玻璃色泽与熔化过程

在玻璃熔炉内，存在着辐射、对流、传导三种热传递形式。玻璃色泽的变化对于传热形式和传热效率有着至关重大的影响。就熔化过程而言，玻璃色泽变化对于工艺状况的影响比玻璃成分变化的影响要明显得多、严重得多。不同颜色的玻璃在熔炉中的温度分布存在着较大的差别。为了便于比较，以48m2燃油马蹄焰熔炉为参考炉型，炉体全保温，无鼓泡装置，熔化池深1200mm，过熔制热点做铅垂线进行不同颜色玻璃的温度分布监测，对于有关监测数据进行处理后列于表1。

表1、几种颜色玻璃在熔炉内的温度参数

玻璃色泽 碹顶热电偶温度 玻璃液面观测温度 池底热电偶温度
淡青色 1520℃ 1420～1430℃ 1200～1210℃
翠绿色 1520℃ 1430～14440℃ 1040～1060℃
棕色 1520℃ 1450～1460℃ 1120～1150℃

由表1可见：在相同的熔制温度下，不同颜色的玻璃其液面温度和池底温度均存在着明显的差别。从液面温度来看，与玻璃色泽的“传热差异”存在对应关系，棕色玻璃的吸热能力最强，液面温度最高；翠绿色玻璃次之，淡青色玻璃又次之。从池底温度来看，问题变得有些复杂；淡青色玻璃的情形容易理解，因为它吸收辐射光的能力较差，透过玻璃体以辐射方式传到池底的热量较多，故此池底温度较高；翠绿色玻璃的情形也容易理解，它吸收辐射光的能力较强，透过玻璃体以辐射方式传到池底的热量较少，故此池底温度较低。www.sfmingjie.com

可是，棕色玻璃的情形就有些难以理解，它吸收辐射光的能力极强，为什么池底温度反而比翠绿色玻璃高出许多呢?是什么因素造成了这种“传热反常”现象呢?原因可能是这样的：我们可以把料池中的玻璃体分成若干个液层，由于棕色玻璃的透光能力较弱，以辐射方式从较上液层向较下液层传递的热量较少，故此各液层间的温差较大，沿池深方向本应存在较大的温度梯度。然而，由于棕色玻璃的吸热能力很强，上层玻璃液吸收热量后，温度升高，体积膨胀，沿水平方向产生向周围的推力，这种推力经池壁改变传向较下的液层，形成了对流作用力。下层的玻璃液受对流作用力的挤压逐渐上升，在上升中吸收热量发生体积膨胀，产生向周围的推力，进而加强了对流作用。棕色玻璃的强吸热能力导致了熔化池内的强对流作用，对流传热的加强弥补了辐射传热的不足，这就是棕色玻璃池底温度较高的原因所在。

一般说来，在相同的工艺条件和温度制度下，用基本组分相同而色泽不同的玻璃相比较，熔制棕色玻璃可以获得较好的玻璃均匀性和较高的熔化率。究其原因，恰恰是由于棕色玻璃的强吸热能力导致的强对流作用。当然，这里回避了存在鼓泡装置的情况，鼓泡装置的介入将改变传热条件，而鼓泡装置的作用也正是为了加强对流。当熔制翠绿色玻璃时，如欲提高池底温度、玻璃均匀性和熔化效率，安装鼓泡装置是一个行之有效的措施。当在同一熔炉内欲更换不同色泽的料液时，熔化部、工作部和供料道的工艺要素都要做相应的调整，方能适应因玻璃色泽的“传热差异”引起的工艺状态变化。