400t浮法玻璃熔窑熔制制度的确定.docx

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400t浮法玻璃熔窑熔制制度的确定

玻

璃

熔

制

组别：

第二组

组长：

黄忠伦

组员：

孙印持、黄忠伦、张彬、何洋、赖世飞、朱子寒

“玻璃熔制”课程任务

一、任务目的：

400t/d浮法玻璃熔窑熔制制度的确定

二、主要内容：

１、确定玻璃熔制过程的温度-黏度曲线；

２、确定玻璃熔制的各种熔制制度；

３、分析熔制制度对玻璃质量的影响；

三、基本要求：

１、玻璃熔制制度应符合实际生产情况要求，便于组织生产；

２、熔制制度参数选择合理、先进；

３、熟悉玻璃熔制制度对玻璃质量的影响；

４、提交一份打印的任务说明书及电子文档；

5、提交本小组各成员的成绩表（100分制）；

（一）黏度与温度的关系

1.由于结构特性的不同，玻璃熔体与晶体的黏度随温度的变化趋势有显著的差别。

晶体在高于熔点时，黏度变化很小，当到达凝固点时，由于熔融态转变晶态的缘故，黏度呈直线上升。

玻璃的黏度则随温度下降而增大，从玻璃液到固态，玻璃的黏度是连续变化的，其间没有数值上的突变。

（1）应变点：

应力能在几小时内消除的温度，大致相当于粘度为1013.6Pa·s时的温度，也称退火下限温度。

（2）转变点（Tg）：

相当于粘度为1012.4Pa·s时的温度。

高于此点脆性消失，并开始出现塑性变形，物理性能开始迅速变化。

（3）退火点：

应力能几分钟内消除的温度，大致相当于粘度为1012Pa·S时的温度，也称退火上限温度。

（4）变形点：

相当于粘度为1010-1011Pa·S时的温度范围。

（5）、软化温度（Ts）：

它与玻璃的密度和表面张力有关，相当于黏度为3×106~1.5×107Pa·s的温度范围。

对于密度约等于2.5的玻璃它相当于粘度为106.6Pa·S时的温度。

（6）操作范围：

相当于成型玻璃表面的温度范围。

T上限指准备成型的温度，相当于粘度为102-103Pa·S时的温度；T下限相当于成型时能保持制品形状的温度，相当于粘度>105Pa·S时的温度。

操作范围的粘度一般为103-106.6Pa·S

（7）、熔化温度：

相当于粘度为10Pa·S时的温度，在此温度下玻璃能以一般要求的速度熔化。

（8）自动供料机供料的粘度：

102-103Pa·S。

（9）人工挑料粘度：

102.2Pa·S。

2.黏度计算：

根据上期配合料设计成分：

（单位：

%）

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

R2O

72.00

1.20

8.30

4.00

14.00

奥霍琴法：

奥霍琴法适用于含有MgO、Al2O3的钠钙硅酸盐玻璃。

当Na2O含量为12%—16%、CaO+MgO含量为5%—12%、Al2O3含量为0—5%、SiO2含量为64%—80%时，可应用如下公式：

Tη=Ax+By+Cz+D

式中Tη——某黏度值对应的温度

x、y、z——分别是Na2O、CaO+MgO3%、Al2O3的质量百分数；

A、B、C、D——分别是Na2O、CaO+MgO3%、Al2O3、SiO2的特性常数，它随黏度值变化如下表所示

解：

分别求出当玻璃粘度为102、104、106时的温度值：

A.Tη=102=-22.87×14-16.1×12.3＋6.5×1.2＋1700.40≈1190

校正：

MgO实际含量为4%，比3%高1%。

根据上表可知，η=102Pa·s时，以1%MgO取代1%CaO，温度将提高9℃，因此：

Tη=102=1190+9=1199℃

B.Tη=104=-15.37×14-6.25×12.3+5×1.2+1194.22≈908℃

校正：

MgO实际含量为4%，比3%高1%。

根据上表可知，η=104Pa·s时，以1%MgO取代1%CaO，温度将提高5℃，因此：

Tη=104=908+5=913℃

C.Tη=106=-10.36×14-1.18×12.3+4.35×1.2+910.86≈721℃

校正：

MgO实际含量为4%，比3%高1%。

根据上表可知，η=106Pa·s时，以1%MgO取代1%CaO，温度将提高2.6℃，因此：

Tη=106=721+2.6=723.6℃

（二）玻璃熔制制度

（1）定义：

熔制过程中的操作控制参数

（2）作用：

A.提高熔窑产量

B.保证玻璃液的质量

C.降低能源消耗

D.延长熔窑的使用寿命

（3）制度项目

A.温度制度

温度制度是指熔化部的温度制度，而非全窑的温度制度，即沿熔化部窑长方向的温度分布，用温度曲线表示，温度曲线是一条有多个温度测定值连成的折线，其测定值因测量位置和测量方法不同而不尽相同。

