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摘要:生产中遇到玻璃色调改变的情况，需提前对玻璃液密度进行预调节，充分利用玻璃液的密度对流在转料过程的积极作用，达到快速转料的目的。
关键词:色调转变;密度;溶解度
0引言
瓶罐玻璃生产中改变色调时有发生，特别是公司熔窑少的情况下，经常会因为客户和市场需求而改变产品的色调。成功的色调调整可以给公司带来可观经济效益，否则，公司也会因为色调调整不成功，使生产经营陷入困境，因此，玻璃色调的调整过程必须做细做好。
1对玻璃液密度预调节
改变玻璃液色调，首先要对需改变色调的玻璃液和改变后的玻璃液密度进行比较，了解两种玻璃液密度存在的差异，这对快速转换玻璃液的色调至关重要。因为转换密度不同的玻璃液时，在色调转换过程中能否形成剧烈的密度对流，会直接影响转换色调的速度，同时也会影响改变色调后的生产状态。转换色调后的玻璃液密度如果小于转换色调前的玻璃液密度，投料后密度小的玻璃液浮在密度大的玻璃液上进行熔化，原密度大的玻璃液不能很好地参与新玻璃液的均化和密度对流，会延缓转换色调的进程。所以，转换色调前，配方工程师应根据实际转换色调玻璃液前后的密度情况，对转换色调的玻璃液密度进行预调节，使两种玻璃液之间形成密度差，从而加速转换色调过程。很多公司转换色调时，没有充分地利用密度对流对转换色调的积极作用，往往延长了转料的时间，致使生产蒙受损失。
例如:从普白色玻璃液转换成翠绿色玻璃液，一般情况是比较快速的。熔窑熔化率在2．3左右时，整个转换色调时间一般只需10h左右就可以完成。其原因就是普白料的玻璃液密度一般情况下都要小于翠绿料，这样在转料时，玻璃密度大的翠绿料可以依靠自身的密度优势，使得两种料色之间形成强烈的密度对流，密度小的白色玻璃液能快速地被密度大的翠绿色玻璃液均化;同时，翠绿色玻璃液在密度对流过程中，也能快速地将白色玻璃液挤出熔化池，达到了事半功倍的效果。而翠绿色料转白色料时，相对的转料时间就要长很多，其原因正好和上述原因相反。这种情况可以得到改善，方法是在转换色调时，可以对白色料的玻璃液密度进行调节，使得白色料的玻璃液密度高于翠绿色玻璃液的密度，或至少接近翠绿色玻璃液密度，再充分利用密度差形成的密度对流进行转换色调。这样做可能会改变转料期间玻璃液的硬化速度，从而影响转料期间的成型生产，但这一影响是在可控范围之内的。现在玻璃配方在玻璃成型性能上的设计，不再是传统意义上的料性长短的层面，也就是说，玻璃制品的成型速度不完全取决于氧化钙含量的高低，而是引入一个玻璃硬化速度的概念。玻璃配方成分中的碱金属氧化物、氧化铝、氧化铁等都对玻璃硬化速度有贡献，可以通过玻璃原料成分的设计，达到既改变玻璃液的密度，而又不改变或少改变玻璃液硬化速度。实际转换色调过程中，既使有少许改变，也可以根据玻璃硬化速度参数的量化，在成型工艺调整上给予配合。通过转换色调玻璃液密度的调整，可以大大地缩短翠绿料转白料的转料过程，在4～5天左右完成，而常规的这种转料一般需要7天左右。我们称该方法为密度转料法，在生产实践控制中效果很好。转换色调期间也需适当提高玻璃液的熔化率。
2对玻璃液氧化还原性预调节
对于从翠绿色转换成琥珀色玻璃液的色调转换，氧化程度不同的翠绿色玻璃液熔体和含硫量不同的琥珀色玻璃液熔体相互接触是不可避免的，这时很可能在熔化池表面产生大量的泡沫，从而导致转料过程中玻璃制品产生大量的气泡，一般会影响生产2～3天。从硫化物在玻璃液中的溶解度曲线，可以看出，由氧化性玻璃向还原性玻璃进行转换时会降低含硫化合物的的溶解度，这个过程就会因为含硫化合物溶解度的降低，使得大量的硫化物气体在玻璃液中排出，在熔窑玻璃液表面产生大量的泡沫，如同熔化池表面盖上棉被，阻隔熔窑火焰的热辐射、传导，从而影响配合料的熔化，导致此期间玻璃制品产生大量的气泡。严重时通过加料口加料都十分困难。这个过程是否可以避免，即转料过程熔化池不再产生泡沫，期间的产品也不再产生气泡，答案是肯定的。方法就是在转料前，对玻璃液的氧化还原性能进行预调节，使得转换色调前玻璃液的氧化性趋向还原性，降低氧化性玻璃熔体的硫化物溶解度，实现转料过程玻璃制品无气泡。与此作业相反，由还原性玻璃转换成氧化性玻璃的过程容易得多，例如:琥珀色玻璃向白色玻璃转换，白色料的密度比琥珀色料的密度小，氧化性的白色玻璃在原来的玻璃(还原性)上熔化后，由于它的硫化物溶解度较高，将上升的气泡溶解吸收，即可以使产生的气泡消失。如果白色料的密度比琥珀色料的密度大，氧化还原性偏差大的玻璃液剧烈反应，也同样会产生泡沫而使玻璃液产生气泡，这时预先对转换色调的琥珀色玻璃液的氧化还原性预调节，同样具有实际意义。综上所述，改变玻璃料色时，通过玻璃液密度、氧化还原指数的预调节，使玻璃液密度、氧化还原指数向着我们希望的方向提前转变，是至关重要的。
