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太阳能高硼硅玻璃管生产工艺

培训资料

山东泰和光能
9月16日

目 录

一、玻璃基础知识
1.玻璃定义
玻璃是在熔融时能形成连续网络结构氧化物（如氧化硅、氧化硼、氧化磷等），其熔融体在冷却过程中黏度逐步增大并硬化而不结晶硅酸盐无机非金属材料。
2.玻璃性质
玻璃和结晶状态不一样，它质点排列仅在短距离内呈规则性，超出一定距离，排列规则性逐步消失而形成无规则性，所以，玻璃含有各向同性，即在不一样方向上含有相同性质。
（1）光学性质
玻璃光学性质关键从折射率，色散率，反射率和透过率四个方面考量。
a 折射率
当光从一个介质进入到另一个介质时，在两种介质界面处，一部分光进入到另一个介质中，而且改变了原来传输方向，这种现象称为光折射。折射率是物质光学性质中最基础性质。对透明玻璃，尤其是光学玻璃，折射率是玻璃使用过程中最关键物理性质。
b 色散率
多列波在媒质中传输，它们频率不一样，传输速度亦不一样，这种现象叫色散。对于光波，复合光经过三棱镜等分光器被分解为多种单色光现象，叫做光色散。不一样波长光线玻璃含有不一样折射率，将折射率对波长作图，可得玻璃色散曲线。
c 反射率
当光从一个介质射入另一个介质时，在两种介质界面上，一部分光被反射回原来介质中，这种现象叫做光反射。镜面反射率取决于反射光线介质折射率及入射角。反射又分为镜面放射和漫反射。当一束平行入射光线射到粗糙表面时，因面上凹凸不平，造成反射光线向不一样方向无规则反射，这种现象叫做漫反射。漫发射光是指从光源发出光进入样品内部，经过数次反射，折射，散射及吸收后返回样品表面光。漫反射测量在提取样品组成和结构信息方面更为直接可靠。
d 透过率
强度为I0光束经过玻璃，强度降为I，它们比值I0/I称为透过率。透过率高说明玻璃透光性能很好。
（2）热学性质
通常来讲，材料热学性质关键包含:热容、热膨胀、导热性、热稳定性等。玻璃热容随温度上升而增加。在转变温度 (Tg)以下，热容增加不显著；温度升至Tg以上时，热容快速增加；熔融态玻璃热容伴随温度上升而急剧增加。玻璃热胀系数关键由玻璃化学组成决定，Na2O和K2O显著地提升热胀系数；石英玻璃热胀系数最小;增加SiO2 含量可取得低热胀系数玻璃。玻璃是热不良导体，当玻璃忽然遇冷时，常常因收缩差异引发体积效应造成局部或表面张应力，致使玻璃破裂。能经受急剧温度改变而不破裂性能称为玻璃热稳定性，它关键取决于玻璃热胀系数、弹性模量和强度。钠钙玻璃热胀系数大，耐急冷急热能力差;硼硅酸盐玻璃热胀系数小，耐急冷急热能力强，称为耐热玻璃；热胀系数最低石英玻璃，热稳定性最好。
（3）电学性质
在室温下玻璃是电绝缘体,当玻璃被加热时,其导电性能随温度升高而显著增强.熔融状态下玻璃完全变成了导电体。玻璃电熔是将电流经过电极引入玻璃液中,通电后两电极间玻璃液在交流电作用下产生焦耳热,从而达成熔化和调温目标。
玻璃导电性和温度有一定相关性，在生产玻璃需要温度很高，用热电偶测量困难时可采取测量玻璃液导电率方法来控制玻璃液温度。
3.高硼硅玻璃
高硼硅3.3玻璃是玻璃一个，其成份中SiO2>80%，B2O3>12%，平均线热膨胀系数(20-300度)为α=(3.3±0.1)×10-6k-1，由此得名。高硼硅3.3玻璃特点是：一级抗水解性能：耐水性能：在98度时耐水性为一级，在121度时耐水性为二级；化学稳定性高：耐碱性能:A2级，耐酸性能Na20≤100μgm-2；耐高温冲击：能够耐受230度高温冲击而不会炸裂；玻璃机械性能好，耐用，耐冲击；太阳照射累计100小时后，其太阳透射比不会下降。
二、工艺步骤
玻璃制造工艺分为熔融法和非熔融法。熔融法是传统制造方法。工艺步骤为：原料预加工、配合料制备、熔制、成型、退火和后加工，即得成品。工业化生产一般玻璃多用熔融法。对于不一样形状玻璃制品，常见玻璃成型方法有吹制法、压制法、拉引法、浇筑法、压延法等。玻璃后加工分为冷加工、热加工和化学处理三大类。冷加工包含研磨抛光、切割、喷砂、钻孔。热加工包含烧口、火抛光、火切割、火钻孔、真空成型和玻璃灯工。
硼硅3.3玻璃管含有熔化温度高、易挥发、易分层、易分相等特殊性，通常生产工艺方法为：
配合料混合均匀后加送入电熔窑内，熔化好玻璃液经流液洞进入上升道、料道，玻璃液在料道经溢流排泄掉表层废料，将均化好、满足成型温度玻璃液供给供料机，再经匀料筒、吹气杆、料碗、端头进入真空跑道、保温跑道、激光检测、水平拉管机成型，然后经分选机、梳理机分拣合格玻璃管，最终经人工包装后，运输入库。

