浮法玻璃生产工艺毕业设计.docx

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毕 业 设 计（论文）

（说 明 书）

题目：

浮法玻璃生产工艺姓名：

韩言军 编号：

20082003314

平顶山工业职业技术学院

2011年6月5日

平顶山工业职业技术学院

毕 业 设 计 （论文） 任 务 书

姓名 韩言军

专业 应用电子技术专业

任务下达日期 2011 年 03 月 01 日

设计（论文）开始日期 2011 年 03 月 06 日

设计（论文）完成日期 2011 年 05 月 20

日

设计（论文）题目：

浮法玻璃生产工艺

A·编制设计

B·设计专题（毕业论文）

指 导 教 师 王键

系（部）主 任 韩莉 郭宗耀

2011年6月2日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计（论文）答辩委员会记录

自动化与信息工程 系 应用电子技术 专业，学生 韩言军

于2011年 6 月 10 日

进行了毕业设计（论文）答辩。

设计题目：

浮法玻璃生产工艺

专题（论文）题目：

浮法玻璃生产工艺

指导老师：

王 键

答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为

。

答辩委员会 人，出席

人

答辩委员会主任（签字）：

答辩委员会副主任（签字）：

答辩委员会委员：

， ，

，

， ， ，

平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语

日

月

年

系（科）主任：

（签字）

绩：

成

日

月

年

指导教师：

（签字）

学生姓名：

韩言军 专业 应用电子技术专业 年级 08级

毕业设计（论文）题目：

浮法玻璃生产工艺 评阅人：

第 页共 页

毕业设计（论文）及答辩评语：

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）

摘要

本文主要介绍的是浮法玻璃的生产工艺。

浮法玻璃生产系统是在锡液上漂浮连续成型的较大型玻璃生产系统。

一个浮法玻璃厂的主要系统主要分为原料配料系统、熔窑系统、锡槽系统、退火窑系统等。

玻璃的形成过程是：

将原料经配料系统按照一定的比例将各原料配好后经过熔窑融化为玻璃液，将玻璃液流入到盛满锡液的锡槽中让其自动抛光成型，成型好的玻璃还应经过退火窑，将玻璃的温度和其应力值控制在正常范围内。

本文中在配料系统中主要讲的是配料系统的总体方案和硬件的实现，在配料系统中称和混合机的作用是将各原料按正确比例混合，它们也是配料系统的主要设备；在熔窑中介绍的是以燃天然气为燃料的熔窑各个部分的功能、作用和特点以及玻璃的熔化过程；在玻璃的成型控制中主要讲述的是玻璃的成型条件和机理，以及玻璃的厚度如何控制，厚度的控制主要是由拉边机实现的；在玻璃的退火中主要介绍的是如何退火以及退火的目的和重要性。

关键词：

浮法玻璃、配料、熔窑、锡槽、退火窑

2

目录

前言 1

第一章配料系统 3

1.1原料制备 3

1.2配料系统的总体方案及硬件实现 3

1.3软件设计方案 5

第二章玻璃的熔窑 9

2.1投料口 9

2.2熔化部 10

2.3卡脖 12

2.4冷却部 13

2.5小炉 13

2.6蓄热室 14

2.7玻璃的熔化 14

第三章锡槽及玻璃成型控制 16

3.1锡槽简介 16

3.2锡槽中的保护气体 16

3.3玻璃成型过程 17

3.4浮法成型的特点及机理 17

3.5浮法成型的几种缺陷 18

3.6玻璃的抛光 18

第四章退火窑 20

4.1玻璃退火的目的和概念 20

4.2玻璃退火的过程 21

总结 23

致谢 24

参考文献 25

前言

浮法玻璃（如图1）是我国上世纪70年代末，由洛阳玻璃厂率先引进英国皇家浮法玻璃生产线。

浮法玻璃常用的原材料有：

石英砂、长石、石灰石、白云石、纯碱、芒硝、碳粉、铁粉、氧化钴。

按照一定的比例和顺序加入搅拌机内进行一定时间的干湿混后，进入窑头，经投料机推入熔窑。

熔窑将配合料熔化成玻璃液，熔融的玻璃液从池窑中连续流入通入保护气体（N2及H2）的锡槽中并漂浮在密度相对大的锡液表面

上，在重力和表面张力的作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、形成上下表面平整、硬化、冷却后被引上过渡辊台。