温度制度对玻璃的熔化速度、玻璃液的对流情况、成型作业、燃料消耗、窑龄等都有影响，要慎重制定和严格控制。

温度曲线要满足熔化过程的要求和操作要求，也要有利于成型。

浮法玻璃熔窑的温度曲线一般有三种，即“山”形、“桥”形和“双高”曲线。

本次采用“双高”形曲线温度制度（能合理分配燃料，能降低燃料消耗量）

B.窑压控制

熔窑窑压的控制也是熔化工艺工艺控制的一个重要指标。

不管窑的大小如何，均要求是使窑内的压力能保持稳定和微正压，这对制作高质量的玻璃制品有重要作用。

在规模不同的熔窑的生产过程中其工艺参数的确定，还需要根据窑内压力的测量方式和测量位置而定。

一般的熔窑均采用碹顶取压，它远离玻璃液的表面，其测量值受到窑内火焰空间热气流和外界大气变化的影响很大，不能真实反映玻璃液面处的窑压。

新设计的熔窑均从胸墙两侧取压，取压的要求是使窑内玻璃液表面的压力为“零压”。

由于是靠近玻璃液的表面取压，窑内的温度和热气对窑内压力测量的影响较小，测量的精度因此得到提高。

为确保窑内压力控制的正确性，更有一些熔窑在冷却部胸墙两侧也设有测量装置，通过对其压力的测定，以该处测参数的大小来修正熔化部的工艺控制指标。

熔窑液面处于微正压5~10±1Pa，夏季比冬季低2~4Pa。

C.泡界限制度

泡界线是投料和推料前进的力与投料回流相平衡的结果，窑内温度分布、玻璃液流状况、成型作业和投料情况等稍有变化，都会在泡界线上有所反映。

因此，根据泡界线形状、位置和清晰程度可判断出熔化作业的好坏，并以此予以调节。

要保持清晰稳定的泡界线，最主要的的是要明确热点，并维持热点到投料口是投料回流，热点位置前移或后移都会使泡界线位置变动。

由于本窑炉采用5对小炉，所以泡界线位置大概控制在4号小炉靠后的位置。

D.液面控制

（1）液面波动的原因：

主要是由于投料量与成型量不平衡。

（2）熔窑作业时，保证玻璃液面的稳定除对产品质量起到积极作用外，也对熔窑的寿命具有很大的影响。

因此窑内玻璃液面的控制精确度是熔化工艺控制中的一个重要指标，也是熔窑作业中的“四小稳”之一。

玻璃液面的高低以投入配合料的数量来控制的，当投入配合料量和成型取用玻璃液量相平衡时，液面就能维持不变。

（3）控制的方法主要以移动式铂探针液面控制方法居多。

液面控制在池壁上口最低位置±0.05mm内

E.气氛控制

控制窑内气体或火焰的气氛性质的控制

按化学组成及其具有氧化或还原能力不同，熔窑内的气氛分为氧化气氛、中性气氛和还原气氛三种。

当熔窑内有多余的气过剩系数大于1，燃烧产物中有多余的氧，具有氧化能力时，称为氧化气氛；

当熔窑内空气过剩系数等于1，燃烧产物中无多余的氧且无未燃烧完全的一氧化碳时，称为中性气氛；

当熔窑内空气过剩系数小于1，燃烧产物中含有一定量的一氧化碳，具有还原能力时，称为还原气氛。

因为是400t/d的窑炉，所以采用5对小炉，其中1、2小炉为还原气氛（防止C粉过早燃烧）。

3号小炉为中性气氛（保证燃烧温度）4、5号小炉为氧化气氛（烧掉多余C粉，防止出现Fe2+降低玻璃透光率）

F.换向控制

火焰换向的工艺要求

熔窑的火焰换向对熔窑的热工制度而言是一种周期性扰动。

在换向过程中，在窑压、燃料量和助燃风量等参数除进行前馈控制外，还应将其他输出信号闭锁，待换向过程结束后，再解开进行正常的调节控制。