工艺步骤图以下：
玻璃熔制
温度约1600度
配合料

熔窑

流液洞

水淬
上升道

玻璃液输送，形成可供成型温度
温度约1300度

溢流
供料道

供料机

料碗

端头

真空、保温跑道

水平拉管机

质量检测
废品
分选机

梳理机

不合格品
检验、包装

合格品

运输入库

切断机
拉管机
保温跑道
真空跑道
供料道
电熔窑
玻璃管生产简图

三、关键原材料及要求
生产高硼硅3.3玻璃关键原材料有：石英砂，五水硼砂，硼酸，食盐，氢氧化铝，碎玻璃。
1石英砂
石英砂又称硅砂，引入二氧化硅原料。关键由SiO2(质优者可达99%以上)组成，并含少许Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2和Fe2O3等。其中，Fe2O3是有害成份，它能使玻璃着色而降低透明度。一些石英砂还含有CrO3，它是一个着色能力比Fe2O3强30-50倍着色剂，使玻璃着成绿色。TiO2使玻璃着成黄色。所以，在制造无色玻璃制品时，应控制这些氧化物含量。SiO2是形成玻璃最关键成份，它以硅氧四面体[Si04]结构组成不规则连续网络结构，从而形成玻璃"骨架"，所以又称为玻璃形成体氧化物。SiO2本身就可形成玻璃，即石英玻璃。引入二氧化硅能够提升玻璃熔制温度、黏度、化学稳定性、热稳定性、硬度和机械强度，但同时又能降低玻璃热胀系数和密度。SiO2缺点是熔点高、黏度大，造成玻璃熔化、澄清和均化困难，能耗增加。
石英砂颗粒组成和颗粒大小对原料制备、玻璃熔制、相关键影响，所以是评价其质量关键指标。在同一份石英砂中颗粒大小不一样，其铁、铝氧化物含量也不相同，粒度越小其铁铝含量越高。
SiO2相对分子量60.06，密度2.4－2.5g/m3。
石英砂技术要求
化学成份 SiO2＞99％
Fe2O3＜0.04％
粒度范围 32－150目
150目以下超细粉≤10%
32目以上≯0%

2五水硼砂
五水硼砂是引入B2O3和导电Na+原料。
B203也是玻璃形成氧化物，它以硼氧三角体[BO3]和硼氧四面体[B04]为结构组元，在硼硅酸玻璃中和硅氧四面体共同组成结构网络。B2O3能降低玻璃热胀系数，提升玻璃热稳定性、化学稳定性和力学性能，增加玻璃折射率，改善玻璃光泽，B2O3还起助熔剂作用，降低玻璃熔融温度，加速玻璃澄清和降低玻璃结晶能力。B2O3常随水蒸气挥发，当B2O3引人量过高时，会造成玻璃熔体黏度降低、玻璃热胀系数增大和硬度降低等，发生反常现象。
对硼砂质量要求：B2O3>35%,Fe3O2<0.01%,SO42-<0.02%。
3硼酸
硼酸（H3BO3）也是提供B2O3关键原料。相对分子量61.82，密度1.44g/cm3，理论化学组成为B2O356.45%,H2O43.5%。硼酸为无色透明鳞片状晶体，微有光泽，触之有脂肪感，易融于水。硼酸在玻璃熔制过程中易挥发。
玻璃工业对硼酸质量要求是：H2BO3>99%,Fe3O2<0.01%,SO42-<0.2%。
4食盐
高硼硅玻璃熔化温度高，难于澄清，采取传统澄清剂，澄清效果不显著。现在普遍采取氯化钠作为澄清剂，氯化钠沸点为1 413 ℃。在更高温度下，氯化钠便会从玻璃液扩散到残余气泡内，使之膨胀，从而上升溢出玻璃液。
5氢氧化铝
是提供氧化铝关键原料。A1203能提升玻璃黏度，降低玻璃结晶倾向，提升玻璃化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度和折射率，减轻玻璃对耐火材料侵蚀，并有利于氟化物乳浊。所以，绝大多数玻璃中全部引人1%-3.5%Al203，通常不超出8%-10%。
6碎玻璃
碎玻璃在使用过程中又称孰料，生产中对玻璃用应对生产工艺制度影响很大，在配合料中加入碎玻璃能够使熔化进行得较为顺利，也能够降低气泡率。碎玻璃加入可降低生产成本和能源消耗，增加熔出率，消除废渣公害和改善生态环境。
电熔窑正常运行时，碎玻璃量控制在30%左右。碎玻璃应经过挑选，清洗后破碎成20mm左右小块。碎玻璃百分比过大，使玻璃含铁量增加，影响玻璃质量。

