從歷史的經(jīng)驗中回顧和總結(jié)歷史,在總結(jié)歷史中可以展望未來。玻璃瓶工業(yè)即遇到了前所未有的發(fā)展機遇,同時也遭遇了前所未有的發(fā)展困境,資源的合理利用,_與質(zhì)量是未來研究與發(fā)展的主題。
一、玻璃制品制造歷史上的_次飛躍
?。ㄒ唬┒€混合器理論:玻璃制造過程中“二個混合器”理論是現(xiàn)玻璃瓶生產(chǎn)制造認(rèn)識上的_次飛躍。
“二個混合理論”的由來:在二十世紀(jì)五十年代初召開了一次玻璃行業(yè)的國際性會議,在那次會議上,一位工程師提出了:“兩個混合器”的_論點。即在玻璃的制造過程中要經(jīng)過兩次混合,一是配料過程中粉料的固體混合其重要性占70%;二是熔制過程中的液體混合其重要性占30%。因為,高溫狀態(tài)下的玻璃液,仍然_粘稠,并不象人們想象的那樣容易均化;而在常溫狀態(tài)下的粉料,卻比較容易混合均勻。二個混合器的論點激發(fā)了玻璃制造商和工程師們不盡的回憶…。那時的機械和電子技術(shù)已經(jīng)有了較高的水平,于是,在50年代后機電化的配合料生產(chǎn)線應(yīng)運而生,并很快在各國推廣。這次國際會議,是促進世界玻璃工業(yè)突飛猛進發(fā)展的一次重要會議,也是人們對玻璃制造工藝認(rèn)識上的一次大的飛躍。在國際玻璃制造發(fā)展史上都具有里程碑的意義。
四)_的節(jié)能玻璃窯爐應(yīng)具備的功能特點
1.合理的造價策劃,合理選擇和匹配耐火材料及保溫材料;
2.具有6~8年的窯期設(shè)計;
3._的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其成熟經(jīng)驗的應(yīng)用;
4.玻璃液單耗低、熱效率高、_的效果達到_水平;
應(yīng)用“四新技術(shù)”充分并實現(xiàn)計算機自動化控制,“四新技術(shù)”即新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料,諸如鼓泡、全氧燃燒、電助熔、內(nèi)窺視監(jiān)控、料道控制及著色、_技術(shù)等;
7.玻璃質(zhì)量優(yōu)良、產(chǎn)品合格率高、接近國際水平;
8.應(yīng)用清潔能源及復(fù)合型能源,如_氣、煤制_氣及輔助電助熔,經(jīng)過各類處理的煙氣、粉塵及水處理能達到國家標(biāo)準(zhǔn)要求;
9.玻璃窯爐的_性、可行性、合理性得到行業(yè)認(rèn)可并能做為樣板窯可大面積推廣應(yīng)用。
可以說,以上這些_是我們的行業(yè)夢。
(五)配合料加料的控制
1.加料層厚度:80~100mm;
2.加料層寬度:料帶邊緣與加料口二側(cè)邊緣80~100mm;
3.液面控制精度:±2mm范圍內(nèi),且連續(xù)式加料;
4.加料帶控制:料帶不允許_窯爐鼓泡點、窯坎及熱點區(qū)域;
5.加料機選型:應(yīng)選擇薄層往復(fù)式及裹入式或擺動式加料機;
示圖一玻璃窯爐熔化過程模擬圖
值得提倡的是配合料的?;驂簩嵦幚?,對玻璃熔制是極為有利的。
(二)玻璃制造始于認(rèn)識和理念,終于質(zhì)量和環(huán)保
1.人們在向目標(biāo)出發(fā)以前,先有充分的認(rèn)識和良好的理念是_重要的,產(chǎn)品和技術(shù)的落后源于認(rèn)識和理念的落后;
2.從目前來看,大多數(shù)玻璃企業(yè)對原料的成分、粒度、水分的控制還沒有得到足夠的重視,依然受原料供應(yīng)商的制約,是制造_玻璃產(chǎn)品的瓶頸之一;
3.同時也不注重過程環(huán)節(jié)與細(xì)節(jié)上的技術(shù)研究并采取措施
