熔窑组成及熔化工艺

• （4）液面制度 • 玻璃液面一定要维持稳定，如果波动幅度 太大、太频，对熔制质量和成型操作都不 利。液面波动大，会加速对液面部位的耐 火材料侵蚀。液面波动是由于加料量和出 料量不均匀引起，同时加料量不稳定又会 引起“跑料”现象。
熔化过程对质量的影响
熔化过程中产生的主要缺陷
1、 熔化残留物 通常来自于未熔化的配合料和从原料带入的难 熔杂质（粉料结石）。耐火材料在使用中的剥落、 侵蚀也会造成末熔残留物（耐火材料结石）。它
• （2） 压力制度 • 窑压要求保持在微正压，一般不允许呈负 压，因为负压引入冷空气，不仅要降低窑 温，增加热损失，还使窑内温度分布不均 匀，在某些死角处温度偏低。但正压也不 能过大，如正压过大，会使燃耗增大，窑 体烧损加剧，影响澄清速度。
• （3）气氛制度 • 窑炉气氛对熔制过程有至关重要的影响。窑内各 处气氛的性质不一定相同，按其组成可分为氧化、 中性或还原状态，视配合料和玻璃的组成以及各 项具体工艺要求确定。 熔制纯碱-芒硝配合料时，窑的熔化部应保持还原 气氛，而且配合料中还要有足够的还原剂，使芒 硝分解完全。若是碳粉作还原剂，则澄清部最后 又必须是氧化气氛，以烧掉过剩的碳粉。 在熔制颜色玻璃时也须保持一定的气氛。比如为 了熔制铜红玻璃，则必须保持还原气氛。
玻璃的熔化过程
玻璃熔制的五个阶段
• 1.硅酸盐形成阶段 • 配合料进入熔窑后，在800~1000℃温度范围内发 生一系列物理的、化学的和物理化学的反应。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。 • 对于普通钠-钙硅酸盐玻璃而言，这一阶段结束 后，配合料 转变为由硅酸盐和残余石英颗粒组成 的烧结体。
3、再生气泡
澄清好的玻璃在冷却过程中，由于温度 波动 ( 如重新加热 ) ，或窑内压力、气氛等 条件的改变，破坏了当时已经建立起来的 气-液平衡，这样，原来溶于玻璃液中的气
体则有可能重新析出形成气泡，这种气泡
称为再生气泡或二次气泡。
再生气泡
再生气泡在玻璃中
数量很多，分布均匀，
大小在0.1mm以下，
犹如灰尘，因而又称
灰泡.
4、条纹和疖瘤
玻璃中的条纹和疖瘤，都是玻璃态物质。 条纹呈线条状或纤维状，形状和粗细都不规则，
与它周围的玻璃有时没有明显的界限，故亦称之为
玻璃态夹杂物。 疖瘤大多是在高温时形成的液态球滴或球团。由 于这部分玻璃的粘度、表面张力比基体玻璃大，因 而易收缩呈 圆形或椭圆形 。疖瘤也可看成是条纹的 前身，由于扩散不充分而造成。
• 4.玻璃液均化阶段 • 玻璃液长时间处于高温 ，并在对流、扩散、 熔解等作用下，玻璃液中的条纹逐渐消除， 化学组成和温度逐渐趋向均匀。此阶段结 束时的温度略低于澄清温度。
• 5.玻璃液冷却阶段 • 将澄清和均化后的玻璃液逐渐降温，使玻 璃液具有成型所需的黏度。浮法玻璃冷却 结束的温度在1100~1050℃左右。
窑炉的基本结构
蓄热室
小炉
Fra Baidu bibliotek投料池
熔化区
澄清区
卡脖
冷却部
熔化部
蓄热室
蓄热室 熔化池
蓄热室
烟道
烟道
耐火材料的选用（常见配置方案）：
火焰空间（大碹、澄清部胸墙）：硅砖； 池 壁：电熔锆刚玉砖； 池 底：刚玉砖+锆质捣打料+粘土砖+保温砖； 小 炉：电熔锆刚玉砖； 蓄热室：硅砖、粘土砖、高铝砖、镁砖耐火材料； 烟 道：粘土砖 L 吊 墙：烧结锆莫来石砖
们大多是富硅、富铝、富锆的结石。
粉料结石
在混料不匀、熔化温度偏低、石英含量增加、颗
粒度变粗等情况下，均可能在玻璃中留下未熔化的
残留物，最终便形成料粉结石。
耐火材料结石
2、原生气泡
由于澄清不良，残留
在玻璃中的气泡，称为
原生气泡或一次气泡， 实质上是 由过量的气体 形成的气相包裹物。 这类气泡通常呈圆形、 椭圆形或纺锤形。
• 谢谢大家！
耐火材料的性质和组成
• （3）镁质耐火材料 • 镁质耐火材料是指以镁砂为主要原料，以方镁石 为主晶相，MgO含量大于80%的碱性耐火材料。 • 镁砖荷重软化开始温度>1550℃ • （4）含锆耐火材料 • 含锆耐火材料是指以氧化锆（ZrO2）、锆英 石等含锆材料为原料生产的耐火材料。锆刚玉主 晶相为α-Al2O3,次晶相为斜锆石，还存在少量玻 璃相。 • 锆刚玉砖荷重软化开始温度>1630℃
玻璃熔化的工艺制度
1、温度制度 2、窑压制度 3、气氛的影响 4、液面制度