3转换色调中的工艺控制
转换色调过程控制成功与否，和转换色调过程的工艺控制有着密切关系。有些公司在转换色调过程中，只是简单地改变色调，投入原料就完事大吉。由于转换色调过程工艺控制不合理或没有进行有效的工艺控制，使得转换色调后的生产后患无穷，特别是深色料转换成浅色或白色料，经常会因为转料过程没有实施有效的熔化工艺控制，导致转换色调后相当长时间内，玻璃制品出现深色色道，企业苦不堪言。正常的转料，在考虑上述的因素基础上，正式投料前，熔化池温度要提前升高，俗称洗炉，这是必不可少的关键步骤。具体升高多少，要考虑到料色、熔窑熔化率、鼓泡频率、鼓泡大小、熔化池的池深等诸多因素，一般需升高20～30℃，且需提前30h或更多时间。有熔窑鼓泡的，也要提前加大鼓泡频率、加大鼓泡泡径(这一过程需提前20h进行)，这样可以使得熔化池底部缓动或不动层的玻璃液动起来，参加生产流(温度对流)。否则，熔化池底部不动层的玻璃液不参加转换色调的生产流，在转换色调以后，当熔窑温度、出料量等工艺参数发生变化时，沉积在熔化池底的深色玻璃液就会参加生产流，导致玻璃制品产生色道，有时这一过程长达几个月，严重影响产品质量和产量。
4琥珀色玻璃重沸气泡控制
琥珀色料生产比较难控制，原因在于容易产生薄皮气泡。这些薄皮气泡并非来自于熔化池，而是没有气泡的玻璃熔体，在进入工作室或供料道又从玻璃液中析出所溶解的气体产生了气泡。这种薄皮气泡的产生和工作室、供料道的工艺控制及配方设计密不可分，也就是说，气泡产生于工作室或供料道，但根源在熔化池控制和配方设计。对于还原性配合料的设计，原则上要尽可能地避开过度还原，过度还原的玻璃液硫化物的溶解度低，会使得玻璃液具有较大的后期产生重沸气泡的倾向，生产时工作室或供料道的温度如有局部波动，就会因为重热使得溶解在玻璃液里的硫化物气体逸出。特别是对于一些澄清池较深的熔窑，由于澄清池较深，玻璃液通过流液洞后局部降温较多，玻璃液在进入工作室或供料道后被重新加热，使得已经溶解的气体又被释放出来而使制品产生气泡。
可以看出，Fe2+在72%～75%处，硫化物含量出现一个极小值，琥珀色玻璃刚好处于这个最低点的右侧，该范围溶解度曲线比较陡，玻璃中的S2－溶解度越大，重沸倾向也越大。在该条件下熔制的玻璃液通过流液洞降温后，会吸收大量的溶解气体，很容易在熔窑后期生产时产生重沸气泡(当熔窑气氛或温度有轻微变化时，也容易出现大量的澄清小气泡)。所以，琥珀色玻璃的配方设计，其氧化还原指数设计最好控制在溶解度曲线最低点附近，即混合料的氧化还原指数为－23～－25之间，这样可以使得玻璃液在后期工作室、供料道的温度调整时，产生重沸气泡的几率最大限度地降低。如国内一家公司生产琥珀色玻璃制品，一窑三线，按照常理，中间的一条生产线多是生产小瓶制品，而恰恰是这条料道经常会出现较多的气泡，而当该条料道生产大的制品时，气泡反倒减少。其原因是由于小制品需要的料滴温度较高，玻璃液在供料道需加热的温度较高，使得玻璃液重热产生气泡。对于定位琥珀色玻璃生产的熔窑，澄清池的深度设计不易太深，否则也会因为澄清池较深，熔化池底部玻璃液降温幅度较大，在通过流液洞进一步降温后，使得进入工作室或供料道内的玻璃液温度较低，根据产品成型的需求，有进一步加温的可能，也是产生重沸气泡的因素之一。
5结束语
欲实现快速转换玻璃液色调，要根据待转色调的玻璃液密度，提前对玻璃液密度进行预调节，目的是通过玻璃液密度的调节，加剧转换色调过程玻璃液的密度对流。对于氧化还原指数不同的玻璃液色调转换，除考虑密度因素外，还需对两种色调玻璃液的氧化还原指数进行预调节，使得氧化还原数不同的混合料提前向预期的方向逐步转变，避免转换色调过程发生剧烈的氧化还原反应产生。琥珀色玻璃转换色调，要注意控制还原程度，将还原数控制在－23～－25之间，避开过度还原硫化物溶解度曲线陡峭的区域，把硫化物溶解度控制在最低点附近，降低后续生产产生重沸气泡的几率。
参考文献:
［1］H．基普生－马威德，R．布吕克纳．玻璃制造中的缺陷［M］，黄照柏，译．北京:轻工业出版社，1998:203－211．
作者:邸杰 单位:钰雪明源日用玻璃有限公司