北京威顿玻璃制品有限公司 万晓平

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摘  要：本文主要探讨的是在条纹缺陷与料道耐火材料关系。

关键词：条纹  耐材

条纹是玻璃体三大缺陷（结石、气泡、条纹）之一，“是玻璃中可以看得见而在大多数情况下不希望它出现，性质和玻璃很相近的物质。主要是指埋藏深浅不等的条状物，大都形状不规则也没有清晰的分界，它们的形成是由于机械流动过程及物理化学熔解过程进行的不够充分。 ”

实际中玻璃制品上经常会出现条纹缺陷，相对来说对平板玻璃的影响比较大。因大幅的玻璃平面直对光线，即使出现一丝不均匀也会非常直观这主要是与其窑炉没有流液洞，玻璃液受表面的液流影响比较大所致。而生产玻璃容器的窑炉大多采用流液洞结构，取的料是相对靠近熔炉下部、均匀性较好的玻璃。且由于产品造型大多是曲面，对一些要求不太严的品种，尤其是带色的品种如普通食品瓶、药瓶等往往不会引起注意。但对于一些要求质量较高、制品含铁量较低的无色透明包装瓶如高档化妆品包装瓶、酒瓶，特别是需要酸蚀加工的产品来讲，当制品表面有条纹、尤其是有往往会导致亮线出现的含锆条纹时，会影响外观、容易引人注意。因此采购商会对条纹提出较普通玻璃瓶罐更为严格的控制要求，如不及时解决，就会对产品的合格率造成非常大的影响。条纹一旦出现，对双滴产品，影响合格率至少在50%；对单滴产品，影响合格率的比例有时高达100%。

一、条纹的种类及成因：

1、由于配合料混合不均或称量错误而形成的条纹。这里主要是富含二氧化硅及欠缺二氧化硅的条纹。如果含氧化铝，则还会出现富含氧化铝或欠缺氧化铝的条纹；

2、由于熔体中易挥发组分的蒸发及分解，使熔体表面二氧化硅的能量增大而作为条纹出现。熔炉中的气氛在这里有决定性的作用。

3、从熔化池及其他耐火材料的砌筑构件壁形成的条纹，条纹几乎总是由耐火材料壁与玻璃熔体之间的交界地带形成的反应层产生的熔解物或混合物造成。

3、从窑的上部造成的条纹。主要来自硅砖吸收碱金属氧化物滴落下来富含二氧化硅的碱硅酸盐熔体。

4、由析晶及“结石”与周围的熔体相互作用而形成的条纹。

二、条纹去除的适用经济原则：

虽然今天对玻璃制品的质量要求已提高很多，但要使玻璃熔体达到完全均匀的要求实际上很难达到，即使在实验室内也非常困难，只有在充分搅拌和反复熔化才能得到比较满意的结果。

玻璃的熔化过程也是一个混合过程。理想的绝对均匀是不可能的，也是不经济的。成分的局部偏差总是存在，所以条纹也总是存在。对玻璃均匀度的各种观察都带有一定的主观因素，但是很少引起注意。由于干扰来自许多方面，也很难定出一个可测量的均匀度客观标准。不过最少对每一种玻璃应当明确，那样的情况算是均匀，那样算不够均匀，除光学玻璃外的玻璃品种都有一种界限，超过这一界限再提高均匀度就会对经济效益不利，因为这样或那样缺陷的存在对制品的使用价值不是特别的妨碍。即只要玻璃熔体的状态能满足客户提出的制品内在质量和外观规定的要求时，就可以说玻璃熔体已经足够均匀了。

三、去除条纹的方法：

针对不同原因产生的条纹应采用不同的解决方法，如配合料混合不均或称量错误而形成的条纹应解决配料系统存在的问题。对于硅质材料引起的条纹，实际上由于流液洞的存在，对进入工作部的料质并没有过多的影响。而电熔锆刚玉砖受玻璃熔体的侵蚀导致的条纹往往是影响料质的主要原因。解决方法主要有：1、 直接升温放料法： 2、 压缩空气吹扫法： 3、 搅拌桨法：4、电极放料法：

四、选用不同的耐火材料做料槽与条纹的关系：

在生产实践中，料槽应选用适宜的耐火材料，电熔锆刚玉砖受玻璃熔体的侵蚀导致的条纹往往是影响料质的主要原因。它们来源于熔化池侧墙、流液洞、工作池、供料道、料盆和料碗等处。这些表面条纹是从玻璃体内向外延伸露出表面的条纹，它们不产生有害应力，不影响强度，但影响外观。我公司的条纹缺陷大多属此。所以耐火材料的选用成为关键问题，下面重点叙述。我们使用过多种不同的耐火材料作为料槽砖，通过采用硅线石、BPAL（烧结氧化铝）、电熔氧化铝（即α-β砖）以及电熔锆刚玉砖做料槽砖进行统计，发现不同的耐火材料对产生条纹的影响是不一样的。在近20天的时间内，采用同一种料方，取了37个品种，共3768个样品，按照条纹的轻重，汇总如下：

从上述表中可以看出，条纹的形成和耐火材料的种类关系比较密切。硅线石砖几乎很少形成条纹。电熔氧化铝材料在生产的前3-4个月没有发现明显的条纹缺陷，其后开始出现条纹并逐步增多，且在一定程度上对产品质量造成影响。而电熔锆刚玉料槽几乎从生产一开始就出现，且窑龄越老越严重。

