一种提高玻璃液均化质量的方法

摘要

本发明提供了一种提高玻璃液均化质量的方法，属于玻璃生产技术领域。其包括以下步骤：在玻璃熔窑内选取测量位置；选择生产工况稳定，玻璃产量和质量均稳定的状态下，获取玻璃熔窑内所述测量位置处不同深度的玻璃液的流动方向和流动速度，作为标准参考数据；实际生产中，测量玻璃熔窑内所述测量位置处不同深度的玻璃液的实际流动方向和实际流动速度，与标准参考数据进行对比，判定所述测量位置处玻璃液的流动方向、流动速度或二者的变化趋势是否与标准参考数据一致。本发明在玻璃液的流动参数中选定熔窑关键部位获取玻璃液的流动参数，根据实时检测结果调整相关工艺参数，实现对关键部位玻璃液流的标准化精准控制。

说明书

技术领域

本发明属于玻璃生产技术领域，具体涉及一种一种提高玻璃液均化质量的方法。

背景技术

平板玻璃的生产过程是将玻璃原料按设计成分制作成符合要求的配合料后投入到玻璃池窑中进行熔化澄清，并进行均化，形成符合质量要求的玻璃液，经过成型退火后生产出合乎商用的平板玻璃。其中由配合料形成纯净、均匀并适合于成型的玻璃液是玻璃制造中的关键环节，气泡、杂物等造成良品率降低的玻璃缺陷大多在这一阶段产生。

玻璃质量缺陷的发生主要由于玻璃在熔制过程中均化质量差造成的，而玻璃的熔制过程是十分复杂的，影响因素众多，但研究发现，这众多的影响因素都能通过玻璃液的流动状态体现出来，进而影响玻璃液的均化质量。然而由于玻璃熔窑具有高温密闭的特点，空间中1700℃左右的高温以及密闭的空间结构，再加上不断发生的物理化学反应，使人们对熔窑内部玻璃液流动规律的直接观察非常困难。长期以来，通过采用数学模拟和物理模拟的方法，研究发现玻璃液在玻璃窑内的流动状态在连续操作的池窑内沿窑长方向自前端投料池开始到流道口存在两大环流，即流向末端的生产流和重新流向窑头方向的回流组成，然而在实际生产中人们尚未对两大回流的流动状态进行直接检测，以至于目前对于玻璃窑内玻璃液流动形态的检测及精准控制仍然缺乏适时有效的方法。

本领域相关技术人员曾在研究了熔窑内玻璃液的流动规律后，认为产品玻璃中隐含有前端玻璃熔制中玻璃液的流动状态，即取横向玻璃断板的端面且平行于拉引方向采用相关光学仪器观察时，会看到平板玻璃的条纹，而条纹特征即反映了该玻璃在熔制时的运行特征。因此人们开发出端面条纹图像分析仪，采集玻璃样品，进行测定，对得到的条纹图像进行分析，再按照液流规律对可能出现的原因进行分析，将得到的结果反推到与熔窑内的液流特征相关处，从而查找出产生不均匀的玻璃液的部位和工艺相关原因，进行对应部位的微调，实现稳定生产的目标。

该方案通过对玻璃产品端面条纹分析间接提出了通过调整熔窑内玻璃液流动状态可以提高玻璃液均化质量的方法。但是这种方法存在一个明显的滞后过程。因此，对于玻璃窑内玻璃液流动形态的适时检测及精准控制仍然缺乏行之有效的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种提高玻璃液均化质量的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种提高玻璃液均化质量的方法，包括以下步骤：

在玻璃熔窑内选取测量位置；

选择生产工况稳定，玻璃产量和质量均稳定的状态下，获取玻璃熔窑内所述测量位置处不同深度的玻璃液的流动方向和流动速度，作为标准参考数据；

实际生产中，测量玻璃熔窑内所述测量位置处不同深度的玻璃液的实际流动方向和实际流动速度，与标准参考数据进行对比，判定所述测量位置处玻璃液的流动方向、流动速度或二者的变化趋势是否与标准参考数据一致；若一致，则维持玻璃液当前的流动方向和流动速度；若不一致，则调整相应的工艺参数以使玻璃液的实际流动方向和实际流动速度与标准参考数据一致。

