浅析全电熔窑熔化硼硅玻璃的结石、气泡缺陷.doc

生产实践浅析全电熔窑熔化硼硅玻璃的结石、气泡缺陷邱勇 (宏力公司特种玻璃厂611830)硼砖玻璃具有优良的热稳定性，化学稳定性和工艺加工性能，可用来制造各种 耐热玻璃仪器、耐热玻璃器皿等自从厚料层垂直深层全电熔窑出现后给硼硅玻 璃的熔化带来了新方法，大幅度降低了硼的挥发 (火焰窑硼挥发率 10 15％，全电熔 窑一般在 l一 2％ )但是由于硼硅玻璃自身熔化特点和全电熔窑设计、操作管理、原 料使用锝的匹配上存在的问题往往使实际生产存在结石、气泡等缺陷，现仅这些问 题作肤浅韵探讨一、硼硅玻璃熔化的特点l、熔化温度高 (一般在 1650 —1680"C ，粘度 10” 泊 )，而石英颗粒熔解时扩散速度 与玻璃粘度成反比，硼硅玻璃 Si02 含量都较高，因此熔化过程慢2、澄清时间长 玻璃液澄清时其较大气泡逸出速度与粘度关系为 v一二1v一气泡逸出速度’ 行一粘度 由于玻璃熔化时粘度较大，因此气泡逸出很慢 同时，澄清过程中小气泡的吸收与表面张力有如 F关系： P= 羔二 一表面张力 a一气泡直径这说朗玻璃液表面张力越大，则小气泡越容易溶解于玻璃液中‘F幽说明 B203对表面张力的影响。

毒嚣j氢化确餐张 ％加入 B203 后， B3+在玻璃内部可以成为田 o ]四面体 ∞∞】 三角体但在玻璃表面 B“都以 [B 】 三角体的形式存在由丁 =二 B3+在三角体中心，三个方向都被具有很强负． 140．生产实践电荷的 O 2’包同，因此 B”对三角体之外负电荷离子的引力很小硼硅玻璃表面张力 小，因此吸收气泡特别是小气泡的能力也较弱3、 B20，抨发大 B203 在高温下与 Na20 共同挥发，会使玻璃成份与配合料成份不同而且表面挥发使玻璃液表面有一层高硅低硼的变质玻璃，并析出方石英品体，从而造成条纹帛 I 结石 4、玻璃液分层下表为停炉时取样分析普通池炉硼硅玻璃的分层情况部位 Si02 Ai203 Bz03 Fe203 C80 KzO Na20 熔化池上层 81． 99 2．15 1l 99 0．078 0．24 O．2l 3． 36 熔化池中层 82．08 2．22 ll_87 0．08lO 0．24 0．21 3． 36 熔化池中 r层 84 23 2．83 8．69 0．23 O．2l 0．20 3． 12 熔化池 F层 81． 24 9．64 2．12 O．27 0．24 O．26 5． 47 熔化池底层 76．45 9．9l 2．24 9．34 O．29 O．36 3． 07上表反映山硼硅玻璃的 Al： 03含量随池深增加而明显增加， B20，则有所降低。