针对以上四种材料，其对条纹产生的影响程度由轻到重的顺序分别为：硅线石材料—BPAL—电熔氧化铝材料（即α-β砖）--电熔锆刚玉材料。这种结果和我们长期的生产实践是相吻合的。硅线石的理论组成是Al₂O₃·SiO₂（含Al₂O₃62.9%，含SiO₂37.1%）, BPAL含Al₂O₃ 93%，电熔α-β砖含Al₂O₃ 95%，所以这三种均属氧化铝系材料。

工作池和料道处于较低的温度下，玻璃液对耐火材料的侵蚀相对较小，而耐火材料对玻璃游的污染问题则成为需要首先考虑的问题。耐侵蚀性和抗污染性是不同的概念。氧化铝系耐火材料在玻璃液表面生成的霞石变质层的粘度不如含ZrO₂的霞石变质层粘度大，它比较容易熔解，所以高温下耐侵蚀性能不如含ZrO₂的AZS砖。但因为流入玻璃液中的与玻璃液粘度相差越大越不易溶解消除，而氧化铝系统的霞石变质层粘度小，易溶于玻璃液，所以对玻璃液的污染就小。^[4] 我们也曾采用过复合硅线石，其中含大约20%的ZrO₂，尽管该材料也是烧结制造，有比较优异的抗侵蚀能力，使用1年后拆除时检查与电熔锆刚玉和电熔氧化铝砖的被侵蚀程度差不多，但缺点依然是ZrO₂质条纹，即使在刚开始投产时就存在，只是非常的纤细，也是随时间推移逐步加重，直至大批量不合格产品的出现。这也证实了上述观点。

使用硅线石材料做料槽砖，如果用在生产化妆品包装瓶的高白料上，由于料的含铁量仅在0.02-0.04%，玻璃的透热性极好，对耐火材料的侵蚀较大，尤其是在料道与工作部出口处的位置，一般情况下使用3年就需更换料槽砖，否则就会由于侵蚀的增加，产品的气泡、结石缺陷越来越多，影响到产品的质量，合格率也会从正常情况下的90%逐步降低。使用硅线石材料做料槽砖最大的好处是条纹出现的情况非常少，即使出现往往也是在出料量在很小情况下突然增大导致，使沉积在工作部或分配料道底部的粘度较大的玻璃液大量带出有关，但当出料量稳定下来持续一段时间条纹即消失了。使用硅线石做料槽条纹少的原因有两种可能：1、与材料的导热系数较小有一定的关系，由于导热系数低（在1250℃一般理论值为 2w/m.℃， 而电熔锆刚玉1681 RT为5.1w/m.℃  ，电熔氧化铝为6.4w/m.℃），玻璃液面与料槽底部的温差较小，底部玻璃较热，底部玻璃的粘度不至于升得太高就流出料道所致。2、由于硅线石耐火材料的密度与玻璃接近，即使出现侵蚀，其也不会沉积到料槽底部，而是随着玻璃液流随时流出。

至于采用电熔α-β砖做料槽砖出条纹的问题，有人认为可能和电熔材料的生产工艺有关。用石英砂和水玻璃做的模型在浇筑时少量熔融在电熔砖的表面，由于其所形成的晶型与砖本身内部晶型不一致，抗污染性能受到影响。

无论采用何种材料做料槽砖，（1）池壁和池底都建议做成一体砖。槽壁和槽体如果是做成分体的，其接缝处势必是一个冷却点，不但容易使槽体底部的温度更低，导致冷玻璃的形成；而且由于横缝的出现，容易造成玻璃的向上钻蚀，成为侵蚀的薄弱点。（2）槽壁和槽底之间的弧度尽量大些，这样做的目的一是可以使料槽内玻璃的温度均一性更好。因为如果料槽内部截面成长方形，玻璃液上层中部的温度最高，而下部两底角的温度最低，理论上相差10几度左右，而当使用较大弧度的槽体，由于整体截面积变小，玻璃液温差也就减小为3-5度；二是由于底部温度的升高也有利于底部玻璃液粘度的降低，减轻了条纹的形成；三是即使料槽底部有高粘度的玻璃集中，但其在料槽底部集中的范围要小许多（大约50%），这样再使用料道搅拌装置或电极放料措施，其效果会更加显著。

五、结论：

条纹产生的原因有很多种，要根据其起因做认真的分析和针对性的解决，对于最基本的、也是对产品质量影响最大的是产生于与玻璃液接触的电熔锆刚玉耐火材料，其主要沉积在料道的底部，随时间的推移和出料量的增加厚度有所增加，采用料道搅拌、电极放料等措施可以有效缓解，使产品达到客户接受的水平。

参考书目：

1、西北轻工业学院《玻璃工艺学》 北京 轻工业出版社

2、H.基甫生—马威德  R.布吕克納《玻璃制造中的缺陷》

3、陈兴孝 陈诗攀 张国礼《解决玻璃瓶和器皿玻璃等玻璃产品条纹的有效装置》

4、沈长治、石家樑、梅德新《玻璃池炉工艺设计与冷修》P273

北京轻工业出版社1989年