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摘要:生產(chǎn)中遇到玻璃色調(diào)改變的情況，需提前對(duì)玻璃液密度進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)，充分利用玻璃液的密度對(duì)流在轉(zhuǎn)料過(guò)程的積極作用，達(dá)到快速轉(zhuǎn)料的目的。
關(guān)鍵詞:色調(diào)轉(zhuǎn)變;密度;溶解度
0引言
瓶罐玻璃生產(chǎn)中改變色調(diào)時(shí)有發(fā)生，特別是公司熔窯少的情況下，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榭蛻艉褪袌?chǎng)需求而改變產(chǎn)品的色調(diào)。成功的色調(diào)調(diào)整可以給公司帶來(lái)可觀經(jīng)濟(jì)效益，否則，公司也會(huì)因?yàn)樯{(diào)調(diào)整不成功，使生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)陷入困境，因此，玻璃色調(diào)的調(diào)整過(guò)程必須做細(xì)做好。
1對(duì)玻璃液密度預(yù)調(diào)節(jié)
改變玻璃液色調(diào)，首先要對(duì)需改變色調(diào)的玻璃液和改變后的玻璃液密度進(jìn)行比較，了解兩種玻璃液密度存在的差異，這對(duì)快速轉(zhuǎn)換玻璃液的色調(diào)至關(guān)重要。因?yàn)檗D(zhuǎn)換密度不同的玻璃液時(shí)，在色調(diào)轉(zhuǎn)換過(guò)程中能否形成劇烈的密度對(duì)流，會(huì)直接影響轉(zhuǎn)換色調(diào)的速度，同時(shí)也會(huì)影響改變色調(diào)后的生產(chǎn)狀態(tài)。轉(zhuǎn)換色調(diào)后的玻璃液密度如果小于轉(zhuǎn)換色調(diào)前的玻璃液密度，投料后密度小的玻璃液浮在密度大的玻璃液上進(jìn)行熔化，原密度大的玻璃液不能很好地參與新玻璃液的均化和密度對(duì)流，會(huì)延緩轉(zhuǎn)換色調(diào)的進(jìn)程。所以，轉(zhuǎn)換色調(diào)前，配方工程師應(yīng)根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)換色調(diào)玻璃液前后的密度情況，對(duì)轉(zhuǎn)換色調(diào)的玻璃液密度進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)，使兩種玻璃液之間形成密度差，從而加速轉(zhuǎn)換色調(diào)過(guò)程。很多公司轉(zhuǎn)換色調(diào)時(shí)，沒(méi)有充分地利用密度對(duì)流對(duì)轉(zhuǎn)換色調(diào)的積極作用，往往延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)料的時(shí)間，致使生產(chǎn)蒙受損失。
例如:從普白色玻璃液轉(zhuǎn)換成翠綠色玻璃液，一般情況是比較快速的。熔窯熔化率在2．3左右時(shí)，整個(gè)轉(zhuǎn)換色調(diào)時(shí)間一般只需10h左右就可以完成。其原因就是普白料的玻璃液密度一般情況下都要小于翠綠料，這樣在轉(zhuǎn)料時(shí)，玻璃密度大的翠綠料可以依靠自身的密度優(yōu)勢(shì)，使得兩種料色之間形成強(qiáng)烈的密度對(duì)流，密度小的白色玻璃液能快速地被密度大的翠綠色玻璃液均化;同時(shí)，翠綠色玻璃液在密度對(duì)流過(guò)程中，也能快速地將白色玻璃液擠出熔化池，達(dá)到了事半功倍的效果。而翠綠色料轉(zhuǎn)白色料時(shí)，相對(duì)的轉(zhuǎn)料時(shí)間就要長(zhǎng)很多，其原因正好和上述原因相反。