分层主要是由于普通池窑 F层玻璃粘度大，流动性差，使一些比重大的组份 F沉至 分层5、玻璃液的比重小我厂 (含 B20314 ％ )玻璃比重 2． 349／ cm3，而一般钠钙玻 璃 2． 59fcm3 高温 F更小，易致石英粉 F沉，可能产生结 _诲 k陷 由丁以上的熔化特点，构成了硼硅玻璃的难熔性，想熔化出高质餐的硼硅玻璃，一个主要途径就是提高玻璃液温度，所以现在国内外普遍采用全电熔的熔化方式二、全电熔熔化硼硅玻璃的优越性l、减少了硼的挥发，提高了玻璃液的均匀性，降低了硼的用量冈为全电熔料 层表面温度低可避免 “b 料 ”的硼酐物理损耗，加上冷 炉项可以同收硼的挥发如下图，挥发物由下向上逸出 时遇到冷的表面配合料层凝结起来，产生删的同凝现象， 而在反应过程中产生的 C02 和 No气体很易穿过疏松的配合料逸 ￡l 5同时回收氟、铅、硒等物质2、热效率高，玻璃质量好吨产方 项目＼ 火焰窑 热顶电熔窑 冷顶电熔窑硼挥发 18 lO 3．． 141．．生产实姨熔融态的玻璃液具有一定的电阻值：R：墨log三羔L DR一玻璃液的电阻 (o) K一玻璃液的电阻率 (Q·cm) L一玻璃液深度 (cm)s一电极间距 (cm) D一电极直径 (cm) 根据电阻热效应原理两电极问的玻璃液会发热．同时由于电极端部的边缘效应，此外温度可选 1700℃ 。

由 r密度差别，在电极附近形成玻璃液流，各层玻璃液都充 分参加了这一流动．从而消除了高硼硅玻璃分层所带来的问题，另外，电极端部在 玻璃液中的 “放热 ”现象及由此而产生的玻璃液流提高了底层玻璃液的温度，加快 了石英颗粒的溶解速度，促进了玻璃的澄清和均化玻蔫渡面瓤小心＼心汰心＼蝌3、熔制 C艺稳定，控制简便可靠，调节灵敏，玻璃液质量好4、 建炉周期短，占地少，无烟肉和蓄热室5、 利于环保环境温度低，废气排放量少三、全电熔熔化硼硅玻璃实际生产中的结石、气泡缺陷及解决措施结合我厂的实际生产过程，制品中的结石、气泡问题是较大的技术难题，给产 品台格率带来了一些影响但经过长期的实践摸索，认为结石、气泡缺陷是能够降 低到足够的 r限，如果结合窑炉设计的改良，甚至可以长期生产出无结石、无气泡 的优良玻璃制晶产生结石、气泡的各种原因及具体生产中的解决方案：1、由丁 -石英砂颗粒控制不好或水分过高的原困． 142 ．生产实践石英砂颗粒过粗 (一般指 >40目 )，加之硼硅玻璃本身高温粘度大，属难熔玻璃， 过粗的石英颗粒在整个熔化过程中不足以溶解完全，未溶解完全的石英颗粒进入生 产流产生结石缺陷，但如果石英砂颗粒过细 (一般指 尽黉低的 T作温度。

B203 的挥发有关，温度越高，挥发量越大，工作池温度高时对流强烈，会使变质玻璃混入成型流而造成缺陷 o缩小工作池，减小硼挥发的表面积因为料道容量小，玻璃液停留的时间短，故硎挥发减小但工作池过小温度 不易稳定，采用高级石英砖及池壁保温可基本解决这一问题 采用全封闭料道． 使玻璃液面上充满饱和 BzO ，气体，可有效的控制表面变质层的形成 溢流或截流在设计时设溢流砖，如没有没计溢流砖生产中在换供料机耐火材料时可用铁夹等从料盆处刮去表皮料，或适当增加料道口挡砖的深度使表皮变质料尽可能不产 生流动 但最本质的还是控制好液面高度，保证液面睦期稳定s、由于耐火材料质量问题引起的耐火材料缩石气泡在选材要选择优质的 AZS 砖，且要考虑到足够大的电阻率同时电极安装要考虑到电极砖侵蚀，一般水平安 装电极按经验公式 S=4L(矬． Pe)ld插入深度而且电极在过一段时间后可通过电参 数 (主要参考电压 )决定是否应推进，如电压升高而热电偶显示温度没有明显变化 且料质正常可能需推进电极，防 j}电极变短加强耐火材料侵蚀而使耐火材料结石，气泡严重同时注意烤窑期间升温曲线的合理设计因为一但升温过快或波动过大 将会引起锆刚玉砖相互间的位移，砖缝过大甚至炸裂。

