市場(chǎng)上的玻璃瓶和玻璃罐主要分為四類：無色、淺青色、翠綠和棕色。關(guān)于玻璃的顏色，人們?cè)絹碓疥P(guān)注它的產(chǎn)品性質(zhì)和生產(chǎn)過程中的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。然而，對(duì)于生產(chǎn)過程中與玻璃顏色有關(guān)的物理現(xiàn)象，如玻璃顏色與傳熱的關(guān)系以及傳熱過程的差異對(duì)生產(chǎn)過程的影響等，還缺乏必要的研究。本文根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和一些試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)上述問題作了粗淺的探討，以供參考。


不同顏色的眼鏡對(duì)近紫外光，可見光和近紅外光具有不同的吸收能力。幾種顏色的玻璃的透光率曲線如圖1所示。
圖1幾種有色玻璃透過率曲線
如圖1所示，棕色玻璃對(duì)波長(zhǎng)在400nm左右的可見光有很強(qiáng)的吸收能力，最大值在400nm。翠綠玻璃在440nm和630nm左右的波長(zhǎng)下對(duì)可見光有很強(qiáng)的選擇性吸收能力，最大值在440nm和630nm。淺藍(lán)色玻璃對(duì)可見光的吸收能力較弱，最小值在500nm。為吸收近紫外線區(qū)的光線，棕色玻璃非常強(qiáng)，綠色玻璃中等，淺藍(lán)色玻璃較弱。對(duì)于光在近紅外區(qū)的吸收能力，三種顏色的玻璃之間有一定的差別，但這種差別已經(jīng)逐漸縮小。當(dāng)顏色物質(zhì)相同而顏色濃度不同時(shí)，光的吸收能力與顏色濃度的變化成正比。
在玻璃生產(chǎn)過程中，光輻射和傳熱是兩個(gè)不可分割的物理現(xiàn)象。對(duì)于不同顏色的玻璃，吸收輻射光的能力越強(qiáng)，即吸收高溫輻射熱的能力越強(qiáng)，玻璃表面吸收的熱量越多，以輻射形式通過玻璃體內(nèi)傳遞的熱量就越少。不同顏色的玻璃引起的吸熱能力和傳熱能力的差異稱為“傳熱差異”。在玻璃生產(chǎn)過程中，當(dāng)玻璃顏色發(fā)生變化或玻璃顏色濃度發(fā)生變化時(shí)，玻璃的熔化、成形、退火等工藝條件都會(huì)發(fā)生明顯的變化。只有了解不同顏色玻璃的“傳熱差異”，并對(duì)“傳熱差異”引起的工藝變化采取相應(yīng)的對(duì)策，才能有效地控制生產(chǎn)過程。
3。玻璃顏色與熔融過程
在玻璃熔爐中，有三種形式的傳熱，輻射，對(duì)流和傳導(dǎo)。玻璃顏色的變化對(duì)傳熱模式和傳熱效率具有顯著影響。就熔化過程而言，玻璃顏色變化對(duì)工藝條件的影響比玻璃組成變化的影響更加明顯和嚴(yán)重。爐內(nèi)不同顏色玻璃的溫度分布差異很大。為便于比較，采用48m2燃料馬蹄焰爐作為參考爐型，爐體完全絕緣，無鼓泡裝置，熔池深1200mm，熔化熱點(diǎn)用作鉛垂線監(jiān)測(cè)不同顏色眼鏡的溫度分布。數(shù)據(jù)處理并列于表1中。
表1。幾種有色玻璃的爐內(nèi)溫度參數(shù)
玻璃色頂熱電偶溫度玻璃液體表面溫度觀察池底部熱電偶溫度
淺青色1520℃14201430℃12001210℃
翡翠綠1520℃1430℃144.4℃1040℃1060℃
棕色1520℃1450~1460℃1120~1150℃