四、关键生产设备
高硼硅玻璃管生产关键设备有冷顶电熔窑，料道，供料机，真空跑道、保温跑道，拉管机，切断设备，分选机，梳理机等。
1.电熔窑
电熔窑全部是指冷顶电熔窑。高硼硅玻璃生产采取冷顶电熔炉熔制，配合料在电熔窑中熔化成玻璃液，然后拉制成玻璃管。冷顶电熔炉为全电能运行，在整个熔化池表面有着连续分布均匀配合料复盖层。全电熔窑采取“冷顶”式垂直熔制工艺。整个熔化池玻璃液表面覆盖着配合料层，阻挡了熔体向窑顶热辐射，使窑炉上部空间温度降到150℃以下。同时配合料中大部分挥发成份在覆盖层中冷凝回流至玻璃，而熔制过程中放出CO2等气体很轻易穿过覆盖层进入空间。配合料层下玻璃熔体慢慢地往下流入电极区，玻璃在此区内完全熔化后，开始澄清，再流向熔化池下部，完成澄清匀化过程。熔制好玻璃经流液洞、上升道和供料道进入工作池。
电熔窑由炉体、加热电极、电控系统等组成。炉体上半部为融化部，混合料在此熔化成玻璃液，均化澄清部在电熔窑下部，熔化玻璃液在此均化、澄清，形成能够成型玻璃液。

全电窑熔化硼硅玻璃料层温度曲线分布

开启
电极
主熔底插电极
均化澄清部
熔化部
电熔窑
流液洞
上升道
供料道

冷顶电熔窑示意图
①砌窑材料
电熔窑采取无缩孔电熔耐火材料，而且儿个砖面全部经加工磨平，使砖缝十分严密。通常在耐火材料厂进行预拼装，经检验合格后发给用户。用在电熔窑中耐火材料，必需考虑其电阻率，要和所熔制玻璃相比较。当然，在熔制钠钙玻璃和其它软玻璃时，这是不成问题。但在熔制像E玻璃一类硬玻璃时必需尤其小心谨慎，以免出现电流流向砖块而不经过玻璃，一旦这么，将造成耐火材料提前受蚀损坏。电熔窑耐火材料选择关键考虑耐火材料侵蚀性和电阻特征。耐火材料侵蚀速度通常随温度按指数规律增加，并和时间成线性关系。在靠近液面线、电极四面(尤其是电极上方)，流液洞和盖砖蚀损速率比液面下整个砖面侵蚀速率高五倍，玻璃液流也会极大地提升侵蚀速率。对于电熔窑来说，耐蚀性尤其关键，因为这些窑熔化温度很高，而且玻璃液流速度快。砌筑电熔窑耐火材料须用电熔锆刚玉砖、电熔铬锆刚玉砖、电熔刚玉砖、电熔石英砖。
使用最为广泛电熔锆刚玉砖是含ZrO233%~41%电熔锆刚玉砖，该材料耐蚀性好，产生小气泡倾向小，而且不会渗出玻璃相。
ZrO2含量为33%电熔锆刚玉砖称为33#锆刚玉砖（AZS-33#），含有良好抗玻璃侵蚀性能，玻璃相渗出温度高，气泡指数低、不污染玻璃液，是显像管玻璃、平板玻璃、仪器玻璃和日用瓶罐玻璃窑熔化部池壁、胸墙、小炉、池底铺面等关键部位筑炉材料。
ZrO2含量为41%电熔锆刚玉砖称为41#锆刚玉砖（AZS-41#），它含有最高抗玻璃侵蚀性能和杰出对玻璃液低污染性能。适适用于玻璃熔窑中对耐侵蚀性能要求尤其高部位，如全电熔窑、流液洞、加料口拐角砖等。
耐火材料钻孔
电极砖质量要求较严。利用人工晶体钻头在一般125摇臂钻上(要加工一个连接卡头)钻一个稍大于电极套且向上倾斜5。孔。上倾目标是利于冷却水在电极套中循环和不形成集流而排出，预防冷却水在保护套中停顿，以降低水垢形成。钻孔时，将电极砖固定在一个和钻床工作台面呈5。角特制台面上。此台面又固定在钻床工作台面上，以防位移和旋转。采取手控进刀法切削钻孔，因为电极砖含有较高硬度，故采取研磨性切削。为了克服钻进过程中发烧使钻头退火而损坏，和让研磨中出现砖屑顺利排出，必需在钻进时随同钻头不间断地向钻孔中进水，且因为电极砖砖屑远大于水，伴随钻人量加大，沉积将逐步增加，而影响钻削速度，为此每进3~4mm就抬起钻头让水将钻下粉末冲净再行入钻。