优选地，所述测量位置为多个，且处于自卡脖水包到冷却部尾端的生产线上，并沿玻璃熔窑的长度方向和玻璃液的纵向中心线分布。

优选地，所述测量位置分别为：靠近卡脖水包处、冷却部纵向中心线长度一半位置处和冷却部尾端靠近流道口处。

优选地，所述靠近卡脖水包处选择前进流层的不同深度为400-595mm，选择回流层的不同深度为605-800mm；

所述冷却部纵向中心线长度一半位置处选择前进流层的不同深度为50-395mm，选择回流层的不同深度为405-800mm；

所述冷却部尾端靠近流道口处选择前进流层的不同深度为10-300mm，选择回流层的不同深度为355-740mm。

优选地，在所述测量位置处安装高温流速检测装置，以测定所述测量位置处不同深度的玻璃液的流动速度。

优选地，所述高温流速检测装置，包括：高温流速测量模块、数据分析处理模块、显示模块、冷却保护模块、升降模块和电源模块，高温流速测量模块与数据分析处理模块连接，数据分析处理模块与显示模块连接，冷却保护模块设置在数据分析处理模块的外部，升降模块与冷却保护模块的外部连接，电源模块连接高温流速测量模块、数据分析处理模块、显示模块和升降模块的电源端；基于上述方案实现对流入卡脖后的玻璃液的流动状态进行及时监测和精准控制。

其中，高温流速测量模块包括流速检测探头，流速检测探头采用耐高温流速检测探头；

数据分析处理模块包括AD模块、单片机和数据发送端口，用于处理高温流速测量模块获取的数据；

显示模块包括显示终端和数据接收端口，用于显示数据分析处理模块获取的数据；

冷却保护模块包括冷却罩和设置在冷却罩内的冷却介质，冷却介质与冷却源连通，用于保护数据分析处理模块免受高温损坏。

结合现场操作环境将高温流速检测装置固定于熔窑上方，冷却保护模块将除流速检测探头以外的数据分析处理模块保护起来，以免高温造成损害。升降模块确保高温流速测量模块的流速检测探头在玻璃液内根据需要进行升降，以测量预设位置的不同深度方向上玻璃液的流动速度。数据分析处理模块将高温流速测量模块采集的玻璃液流速数据传输至控制室内的显示模块。

优选地，所述不一致的情况包括下述方式的至少一种：流动方向不一致、流动速度不一致和流动速度的变化趋势不一致。

优选地，所述调整相应的工艺参数包括下述方式的至少一种：调整卡脖水包的压入深度和调整冷却部稀释风强度。

玻璃熔窑具有高温、密闭的特点，再加上不断发生的物理化学反应，使人们对熔窑内部玻璃液流动规律的直接观察非常困难。尽管玻璃熔窑内玻璃液流的流动状态对玻璃的均化质量至关重要，但人们仍然没有对玻璃液的流动状态进行直接检测和针对玻璃液流的流动状态进行精准控制。

综合各方面的文献报道及实际生产情况可知，玻璃液在玻璃熔窑内的运动状态十分复杂，玻璃液在熔窑内各部位的运动特征千变万化，难以把握。本发明在研发中遇到的主要问题也正是玻璃液在熔窑内流动状态的确定及关键部位的运动特性及检测方法的建立。

本发明通过无数次的生产线模拟试验并结合数十年的生产经验，发现玻璃液在玻璃熔窑内沿熔窑长度方向，自卡脖水包到冷却部尾端的流道口在纵向中心线上，沿深度方向形成两个稳定的运动方向相反的前进流层和回流层。前进流层和回流层在沿熔窑长度方向的各个厚度、流速随生产工艺条件的变化呈现规律性的变化，从而影响玻璃液的均化质量。本发明在玻璃液的流动参数中选定熔窑关键部位对玻璃液的流速进行及时监测，根据检测结果调整相关工艺参数，实现关键部位玻璃液流的标准化精准控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过对玻璃熔窑内玻璃液流动形态的深入研究，提出为了提高玻璃液的均化质量，必须使玻璃液在熔窑内的流动状态优良稳定的生产技术特征，进一步提出并实现了对流入卡脖后的玻璃液的流动状态及时监测和标准化精准控制的实施方案。

本发明通过对玻璃液流的适时检测和快速及时调整确保玻璃液自卡脖冷却水包到冷却部尾端的流道口沿深度方向形成两个稳定的运动方向相反的前进流层和回流层，并且可以保持前进流层和回流层在特征位置的厚度、流速不变，使玻璃液流以稳定的层流状态进入工作部，使玻璃液保持良好的均匀性进入下道工序。采用本技术避免了当熔窑内玻璃液流已经出现了大幅度波动而由于无法及时发现和采取相应措施导致玻璃出现严重缺陷时才进行推理分析寻找问题原因，再对玻璃液流进行调整存在的滞后性。整个过程滞后漫长，给生产带来较大损失。