這種情況可以得到改善，方法是在轉(zhuǎn)換色調(diào)時(shí)，可以對(duì)白色料的玻璃液密度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得白色料的玻璃液密度高于翠綠色玻璃液的密度，或至少接近翠綠色玻璃液密度，再充分利用密度差形成的密度對(duì)流進(jìn)行轉(zhuǎn)換色調(diào)。這樣做可能會(huì)改變轉(zhuǎn)料期間玻璃液的硬化速度，從而影響轉(zhuǎn)料期間的成型生產(chǎn)，但這一影響是在可控范圍之內(nèi)的。現(xiàn)在玻璃配方在玻璃成型性能上的設(shè)計(jì)，不再是傳統(tǒng)意義上的料性長(zhǎng)短的層面，也就是說(shuō)，玻璃制品的成型速度不完全取決于氧化鈣含量的高低，而是引入一個(gè)玻璃硬化速度的概念。玻璃配方成分中的堿金屬氧化物、氧化鋁、氧化鐵等都對(duì)玻璃硬化速度有貢獻(xiàn)，可以通過(guò)玻璃原料成分的設(shè)計(jì)，達(dá)到既改變玻璃液的密度，而又不改變或少改變玻璃液硬化速度。實(shí)際轉(zhuǎn)換色調(diào)過(guò)程中，既使有少許改變，也可以根據(jù)玻璃硬化速度參數(shù)的量化，在成型工藝調(diào)整上給予配合。通過(guò)轉(zhuǎn)換色調(diào)玻璃液密度的調(diào)整，可以大大地縮短翠綠料轉(zhuǎn)白料的轉(zhuǎn)料過(guò)程，在4～5天左右完成，而常規(guī)的這種轉(zhuǎn)料一般需要7天左右。我們稱該方法為密度轉(zhuǎn)料法，在生產(chǎn)實(shí)踐控制中效果很好。轉(zhuǎn)換色調(diào)期間也需適當(dāng)提高玻璃液的熔化率。
2對(duì)玻璃液氧化還原性預(yù)調(diào)節(jié)
對(duì)于從翠綠色轉(zhuǎn)換成琥珀色玻璃液的色調(diào)轉(zhuǎn)換，氧化程度不同的翠綠色玻璃液熔體和含硫量不同的琥珀色玻璃液熔體相互接觸是不可避免的，這時(shí)很可能在熔化池表面產(chǎn)生大量的泡沫，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)料過(guò)程中玻璃制品產(chǎn)生大量的氣泡，一般會(huì)影響生產(chǎn)2～3天。從硫化物在玻璃液中的溶解度曲線，可以看出，由氧化性玻璃向還原性玻璃進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)降低含硫化合物的的溶解度，這個(gè)過(guò)程就會(huì)因?yàn)楹蚧衔锶芙舛鹊慕档停沟么罅康牧蚧餁怏w在玻璃液中排出，在熔窯玻璃液表面產(chǎn)生大量的泡沫，如同熔化池表面蓋上棉被，阻隔熔窯火焰的熱輻射、傳導(dǎo)，從而影響配合料的熔化，導(dǎo)致此期間玻璃制品產(chǎn)生大量的氣泡。嚴(yán)重時(shí)通過(guò)加料口加料都十分困難。這個(gè)過(guò)程是否可以避免，即轉(zhuǎn)料過(guò)程熔化池不再產(chǎn)生泡沫，期間的產(chǎn)品也不再產(chǎn)生氣泡，答案是肯定的。方法就是在轉(zhuǎn)料前，對(duì)玻璃液的氧化還原性能進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)，使得轉(zhuǎn)換色調(diào)前玻璃液的氧化性趨向還原性，降低氧化性玻璃熔體的硫化物溶解度，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)料過(guò)程玻璃制品無(wú)氣泡。與此作業(yè)相反，由還原性玻璃轉(zhuǎn)換成氧化性玻璃的過(guò)程容易得多，例如:琥珀色玻璃向白色玻璃轉(zhuǎn)換，白色料的密度比琥珀色料的密度小，氧化性的白色玻璃在原來(lái)的玻璃(還原性)上熔化后，由于它的硫化物溶解度較高，將上升的氣泡溶解吸收，即可以使產(chǎn)生的氣泡消失。