电极孔资料图片
②电极
现在电熔窑可供选择电极材料有石墨,铂,氧化锡,钼和纯铁。高硼硅玻璃生产常见钼电极加热玻璃液。
（1）电极选择标准
电熔窑发展和适宜电极材料开发和发展有很大关系。对电极材料提出要求以下:①在不考虑氧气分压和电流负载情况下,能承受温度为1700℃.②最少在800℃时不会被空气氧化。③含有和金属相当电导率.④在1700℃以下含有足够机械强度。⑤含有足够耐急冷急热性.⑥和玻璃液润湿性能好。⑦不污染玻璃,在多种介质中结构稳定。⑧耐玻璃液冲刷侵蚀作用强。⑨本身含杂质极少,不和耐火材料起作用，使用寿命长。⑩膨胀系数低，和玻璃接触电阻率低，价格廉价。符合上述全部要求电极材料现在还未找到,而且可能永远也找不到。所以,不得不降低要求,依据应用场所和在这些应用场所中存在技术和经济条件,选择不一样电极材料。电熔电极材料研究,在玻璃电熔工艺研究中是很关键课题。生产高硼硅玻璃管电熔窑采取是钼电极。
（2）钼电极特点
钼基础上能满足上述要求,适用范围广,除了铅玻璃以外,能用于熔化大多数玻璃,如难熔玻璃,粘度大玻璃,挥发组分高玻璃等,钼对其它玻璃组分全部是稳定。
钼电极突出优点是:①能被玻璃液浸润,所以接触电阻小,电极表面能够承受较高电流密度,约1～3A/cm2。②电极热损失低。③不易使玻璃着色。钼电极缺点是：钼电极在空气中受热时轻易氧化,600℃时产生MoO3,该氧化物对钼电极毫无保护作用。
钼电极生产过程有两种方法:一是先把钼粉液压成形后烧结,经过锻打和热处理,以形成抗形变晶粒结构。另一个方法是粉末冶金法，锻打并挤压钼材质量比粉末冶金好。钼电极是金属电极,能够做成板,棒,球等多种形状。现在,钼电极通常制成棒状电极,常见棒状电极直径在32～50mm之间,棒状电极有加粗趋势,直径可做到100mm。可提供棒状电极长度在1～2m之间。提供电极可带有平端连接螺纹,采取螺纹,有很大优点,电极能够被推入。当然,必需注意,螺纹接头电阻不宜过大。无杂质精亲密削标准螺纹符合这一要求。为了便于旋入电极,可使用少许润滑剂,但必需是不含铅润滑剂。
（3）钼电极部署
在使用中有三种基础类型:侧墙插入型,池底插入型,顶部插入型。不管电极电流方向怎样,80%能量全部释放在相当10倍电极直径范围内,在能量如此集中情况下,正确选择电极部署方法就显得相当关键。最理想电极部署，应确保电极对玻璃液影响最小，能量在玻璃液中均匀分配。电极部署和电流密度、热量输出、玻璃液流相关，对玻璃液质量，电极侵蚀和使用寿命有影响。电极部署还应该考虑耐火材料质量和安装维修条件。
电极部署有水平棒状电极、垂直棒状电极、顶插电极等。
① 水平棒状电极
下图是水平侧墙棒状电极。冷却水管把水送到钼电极和大气接触地方，该出温度低于3000C,以免钼氧化。

水平侧墙棒电极
② 底插垂直棒状钼电极
由底部插入垂直棒状电极,安装在电极套内,在电极周围提供了一个冷却套,以确保电极暴露于空气中部分温度低于安全值。底部安装对于电极部署来说几乎没有什么限制。而且全部电极在电流负载上达成一个很正确平衡。不管是每组一根还是每组多根电极棒,全部是一样。电流密度均匀性和整个长度上腐蚀均匀性,使得钼电极棒能够取得最好状态使用。在几乎全部应用形式中,从初始装置一直到熔炉寿命结束,全部能够提供足够棒材。在绝大部分窑炉中,全部无须推进，但在使用期间应该能够更换，钼电极能够无须停炉而挖成更换工作。

底插电极示意图
③ 顶插棒状钼电极
电极从侧墙或顶部伸人窑内，可任意改变位置和倾角。在池窑运行过程中，如有电极损坏待修时，可用这种斜插电极临时给玻璃液加热。如损坏电极无法更换，则也可用该电极替换。
顶插式电极水套和钼电极处于正常生产情况时以下图（b）所表示，电极和电极水套头部全部被冷料层所覆盖，半熔化玻璃液层只浸没电极2/3，这时钼电极使用达成最好理想状态，电极套烧损可能性最小。不过这种状态在生产中难以长时间维持，料层厚度时有波动。图(a)为冷料层液面上升(投料过多或其它原因)，这时钼电极仍处于正常工作，不过电极套冷却头部处于14000C左右半熔化玻璃液中，电极水套耐热材料受到强烈腐蚀，造成水套体严重烧损。图(c)所表示为供料系统出现故障(如加料机故障)，冷料层液面下降，冷顶料层被破坏，钼电极根部暴露于空气中，这时钼电极快速氧化，电极套一样也受到高温腐蚀，损坏较快。经过分析电极套使用情况发觉电极套损坏关键来自高温腐蚀和密封层损伤。

