（东华大学 先进玻璃制造技术教育部工程研究中心）

关键词：实验炉、大型玻璃电熔炉、氟化物、乳白玻璃

    乳白玻璃器皿作为一种高档的日用品越来越受到人们的欢迎，但是传统池炉熔化氟乳白玻璃时，由于热顶熔化，氟化物挥发高达25-35%，原材料浪费很严重，对环境污染很大。在此基础上我公司决定研制、开发大型乳白料电熔炉。因为在国内此项技术十分缺乏。为了能够真正了解乳白料熔化特性掌握更多切实可用的设计依据，在理论研究的基础上我公司花费了大量的资金建造了两个日产量为700Kg的实验炉。进行了一系列实验。这两个实验炉唯一的区别就是电极的插入方式不同，一为顶插、一为平插。下面着重介绍一下顶插电极实验炉实验过程。

第一、电炉的一些基本情况。（见表1）

电炉构造及熔化方式
    熔化池采用矩形结构。深层、垂直熔化，熔化池冷顶，防止氟化物的挥发。炉顶砌筑成方型，上装有硅碳棒，烤炉用，等烤完炉后，拆掉炉顶。

电极的插入方式，及保护措施
    电极插入方式顶插、电极保护采用直接水冷保护套。电极装有可上下调整的机构，方便改变电极的插深。电极冷却水为经过处理的软化水，配有水冷却装置。

耐火材料的选用
    熔化池接触玻璃液的地方全部采用41#无缩孔刚玉砖，其它部位也采用优质耐侵蚀的材料。

控制方式
    变压器采用干式变压器、可控硅调压、生产过程采用恒流控制。

成型方式
    人工挑料甩制成型。

实验过程
    先熔化钠钙玻璃记录相应的参数，然后熔化乳白玻璃记录相应的参数，进行比较，得出结论。

第二、        实验炉运行过程中出现的问题以及解决办法：

1、          实验炉面积熔化率的确定。

面积熔化率
 熔化单耗
 熔炉化料情况

t/ m2d
 kWh/kg

1.0-1.5
 1.8
 熔化池红顶，且产品中有微量白色颗粒、无气泡、条纹。

1.5-2.5
 1.1
 冷顶、产品无颗粒、气泡、条纹等缺陷。

2.5-3.5
 1.3
 冷顶、产品中有大量的颗粒。无条纹、气泡等。

                  表2

首先确定熔化率1.0-1.5时，电炉出现红顶现象，并且还伴有少量的砂粒出现，熔化单耗很高，所以就采用2.5-3.5的面积熔化率，结果产品中出现了大量的砂粒。因此在此基础上逐步降低面积熔化率到1.5-2.5时料质最好且没有红顶现象。

2、此电熔炉在熔化池池壁下方，贴近池底的地方设有排渣系统，排渣过程中发现开始排出的几乎全部为透明玻璃，排一段时间后才会出现白色的乳浊玻璃。并且在一次更换上升道电极时也发现类似的问题。说明氟乳浊玻璃存在着分层现象，它分成乳白玻璃和透明玻璃两层。解决方法是在料道里加有搅拌装置。

3、料方的最终确定：

乳白玻璃基础料方的主要化学成分如下（见表3）

化学式
 SiO2
 R2O
 Al2O3
 F
 ZnO
 BaO
 CaO

%含量
 70-75
 10-15
 7-12
 5-9
 1.5-3
 1-2
 1-2

                         表3

实验时主要采用的原料有硅石粉、氧化铝、钾长石、氟硅酸钠、萤石等，采用食盐做澄清剂。

实验之初发现生产出来的产品的颜色呈现浅绿色，经过对每种原料铁含量的检查发现钾长石中含铁量超标。解决办法是经过计算保证玻璃液氧化物百分含量不变的情况下用化工原料取代钾长石。换完后玻璃液中的绿色逐渐消失。

氟化物对耐火材料侵蚀非常严重，所以本着不降低产品乳浊度的前提下尽量降低氟化物的用量。经过反复实验确定最佳氟的质量%含量为5%-7%。

4、实验过程中出现析晶，以及“硝水”现象，我公司工程技术人员反复研究和实际操作，通过改变熔炉功率配比，熔炉温度和料方的调整都已经得到解决。

第三、        实验结果分析。

1、首先对比普通钠钙料与乳白料实验结果（见表4）

通过对比本公司所设计的乳白料配方的熔化与普通钠钙玻璃在面积熔化率以及熔化单耗方面相似。所以设计大吨位乳白料电熔炉时，面积熔化率以及功率的确定，可以借鉴本公司已经成功运行的大吨位钠钙玻璃电熔炉。这只是指熔炉的面积熔化率可以借鉴，由于两种料方的熔化工艺有一定的区别所以熔炉的构造以及池深、电极布置方式与钠钙炉有一定的区别。

2、对比电极插入方式平插的实验炉1与电极插入方式顶插的实验炉2熔化池侵蚀情况。平插电极实验炉运行了3个月后插有电极的池壁砖由200厚被玻璃液侵蚀到50mm厚，并且侵蚀非常不均匀（见图1）。顶插电熔炉在运行4个月后后停炉放料查看侵蚀情况，结果发现炉体池壁砖侵蚀非常均匀侵蚀最深处只有50mm深。（见图2）

图1

                        图2

所以确定设计大吨位的电熔炉为保证熔炉寿命电极插入方式为顶插。但是需要说明的是使用顶插电极需要严格控制液面，保持稳定的出料量。所以就要求在大吨位电熔炉设计的时候配有液面测量系统，以及保证稳定出料量的放料系统。

3、由于实验过程中发现乳白料的分层现象，所以在设计大吨位电熔炉时应该加有搅拌装置。炉底以及料道底部留有排渣系统。

4、鉴于实验炉在生产过程中出现了铁着色现象所以要求生产乳白料的时候应该严格控制原料的化学成分，并且要求有除铁装置。

结论：由我公司设计开发的25-30吨大型乳白料玻璃电熔炉已经成功运行2年多的时间，产品品质非常高，合格率达到90%以上。实验炉为此座大型乳白玻璃电熔炉的设计提供了大量可靠的参数和数据，在从电炉的设计到电炉的成功运行都起到决定性的作用。玻璃的熔化过程受到很多因素的影响，如熔化池的形状、面积、深度，熔化所采用的料方，玻璃液的温度，电极插入方式、电极的数量等。这些因素全是变量，所以单纯的凭借理论计算很难得到真实、可靠的设计依据。所以在大型电熔炉设计过程中适当的经济投入是非常必要的。