本发明在玻璃熔窑内沿熔窑长度方向，在纵向中心线上，从卡脖开始向流槽方向选取若干部位，在各部位分别设置一套高温流速检测装置。本发明优选了三个位置，第一位置紧靠卡脖水包处安装，在卡脖水包前、后均可，范围优选100m以内，条件允许的情况下，距卡脖水包越近越好，用以精准获取玻璃液在卡脖水包下前进流和回流信息，并对卡脖水包的工艺操作及相应热负荷的调整提供科学依据。第二位置位于冷却部纵向中心线一半的位置处，以获取玻璃液流在冷却部的流动信息，能够对冷却部的冷却水包、稀释风工艺调节提供科学依据。第三位置位于冷却部尾端靠近流道部位，能够对玻璃的拉引量变化提供依据。

本发明所采用的高温流速检测装置，包括高温流速测量模块、数据分析处理模块、显示模块、冷却保护模块、升降模块和电源模块，以实现对流入卡脖后的玻璃液的流动状态及时监测和标准化精准控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：玻璃液的流速分布图；

图2：卡脖水包前后玻璃液的调控方法示意图；

图3：高温流速检测装置的结构示意图；

其中，1-卡脖水包，2-玻璃液，3-前进流层，4-回流层，5-流道口，6-高温流速检测装置，7-流速检测探头，8-数据分析处理模块，9-显示模块、10-冷却罩，11-升降模块。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

如图1所示，本发明通过数学模拟和物理模拟并结合长期玻璃生产的实践经验发现在玻璃熔窑内流动的玻璃液2自卡脖水包1到冷却部尾端的流道口5沿深度方向形成两个运动方向相反的前进流层3和回流层4。

生产中当工况发生波动时，这两个回流内的玻璃液2在固定位置处的流动速度和流动方向将发生改变，导致玻璃液2的均化效果发生变化，最终引起玻璃产质量的降低。但长期以来玻璃生产者是在玻璃质量发生变化时才去推测玻璃液流的变化特征，进而调整相关的工艺参数，使玻璃液流重新回归正常稳定状态。

本发明为了有效解决上述问题，提出了一种提高玻璃液均化质量的方法，采用玻璃窑内玻璃液流动形态的适时检测及精准控制技术，以便于及时发现玻璃液2在熔窑内的流动状态，当关键位置液流速度变化超出参考数值时，结合整个熔窑工艺参数及生产情况迅速调整相关参数，可以快速实现玻璃液流的均一性和稳定性。

一种提高玻璃液均化质量的方法，包括以下步骤：

在玻璃熔窑内选取测量位置；选择生产工况稳定，玻璃产量和质量均稳定的状态下，获取玻璃熔窑内所述测量位置处不同深度的玻璃液2的流动方向和流动速度，作为标准参考数据；

在实际生产中，测量玻璃熔窑内所述测量位置处不同深度的玻璃液2的实际流动方向和实际流动速度，与标准参考数据进行对比，判定所述测量位置处玻璃液2的流动方向、流动速度或二者的变化趋势是否与标准参考数据一致；若一致，则维持玻璃液2当前的流动方向和流动速度；若不一致，则调整相应的工艺参数以使玻璃液2的实际流动方向和实际流动速度与标准参考数据一致。

如图2所示，自卡脖水包1处之后玻璃液流精准控制方法示意图。为了提高玻璃液2的均化质量，本发明在玻璃熔窑内沿熔窑长度方向，在纵向中心线上，从卡脖水包1开始向流道口5方向选取若干部位。如图2中的A处、B处和C处，在各部位分别设置一套高温流速检测装置6。

如图3所示，高温流速检测装置6，包括：高温流速测量模块、数据分析处理模块8、显示模块9、冷却保护模块、升降模块11和电源模块，高温流速测量模块与数据分析处理模块8连接，数据分析处理模块8与显示模块9连接，冷却保护模块设置在数据分析处理模块8的外部，升降模块11与冷却保护模块的外部连接，电源模块连接高温流速测量模块、数据分析处理模块8、显示模块9和升降模块11的电源端；基于上述方案实现对流入卡脖后的玻璃液2的流动状态进行及时监测和精准控制。