钼电极插入方法
冷插入法。烤炉前或窑炉冷修后可采取冷插入法。在点火前,保护套装入电极砖孔内,用绝缘简易支架固定好,电极放入保护套内,电极头部用石墨块及耐火砖保护。当炉温升到1250℃以后,玻璃液面满过电极孔中心线200mm以上,将电极推入窑内。
热插入法。窑炉热态时将钼电极插入炉内玻璃液中,这种方法为热插入法。①热插入法简单省事。②电极插入炉内后应立即打开冷却水冷却电极。③采取热插入法时其它电极带电运行,要注意安全。
③电极冷却水套
因为金属钼耐热性能尤其好,可经受2600℃温度,属难熔金属。但它氧化性能在温度600℃以上显著加剧。所以，为了保护钼电极,使其不致很快被氧化,必需采取电极水冷却套装置,不然会影响整个熔炉正常运转,严重时将迫使电熔窑停产。
电极水冷却套关键作用是:①把电极安全可靠地安装在窑炉耐火材料上。②要把暴露在空气中那部分电极冷却到400℃以下。③预防在电极插入部位耐火材料温度过高,造成耐火材料局部损坏。
电极冷却水套结构包含间接水冷却保护套和直接水冷却保护套。在实际使用中已达成以下要求：①对周围玻璃液和耐火材料未产生不良影响。②对玻璃液和耐火材料吸收热量最少。③电极水冷却套及其冷却系统简单,操作方便,不须常常维修。④电极易于快速向窑内推进。
下面分述直接冷却水套和间接冷却水套。
a.直接冷却水套
直接水套是直接水冷电极，电极和护套配合,堵头焊在套管端部,电极安装在炉墙上预先留下倾斜孔内。冷却水直接冷却三相界面和热影响区（整个电极分为四个区域,A—电极体,处于窑内,被熔融玻璃覆盖;B—电极,熔融玻璃,大气三相结合面,称三相界面;C—热影响区;D—低温区）,护套充满半凝固态玻璃保护了三相界面.整个电极在低温下工作,能够预防钼电极氧化。消耗式电极采取这种结构是很方便。电极安装或电极消耗到需要向里推入时,短时间停止冷却水,合适升高电极温度,待三相界面处半凝固玻璃液化以后,即可把电极向里推入到正常工作长度,随即送冷却水,使电极仍保持低温工作状态。

直接冷却水套结构
直接水冷套操作方便,冷却可靠,但强度过大,有时会造成周围耐火材料开裂，使用硬水时,可能在电极上产生水垢,当电极向里推进时,就会引发电极和套管之间粘结,妨碍电极深入推进，有时冷却水溅到热玻璃上,还会引发较大颠簸。进水压力稍大即会出现"水鼓泡"现象。堵头取材通常是高温合金质,不应对玻璃造成污染。
直接水冷却套设计和使用应注意以下几点:①水套前部堵头愈厚,保护效用愈差。这是因为当插进电极再回拉时,玻璃液极难填充全部间隙。应注意到,钼和水蒸气反应温度约700℃左右。当堵头前部有耐火材料圆台阶作隔离时,亦会造成上述情况。在中国运行进口水套,就是所以造成该部钼棒变成"细脖"。②当堵头过分靠近热玻璃时,它就参与导电而加紧损耗。电极孔砖侵蚀后,亦会将堵头暴露给热玻璃,这一样会加紧堵头损耗或造成其它损伤。当水套漏水后,会给生产带来很大麻烦,所造成"水鼓泡"会直接在产品中反应出来。③直接水冷却套尾部不能密封,不然过大水压会使水沿着电极间隙内碎裂玻璃缝进入熔化池而造成"水鼓泡",降低水压时,这种现象可减弱以致消失。为使冷却水更顺利地淌出,水套可倾斜5°角,让回水在无压下自然流到搜集器中。直接水冷却套用水通常在5L/min左右。当尾部需密封时,为确保冷却和避免"水鼓泡"现象,可在进水管,出水口周围加一密封垫并压紧.④直接水冷却套尾部是敞开,必需时可用热电偶丝插入水套内部进行温度监视。这种水套优点是:节水,工艺简单,成本较低。缺点是易出现"水鼓泡"现象,加上前后密封虽好,但工艺复杂,而且在意外停水时,密封垫易损坏。

b.间接冷却水套
以下图所表示冷却水套，电极水冷却系统是密封，冷却水不直接和钼电极接触，但在使用中要注意利用水套端部玻璃进行密封，当冷却水关闭后，熔融玻璃液渗透进水套端部各个空隙中，这些玻璃能够阻止钼电极在其可渡区被氧化。数分钟后，打开冷却水，这些玻璃即被冻结，从而使钼电极处于安全状态。但要注意，若密封玻璃不能填满空隙，还是可能造成钼电极氧化。