辊台的辊子转动，把玻璃带拉出锡槽进入退火窑，经退火、切裁，就得到平板玻璃产品。

图1生产出的浮法玻璃

浮法与其他成型方法比较，其优点是：

适合于高效率制造优质平板玻璃，如没有波筋、厚度均匀、上下表面平整、互相平行；生产线的规模不受成形方法的限制，单位产品的能耗低；成品利用率高；易于科学化管理和实现全线机械化、自动化，劳动生产率高；连续作业周期可长达几年，有利于稳定地生产；可为在线生产一些新品种提供适合条件，如电浮法反射玻璃、退火时喷涂膜玻璃、冷端表面处理等。

普通平板玻璃与浮法玻璃有的不同点：

1.普通平板玻璃与浮法玻璃都是平板玻璃。

只是生产工艺、品质上不同。

普通平板玻璃是用石英砂岩粉、硅砂、钾化石、纯碱、芒硝等原料，按一定比例配制，经熔窑

高温熔融，通过垂直引上法或平拉法、压延法生产出来的透明无色的平板玻璃。

普通平板玻璃按外观质量分为特选品、一等品、二等品三类。

按厚度分为

2、3、4、5、6mm五种。

2.浮法玻璃是用海沙、石英砂岩粉、纯碱、白云石等原料，按一定比例配制，经熔窑高温熔融，玻璃液从池窑连续流至并浮在金属液面上，摊成厚度均匀平整、经火抛光的玻璃带，冷却硬化后脱离金属液，再经退火切割而成的透明无色平板玻璃。

玻璃表面特别平整光滑、厚度非常均匀，光学畸变很小的特点。

浮法玻璃按外观质量分为优等品、一级品、合格品三类。

按厚度分为3、4、5、6、8、10、12mm七种。

3.普通平板玻璃外观质量等级是根据波筋、气泡、划伤、砂粒、疙瘩、线道等缺陷多少而判定。

浮法玻璃外观质量等级是根据光学变形、气泡、夹杂物、划伤、线道、雾斑等缺陷多少来判的。

随着建筑、汽车、装饰装修、家具、信息产业技术等行业的发展和人们对生活空间环境要求的提高，安全玻璃、节能中空玻璃等功能性加工产品得到广泛应用。

平板玻璃的供求格局和消费结构正在发生变化。

玻璃行业的发展与国民经济的许多行业都存在着联系，玻璃行业对推动整个国民经济的发展都起着积极作用。

因此“十一五”规划中也对玻璃产业的发展提出了具体要求。

也颁布了各项法律法规来规范玻璃行业的健康发展。

在新的形势下，玻璃工业必须按照科学发展观的要求，转变增长方式，有效调整产业结构，才能促进行业健康发展。

第一章配料系统

1.1原料制备

1.1.1玻璃成分

玻璃的成分包括SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O和K2O。

由于一些原料有其特殊之处，所以在各个工序中都要对其加以克服才能顺利而又合理的制作出合乎要求的玻璃。

由于SiO2的熔点过高，大约在1710℃，所以就要加入适量的CaO和K2O来降低熔点，而这两种原料都相对比较贵，容易提高制作成本，就适量加一些Al2O3，还有其他的一些原料加入，都有其中的用意，每一种原料的加入都是有原因的。

