浮法玻璃工艺技术的开创者、垦荒者、开拓者

       秦皇岛玻璃工业研究设计院，是目前世界三大浮法中的“中国洛阳浮法工艺技术”的主要发明单位之一，是河北省高新技术企业、河北省首批创新方法应用示范院所、创新方法推行***区域示范企业、国家火炬计划重点高新技术企业，在2012年入选了河北省首批“巨人计划”创新团队。从“六五” 到“十二五”期间，秦皇岛玻璃工业研究设计院先后承担了大量国家和玻璃行业科研项目，取得百余项科研开发成果、省部级以上科技进步奖50余项，其中《浮法玻璃“逐级澄清”与熔窑大型化成套工程技术开发与应用》项目于2008年荣获国家科技进步二等奖，秦皇岛院还获得了***和省部级工程设计奖144项、国家设计金奖5项、国家新产品证书8项、制订38个国家和行业标准和产品测试方法，拥有专利50余项。秦皇岛院研发的许多玻璃工艺的专有技术和装备都居于国内领先水平，部分则达到了国际先进水平，不但在国内玻璃生产线上大范围应用，还出口到亚、非、欧等地区。

        目前，秦皇岛院对玻璃工艺技术的研究覆盖了玻璃行业的各领域，其技术发展和研究成果如下：

        一、浮法玻璃生产工艺研究

       在 “洛阳浮法玻璃工艺”被鉴定命名（1981年4月底）之前，中国的浮法研究经历了三个阶段：1964年至1968年为第一阶段，是在里实验室完成的，这一阶段以北京建材研究院为主；1968年至1971年为第二阶段，在株洲玻璃厂完成了中间试验，以建材研究院、玻璃设计院、株洲玻璃厂为主；1971年至1981年为第三阶段，在洛阳玻璃厂完成了工业试验，主要参加单位有洛阳玻璃厂、秦皇岛玻璃研究院、杭州新材料设计院、秦皇岛玻璃设计院、建材研究院、株洲玻璃厂、上海玻璃机械厂等。

       在1995年5月4日，两家“洛阳浮法玻璃工艺”的主创单位，即秦皇岛玻璃研究院与秦皇岛玻璃设计院，合并为秦皇岛玻璃工业研究设计院。自建院以来，浮法玻璃生产工艺技术研究与提升一直是秦皇岛院科研和设计工作的重点和根本。

如果顺着一条浮法玻璃从原燃料到成品的工艺脉络、从生产线的热端走到冷端，可以展现许多秦皇岛院的研究成果：

       1.原料采选和综合处理技术

     （1）原料的砂岩湿法棒磨粉碎工艺

       砂岩湿法棒磨粉碎工艺是秦皇岛院“七五”科技攻关项目，曾获国家科技进步三等奖。工艺特点是采用湿法棒磨与湿法磁选、重选、浮选、组合酸洗等相结合的方式，对块状砂岩（粒状硅砂）优选加工，可大幅提高玻璃硅质原料的质量，并可大幅减少硅尘的产生、保护环境。

       当年砂岩湿法棒磨粉碎工艺的出现，结束了国内采用传统粉碎工艺不能生产出高档浮法玻璃用硅质原料的历史。随后，秦皇岛院不断对湿法棒磨粉碎工艺深化、完善，开发出了工艺更简化、投资更少的水力分级、受阻沉降等设备，成功生产出超白玻璃用砂，提高了超白玻璃质量和成品率。

       （2）浮法玻璃配合料粒化预热工艺

       “浮法玻璃配合料粒化预热工艺技术研究开发”是秦皇岛院承担的国家科技部在2007年至2009年院所专项资金项目科技发展规划三年课题之一，秦皇岛院完成了玻璃配合料飞散实验、分级实验、预热过程中的粒级变化实验及熔融实验，进一步完善了配合料粒化工艺技术，改进了玻璃配合料的粒化成球性能，优化了各相关工艺参数。

        取得初步成果之后，2010年5月又进行了浮法玻璃配合料粒化预热技术与装备的中间试验，通过选定合理的试验规模并参考浮法玻璃熔窑的窑龄周期，在中试线上完成了预热设备的选型后，又完成了设备的结构、材质和相应控制方案设计，并通过专家论证。

        截止到现在，秦皇岛院在“浮法玻璃配合料粒化预热工艺”方向上的研究已经获取“玻璃粒化料预热器回转筒”、“玻璃配合料粒化粘结剂添加装置”、“玻璃配合料间接接触立式预热器”等3项专利。进入“十二五”之后，秦皇岛院在之前的研究基础上初步完成了“利用熔窑烟气余热实现玻璃配合料预热、投料一体化的新技术装备”的研发，研制出“蓖式预热机”。