在换向过程中，对每一个程序所需的时间间隔和整个换向过程的时间的控制也是一个相当重要的一个问题。

所以在制定火焰换向工艺程序时，应对各种燃烧介质按程序进行合理的换向，确保实现“小扰动换向”。

本组设换向时间为20分钟。

（三）溶制制度对玻璃质量的影响

（1）温度制度：

对配合料熔化速度、玻璃液对流情况、成型作业、燃料消耗、窑龄等有影响。

温度曲线：

①“山形”曲线

热点（不是一个点，而是玻璃液表面的最高温度带）突出，热点与1#小炉及末对小炉间的温差大，泡界线清晰稳定；配合料熔化滞后。

②“桥形”曲线

热点前后两对小炉的温度与最高温度相差不大，温度曲线似拱桥形。

特点是熔化高温带较长，有利于配合料的熔化和玻璃液的澄清。

③“双高”曲线

即“双高热负荷点”温度制度，核心是减少处在泡沫稠密区的小炉燃料分配量，降低了此处的热负荷；配合料入窑预助熔

（2）压力制度

①窑压波动立即影响成型部，使成型温度不稳。

②窑压过大，窑内火焰浑浊无力，大量废气来不及排出，相对来说氧气缺少，减慢油雾或煤气的燃烧过程。

严重时熔窑所有的缝隙孔洞，直到小眼处的测温孔，都喷出火焰，它将使窑体烧损加剧，燃耗增大，并不利于澄清。

③窑压过小，特别是液面处呈负压时，它将吸入冷空气，在消耗同等燃料的情况下不能达到预定的温度，为保证温度制度的稳定，必须增加燃料的消耗。

同时，过多的冷空气进入窑内，会使还原焰不能维持。

窑压过小还会使窑内温度分布不均。

（3）泡界线：

泡界线与投料口过近，则料层面积小，接受的热辐射量减小，熔化速度会减慢，在投料量不变的情况下，熔化就不充分。

相反，泡界线远移，使料堆占据面积加大，虽然料堆上层熔化速度加快。

但料堆下层熔化并未更上，含有未熔化完的石英砂粒的泡沫区就回变远，热点就会很模糊，容易发生跑料事故，并且回流温度因泡沫覆盖面积过大而降低，对生产不利。

（4）气氛制度：

气氛分为三种：

氧化气氛—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；中性气氛—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；还原气氛—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。

①采用芒硝做澄清剂

为保证芒硝的高温分解，必须添加煤粉做还原剂，因此，通常采用的气氛制度为：

1、2小炉需要还原焰，不使碳粉烧掉；3、4小炉是热点区，需要中性焰，不能用氧化焰，否则液面会产生致密的泡沫层，使澄清困难；5号小炉是澄清、均化区，为烧去多余的碳粉，不使玻璃着色，需用氧化焰。

实际生产中空气过剩系数略大些，提供过量的氧，以保证燃料完全燃烧。

②采用氧化铈、氧化砷等为澄清剂

窑内的气氛不作特殊要求；

生产颜色玻璃时，依据着色剂的性能要求设定窑内气氛制度。

（5）液面制度：

①加快池壁砖的蚀损；

②严重影响成型作业；

③波动时会产生溢料现象，蚀损胸墙砖和小炉底板砖。

（6）换向制度：

如不及时换向，会加大能耗的消耗。

而且废气也会影响的玻璃的质量。

小组成员成绩表：

姓名

黄忠伦

孙印持

何洋

赖世飞

朱子寒

张彬

分数

90

95

90

90

90

90