如果白色料的密度比琥珀色料的密度大，氧化還原性偏差大的玻璃液劇烈反應(yīng)，也同樣會(huì)產(chǎn)生泡沫而使玻璃液產(chǎn)生氣泡，這時(shí)預(yù)先對(duì)轉(zhuǎn)換色調(diào)的琥珀色玻璃液的氧化還原性預(yù)調(diào)節(jié)，同樣具有實(shí)際意義。綜上所述，改變玻璃料色時(shí)，通過(guò)玻璃液密度、氧化還原指數(shù)的預(yù)調(diào)節(jié)，使玻璃液密度、氧化還原指數(shù)向著我們希望的方向提前轉(zhuǎn)變，是至關(guān)重要的。
3轉(zhuǎn)換色調(diào)中的工藝控制
轉(zhuǎn)換色調(diào)過(guò)程控制成功與否，和轉(zhuǎn)換色調(diào)過(guò)程的工藝控制有著密切關(guān)系。有些公司在轉(zhuǎn)換色調(diào)過(guò)程中，只是簡(jiǎn)單地改變色調(diào)，投入原料就完事大吉。由于轉(zhuǎn)換色調(diào)過(guò)程工藝控制不合理或沒(méi)有進(jìn)行有效的工藝控制，使得轉(zhuǎn)換色調(diào)后的生產(chǎn)后患無(wú)窮，特別是深色料轉(zhuǎn)換成淺色或白色料，經(jīng)常會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)料過(guò)程沒(méi)有實(shí)施有效的熔化工藝控制，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換色調(diào)后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，玻璃制品出現(xiàn)深色色道，企業(yè)苦不堪言。正常的轉(zhuǎn)料，在考慮上述的因素基礎(chǔ)上，正式投料前，熔化池溫度要提前升高，俗稱洗爐，這是必不可少的關(guān)鍵步驟。具體升高多少，要考慮到料色、熔窯熔化率、鼓泡頻率、鼓泡大小、熔化池的池深等諸多因素，一般需升高20～30℃，且需提前30h或更多時(shí)間。有熔窯鼓泡的，也要提前加大鼓泡頻率、加大鼓泡泡徑(這一過(guò)程需提前20h進(jìn)行)，這樣可以使得熔化池底部緩動(dòng)或不動(dòng)層的玻璃液動(dòng)起來(lái)，參加生產(chǎn)流(溫度對(duì)流)。否則，熔化池底部不動(dòng)層的玻璃液不參加轉(zhuǎn)換色調(diào)的生產(chǎn)流，在轉(zhuǎn)換色調(diào)以后，當(dāng)熔窯溫度、出料量等工藝參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，沉積在熔化池底的深色玻璃液就會(huì)參加生產(chǎn)流，導(dǎo)致玻璃制品產(chǎn)生色道，有時(shí)這一過(guò)程長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。
4琥珀色玻璃重沸氣泡控制
琥珀色料生產(chǎn)比較難控制，原因在于容易產(chǎn)生薄皮氣泡。這些薄皮氣泡并非來(lái)自于熔化池，而是沒(méi)有氣泡的玻璃熔體，在進(jìn)入工作室或供料道又從玻璃液中析出所溶解的氣體產(chǎn)生了氣泡。這種薄皮氣泡的產(chǎn)生和工作室、供料道的工藝控制及配方設(shè)計(jì)密不可分，也就是說(shuō)，氣泡產(chǎn)生于工作室或供料道，但根源在熔化池控制和配方設(shè)計(jì)。對(duì)于還原性配合料的設(shè)計(jì)，原則上要盡可能地避開(kāi)過(guò)度還原，過(guò)度還原的玻璃液硫化物的溶解度低，會(huì)使得玻璃液具有較大的后期產(chǎn)生重沸氣泡的傾向，生產(chǎn)時(shí)工作室或供料道的溫度如有局部波動(dòng)，就會(huì)因?yàn)橹責(zé)崾沟萌芙庠诓Ａб豪锏牧蚧餁怏w逸出。特別是對(duì)于一些澄清池較深的熔窯，由于澄清池較深，玻璃液通過(guò)流液洞后局部降溫較多，玻璃液在進(jìn)入工作室或供料道后被重新加熱，使得已經(jīng)溶解的氣體又被釋放出來(lái)而使制品產(chǎn)生氣泡。