玻璃窯爐的設(shè)計制造仍然停留在個人英雄主義階段,各種“四新技術(shù)”沒有得到充分的應(yīng)用,諸如窯爐結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、材料應(yīng)用、保溫、鼓泡、電助熔、內(nèi)窺視監(jiān)視、排放處理、余熱利用、自動化控制等;
4.目前國內(nèi)沒有一座完善的現(xiàn)代化的中大型玻璃窯爐樣板可供學(xué)習(xí)和借鑒,也是制造_玻璃的瓶頸之一
5.標(biāo)準(zhǔn)化工作非常薄弱,國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范還落后于時代。技術(shù)進步標(biāo)準(zhǔn)要先行,標(biāo)準(zhǔn)落后_是阻礙發(fā)展的瓶頸。
企業(yè)及其產(chǎn)品_終要受到市場質(zhì)量和社會環(huán)境的檢驗。
(三)配合料固體混合的10項經(jīng)典要求
1.玻璃原料的粒度:60~80目的>85%,尤其是礦物原料;
2.玻璃原料的成分:穩(wěn)定,尤其是長石、硅砂礦物的控制;
3.玻璃原料的水分:<8~10%,重點是硅砂、長石;
4.玻璃原料的稱量精度:1%~1/3000;
5.投料順序:硅砂+純堿+長石+輔助料及小料;
6.混合時間:3~5分鐘;
7.混合均勻性:≥96~98%;
8.配合料水分含量:5~7%;
9.碎玻璃:粒度≤50mm;
10.配合料混合后加入輸送落料距離:≤1米落差。
以上10項是經(jīng)典的質(zhì)量要求,企業(yè)應(yīng)達到標(biāo)準(zhǔn)化的控制。根據(jù)“二個混合器”理論,制造均勻的玻璃,冷態(tài)的固體混合工作應(yīng)占70%,且比較容易做到做好,關(guān)鍵在于認(rèn)識。
玻璃窯爐內(nèi)窺視監(jiān)視的作用:1.監(jiān)控火焰燃燒與熔制情況;2.監(jiān)視配合料走向及玻璃液表面狀態(tài),如鼓泡等;3.監(jiān)控耐火材料融蝕情況;4.手持式的內(nèi)窺視鏡可以檢查格子體堵塞及通道等的堵塞情況;5.指導(dǎo)我們采取正確的作用制度。
一個經(jīng)典的燃_氣加鼓泡電助熔玻璃窯爐模型
(六)玻璃熔化的控制
A.二個經(jīng)典的化學(xué)反應(yīng)方式:
1.鹽類的復(fù)分解反應(yīng):由鹽類到硅酸鹽再到氧化物玻璃形成反應(yīng)
大部分玻璃原料都具有鹽類的復(fù)分解反應(yīng)特點:
硝酸鈉:2NaNO3=2NaNO2+O2;4NaNO2=2Na2O+2N2+3O2
2.氧化還原反應(yīng):氧化物由低價態(tài)到高價態(tài)的可逆反應(yīng)
三氧化二銻:2Sb2O34Sb+3O2
B.玻璃熔制的五個階段即硅酸鹽物理化學(xué)反應(yīng)和玻璃形成過程:
1.硅酸鹽的形成:大約20分鐘以上,且配合料表面熔融;
2.玻璃的形成:大約5分鐘以上,成為含有大量氣泡的玻璃液;
3.玻璃的澄清:高于熔化溫度30℃以上,以熱點為中心;
4.玻璃的均化:高于溶化溫度30℃以上,以熱點為中心;
5.玻璃的冷卻:約降溫200~300℃,在分配料道進一步調(diào)整。
(七)玻璃液的澄清、均化與對流流動配合料熔化與玻璃液的流動方式模擬圖
圖示中可以看出,玻璃窯爐做為高溫液態(tài)混合器,要制造均勻的玻璃也只能占30%的均化作用并且有很大的難度。盡管我們采用了電助熔、鼓泡、流液洞下潛及上傾式、深澄清池結(jié)構(gòu)等技術(shù)措施,但終究不如配合料的混合來的便捷、方便、直觀及容易采取更多_的辦法和措施。因此,我們更應(yīng)該關(guān)注配合料的制備質(zhì)量,制造均勻的玻璃的這70%的均勻混合作用千萬不能忽視。
(八)成型工藝及其控制