水平间接冷却水套结构
④冷却水系统
为了确保电极正常工作，预防钼电极结垢，所需冷却水必需经过软化，水质要达成锅炉用水标准。为了节省冷却水量，需采取循环水系统。
冷却水系统有软化水装置，冷却水塔，循环水池等组成。
⑤硅碳棒电热元件
硅碳棒有没有定形和晶体两种,熔点2227℃,使用温度为1400℃±50℃,硅碳棒元件质地坚硬,高温下不轻易变形,含有良好机械强度和冷热急变性能。这种元件用在料道上方,它含有易于更换,高温下不会弯曲下垂等优点，同时元件不会破碎,不存在碎片掉进玻璃液内形成结石危险。硅碳棒元件和很多一般金属加热元件不一样,它不是按单位功率输出确定大小,它将电能转变为热能能力取决于炉内环境温度和元件作业时周围气氛。
使用这种元件关键在于预防老化。防老化关键措施是在发烧端涂保护层。
硅碳棒使用注意事项：
(1)为了使每支硅碳棒全部能处于正常而理想工作状态,安装前对整批硅碳棒测定其电阻值,将其分类,电阻值相近装在同一调整区,使之工作电源相近。
(2)为了检验每支硅碳棒电热元件是否良好工作,通电试验时可用钳形电流表逐一测定电流。同一区域在相等电压下要求电流相近,偏差不超出10%,假如部分电流太大就说明阻值太小。假如电流太小,不是阻值太大就是管脚接触不良。假如没有电流可能是硅碳棒电热元件已断裂,应深入检验更换。
(3)硅碳棒电热元件质脆易断,尤其在带螺纹位置最为脆弱,安装要尤其小心,轻拿轻放,安装时要尤其注意绝不许可单边受力,必需时应用耐热钢管套住硅碳棒轻轻推入然后拔出钢管套,安上护套固定好。
(4)为预防硅碳棒电热元件和上部结构耐火材料相互影响,各个元件管脚均用陶瓷纤维套管绝缘,陶瓷纤维套管不仅起着电气绝缘作用而且还起到固定硅碳棒作用
(5)在窑炉中使用硅碳棒,操作温度可达1700℃.在还原性气氛下,其最高操作温度为1350℃。碳化硅加热元件寿命通常为1～2个月,最多达成3个月。
(6)料道中使用硅碳棒,为了延长硅碳棒加热元件寿命。可改善料道上部结构,用挡砖将料道和工作池隔开,严格控制料道气氛。
(7)降低使用温度影响。碳化硅元件老化速度和使用温度成正比,使用温度越高,老化越快,其寿命越短。
（8)经过调整加于硅碳棒元件电力负荷,降低表面荷密度。如采取较小负荷和较低表面负荷密度,窑内温度虽高,也能够保持相当长寿命。可经过改变硅碳棒元件安装支数,或改变元件规格,以调整发烧表面大小来实现。表面负荷密度和炉膛温度成反比,炉膛温度越高,许可表面负荷密度越小。超负荷使用会引发碳化硅元件过热分解造成发烧部表面脱落,烧损。为确保元件寿命,切忌让电热元件在超负荷条件下使用,通常其值控制在6～8W/cm2。
(9)硅碳棒电热元件使用一定时间后,因为电阻值增大,需要提升电压,用以赔偿电阻增加损失,所以需要变压器有一定电压调整范围,对于连续运行窑炉和料道,电压调整范围为0.7～2.5V(V是指硅碳棒元件早期使用电压).经过增压调整,能够延长碳化硅元件使用寿命。
(10)硅碳棒元件接线方法,可采取并联,串联,角型,星型和其它形式接线方法。不过并联优越于串联,并联能够调整负荷不平衡原因,而多支串联则加重了不平衡原因,提升了工作电压。为了延长硅碳棒元件寿命,确保安全使用,应避免采取多支串联。
(11)硅碳棒碎片落入玻璃液中会造成气泡,这是因为碳化硅有强还原作用,会和溶解于玻璃液中气体和玻璃组分起化学反应。所以残缺硅碳棒碎片必需设法取出,但通常情况下碳化硅棒只会断裂不会破碎。
(12)窑炉气体内含有大量硫、钠、硼等氧化物,会和硅碳棒起强烈反应,几天之内就会使整个棒体发胖而损坏。使用硅碳棒发烧体时,料道必需和工作池火焰空间完全分隔。通常料道中因挥发含量低,对其影响甚小。
2．供料道部分
供料道是玻璃液自窑炉通往成型通道，玻璃液在流经料道过程中，使玻璃液深入得到均化并促进其温度均匀、稳定，以确保液流一致。生产高硼硅玻璃供料道为了避免硼挥发，通常采取电调整全封闭料道，分段控制，各段温度能够单独控制，互不影响，并经过设置硅碳棒进行热赔偿；同时经过设置钼电极以降低玻璃液横向、纵向温差。料道采取密封结构后，能够大大降低易挥发组分挥发，降低料盆端头处溢流口表层玻璃液溢流量。

供料道资料图片
3．供料机
供料机匀料筒采取齿轮传动、变频调速，视生产情况开启和停止。供料机上有固定吹气杆调整装置。供料机采取压缩空气冷却。
成形部件包含：吹气杆、套筒、料碗、端头。这些部件均安装在供料机上，完成玻璃管成形。吹气杆和端头采取耐高温镍基合金制成，套筒和料碗由热稳定性好、耐侵蚀特殊耐火材料制成。经过改变端头直径可生产不一样管径玻璃管。

供料机资料图片

4．拉管设备
玻璃成型分为垂拉和水平拉管，水平来管分为维罗法和丹纳法。现在大规模高硼硅玻璃管生产装置通常采取水平拉管――维罗法水平拉管，以下图所表示。
真空跑道、保温跑道

