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本 科 生 毕 业 设 计（论 文）开题报告题目： ghw 姓 名： 学 号： 指导教师： 班 级： 所在院系： 材料科学与工程学院1. 课题背景意义 玻璃是经熔融而冷却固化的非结晶（在特定条件下也可能成为晶态）无机物，具有一系列非常可贵的特性：透明、坚硬、良好的耐腐蚀、耐热和电学、光学性质；能够用多种成型和加工方法制成各种形状和大小的用品；可以通过调整化学组成改变其性质，以适应不同的使用要求1；特别是制造玻璃的原料丰富，价格低廉。因此玻璃获得了非常广泛的应用，在国民经济中起着重要的作用。平板玻璃是指其厚度远远小于其长和宽，上下表面平行的板状玻璃制品。平板玻璃分为窗玻璃、压花玻璃、夹丝玻璃、吸热和反射玻璃、光致变色玻璃、釉面玻璃、玻璃空心砖、波形玻璃、槽形玻璃和镀膜玻璃等。平板玻璃的生产方法有：有槽垂直引上、无槽垂直引上、对辊引上、平拉成形、狭缝引下法、溢流引下法和浮法等。其中，浮法相对于其它方法由于其具有建设快、投资省、质量好、产量高、成本低、品种多等优点1，近年来获得了广泛的应用。2004年全国平板玻璃产量为3亿重量箱，其中浮法玻璃占84%，产量达到2.52亿重量箱。2002-2004年三年间，仅浮法玻璃生产能力就增加了近1亿重量箱，到2004年底国内浮法玻璃生产线共有123条，生产能力超过2.87亿重量箱。截至2006年底，中国已建成浮法玻璃生产线162条2。由此可见浮法平板玻璃生产方法的广泛应用。锡槽是盛熔融锡液的槽形容器，它是浮法玻璃成形的关键热工设备，是浮法玻璃生产的核心，被看作是浮法玻璃生产过程的三大热工设备之一。来自池窑的玻璃液，在锡槽中漂浮在熔融锡液的表面上，在重力和表面张力的作用下完成摊平、展薄、冷却、固型等过程，成为优于磨光玻璃的高质量的平板玻璃。锡槽有两个主要特征可调性和密封性。可调性是指玻璃液流量、锡槽的纵向和横向温度、保护气体用量和配比等的调节，以及玻璃带在锡槽中的形状和尺寸的控制。密封性是指为了防止锡液氧化、保证玻璃质量，整个锡槽必须尽可能做到比较好的密封。锡槽的设计对投产后的生产过程起着重要的作用，它为浮法玻璃成形提供了必要的条件，因此必须做到精心设计，力求满足锡槽的主要特性3。2. 浮法玻璃锡槽简介目前，国内外浮法玻璃生产企业所使用的锡槽结构可分为以下几种：按照流槽形式分：（1）宽流槽型 流槽宽度和玻璃原板宽度相近；（2）窄流槽型 流槽宽度在600-1800mm范围内。按照锡槽主体结构分：（1）直通型 锡槽进口端和出口端宽度相同。此种形式的流槽，结构简单，制造方便，一般配置宽流槽；（2）宽窄型 也称大小头型，其进口端较宽，出口端较窄，结构较窄、较复杂，常与窄流槽配合。按照胸墙结构形式分：（1）固定胸墙式 胸墙设计为固定的，所有操作孔、检测孔都有固定的位置和一定的尺寸。此种结构整体性能好，便于密封，但限于操作孔位置固定，操作不够灵活。（2）活动胸墙式 也称为可拆胸墙式。此种锡槽的胸墙上部分为固定式，沿口以上至固定胸墙的间隙用活动边封填塞。此种结构的操作孔可以根据需要灵活设置，便于操作，适应于生产多品种产品，但密封较为困难。（3）固定胸墙加活动边封式 这种结构综合了以上两种结构的优点，以便于生产操作，而在后部不经常操作处设计为固定式胸墙结构，仅预留必要的操作孔，以便于锡槽的密封。国内锡槽多采用此种结构。