• （1） 温度制度 • 温度制度包括熔制温度、温度随窑长空间的分布 以及制度的稳定性。最重要的是熔制温度。 • 熔制温度决定熔化速度，温度愈高硅酸盐反应愈 强烈，石英熔化速度愈快，而且对澄清，均化过 程也有显著的促进作用，在1400～1500℃范围内， 熔化温度每提高1℃，熔化率增加2%，但高温熔 化受耐火材料质量的限制，一般在耐火材料能承 受的条件下尽量提高熔制温度。
• 干粉火焰差，特别是熔化后区火焰角度偏 低等原因会造成玻璃表面微气泡。 • 主要原因是燃料在玻璃表面燃烧产生CO2 气泡过多，澄清困难。
4、窑炉侵蚀
大碹下表层鼠洞
池壁上沿炸裂
池壁炸裂状况
池壁加水包
大碹鼠洞图
鼠洞
两个大鼠洞
瓦工正在修补鼠洞情景
•
除了前面提到的一些熔化因素和窑炉因 素，熔化过程对质量产生影响的操作还有 很多。 • 原料、燃料、温度、窑压、气氛、 液面等工艺的稳定都是熔化稳定的必要前 提。只有每一步操作都精细化，熔化制度 保持稳定，才能生产出高品质的玻璃。
• 2.玻璃液形成阶段 • 在硅酸盐形成阶段生成的硅酸钠、硅酸钙、硅酸 铝及反应剩余的大量二氧化硅在继续提高温度下 它们相互熔解和扩散，由不透明的半熔烧结物转 化为透明的玻璃液，这一过程称为玻璃的形成阶 段。 • 当温度升到1200℃时，第一阶段烧结物中的低共 熔物开始熔化，出现了一些熔融体，同时硅酸盐 与未反应的石英砂颗粒反应，相互熔解。伴随着 温度的继续升高，硅酸盐和石英砂颗粒完全熔解 与熔融体中，成为含有大量可见气泡、条纹、在 温度和化学组分上不够均匀的透明玻璃液。 • 熔化的关键阶段固体颗粒在硅酸盐熔体中熔解的 过程。
• 窑头的主要水包有前脸墙水包、小炉底板 水包、卡脖拐角水包、卡脖水包、卡脖搅 拌器水包、鼓泡器等。 • 在水包漏水时，窑内温度降低，玻璃液中 有水汽进入，对熔化和澄清均有很大的影 响，造成夹杂物和气泡增加。 • 例如2014年2月22日 一线挡焰水包漏水， 影响质量20个小时。
3、火焰对质量的影响
条纹
疖
瘤
1、卡脖水包 缺陷来因 作用： 1、阻挡浮渣。 2、降低冷却部温度。 3、加强澄清部玻璃液的对流。 在卡脖水包前浮渣较多，窑内波动等工艺 需要等情况下，需要清洗卡脖水包，一般来 说卡脖水包清洗后的两个班，由于池窑内前 区部分杂物被放过进入后区，质量波动会比 较大。
前脸墙水包
2、水包漏水
耐火材料的性质和组成
• （2）硅酸铝质耐火材料： • 1.粘土砖是指氧化铝含量在30%～48%的硅 酸铝质耐火材料。 • 粘土砖的荷重软化开始温度在1350℃左右。 • 2.高铝砖的氧化铝>48%。其中莫来石中 Al2O3含量为65～75%。荷重软化开始温度 >1600℃ • 3.刚玉砖是指氧化铝含量在95%以上的硅酸 铝质耐火材料。荷重软化开始温度>1700℃
• 3.玻璃液澄清阶段 • 随着温度继续升高，达到1400~1500℃时，玻璃液 在形成阶段的可见气泡和熔解气体，由于温度升高， 体积增大，玻璃液黏度的降低而逸出。 • 原料中加入澄清剂芒硝在高温玻璃液中可以排除其 它原料中碳酸盐产生的气泡。 • 玻璃液为什么要进行澄清处理？ • 答：玻璃液澄清是指消除玻璃液中气泡的过程， 玻璃液澄清效果的好坏将直接影响玻璃成品的质 量。这是因为经过熔化后的配合料成为玻璃液， 而玻璃液中存在一定量的气泡，如果不及时消除 气泡，就会造成玻璃缺陷，从而影响玻璃质量。
熔窑组成及熔化工艺
熔窑工作过程
熔制玻璃的窑炉，包括间歇式坩埚窑和连续式池 窑。我们公司采用的均为浮法玻璃池窑。 熔窑的工作过程： 配合料由投料口进入熔化部，燃烧时助燃风从窑炉 的一侧进入，火焰从窑炉一侧的小炉往另一侧喷出， 火焰通过热量辐射使配合料熔化成玻璃液，燃烧后的 废气进入另一侧的小炉，经蓄热室、烟道、烟囱排出。 20分钟进行一次火焰换向。 熔化与澄清后的玻璃液进入冷却部，冷却到一定 的成型温度后经流槽口进入锡槽。
投料池和L吊墙
烧结锆莫来石砖
熔化区
优质硅砖
澄清区
小炉、胸墙、池壁
优质硅砖
锆刚玉砖
锆刚玉砖
小炉
锆刚玉砖 高 纯 镁 砖
胸墙
锆刚玉砖
熔化区池壁
锆刚玉砖
大碹和拉条
蓄热室
格子体
镁锆
镁砖
耐火材料的性质和组成
耐火材料是指耐火度不低于1580℃的一类无 机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在 没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄 氏温度。 • （1）硅质耐火材料 • 含SiO2在90%以上的材料通常称为硅质耐火 材料，主要包括硅砖及熔融石英制品。硅砖以硅石 为主要原料生产，其SiO2含量一般不低于93%， 主要矿物组成为磷石英和方石英。 • 硅砖荷重软化温度高达1640～1670℃