维罗法是在垂直引下法基础上改善而来，首先在成型池漏料孔中心部位设置空心耐火材料管，玻璃液沿管而下，当用压缩空气通入管后随即形成玻璃管，待管下降到一定距离再渐拐弯而成水平状态，有拉管机拉伸成制品。该拉管方法因为开始成型阶段类似于垂直引下法，生产能力较大，而且成品壁厚均匀，没有螺旋线条等缺点。
拉管机采取激光在线测量管径方法正确控制玻璃管直径，管径不合格玻璃管将自动剔除。
5．切断
成型后玻璃管依据工艺要求定长切断，切断通常采取机械撞击和水激相结合方法，具体以下图所表示。
切断机示意图
切断玻璃管时玻璃管温度应合理控制。
6．分配机和梳理机
分配机把检测设备检出废品挑出来。梳理机起到整理成品玻璃管作用，同时也起到冷却玻璃管作用。
五、电熔窑供电
玻璃熔化、均化和玻璃液温度稳定是确保正常生产关键之一，供电是提供热量前提，控制供给热量前提。控制供给热量多少是确保生产过程中玻璃熔化，均化和玻璃液温度稳定手段。供电量控制关键是经过控制电流和电压来实现，和延伸出来功率，这种控制是和温度紧密相连。
依据供热量来调整电压或稳定电压，另加隔离作用，所以采取变压器是一个基础选择，进而引出了多种类型变压器，另外调压也能够采取可控硅元件，再加隔离作用引出了可控硅元件+隔离变压器
常见玻璃电熔供电控制装置有下述多个：1 可控硅+隔离变压器，2 可控硅+磁性调压器，3 感应调压器+隔离变压器，4 抽头变压器，5 T型变压器。因为可控硅+隔离变压器价格低廉，性能稳定，能耗较低，成为现在玻璃电熔关键供电方法。
1．可控硅+隔离变压器
电熔窑采取可控硅+隔离变压器供电方法。其原理图以下：一通常为单相控制，若用于三相，既可用三个单相变压器各自独立调整，也可用一个三相可控硅控制系统带一个三相变压器。其优点是设备轻便，价格廉价。
电熔窑采取单相供电还是三相供电,这两种供电方法全部含有各自优缺点。三相供电能使供电电源三相平衡,但存在杂散电流,这种杂散电流影响耐火材料使用寿命,而且干扰其它区域温度控制。而单相供电通常不轻易做到三相平衡,但能够隔离杂散电流对电窑炉影响,延长窑炉寿命,稳定窑炉工艺。
2．恒流控制
玻璃电阻是温度和成份函数，料方确定以后，则玻璃电阻和温度成一一对应关系。而电阻又是电压和电流函数，所以恒定了电流，也就恒定了温度。而且恒流在可控硅交流调压装置中较易实现，且灵敏度高，稳定性好。
恒流控制通常是用在熔化部、上升道等处。熔化部采取恒流控制在加料前后电流不发生改变，采取恒流控制比调压器控制稳定性高。恒流控制不受加生料影响。加速生料熔化提升熔化质量。
3．应急电源和停电时处理方法
电熔窑在停电2小时以内，能够完全控制而无需采取其它方法。停电期间电熔窑各部位温度均下降。来电后即可将各处电极通电，使各处温度恢复正常。停电时间在2～8小时之内，就必需放下熔化池炉门，点燃煤气喷嘴，用火焰加热，使原先冷顶变为热顶，并用备用发电机对流液洞、上升道、料道和工作池等部位进行电加热。
停电最多不能超出8小时，若超出8小时，电熔窑一些部位玻璃液将会凝固。因为火焰加热只能加热熔化池表层玻璃液，发电机所供电能也只能加热流液洞至工作池一些区域，所以存在着部分既不能用火焰加热、也不能用电加热区域。仅靠邻近玻璃传导热量是无法阻止这些区域玻璃液温度下降，最终造成凝固。
电熔窑在运行过程中停电超出9小时。可采取以下方法处理。
(1)首先从工作池挑料，向熔化池加料，促进整个系统产生工作流，使熔化池上层热玻璃液流入流液洞和上升道，将流液洞和上升道内冷玻璃排放出去。
(2)打乱原来电极间配对关系，使流液洞和上升道这段区域内每个电极间全部可导通，消除了无法进行电加热区域，同时将熔化池下部起动电极也接上发电机电源，对熔化池下部进行加热。流液洞和上升道区域内电极电流逐步升高，恢复供电后电熔窑也恢复正常生产,用这种方法处理长时间停电问题。
停电时备用发电机给关键部位供电部署图以下：

