玻璃色澤與熔化過程

在玻璃熔爐內，存在著輻射、對流、傳導三種熱傳遞形式。玻璃色澤的變化對于傳熱形式和傳熱效率有著至關重大的影響。就熔化過程而言，玻璃色澤變化對于工藝狀況的影響比玻璃成分變化的影響要明顯得多、嚴重得多。不同顏色的玻璃在熔爐中的溫度分布存在著較大的差別。為了便于比較，以48m2燃油馬蹄焰熔爐為參考爐型，爐體全保溫，無鼓泡裝置，熔化池深1200mm，過熔制熱點做鉛垂線進行不同顏色玻璃的溫度分布監測，對于有關監測數據進行處理后列于表1。

表1、幾種顏色玻璃在熔爐內的溫度參數

玻璃色澤 碹頂熱電偶溫度 玻璃液面觀測溫度 池底熱電偶溫度
淡青色 1520℃ 1420～1430℃ 1200～1210℃
翠綠色 1520℃ 1430～14440℃ 1040～1060℃
棕色 1520℃ 1450～1460℃ 1120～1150℃

由表1可見：在相同的熔制溫度下，不同顏色的玻璃其液面溫度和池底溫度均存在著明顯的差別。從液面溫度來看，與玻璃色澤的“傳熱差異”存在對應關系，棕色玻璃的吸熱能力最強，液面溫度最高；翠綠色玻璃次之，淡青色玻璃又次之。從池底溫度來看，問題變得有些復雜；淡青色玻璃的情形容易理解，因為它吸收輻射光的能力較差，透過玻璃體以輻射方式傳到池底的熱量較多，故此池底溫度較高；翠綠色玻璃的情形也容易理解，它吸收輻射光的能力較強，透過玻璃體以輻射方式傳到池底的熱量較少，故此池底溫度較低。www.sfmingjie.com

可是，棕色玻璃的情形就有些難以理解，它吸收輻射光的能力極強，為什么池底溫度反而比翠綠色玻璃高出許多呢?是什么因素造成了這種“傳熱反常”現象呢?原因可能是這樣的：我們可以把料池中的玻璃體分成若干個液層，由于棕色玻璃的透光能力較弱，以輻射方式從較上液層向較下液層傳遞的熱量較少，故此各液層間的溫差較大，沿池深方向本應存在較大的溫度梯度。然而，由于棕色玻璃的吸熱能力很強，上層玻璃液吸收熱量后，溫度升高，體積膨脹，沿水平方向產生向周圍的推力，這種推力經池壁改變傳向較下的液層，形成了對流作用力。下層的玻璃液受對流作用力的擠壓逐漸上升，在上升中吸收熱量發生體積膨脹，產生向周圍的推力，進而加強了對流作用。棕色玻璃的強吸熱能力導致了熔化池內的強對流作用，對流傳熱的加強彌補了輻射傳熱的不足，這就是棕色玻璃池底溫度較高的原因所在。

一般說來，在相同的工藝條件和溫度制度下，用基本組分相同而色澤不同的玻璃相比較，熔制棕色玻璃可以獲得較好的玻璃均勻性和較高的熔化率。究其原因，恰恰是由于棕色玻璃的強吸熱能力導致的強對流作用。當然，這里回避了存在鼓泡裝置的情況，鼓泡裝置的介入將改變傳熱條件，而鼓泡裝置的作用也正是為了加強對流。當熔制翠綠色玻璃時，如欲提高池底溫度、玻璃均勻性和熔化效率，安裝鼓泡裝置是一個行之有效的措施。當在同一熔爐內欲更換不同色澤的料液時，熔化部、工作部和供料道的工藝要素都要做相應的調整，方能適應因玻璃色澤的“傳熱差異”引起的工藝狀態變化。