其中，高温流速测量模块包括流速检测探头7，流速检测探头7采用耐高温流速检测探头7；

数据分析处理模块8包括AD模块、单片机和数据发送端口，单片机与流速检测探头7连接，AD模块与与单片机连接，单片机与数据发送端口连接，用于分析和处理高温流速测量模块获取的数据；

显示模块9包括显示终端和数据接收端口，数据接收端口与数据发送端口连接，显示终端与数据接收端口连接，用于显示数据分析处理模块8获取的数据；

冷却保护模块包括冷却罩10和设置在冷却罩10内的冷却介质，冷却介质与冷却源连通，用于保护数据分析处理模块8免受高温损坏。其中的冷却罩10采用耐高温材料；

升降模块11可以选择升降设备，升降设备的升降柱与冷却罩10的外部连接。

结合现场操作环境将高温流速检测装置6固定于熔窑上方，冷却保护模块将除流速检测探头7以外的高温流速测量模块和数据分析处理模块8保护起来，以免高温造成损害。升降模块11确保高温流速测量模块的流速检测探头7在玻璃液2内根据需要随时上下移动，以测定设定位置的不同深度方向上玻璃液2的流动速度。数据分析处理模块8将高温流速测量模块采集的玻璃液流速数据传送至控制室内的显示模块9。

本发明在玻璃生产过程中，在测量位置处安装高温流速检测装置6，获取测量位置处不同深度的玻璃液2的流动方向和流动速度的标准参考数据。具体操作步骤为：选择生产工况稳定，玻璃产量和质量均处于高且稳定的状态下，将高温流速检测装置6自上而下插入玻璃液2的液面以下，不断调整插入深度，连续测量并记录不同深度玻璃液2的流动方向和流动速度，将重复测量的数据取平均值后，确定为玻璃液2的流动方向和流动速度的参数。

在实际生产中，按规定频次测量玻璃液的流动方向和流动速度，即时获取玻璃液的实际流动特征数据，根据玻璃产量和质量的变化特征迅速对相关工艺进行调整，完成对流入卡脖后的玻璃液2的流动状态实时监测和精准控制，从而提高玻璃液2的均化质量。

实施例1

选择在玻璃熔窑纵向中心线卡脖水包1前100mm处安装一套高温流速检测装置，确定玻璃液在该处的运行参考标准。通过考察玻璃的产量和质量，选定多个玻璃产量和质量均较高、生产稳定的日期（即优良生产日期），对玻璃液在该处的流动状况进行检测，取平均值作为该处玻璃液的运行参考标准。

第一步：选定10个优良生产日期，采集玻璃液的流动方向和流动速度，作为参考标准。每日采集时，从玻璃液面下5mm开始，向下逐步调整检测探头插入玻璃液面的深度，每插入一定深度记录一次探头距玻璃液面的深度和相对应玻璃的流动速度和流动方向。记录玻璃液流向生产线末端的方向（即生产流）为正，记录玻璃液流向产线窑头的方向（即回流）为负。将10天相同深度的流动速度取平均数作为熔窑纵向中心线卡脖水包1前100mm处的标准参考数据。

第二步：实际生产中，每天按时进行玻璃液的流动状况检测，获取玻璃液的实际流动方向和实际流动速度，将实际测量数据与标准参考数值对比，根据对比结果，判定测量位置处玻璃液的流动方向和流动速度以及二者的变化趋势是否与标准参考数据一致；若一致，则维持玻璃液当前的流动方向和流动速度；若不一致，则调整相应的工艺参数以使玻璃液的实际流动方向和实际流动速度与标准参考数据一致。

表1是其中一条浮法玻璃生产线熔窑纵向中心线卡脖水包1前100mm处的标准参考数据。表2是一次生产波动时的实际流动方向和实际流动速度的测量结果。

表1 卡脖水包1前100mm处深层玻璃液流速参考标准

表2 卡脖水包1前100mm处深层玻璃液流速

玻璃液测试流速与参考标准对比发现：卡脖水包1前100mm处玻璃液的前进流速（即正向流速）增大了。如不及时处理将导致进入冷却部的玻璃液的流动状态发生改变，降低玻璃液的均化质量。通过调整卡脖水包1的压入深度及小炉热负荷后，再次测定玻璃液的流动速度，流动速度逐渐回归正常状态，玻璃的产品质量维持在正常水平，从而避免了玻璃缺陷的产生。