这样首先会影响窑炉寿命， 其次在窑炉后期使制品中耐火材料结石，气泡严重超标6、由于工艺制度波动引起的温度波动或低于最低澄清温度或翻顶引起的料质批 髓结石、气泡缺陷这也是硼硅玻璃熔化中较为严重的质量事故前面提到过料毯层过厚不利于熔 制、澄清，那么料毯层退缩，甚至产生翻顶问题，同样严重影响硼硅玻璃的熔制、 澄清、均化等过程，最终生产大量的粉料结石和未澄清好的气泡进入生产流给制品 带来严重缺陷这里主要有以 F几点原因： PF 网电压的 K期波动，且瞬间波动较 人，在采用可控硅导通角进行恒流控制时实际电流将随波动而突高突低，使功率输 入突高突低，加之操作人员责任心不强未作及时调整则易造成热平衡的紊乱 对 调整温度的参考点的选择或功率输入的不匹配．按理说料毯层退缩，热损失加大应一 144 ．生产实践增加输入功率弥补这部分热损失，但实际操作上这样做却得到恰恰相反的结果因 为增加了的能 =I蠢输入不可能局限在窑炉的某个区域，这些新增加能量进一步使料毯 层退缩，甚至使整个料面成波浪式的液体状，这样热点位置进一步上移，最终形成 炉顶温度甚至超过熔下温度玻璃液达不到最低澄清温度，加上加入的配台料在低 粘度的液态熔融体中迅速下沉进入生产流，根本无法保证足够的熔化时间和足够的 熔化温度，故产生大量的结石、气泡。

但是如果一味追求料毯层的重新建立，输入 功率低丁．经验热值单耗，那么同样不利于最低澄清温度的恢复，由丁硼硅玻璃的温 度一电阻特性甚至可以恶化成原来高温区的玻璃粘度变大，电阻率大幅上升，甚至会产生冻结现象所以操作者需频繁的调整电参数以维护电熔窑熔化硼硅玻璃工艺的稳定，而且 参考点不仅仅选择炉顶温度、熔下温度、液面等单一的变化规律作参照物，而应结 合箨种冈素7、由于水套漏水，水蒸汽在高温下产生强大的气压喷射入窑炉内产生电极上端 玻璃液的强烈翻腾至熔化好的玻璃液翻至配合料层上，而生料却混入高温熔融玻璃 液中产生结石、气泡水套漏水要做好以下防范措施： 选择优质、耐高温的耐热 合金钢．且考察焊接技术； 水质必须经过软化处理，最好达到锅炉用水标准，至 少也得 '止便度不得 >50ppm ，同时 ]：厂用水 (软水 )分级设计管道电极、堵头、水箱等必须严格保证用水标准，不得与剪刀用水、换料盆心水、成型冷却模具． }lj水等共川一根管道那样将造成软水的污染，造成每天补充自来水量过多不利于水质的 保证 在停电上水泵应自动切换电源，不应象我厂现今设计停电时水泵也同步停 LE动作，水压太低，甚至根本无循环水进入电极水套。

因为这样在突然来电的情况 下，极高的水压对水套的强有力的冲击最易造成水套的微裂纹， K期以往易造成水 套的漏水 水套的防氧化处理因为水套外部氧化致不断脱壳影响水套的使用寿 命8、由丁钼电极电流密度过大或钼电极与有害杂质的氧化还原反应引起的灰泡或 着色一般钼电极电流密度

即两个可控硅的触发电压、触发电流必须相同， 这样两个可控硅将同时导通，籀流后不会产生直流分量总结：全电熔熔化硼硅玻璃避免了火焰窑的一些弊端，如果能将上述问题一一 解决那么全电熔熔化硼硅玻璃将会有更美好的前景：2004 年 11 月 3日． 146．．。