日光灯玻璃管翻版线改造的几点体会

摘要：高粘度难熔的硼硅酸盐玻璃制品的得到了广泛的应用。由于对玻璃液的电阻、耐火材料在电熔窑中的使用，电极的最佳分布，结构设计等多方面的研究，高硼硅酸盐玻璃的电熔窑已得到广泛的应用。

  但生产过程中常产生下列现象：（a）当窑炉产量稳定、电气参数和操作温度不变时，玻璃液的粘度产生波动。（b）尽管玻璃液是在非常高的温度下熔制的，但在制品中出现未熔化的石英颗粒。（c）在成品中经常存在灰泡和小气泡。（d）尤其是电熔窑的运行过程中常出现红顶和翻顶现象，

1．硼硅酸盐玻璃分类及熔制特点　

1.1 硼硅酸盐玻璃的配方

        经过十几年的探索和总结，目前国内外硼硅酸盐玻璃的化学组成基本上如下表所列。

表1 国内外高硼硅仪器玻璃的化学成分及热膨胀系数α

表2 其它硼硅玻璃的化学成分及热膨胀系数α

        从上表中可以看出，第1类玻璃不需要引进纯碱、硝钠就能满足Na2O在配方上的需要。而第2类玻璃则必需引进碳酸盐、硝酸盐方能满足配方的需要。这就使得玻璃的配方中

气体率含量增加。

1.2 第2类硼硅酸盐玻璃的熔化特点

        投入的碎玻璃首先与纯碱和硝酸盐反应，结果纯碱和硝酸盐不是与配合料形成熔融物。由于这类玻璃的配方中气体率含量高，玻璃液中气体产生高分压，使气泡生长并迅速上升。而这类玻璃的粘度非常大，在玻璃液面上（配合料层下）产生厚20～30mm粘稠的玻璃液的表层，气体聚集在它的下面并溶解在玻璃液中。此时气体以灰泡和小气泡形式进入到生产流中。

        要解决这一问题，就必须让粘稠层有足够高的温度。让灰泡和小气泡迅速排出。

1.3 失调角和稳定性准数对硼硅酸盐玻璃电熔控制的影响。

        难熔玻璃熔体具有高的电阻率，尤其是在低温条件下，因此熔体具有高的自调能力。这样，电熔时会引起熔化池玻璃液加热不均。

        所有玻璃对温度都呈现负电阻特性，只是强烈的程度不一，为了比较表明玻璃的这种负电阻特性，用切线与曲线之夹角称为失调角，则把tga称为失调准数。玻璃的电阻率 温度曲线的特征斜率(dρ/dt=togα)，并由下列公式(1/ρ)·(dρ/dt)=f(T)计算出电熔玻璃的稳定性准数。稳定性准数低于3的玻璃可以采用电熔而无须采取任何特殊措施以对抗失稳效应。

        失调角愈大，在电熔化中对电压控制的范围要求愈宽。玻璃的这种负电阻特性会给电熔化带来两个问题：

(a)当电极间电压不调整时，温度高会使电阻小，电阻小使电流增大，功率亦随之增大，温度会更高；当反向变化时，又会使功率变小，温度愈来愈低。在不考虑其它条件时，这是一种典型的不稳定平衡。

(b)当在熔化池中使用多对电极并联时，这种负电阻特性会使热区的电极对之间的电流愈来愈大，而较冷区的电极对之间的电流愈来愈小，不但影响工艺制度的稳定，还可能使重负荷电极过早损坏。

1.4 从失调角和稳定性准数出发要求电熔窑供电平稳。

2 目前国内熔化硼硅玻璃有电熔窑的大概情况

2.1国内目前普遍使用的是六角形竖井式电熔窑（德国SORG公司设计的VSM型电熔窑）。这种结构的窑表面积小，散失的热量少。竖井直径和高度的比例是1∶1，玻璃液深度略大于竖井的直径。在此类窑内，水平电极棒可以在池墙上分两层或几层水平面设置。每层平面上的电极由电气上互不关连的独立的电源供电，防止不同平面上的电极之间通电。

        实践证明，这种窑型对熔化第1类硼硅酸盐玻璃是可行的，国内在生产太阳能玻璃管行业已经得到了很好的应用。但该窑型对熔化第2类硼硅酸盐玻璃是不稳定的，常出现红顶和翻顶现象，随之而来的就是在成品中出现灰泡和小气泡。笔者所经历的这样的电熔窑炉已有数座。六角形竖井式电熔窑为何会出现上述现象，笔者认为还是由于尖端放电造成的。

2.2 采用矩型电熔窑部分地可消除上述现象，笔者亲历国外矩型电熔窑熔化第2类硼硅酸盐玻璃的正常运行，进行了深入的研究和反思。矩型电熔窑采用平行放电的形式，从结构上消除了尖端放电造成的不稳定的外部因素。

2.3　该技术已成功运用在江苏盐城长生玻璃制品有限公司的电熔窑上。

经过多年的研究，对熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑的结构进行了彻底的更新，已经成功地解决了熔化硼硅酸盐玻璃（热膨胀系数在40×10-7/℃－70×10-7/℃）的电熔窑翻顶的难题，取得了突破性进展。