实施例2

选择在熔窑冷却部纵向中心线长度一半的位置，安装一套高温流速检测装置，确定玻璃液在该处的运行参考标准。通过考察玻璃的产量和质量，选定多个玻璃产量和质量均较高、生产稳定的日期（即优良生产日期），对玻璃液在该处的流动状况进行检测，取平均值作为该处玻璃液的运行参考标准。

第一步：选定10个优良生产日期，采集玻璃液的流动方向和流动速度，作为参考标准。每日采集时，从玻璃液面下5mm开始，向下逐步调整检测探头插入玻璃液面的深度，每插入一定深度记录一次探头距玻璃液面的深度和相对应玻璃的流动速度和流动方向。记录玻璃液流向产线末端的方向（即生产流）为正，记录玻璃液流向产线窑头的方向（即回流）为负。将10天相同深度的流速值取平均数作为冷却部纵向中心线长度一半位置处的标准参考数据。

第二步：实际生产中，每天按时进行玻璃液的流动状况检测，获取玻璃液的实际流动方向和实际流动速度，将实际测量数据与标准参考数值对比，根据对比结果，判定测量位置处玻璃液的流动方向和流动速度以及二者的变化趋势是否与标准参考数据一致；若一致，则维持玻璃液当前的流动方向和流动速度；若不一致，则调整相应的工艺参数以使玻璃液的实际流动方向和实际流动速度与标准参考数据一致。

表3是其中一条浮法玻璃生产线冷却部纵向中心线长度一半的位置处的标准参考数据。表4是一次生产波动时的实际流动方向和实际流动速度的测量结果。

表3 冷却部纵向中心线长度一半位置处的玻璃液流速参考标准

附表4冷却部纵向中心线长度一半位置处的玻璃液流速

玻璃液测试流速与参考标准对比发现：在冷却部纵向中心线长度一半位置处玻璃液回流速度（即负向流速）有明显增大倾向。如不及时处理将导致整个冷却部的玻璃液流层状态发生改变，容易将底部不动层玻璃液带入流动层，玻璃液的均化质量降低，并进入成型部，影响玻璃的质量。通过提高冷却部稀释风强度及降低冷却部冷区水包冷却强度后，使玻璃液的流动速度回归参考标准，避免了玻璃缺陷的产生。

实施例3

选择在熔窑位于冷却部尾端靠近流道500mm纵向中心线的位置，安装一套高温流速检测装置，确定玻璃液在该处的运行参考标准。通过考察玻璃的产量和质量，选定多个玻璃产量和质量均较高、生产稳定的日期（即优良生产日期），对玻璃液在该处的流动状况进行检测，取平均值作为该处玻璃液的运行参考标准。

第一步：选定10个优良生产日期，采集玻璃液的流动方向和流动速度，作为参考标准。每日采集时，从玻璃液面下5mm开始，向下逐步调整检测探头插入玻璃液面的深度，每插入一定深度记录一次探头距玻璃液面的深度和相对应玻璃的流动速度和流动方向。记录玻璃液流向产线末端的方向（即生产流）为正，记录玻璃液流向产线窑头的方向（即回流）为负。将10天相同深度的流速值取平均数作为冷却部尾端靠近流道500mm纵向中心线的位置处的标准参考数据。

第二步：在实际生产中，每天按时进行玻璃液的流动状况检测，获取玻璃液的实际流动方向和实际流动速度，将实际测量数据与标准参考数值对比，根据对比结果，判定测量位置处玻璃液的流动方向和流动速度以及二者的变化趋势是否与标准参考数据一致；若一致，则维持玻璃液当前的流动方向和流动速度；若不一致，则调整相应的工艺参数以使玻璃液的实际流动方向和实际流动速度与标准参考数据一致。

表5是其中一条浮法玻璃生产线冷却部尾端靠近流道500mm纵向中心线的位置处的标准参考数据。表6是一次生产波动时的实际流动方向和实际流动速度的测量结果。

表5 冷却部尾端靠近流道处的玻璃液流速参考标准

表6冷却部尾端靠近流道处的玻璃液流速

玻璃液测试流速与参考标准对比发现，在冷却部纵向中心线靠近流道速度有明显减小趋势。如不及时处理将导致整个冷却部的玻璃液流层状态发生改变，容易将底部不动层玻璃液带入流动层，使玻璃液的均化质量降低，并进入成型部，同时导致进入成型部的玻璃液流量流难以控制，影响玻璃的产量和质量。通过采用降低冷却部稀释风强度后，使玻璃液的流动速度回归参考标准。

另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。