纪念“中国洛阳浮法”诞生50周年
发布时间 [2021-09-28]

中国“洛阳浮法玻璃工艺”的研发历程


工业史上每一个划时代新技术的孕育过程总是经历了常人难以想象的艰难险阻,对于中国玻璃工业来说亦是如此。上世纪六七十年代,我院科研人员在内的老一辈玻璃人历经多年探索,以智慧和汗水让中国“洛阳浮法玻璃工艺”在中华大地上诞生;而后不断刷新规模与品种,使之成为与英国皮尔金顿浮法、美国匹兹堡浮法并驾齐驱的世界三大浮法工艺之一,这其中既有我国工业前行大背景的推动,也离不开我院一代代科研人员的努力与牺牲。

今年是中国“洛阳浮法玻璃工艺”诞生50周年,特殊的日子铭记难忘的过往,在此特对半个世纪以前的研发历程予以回顾。这不仅是要将那段历史、那段精神展现于世人;更是为了将洛阳浮法精神代代相传,为当下的奋斗历程提供指引与动力。

一、浮法工艺研发的由来

上世纪50年底末,世界出现了以英国皮尔金顿公司为代表的浮法玻璃工艺;技术甫一问世,即以高透光率、高平整度和高可加工的产品,引起了世界轰动。划时代的新技术也得到了党和国家高度重视,我国曾先后派出多个代表团队赴英国商讨引进事宜,但无一例外的遭到了对方的排挤和技术封锁,甚至歧视到不允许我们参观已经淘汰的落后的工艺技术和设备。


▲黄钧(1927—2009),中国浮法玻璃工艺的开拓者和奠基人,主持我国平板玻璃浮法工艺技术的重要科技攻关、中间试验和生产线建设。


自立自强为人民,辛勤钻研效祖国。没有技术和样品来借鉴,我们就自己摸索着干。1960年至1963年,北京的建筑材料科学研究院和上海耀华玻璃厂开始探索玻璃浮法工艺,但由于西方国家的封锁且技术难度大,没有取得实际进展。1963年,建工部下达浮法工艺研制计划,由时任玻陶局局长祁俊挂帅,1964年成立了建材研究院项目组。在这样的大背景下,作为秦皇岛院第一代科技工作者的代表,黄钧任项目负责人,嵇训烨、梁志宏、陆军等人作为项目组主要成员展开了我们自己的浮法工艺研发。

二、实验室试验阶段——摸索中前行

1965年,黄钧等人决定从浮法原理开始着手,分组攻关成型原理、成型条件、玻璃成份等基础工作,也自此开始了全面的实验室研究阶段。

当时正值新中国历史上的特殊时期,但恶劣的研发条件并没有阻挡大家前进的脚步。项目组首先解决了浮抛金属的问题。根据掌握的科学知识,实验人员根据熔点低、不易氧化两大特性先初筛了锡、锡铜合金、铝等金属并进行多次实验,最确定了高纯度锡作为金属介质,解决了浮法工艺成型关键问题。

同样的反复探索过程也体现在了保护气体和玻璃成分的选取中,在千余次科学实验、数百本实验记录的积淀下,项目组最终确定将氮氢混合气作为保护气体,并试验出适用于工业化生产的玻璃成分配比;而这一套方案也沿用至当下,是为当代浮法玻璃工业的技术基础。

在工艺原理取得阶段性的进展的同时,项目组也在管庄开始了小型实验阶段:熔化采用了小型电熔炉,成型室以粘土砖砌筑,保护气体当时采用了用管庄试验场的水煤气;用小型的压延机使熔融玻璃成型后, 再进锡槽进行抛光。反复的试验、改进后,现场最终拉出了200-250mm宽的浮法玻璃带,可切成约1m长的玻璃条。成功的实验结果不仅奠定了浮法成型的雏型,也坚定了科研人员开发浮法工艺的信心。


三、中间实验阶段——终于有所进展!

半工业性中间试验选在了株洲玻璃厂。项目组决定利用球窑车间一条新建成但闲置未用的玻璃球生产线,将其改造为浮法中间试验线使用。l968年2月,由株洲玻璃厂、黄钧项目组和建材部玻璃设计院等3个单位组成的试验班子,着手开展球窑改建和各项试验准备工作。

试验线的熔窑熔化能力为15吨/日,使用洗涤煤气作燃料。锡槽有效长度24.78米,有效宽度为1米,玻璃板宽范围为0.4~0.9米,拉引速度为45~250米/小时;槽体用矾土混凝土捣打,石膏板保温,流槽分别用粘土砖和石英砖制作,采用功率为600千万的电加热。退火窑总长39米,有效宽度1米,用煤气加热,输送辊道长7米。保护气体采用了经脱焦、脱碱、脱水处理发生炉煤气半燃烧废气。l970年6月16日项目开始点火烘烤锡槽,7月15日开始加锡,锡液深度75毫米;l971年3月30日停窑放锡,半年多的中间试验结束。中间试验初期,项目组采用了“压延法”的生产流程,但出现了很多问题。于是,在1970年9月7日改用了“流入法”,即取消压延机,高温玻璃液通过流槽直接流入锡槽摊平、抛光、成型,获得了良好的改造效果;这次拉出了板厚为6毫米、板宽为600毫米的浮法玻璃,这也是我国自行摸索、研究掌握的浮法成型方法。