1.從成型工藝來看,技術(shù)水平參差不齊,以8組雙滴料舉例:啤酒瓶機速在140~160滴/分鐘(500~600ML);輸液瓶機速在160~230滴/分鐘(100~250ML);白酒瓶由于異形瓶較多,機速大多在100~120滴/分鐘(450~500ML),工藝不規(guī)范的問題比較多。
2..從料道控制上說,除引進的標(biāo)準(zhǔn)料道外,沒有幾家料道控制是規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)料道,無論是電加熱的,還是_氣加熱的,首先是設(shè)計不規(guī)范,不肯投入,也許是認(rèn)識上的問題,這_程度影響了高機速的發(fā)揮和制造均勻的玻璃瓶。
3.真空輔助成型工藝沒有得到普及認(rèn)識和廣泛應(yīng)用,成型工藝、機速、產(chǎn)品質(zhì)量也只能停留在初中級階段。
4.在工藝設(shè)備與輔助設(shè)備的配套性方面還有很多的問題沒有認(rèn)識到或解決的不好。
?。ň牛┊a(chǎn)品質(zhì)量檢驗
1.玻璃瓶檢驗機是市場倒逼出來的,_國產(chǎn)機而言可靠性、穩(wěn)定性、適應(yīng)性、多樣性方面還有諸多不足,尚需改進和提高;
2.進貨產(chǎn)品控制、過程產(chǎn)品控制、_終產(chǎn)品控制還停留在經(jīng)驗控制、百分比統(tǒng)計控制階段,與數(shù)理統(tǒng)計控制還有很大的距離,具體表現(xiàn)在漏檢率還在百分比控制中,與國際上十萬分之一控制的距離還相當(dāng)?shù)拇?,已?jīng)不適應(yīng)大件包裝、高速灌裝線的要求了。
二.大型爐、大機型、大規(guī)模生產(chǎn)是玻璃瓶罐制造技術(shù)的_次飛躍
1.林取自動制瓶機1916年美國制造,1928年羅蘭特(比利時)和四組行列機(美國)同年誕生,1940年四組行列機改為四組雙滴機,1944年5雙,66年6雙,1971年8雙,1974年8組三滴電子定時,76年10組3滴并開始了小口壓-吹工藝。我國65年四單,85年6雙,在2000年前后飛躍發(fā)展,6雙、8雙、8三、10雙、12雙引進和制造較多。大機型、多滴料、大規(guī)模生產(chǎn)已經(jīng)是玻璃瓶罐制造的主流?! ?/span>
2.市場需求及大機型的出現(xiàn)必然要催生窯爐的大型化,耐火材料的進步、重油_氣的應(yīng)用、蓄熱室增大、保溫加強、池身增加、傾斜式流液洞、自動化控制等使得窯爐越來越向大型化發(fā)展,日產(chǎn)100~300噸玻璃以上的窯爐層出不窮。
3.關(guān)于輕量化:80年代中期至今將近30年間,有_的進步,但不理想,_減重30~40克左右。我們的制造理念、資源和市場條件、制造技術(shù)及法律法規(guī)的支持度、行業(yè)內(nèi)外的認(rèn)可度依然是發(fā)展的瓶頸,需要行業(yè)達成共識來解決。我們可以注意一下,目前,礦泉水塑料瓶也已經(jīng)實現(xiàn)輕量化了,但輕量的有些過,有軟骨病之嫌。我國現(xiàn)階段玻璃輕量瓶發(fā)展還有幾個影響因素需要解決:
?。?)制造均勻的玻璃技術(shù)方面;
?。?)料道控制的_性、穩(wěn)定性、可靠性方面;
?。?)真空輔助成型及模具設(shè)計、材質(zhì)、加工、冷卻控制方面;
(4)大比重提升自動化控制和科學(xué)管理方面;
(5)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)的支持度及行業(yè)認(rèn)識和意識方面;
?。?)市場的多輕量化玻璃瓶產(chǎn)品質(zhì)量的認(rèn)可度方面。