按照发明厂家分：（1）PB法锡槽 为英国皮尔金顿玻璃有限公司所发明。该锡槽的进口端为窄流槽形式，主体结构为宽窄型，内衬耐火材料，外壳为钢罩。锡槽的出口端由过渡辊台组成。（2）LB法锡槽 为美国匹兹堡玻璃公司所发明。该锡槽的进口端为宽流槽形式，主体结构为直通型。同PB法锡槽相同，LB法锡槽内衬为耐火材料，外壳为钢罩，其出口端也为过渡辊台结构。（3）洛阳浮法锡槽 有中国玻璃工作者设计，由于在洛阳试产成功而得名。这种锡槽结构采用窄流槽、宽窄型主体结构、过渡辊台等。锡槽内衬为耐火材料，外壳为钢罩。截至2006年底，中国已建成浮法玻璃生产线162条，其中全部或主要采用中国浮法技术的生产线达135条，占中国浮法玻璃生产线数量的83%。而且由于中国玻璃工作者的努力，目前开发的锡槽成型技术有4：（1） 开发了玻璃液流量精确控制技术，控制精度可达到1/1000以上，比常规控制精度提高5倍以上，大大提高了锡槽热工制度的稳定性。（2） 开发了新型石墨挡坎及配置方案，结合深夜区的优化设置，控制锡液流动，达到控制锡液横向温差<2的国际先进水平。提高了玻璃液表面平整度，减少了玻璃厚薄差。（3） 开发了锡槽入口、出口隔墙新型整体密封技术，使锡槽出口压力由原来的15Pa提高到了30Pa以上。 （4） 开发了高精度、高稳定性全自动拉边机，完全可以替代进口设备。（5） 开发了先进的流液道结构，加强闸板附近的密封，减少熔窑气氛对锡槽的影响，减少杂质（含O、S等成分）进入锡槽。（6） 设置高纯度氮气密封装置，对镜如锡槽顶部、边部的保护气体进行计量，实行精确控制。（7） 开发了气体导流技术和装备，可以有组织地控制锡槽内气体的流向，排除锡槽内含SnO、SnS等污染物的气体，改善锡槽内的气氛环境，减少由O、S引起的缺陷，提高玻璃产品的质量。（8） 开发了保护气体分配技术，根据工艺要求调解氮氧比例，确保进入锡槽的保护气体满足生产高质量玻璃的要求。（9） 开发了锡液净化技术，减少了锡离子对玻璃体内的渗透，减轻玻璃的钢化虹彩。（10） 优化集成多年理论和经验，编制了完整的操作软件用以指导生产，是最佳生产工艺参数具有可重复性，大大缩短了改变生产品种的时间。技术开发前后锡槽工艺参数对比表见表2-1。如前所述，浮法玻璃近年来得到了迅猛的发展，而锡槽又是浮法技术的关键设备。因此，我结合在兰州浮法玻璃厂参观实习的实际情况进行了浮法玻璃锡槽的设计。本次设计参考国内外一些玻璃厂的浮法工艺流程，从中吸取了较先进的工艺设计。通过对锡槽的进口端，主体以及出口端的设计、附属设备的选型、表2-1 锡槽参数指标对比指标技术开发前技术开发后玻璃液流量差/ t/d240.5锡液横向温差/52锡液入口槽压/ Pa920锡槽出口槽压/ Pa1530热量衡算，使其具有一定的先进性、可靠性及可行性。并提高了自动化程度，提高了劳动效率，降低成本。总体布置协调，而且生产工艺布置合理，并采用节能燃烧制度。具有较好的社会效益和经济效益。3 设计任务和原始资料3.1 设计任务（1）参考有关文献资料，了解目前浮法生产技术的先进性（2）根据实践与理论知识进行锡槽的进口端，主体以及出口端等结构设计与尺寸的确定；（3）绘制出锡槽的正视图，侧视图以及俯视图共三张图（A1两张，A3一张）；（4）编写说明书。3.2 设计原始资料锡槽年产量：600t/d。 玻璃厚度：3mm。拟设计浮法玻璃的化学组成，见表3-1所示。