容易造成局部热对流 措施 减少强制冷却 少用或不用冷却部的冷却风 建议最大值为: 茶/灰2000 m3/hr 绿/浅灰1000 m3/hr 深绿 0 m3/hr 实际可用的最大值取决于冷却部面积、流道温度等。 生产深绿玻璃时，通常采用冷却部加热

49、的方法来控制流道温度，即无冷却风。,Jack Xu(2006),79,冷却 (冷却部的操作) (续),控制方法 保持较高的流道温度 在澄清/波筋/搅拌允许的情况下尽可能压深卡脖水包。 用 “小水包” 在卡脖水包与搅拌器之间或在第二排搅拌器之间安装一个潜入式水管水包 控制卡脖水包上游的温度 窑体结构保温 穿过流道山墙或流道的水管 必须使用喷枪以提高冷却部压力，喷枪必须强氧化性(空气至少过量40%)，以避免出现二次气泡(再沸腾)的危险。,Jack Xu(2006),80,冷却(冷却部的操作) (续),小 水 包 小水包是一根潜入式水管，位于卡脖水包与搅拌器之间。玻璃液流在其上下通过，因此 从 深层

50、前进流中吸收热量，而不会明显干扰液流。,Jack Xu(2006),81,玻璃液面和流道温度控制,改色期间流道处的局部对流会对激光液面系统(因此需要手动控制)、流道温度产生干扰 改色期间的液面控制，需经常人工测量，或用其它液面控制系统控制。 必须避免料堆跑的过远 转色期间的流道温度控制，可用： 用流道热电偶(比辐射高温计敏感性差)自控，或 手动控制冷却风和喷枪 在正常的着色生产期间，应采用常规的自动控制。,Jack Xu(2006),82,颜 色 要 求,a. 铁 Fe2+：兰绿色 吸收红外 Fe3+：黄绿色 吸收紫外 Fe2+ 能使玻璃达到所要求的红外吸收性能(热性能)，但不利于熔窑操作。 如何通过熔窑操作控制Fe2+: 调节配合料中的煤粉量(但要注意硅质缺陷) 调节窑内气氛：- 火焰 - 过剩空气水平 调节温度： 较高的上部结构温度有利于Fe2+的生成 (如过量改色时较高的Fe2+),Jack Xu(2006),83,颜 色 要 求 (续),另外, 也可在Fe2+保持不变的情况下增加总铁量，但增加玻璃中的总铁量会影响其它性能。 典型的玻璃中Fe2+含量: - 有硝酸盐的配合料17-21% - 无硝酸盐的配合料22-26% b. 镍 镍着色受退火和钢化等热加工的影响，另外还可能在锡槽内在玻璃的上表面形成金属白霜。,Jack Xu(2006)