總之,輕量瓶技術(shù)在歐美日是成熟的技術(shù),已經(jīng)歷了幾十年的應(yīng)用,在我國則是一次技術(shù)進步的飛躍。輕量瓶既是玻璃瓶罐的必經(jīng)之路,也是必由之路。
三、_、資源合理利用、自動化控制與科學(xué)管理模式將是玻璃瓶罐制造技術(shù)的第三次飛躍機遇
1.國務(wù)院治理大氣污染10條措施的實施;
相關(guān)10條:其中相關(guān)的一是減少污染物排放。全面整治燃煤小鍋爐,加快重點行業(yè)脫硫脫硝除塵改造。二是嚴(yán)控高耗能、高污染行業(yè)新增產(chǎn)能,提前一年完成鋼鐵、水泥、電解鋁、平板玻璃等重點行業(yè)“十二五”落后產(chǎn)能淘汰任務(wù)。三是大力推行清潔生產(chǎn),重點行業(yè)主要大氣污染物排放強度到2017年底下降30%以上。五是強化_指標(biāo)約束,對未通過能評、環(huán)評的項目,不得批準(zhǔn)開工建設(shè),不得提供土地,不得提供貸款支持,不得供電供水。六是推行激勵與約束并舉的節(jié)能減排新機制,加大排污費征收力度。七是用法律、標(biāo)準(zhǔn)“倒逼”產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。制定、修訂重點行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn),建議修訂大氣污染防治法等法律。
2.玻璃成分中有害物質(zhì)元素的控制,強制性標(biāo)準(zhǔn)終究要出臺;
3.煤制甲烷(煤制_氣)應(yīng)用所帶來的發(fā)展機遇;
4.以普通鈉鈣硅玻璃為主導(dǎo)的料道著色技術(shù)的應(yīng)用
5.大規(guī)模(大機型)與小批量(小機型)搭配中大窯爐(60-100平方米以上)生產(chǎn)模式應(yīng)用;
6.自動化控制與產(chǎn)品自動檢驗及統(tǒng)計技術(shù)應(yīng)用;
7.整合新生產(chǎn)模式的建立及其示范作用與普及推廣;
8.標(biāo)準(zhǔn)和市場倒逼的促進作用將推進行業(yè)技術(shù)進步
四、玻璃制瓶行業(yè)的發(fā)展與展望
1.一個時期內(nèi)中國依然是世界玻璃制造大國和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心,窯爐應(yīng)該向應(yīng)用潔凈能源的中大型化、_化、控制自動化的方向發(fā)展;
2.我們依然面臨著原燃料資源和_的巨大壓力,用_氣及煤制(甲烷)_氣來取代煤氣爐制氣是大勢所趨,預(yù)計在未來5-10年會有大的變革性的發(fā)展;
3.瓶罐輕量化應(yīng)該在理念、技術(shù)、制造上有質(zhì)的突破和飛躍,不斷發(fā)揮_協(xié)會的領(lǐng)導(dǎo)和引導(dǎo)作用,以技術(shù)指導(dǎo)為核心的服務(wù)來打造樣板企業(yè)及推廣樣板企業(yè)的成熟技術(shù);
4.產(chǎn)品質(zhì)量、制造技術(shù)、_、企業(yè)管理等法律法規(guī)應(yīng)該加速出臺,來_和推動行業(yè)的健康發(fā)展;
5.自動化控制和現(xiàn)代企業(yè)管理模式要盡快普及應(yīng)用;
6.國家會盡快淘汰一批產(chǎn)能、技術(shù)、管理落后的污染企業(yè),建立規(guī)范的市場競爭秩序,價格機制,質(zhì)量水平,強制性的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)倒逼的管理會不斷強化,玻璃行業(yè)會不斷迎接行業(yè)內(nèi)外的新的挑戰(zhàn)。(2013-07-15)
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