可以看出，F(xiàn)e2+在72%～75%處，硫化物含量出現(xiàn)一個(gè)極小值，琥珀色玻璃剛好處于這個(gè)最低點(diǎn)的右側(cè)，該范圍溶解度曲線比較陡，玻璃中的S2－溶解度越大，重沸傾向也越大。在該條件下熔制的玻璃液通過(guò)流液洞降溫后，會(huì)吸收大量的溶解氣體，很容易在熔窯后期生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生重沸氣泡(當(dāng)熔窯氣氛或溫度有輕微變化時(shí)，也容易出現(xiàn)大量的澄清小氣泡)。所以，琥珀色玻璃的配方設(shè)計(jì)，其氧化還原指數(shù)設(shè)計(jì)最好控制在溶解度曲線最低點(diǎn)附近，即混合料的氧化還原指數(shù)為－23～－25之間，這樣可以使得玻璃液在后期工作室、供料道的溫度調(diào)整時(shí)，產(chǎn)生重沸氣泡的幾率最大限度地降低。如國(guó)內(nèi)一家公司生產(chǎn)琥珀色玻璃制品，一窯三線，按照常理，中間的一條生產(chǎn)線多是生產(chǎn)小瓶制品，而恰恰是這條料道經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)較多的氣泡，而當(dāng)該條料道生產(chǎn)大的制品時(shí)，氣泡反倒減少。其原因是由于小制品需要的料滴溫度較高，玻璃液在供料道需加熱的溫度較高，使得玻璃液重?zé)岙a(chǎn)生氣泡。對(duì)于定位琥珀色玻璃生產(chǎn)的熔窯，澄清池的深度設(shè)計(jì)不易太深，否則也會(huì)因?yàn)槌吻宄剌^深，熔化池底部玻璃液降溫幅度較大，在通過(guò)流液洞進(jìn)一步降溫后，使得進(jìn)入工作室或供料道內(nèi)的玻璃液溫度較低，根據(jù)產(chǎn)品成型的需求，有進(jìn)一步加溫的可能，也是產(chǎn)生重沸氣泡的因素之一。
5結(jié)束語(yǔ)
欲實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換玻璃液色調(diào)，要根據(jù)待轉(zhuǎn)色調(diào)的玻璃液密度，提前對(duì)玻璃液密度進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)，目的是通過(guò)玻璃液密度的調(diào)節(jié)，加劇轉(zhuǎn)換色調(diào)過(guò)程玻璃液的密度對(duì)流。對(duì)于氧化還原指數(shù)不同的玻璃液色調(diào)轉(zhuǎn)換，除考慮密度因素外，還需對(duì)兩種色調(diào)玻璃液的氧化還原指數(shù)進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)，使得氧化還原數(shù)不同的混合料提前向預(yù)期的方向逐步轉(zhuǎn)變，避免轉(zhuǎn)換色調(diào)過(guò)程發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生。琥珀色玻璃轉(zhuǎn)換色調(diào)，要注意控制還原程度，將還原數(shù)控制在－23～－25之間，避開(kāi)過(guò)度還原硫化物溶解度曲線陡峭的區(qū)域，把硫化物溶解度控制在最低點(diǎn)附近，降低后續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)生重沸氣泡的幾率。
參考文獻(xiàn):
［1］H．基普生－馬威德，R．布呂克納．玻璃制造中的缺陷［M］，黃照柏，譯．北京:輕工業(yè)出版社，1998:203－211．
作者:邸杰 單位:鈺雪明源日用玻璃有限公司