        2.浮法玻璃熔窑燃烧技术的研发和应用

     （1）玻璃熔窑焦炉煤气及多燃料混烧技术

       秦皇岛院当前的浮法玻璃熔窑燃烧技术集成了熔窑结构、专用燃烧器结构、焦炉煤气净化单元、自动化控制系列软件的研发，特别是在“十一五”期间技术得到了长足的发展，标志就是成功将“焦炉煤气燃烧成套技术和装备”应用在山西利虎玻璃集团等六条浮法线上，为企业节省了燃料成本、创造了的利润；同期还将这项专有技术出口到了越南、乌克兰等国家，得到了国际市场和用户的认可。随着国家产业政策调整，秦皇岛院“焦炉煤气燃烧成套技术和装备”的市场份额还将扩大。秦皇岛院自主研发的“玻璃熔窑焦炉煤气及多燃料混烧系统和装备”，作为能源综合利用的成功范例，在2013年6月获得中国建筑材料集团有限公司技术革新一等奖，在2013年12月，获全国“建材行业技术革新奖”技术开发一等奖。

      （2）浮法玻璃全氧燃烧工程应用技术

       由秦皇岛院主要承担的 “国家十一五科技支撑计划” 课题“玻璃熔窑全氧燃烧技术研究”于2006年11月1日正式立项，2010年4月底各子课题通过专家验收。到目前为止，课题在熔窑模拟、全氧条件下的玻璃熔制技术、全氧熔窑结构、新型耐火材料、全氧燃烧喷枪、全氧燃烧熔窑DCS控制系统、现场制氧技术、玻璃配合料预热技术等方面都开展了大量的研究工作并取得了成果，按照课题任务书的要求已经按计划完成主要研究内容，并把部分研究成果已应用于实践。2008年和2009年申请了2项发明专利。在“十二五”期间，“零号小炉纯氧助燃技术”在国内7条浮法玻璃生产线上应用，节能效果显著，2013年获得国家新产品试制计划证书。

        3.浮法玻璃“逐级澄清”与熔窑大型化成套工程技术开发及应用

秦皇岛院通过长达十年坚持不懈的的开发及工程应用，完成了《浮法玻璃“逐级澄清”与熔窑大型化成套工程技术开发及应用》项目，该项目以创新性突出、具有自主知识产权、技术水平高、国内外竞争力强、节能减排效益显著等特点获得了2008年度国家科技进步奖二等奖，是建材行业2008年获得的唯一***科技奖，并于2009年获秦皇岛市市长特别奖。

这一技术不但使单公斤玻璃液的熔制能耗降低25％，还成功地解决了国内外多年未攻克的微气泡缺陷难题，浮法玻璃“逐级澄清”与熔窑大型化成套工程技术开发及应用包括如下几个子系统：

      （1）“第三代小鼻区柔性力吊墙”，是具备国际先进水平的大型关键核心节能设备，成果已经在国内多条浮法线上应用，替代国外同类产品，并应用到日本、越南等多个国家。在投入商业运营的基础上，秦皇岛院还将对设备定型核心结构通过高温试验做进一步完善。

      （2）熔窑的计算机实验室各部位模拟试验，根据试验和数学模型，对窑炉结构进行优化。

      （3）平面压力轴承大碹膨胀调节机构，这项成果已经应用在新建的千吨级浮法线上，效果良好。

      （4）成套日熔量1000吨浮法玻璃生产线设计及设计软件。

      （5）窑炉快速换向软件、多级换向抗扰动软件、熔窑智能闸板换向系统软件、窑温智能控制系统软件、冷端自动取板系统软件，这一系列软件在国内多条生产线的现场应用中得到完善。目前秦皇岛院正致力于冷端智能切割输送软件的开发研究。

      （6）锡槽升温膨胀控制装置和新型过渡辊台及擦锡装置专有技术。

“十二五”期间，秦皇岛院继续对“大吨位浮法玻璃熔窑的熔化与澄清”进一步研究，通过承担河北省重大科技支撑计划项目，完善和提高了大吨位熔窑的集成技术和装备水平。2013年，“日熔化量1000吨浮法玻璃生产线重大成套节能技术及装备研发”获河北省科技进步二等奖。