1.1.2玻璃原料

主要有：

石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸等。

图1.1石灰石 图1.2石英砂 图1.3纯碱

辅助原料：

着色剂 金属氧化物。

助熔剂：

萤石CaF2。

澄清剂：

碳。

1.2配料系统的总体方案及硬件实现

1.2.1总体方案

按照浮法玻璃生产线的工艺要求，配料现场需要石英砂、长石、石灰石、白云石、纯碱、芒硝、碳粉、铁粉、碎玻璃等九种主要原材料的供应仓。

本系统分上料系统和配料系统，上料系统主要负债各种原料的供应，包括进料仓，上料斗提，料仓，称。

25

配料系统包括集料皮带，混合机，皮带。

这两个系统各由一个S7－414－3PLC来分别控制。

由于配料现场工作时灰尘较大，并考虑到设备散热以及原料设备分布广泛等因素，将主要控制设备放在隔离的中央控制室内（简称中控室），各控制现场设备接入本地控制单元，再通过现场总线同中控室的控制设备通信。

根据客户需求以及控制需求，玻璃配料系统的系统设计如图1.4所示。

图1.4玻璃配料系统的系统设计

1.2.2硬件系统实现

WinCC服务器/客户机：

WinCC服务器和客户机基于PC机，CPU为PIII－750E，内存512M，硬盘80G。

服务器安装Windows2000Server，客户机安装Windows2000Professional版。

另外，服务器和客户机都安装西门子WinCC5.0软件。

在标准和强大的SybaseSQLAnywhere数据库中，保存了所有组态的表格，同时所有的过程数据也是利用该数据库进行归档操作。

WinCC服务器/客户机和工程师工作站通过以太网联入中央交换机中，和PLC的以太网模块进行数据操作。

PLC系统：

鉴于该控制系统的复杂型以及实时性的要求，PLC选择西门子

S7－400系统。

上料和配料PLC的配置一样。

其部分硬件组态如图1.5所示配料PLC和上料PLC各通过一块以太网模块CP443－1来连接到中央以太网交换机。

WinCC服务器和客户机通过TCP/IP协议包来读写S7－400里面的变量和数据。

图1.5ＰＬＣ系统硬件组态图

称重系统：

称重系统采用劳特普利森公司（LahtiPrecision原为RautePrecision）公司的WB－950，该产品为迎合工业配料与称重领域分批配料过程的快速及精确要求而开发的。

此系列的控制器具有独立执行配料及控制必要的所有功能。

它们可以作为标准独立控制器使用或作为集成系统的组件使用。

对于每一个称重系统来说，需要

WB950主板外，为了参数下载和故障诊断，配置一块RS232串口接口模块板

WBI－232－A－1和一块RS485串口接口模块WBI－485－A－1。

为了控制仓和称，配置2块PXI－1920N数字I/O单元。

称重系统通过PROFIBUS总线连接到主PLC，用来传输配方数据，重量的设定值、实际值，水份数据等等，配置一块PROFIBUS接口板WBM－PROD－A－1。

碎玻璃及硅砂堆场：

考虑成本和热端拉熔量的需要，在冷端玻璃后加工阶段出现的边角料以及破碎的玻璃，经过破碎处理后，经皮带进入碎玻璃仓和备用仓，经过碎玻璃称后，由皮带传送铺放在混合料后进入窑头。

碎玻璃系统有6条皮带，为了检修方便，每条皮带都可以在本地启停，或者由远程中控室的主PLC控制。

碎玻璃系统存在大量的玻璃灰，为了工人的健康和环境需要，还必须设置除尘系统。

该系统选用西门子S7－315来进行控制，并通过PROFIBUS现场总线和主PLC通信。

原料区域的配料当中70％左右是硅砂，硅砂的用量大；硅砂中的水含量需要严格控制，外购的硅砂需要风干一段时间才可以进入配料，所以设置单独的硅砂堆场是必须的。

硅砂系统由硅砂上料系统、斗提、布料小车、耙砂机、振动筛以及传输皮带组成，该控制系统也采用S