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在此基础上,项目组对流槽的材料、形状和安装位置进行了多次试验和改造,最终采用喇叭形带斜坡的流槽,将流槽端部伸进锡槽悬臂100毫米左右,离锡液面15~30毫米;同时,通过试验,对锡槽的构造、加热方式、保护气体、流槽材料、熔窑和退火窑等如何适应浮法工艺要求也进行了探索。至此,研究人员初步掌握了6毫米浮法玻璃生产技术,并进一步验证了用锡作为浮法介质的正确性,在成型方法上也取得了实质性的进展。


四、洛阳工业实验阶段——六家单位联合攻关

中间试验结束后,建材部有关领导人员在考察中提出将株玻厂把正在生产的压延线改造为浮法工业试验线,进行扩大的工业性试验。但由于株玻自身生产原因,放弃了继续进行浮法工业性试验的机会。

随后,1971年5月,建材部决定将洛阳玻璃厂原来准备为西德进口机械磨光玻璃配套的压延线改建成我国第一条浮法生产线,正式开展了工业性试验。

根据要求,洛玻厂要在压延窑不放玻璃水进行保温的情况下, 用三个月时间完成全部改造工作,投入试验生产。洛玻厂、秦皇岛玻璃研究所(原北京建研院玻璃所迁至秦皇岛,即我院前身之一)、株洲玻璃工业设计研究所(原玻璃设计院下放株洲部分)、秦皇岛玻璃设计院(原玻璃设计院下放秦皇岛部分,我院前身之一)、株洲玻璃厂、建材研究院六个单位联合奔赴洛阳玻璃厂,于压延车间为浮法试验改造工程开展了现场设计、改建和试验准备等工作。

经过共同分析研究、确定改造方案后,项目组将工业性试验线的熔窑熔化量定为75t/d;将原压延线的退火窑前端拆除25m建锡槽,槽体用耐热混凝土现场捣打,顶盖用预制耐热混凝土拼装,加热元件用铁铬铝电热丝在耐高温瓷管上缠绕而成;保护气体用发生炉电脱焦煤气再经脱硫、脱氧净化处理;对退火窑也作了相应的改造。为了改善玻璃质量,解决保护气体的问题,项目组创造性的设计出一套保护气体方案:利用玻璃厂现有的煤气设备,仅花费十几万元,就保证了生产顺利进行,而这个系统一直使用到洛阳投产的第一窑期。

1971年9月,洛玻浮法工业性试验线投入运行并进行试验;经过几次试拉,于9月23日成功地拉引出板厚为6mm、原板宽1.6m的浮法玻璃。自此,我国拥有了自行研发的第一条浮法玻璃生产线,改写了我国不能生产浮法玻璃的历史。

在此基础上,为解决浮法玻璃工艺各种生产技术问题,稳定正常生产各种规格浮法玻璃创造条件,项目组继续在玻璃拉薄、展宽、板宽收缩率、板面平整度、钢化彩虹、板宽流量控制、保护气体脱硫试验等等课题进行实验,通过1974年、1978年投产第二、三个窑期的实验,各项技术指标逐步达到预期要求。


五、鉴定会及“洛阳浮法玻璃工艺”的诞生


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国家发明二等奖证书


1981年4月,浮法玻璃新工艺国家级技术鉴定会在洛阳玻璃厂召开。与会代表在听取了洛玻的试验报告,参观了3毫米浮法玻璃的生产线现场以及陈列的5毫米、6毫米的产品后,对该工艺予以高度评价,并将其命名为“洛阳浮法玻璃工艺”。

1981年7月中国“洛阳浮法玻璃工艺”被授予国家发明二等奖,我院前身的秦皇岛玻璃研究院、秦皇岛玻璃设计院在六家发明单位中占据其二,中国“洛阳浮法玻璃工艺”也由此正式诞生。工艺不仅打破了国外的技术垄断,还填补了我国科学技术和工业生产上的空白,展现了我国玻璃工业的科技创新水平,开辟了变革、创新和发展的新时代。1982年,由我院设计的通辽玻璃厂经八年探索成功点火投产,第一次实现了中国“洛阳浮法玻璃工艺”的量化生产,至此,中国玻璃工业正式进入了浮法的时代。


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通辽玻璃厂


时间飞逝,中国“洛阳浮法玻璃工艺”发展到今天,已经历了半个世纪的风风雨雨;而今天,在国际化浪潮下我院的飞速发展不仅得益于中国“洛阳浮法工艺”的技术积淀,更得益于老一辈科研人员拼搏、创新精神的代代相传。

展望玻璃行业发展的未来,机遇和挑战并存,创新与拼搏在企业乃至整个行业的发展也更为重要。“唯改革者进,唯创新者强,唯改革创新者胜”,作为中国玻璃技术的母体单位和行业新技术的引领者,我们一定要秉承前人智慧,勇挑时代担当,为中国乃至世界玻璃工业的做优做强做出更大的贡献!