       4.锡槽技术

       秦皇岛院对浮法玻璃生产线的锡槽在运行中出现的一些问题进行了深入研究，例如在槽底砖及封孔料的抗锡渗透和抗碱侵蚀方面、在顶盖吊杆的变质断裂机理和锡槽内玻璃状滴落物的形成原因方面、以及在玻璃板渗锡等方面作了大量的工作，形成了一整套独特的锡槽设计方法，诸如锡槽直线电机、吊挂式冷却水包、锡槽封孔料、封边料、特种封边料等就是秦皇岛院近年来开发的专有技术，这些专有技术产品已在合资企业或外商独资企业得到应用，包括旭硝子、斯坦因、南玻、福耀、天津日板、台玻、华尔润等大型玻璃企业，还出口到乌克兰、俄罗斯、越南、沙特等国。

       秦皇岛院的锡槽技术与设备在生产超厚超薄玻璃时尤其表现出优异性能，能够有效控制产品钢化彩虹、厚薄差、光学变形、翘曲、波纹等缺陷的产生。目前秦皇岛院致力于汽车级玻璃高档浮法线锡槽性能的优化提升，在2014年4月底上海召开的第二代中国浮法玻璃技术装备研发项目现场办公会上，秦皇岛院的代表重点介绍了在这方面的科研投入和项目进展情况。

        5.在线镀膜技术

       在线镀膜技术被广泛应用于浮法玻璃生产线，早在1996年，秦皇岛院在锡槽窄端的645摄氏度至650摄氏度处，将含有硅烷的气体均匀喷布在玻璃表面上，随着硅烷的热解在玻璃表面积淀一层薄膜，工艺几经优化和简化后在许多浮法线上应用，生产的镀膜玻璃具有膜层牢固、产量大、成本低、规格全、高透光度、高反射率等特点，还具有良好的深加工适应性。

秦皇岛院的在线阳光控制镀膜技术于1996年获得国家科技进步三等奖和部级科技进步二等奖，并获得国家发明专利。经过近十几年的发展应用，现已成为工艺先进、设备定型的成熟技术。秦皇岛院研制的地面轨道镀膜机、悬挂式镀膜机是此类专有技术的结晶。

       “十一五”至“十二五”期间，秦皇岛院利用在浮法在线LOW-E镀膜玻璃和TCO镀膜玻璃的研究优势，制定实验方案、确定试验流程，于2010年至2012年完成了科技部的《纳米气凝胶技术制备TCO玻璃的研究》项目，制造出薄膜太阳能电池（TCO）导电镀膜玻璃，经检测，试制样品的表面方块电阻和雾度等主要指标超过国际先进水平。

        6.浮法玻璃在线应力检测技术

       浮法玻璃在线应力检测技术属于非接触式光电一体化检测技术，此类技术在浮法玻璃生产线上被广泛应用，例如在热端玻璃熔窑的图像式玻璃液面计、退火段的钢化虹彩检测仪、冷端玻璃外观质量检测设备等，秦皇岛院近年对“浮法玻璃在线应力检测技术和设备”进行了改进，解决了图象信号、模拟信号远程传输过程中的干扰问题，实现了在线区分出永久应力和暂时热应力功能，并可及时调节玻璃退火参数，具有检测数据准确，操作方便的优点，现已在国内数十条生产线上使用，对指导玻璃退火控制起到了极好的作用。

       7.电气自动化控制

       秦皇岛院将“电气自动化控制”视为关键共性技术，注重协调各专业在机械技术、传感技术、信息技术、自控技术、驱动技术、接口技术和系统总体技术等七方面归纳融合，以实现各个子系统协调统一，进而实现浮法玻璃生产线的机电一体化。

       秦皇岛院的新一代热工控制设备与技术已在国内外50余条浮法生产线的热端应用，其中就包括高品质集成过程控制系统、优化燃烧控制技术、多种燃料混烧控制技术以及节能专家软件；还有“与大型化熔窑相匹配的控制技术”，它作为《浮法玻璃“逐级澄清”与熔窑大型化成套工程》项目的重要组成部分获得2008年***科技进步奖；2012年相关技术应用于玻璃生产线天燃气燃烧系统总管控制设备和支管控制设备并申请了两项专利。

       秦皇岛院的“先进数字化冷端生产线”概念自从1995年在国内首次提出并获得国家部级技术革新二等奖。近二十年的时间里，“先进数字化冷端生产线”概念在生产设备、工艺控制、总线网络等方面积累了丰富经验，形成线控与第三方设备完美结合的全数字化网络控制系统、高效可靠的传动控制系统、立体交片技术、自动分流技术、数据流跟踪算法等，广泛应用于国内外60余条浮法玻璃生产线的冷端成品段。“浮法玻璃新型智能化冷端自动控制系统开发”在2012年获得建材行业技术革新一等奖和集团公司技术革新一等奖。