表3-1 浮法玻璃组成化学组成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2OSO3含量/%72.40.970.078.203.6014.200.250.304 设计思路（1）由所给出的玻璃化学组成用经验公式计算出玻璃的理化性能；（2）绘制拟定玻璃的粘温曲线图；（3）锡槽的结构设计与计算，包括锡槽进口端结构、主体结构、出口端结构和锡槽钢结构的设计与有关尺寸的计算；（4）锡槽的热平衡与电热功率的计算；（5）锡槽附属设施的选用及设计；（6）锡槽设计中注意问题的讨论。5设计要求5.1 浮法玻璃成型对锡槽的要求a：锡槽的气密性为了防止锡槽中的锡液氧化污染玻璃，需要在锡槽中充满还原性气体，一般采用N2、H2的混合气体，其中N2：H2=（90-97）：（10-3）；同时要求槽内氧气含量小于10ppm。在生产实践中锡槽的密封方法有两种：1气封装置 在锡槽的端部和操作孔处横向喷入一定速度的保护气体以形成一定压力的气幕，以阻止氧气扩散进入锡槽。2耐火挡帘 在进口端采用一道或多道耐火挡帘，形成一定阻力，提高锡槽内保护气体压力，阻止外界空气或氧气进入锡槽内。锡槽气密性取决于结构设计上是否满足气密性的要求,而又便于操作和维护，与锡槽胸墙和顶盖所用的材料有关，这种材料应不具有连通型的气孔和缝隙，不让氧气渗入。目前采用的内衬耐火材料外包钢罩的结构有效的防止了氧气扩散进入锡槽的可能。在锡槽的进口端，出口端以及拉边机，挡边机，冷却器，测量监控等操作孔处，一般采用气封装置，本次设计亦采用气封装置。此外，锡槽操作尽可能采用自动控制，减少打开操作孔次数以防漏气。b：锡槽的可调性1）锡槽内温度的调节；2）玻璃液液流的调节；3）锡液对流的调节；4）玻璃厚度、形状、尺寸的调节；5）保护气体用量及纯度的调节；6）既定的温度制度；7）满足节耗的要求；8）提高自动化水平。5.2 设计对锡槽的要求设计是锡槽工程的起步，也是关键的一步，对投入运行后的生产过程起着决定性的作用。必须尽心设计，力求作到：技术先进，施工可能，操作方便，经济合理。对锡槽设计的具体要求为：要保证即定的温度制度，以便满足玻璃的成型要求；要满足锡槽的密闭性，避免外界空气进入锡槽的内部空间，使锡液氧化，污染玻璃；要满足锡槽的可调性，便于控制，调节和改变锡槽内的温度，压力和气氛制度，适应多品种的玻璃生产要求；要满足节能降耗的要求，尽可能使锡槽均匀，合理的散热，减少为强制冷却和均热所需的电加热功率；要作到技术先进可靠，尽量减轻日常操作的劳动强度，提高生产过程控制的自动化水平。6设计进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）周 次设计（论文）任务及要求第1-3周在工厂深入了解玻璃工厂的布局及工艺流程等相关知识第4-5周根据设计任务，查阅相关资料，撰写开题报告并进行答辩第6-10周根据设计流程进行设计计算等工作，并绘制设计草图第11-13周设计图纸绘制第14-15周编写设计说明书第16-17周设计图纸及说明书的修改及打印第18周整理设计过程的相关材料，准备答辩参考文献1 姜建华无机非金属材料工艺原理M北京：化学工业出版社2005：33-40.3 陈福，赵恩录，曾雄伟浮法玻璃富氧燃烧节能技术的研究J.中国玻璃2007，32（4）：32 林岩忠.浅谈锡槽设计的盲点J中国玻璃2007，32（1）：234 彭寿中国浮法玻璃技术的现状与前景展望J中国玻璃2007，32（3）：3-4