六、产品质量要求
太阳能高硼硅玻璃管质量应符合国家标准QB/T2436-99要求。
l 国家标准（QB/T2436-99）关键指标：
（一）材质:
1．玻璃管：3.3硼硅玻璃
2．灯工加工：加工部位不许可有黑化条纹。
3 太阳透射比：太阳照射累计100小时后，其太阳透射比不应下降。
4 耐热冲击:230度不准炸裂。
（二）性能：
1平均线热膨胀系数(20-300度)
α=(3.3±0.1)×10-6k-1
2密度(20度)
ρ=2.23±0.02g/cm-3
3太阳投射比(AM1.5mm)
τ≥0.89
4内应力
双折射光程差≤180mmcm-1
5耐碱性能:A2级
6耐酸性能Na20≤100μgm-2玻璃
7耐水性能：
1.在98度时耐水性为一级
2.在121度时耐水性为二级
（三）外观：
1玻璃管上不得有石棉印、铁锈、泥土和油污。
2气线：宽度小于0.5mm、长度近100mm气线不得超出2条，小气线在10mm×10mm范围内不得超出三条。
3节瘤：玻璃管上大于2.5mm节瘤不得超出5个；1mm以下节瘤不得密集，即在10mm×10mm范围内不得超出2个。
4结石：玻璃管上不得有大于1.5mm结石，1.0~1.5mm结石不得超出2个；1mm以下结石不得密集，即在10mm×10mm范围内不得超出2个。
5不许可有严重直楞线，必需时可封实物标样。
七、生产中常见质量问题及原因分析：
1、气泡及气线
气泡是玻璃中肉眼可观察到气体形态，是一直被重视缺点之一，它影响了玻璃透明度和机械强度。气泡在拉管成型过程中可能会改变形状，变成气线。气泡成份通常有以下多个：O2,N2,CO,CO2,水蒸气等。
依据产生原因，玻璃制品中气泡可分为一次气泡(配合料残留气泡)、二次气泡、外界空气气泡、耐火材料气泡和金属铁引发气泡等多个。气泡形成有以下原因：
①一次气泡(配合料残留气泡)
在玻璃配合料熔化过程中，因为各组分一系列化学反应和易挥发组分挥发，释放出大量气体。尽管经过澄清作用，能够除去玻璃中气泡，但实际上，玻璃澄清完结后，往往有些气泡没有完全逸出，或是因为平衡破坏，使溶解了气体又重新析出，残留在玻璃之中，这种气泡叫做一次气泡。
配合料中砂子颗粒粗细不均匀，澄清剂用量不足、配合料气相单一，或是配合料和碎玻璃投料温度太低，熔化和澄清温度低等，全部会产生一次气泡。若熔制气氛条件、压力条件不尽合理，也会形成一次气泡。另外，玻璃氧化还原指数不宜也可能引发配合料气泡。
产生一次气泡关键原因是澄清不良，处理措施关键是合适提升澄清温度和合适调整澄清剂用量。依据澄清过程消除气泡两种方法(大气泡逸出和极小气泡被溶解吸收)，提升澄清温度有利于大气泡逸出，降低温度则便于小气泡溶解吸收。另外降低窑内气体压力，降低玻璃和气体界面上表面张力也能够促进气体逸出。在操作上，严格遵守正确熔化制度是预防一次气泡产生关键方法。
②二次气泡
玻璃液在澄清结束后同溶解于其中气体处于某种平衡状态，这时玻璃中不含气泡，但还有再发生气泡可能。如有些系统玻璃液在冷却过程中，因为外界气相中一些组分分压改变，使溶解气体不再处于平衡状态，则在己经澄清玻璃液内又出现气泡或灰泡。因为这时产生气泡很小，而冷却时玻璃黏度增大，二次生成气泡一经形成，排除就很困难。
造成二次气泡原因有物理和化学两种。假如降温后玻璃液又一次升温超出一定程度，原来溶解于玻璃液中气体将因为温度升高引发溶解度降低，析出十分细小、均匀分布二次气泡。这种情况属于物理上原因。化学上原因，关键和玻璃化学组成和使用原料相关，如玻璃中含有过氧化物或高价态氧化物，这些氧化物分解易于产生二次气泡。
二次气泡形成和玻璃熔制工艺亲密相关，假如熔制工艺制度控制不妥，二次气泡将是不可避免。熔制温度制度稳定是否。直接关系到玻璃液质量。假如己经冷却玻璃液，因为熔窑温度升高再次被加热，很轻易使溶于玻璃中残余气体形成气泡。和此相同，当生产中因为碎玻璃用量增加，窑产量降低，机器停歇，或因加料降低等引发温度提升，熔化带缩短，这时可能形成透明或带有乳白膜小气泡、灰泡。假如因为原料中含铁量降低，或是配合料中引入氧化剂，造成玻璃液透明度增加，玻璃液温度提升，这么也可能出现二次气泡。
所以，为了避免二次气泡形成，不仅要采取正确温度压力制度，而且还要对玻璃中产生气泡特殊条件加以控制。
③耐火材料气泡
玻璃液和耐火材料接触，因为二者可能发生交代作用，如SiO2和A12O3溶入玻璃液，将造成平衡改变，结果使原有溶入气体放出而形成气泡。另外，耐火材料气孔中还有很多空气和吸附气体。
耐火材料气泡气体组成关键是SO2,CO2，O2和空气等。为了预防这些气泡产生，必需提升耐火材料质量。靠近成型部应选择不易和玻璃液反应形成气泡筑炉材料，以利于提升玻璃液质量。在操作上也应该尽可能地稳定熔窑作业制度，如温度制度要稳定，温度不要过高，以避免加剧侵蚀耐火材料。玻璃液面稳定对降低耐火材料侵蚀有着关键意义。
④外界空气气泡
空气泡引入原因也较多。加料时，在粉料颗粒间隙中不可避免地将带人空气，但这些空气在熔化时即使形成气泡，大部分将随配合料分解出来气体或在澄清剂作用下排出，只有极少许残留在玻璃液中。在搅拌光学玻璃时，搅拌桨放人玻璃液时，也可带人空气泡。至于谈到在成型时因为挑料操作不合适，或是工具质量较差也轻易带入空气泡。然而这些气泡能够经过谨慎操作来设法避免。另外，当玻璃液表面遭受急冷时，外层己经结硬而内层还将收缩，只要有些小空间存在(本身可能是气泡)，便会造成类真空条件，气泡就能快速长大，此即所谓真空泡。还有，在玻璃电熔过程中，假如电流密度过大，