        二、特种玻璃产品研究和深加工

        1.薄型微晶玻璃墙面装饰板材的研究开发

       《薄型微晶玻璃墙面装饰板材的研究开发》项目是秦皇岛院“十一五”期间承担的国家科技支撑计划课题，已经完成了薄型微晶玻璃的配方、磁控溅射表面处理技术、熔制成型工艺装备以及晶化工艺装备等方面的研究和开发，并申请了发明专利1项。

       2.浮法高硼硅耐热玻璃板材研究

       在“十一五”期间，秦皇岛院相继进行了高硼硅耐热玻璃的组份研究、熔制工艺研究、澄清工艺研究、成型工艺研究及退火工艺研究，于2010年完成了科技部院所专项资金支持的《浮法高硼硅耐热玻璃板材》项目。

        3.高性能电磁屏蔽玻璃研究

       秦皇岛院通过国防科工委民口配套的《高性能电磁屏蔽玻璃》项目，对电磁屏蔽玻璃试验过程中发现的各类问题攻关，在2009年取得突破，制作出高性能电磁屏蔽玻璃，试验表明产品各项技术指标达到技术要求，能够满足各种使用环境；同年，配合该项目承制完成的某型军机风档玻璃技术获得中国建材集团科技进步优秀奖，2012年获得部级科技进步2等奖

       4.海洋防藻用控制释放鳞片玻璃

       “十一五期间”，秦皇岛院在科技部院所专项资金《海洋防藻用控制释放鳞片玻璃》的研究基础上，制出了海洋防藻用控制释放鳞片玻璃的样板，相继进行了各类试验，并与国内外的防污漆进行对比，取得珍贵数据，成果申请了两项发明专利。

       5.生产特种玻璃的微型浮法工艺技术

       2012年底，秦皇岛院设计总包的日熔化量1000公斤的“微型浮法玻璃生产试验线”顺利引板，是我国目前规模最小的正式投产的连续化浮法生产线，可用于高硼、高铝等特种玻璃的工艺研发和科学实验。

       由秦皇岛院在2013年设计的一条“日熔化量500公斤空间抗辐照玻璃全电熔生产线”，在2014年4月点火，目前运行正常，该线可用于空间抗辐照玻璃该片的生产。

       三、行业的状态研究和标准制定

        1.2010年4月，秦皇岛院承担的国标委的标准科研项目《废玻璃的处理与综合利用标准研究》完成了项目内容，形成“废玻璃的处理与综合利用”标准草案。

        2.秦皇岛院主持修订了8个建筑用玻璃的国家标准，包括《平板玻璃》（GB11614-2009）、《平板玻璃单位产品能源消耗限额》（GB21340-2008）、《平板玻璃密度测定 沉浮比较法》（GB/T14901-2008）、《平板玻璃术语》（GB/T15764-2008）等；还参与修订了1项国家标准，是《建筑用安全玻璃 第3部分：夹层玻璃》（GB15763.3-2009）。

        3.秦皇岛院主持修订了23项行业标准，包括《超白浮法玻璃》（JC/T2129-2012）、《中空玻璃用复合密封胶条》（JC/T1022-2007）、《空心砖玻璃》（JC/T1007-2006）、《釉面钢化与釉面半钢化玻璃等》（JC/T1006-2006）等；参与起草的行业标准有6项，包括《镀膜玻璃生产规程》（JC/T2068-2011）、《安全玻璃生产规程 第1部分：建筑用安全玻璃生产规程》（JC/T2070-2011）。

满眼生机转化钧，天工人巧日争新；预支五百年新意，到了千年又觉陈。

        回顾几十年来秦皇岛院在浮法工艺技术、特别是重大装备技术开发方面取得重大进展，会发现，是创新精神、拼搏精神成就了秦皇岛院在国内同行业中技术领先的地位；秦皇岛院每一项专有技术和研发成果都包含着决策时高瞻远瞩的智慧、研发中拈花一笑的灵感、困难时百折不挠的执着、文化里敬业勤奋的素养以及管理者包容宽厚的胸怀。

       “十二五”后期乃至“十三五”期间，秦皇岛院将结合第二代中国浮法玻璃技术和装备创新的目标任务，继续加强科技人才队伍建设，继续秉承中国建材集团“创新、绩效、和谐、责任”的企业文化，开拓创新，在浮法技术上不断累进至破茧成蝶，在玻璃品系上更加繁荣到百花齐放。（作者：秦皇岛院高炜）