從表1可以看出，在相同的熔化溫度下，不同顏色玻璃的液體表面溫度和底部溫度有明顯的差異。從液體表面溫度的角度看，玻璃顏色的“傳熱差”有著相應(yīng)的關(guān)系。棕色玻璃具有最強(qiáng)的吸熱能力和最高的液體表面溫度，其次是綠松石玻璃和淺藍(lán)色玻璃。從底部溫度的角度看，問題變得有些復(fù)雜；淡藍(lán)色玻璃的情況很容易理解，因?yàn)樗蛰椛涔獾哪芰^差，通過玻璃體將更多的熱量傳輸?shù)匠氐祝猿氐诇囟容^高；E的情況。Merald綠玻璃也很容易理解，因?yàn)樗哂泻軓?qiáng)的吸收輻射光的能力，并通過玻璃體內(nèi)的輻射將熱量傳遞到池底。更少，所以底部溫度更低。網(wǎng)址：www.sfmingjie.com
然而，棕色玻璃的情況有點(diǎn)難以理解。它吸收輻射光線的能力非常強(qiáng)。為什么池底的溫度比綠色的Gaochuxuduo好？是什么導(dǎo)致了這種“傳熱異?！?？原因可能是這樣的：我們可以把罐中的玻璃分成幾個(gè)液層。因?yàn)樽厣ＡУ墓鈧鬏斈芰^弱，較少的熱量以放射性的方式從上層液層傳遞到下層液層。因此，液層之間的溫差比較大，沿著池的深度應(yīng)該有較大的溫度梯度。但是，由于棕色玻璃的吸熱能力很強(qiáng)，上部玻璃液體吸熱后，溫度升高，體積膨脹，對(duì)周圍區(qū)域的推力在水平方向產(chǎn)生。這種推力通過池壁變化到較低的液層。對(duì)流力.較低的玻璃液體由于對(duì)流的力量逐漸上升，上升中對(duì)熱量的吸收在體積上膨脹，產(chǎn)生推力進(jìn)入周圍區(qū)域，進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)流。褐玻璃的吸熱能力強(qiáng)，導(dǎo)致熔池對(duì)流強(qiáng)烈，傳熱的增強(qiáng)彌補(bǔ)了輻射傳熱的不足。這就是為什么棕色玻璃池的底部溫度很高的原因。
一般來說，在相同的工藝條件和溫度制度下，將基本成分相同但顏色不同的棕色玻璃熔化，可以獲得較好的玻璃均勻性和較高的熔化速率。究其原因，正是由于棕色玻璃具有較強(qiáng)的吸熱能力，因而產(chǎn)生了較強(qiáng)的對(duì)流效應(yīng)。當(dāng)然，這避免了鼓泡裝置的存在，鼓泡裝置的介入會(huì)改變傳熱條件，而鼓泡裝置的作用是加強(qiáng)對(duì)流。在熔化翡翠綠色玻璃時(shí)，若要提高底部溫度、玻璃均勻性和熔化效率，安裝鼓泡裝置是一種有效的措施。在同一爐內(nèi)更換不同顏色的液體時(shí)，必須對(duì)熔化部、工作部和進(jìn)料通道的工藝元件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)玻璃色“傳熱差”引起的工藝狀態(tài)的變化。


在玻璃成形階段，預(yù)制件內(nèi)部與坯料和模具之間的熱傳遞主要通過輻射和傳導(dǎo)進(jìn)行。在該溫度范圍內(nèi)，輻射熱主要以可見光和近紅外線的形式傳播。此時(shí)，不同顏色的玻璃的吸熱能力和傳熱能力仍然存在很大差異。這種“傳熱差異”將不可避免地對(duì)傳熱過程產(chǎn)生重要影響。
我們可以把原型和瓶子都看作是幾個(gè)玻璃層的組合。在整個(gè)成型過程中，中間的玻璃層溫度最高，而與工藝氣體和模具接觸的內(nèi)外層溫度最低。通過輻射和傳輸從高溫層到低溫層的熱傳遞。輻射傳熱速度隨玻璃顏色的不同而變化。傳熱速度的順序是無色、淺藍(lán)、綠松石綠和棕色。
介紹了“表面硬化速度”的概念。是影響模具冷卻強(qiáng)度和成型速度的重要因素之一。對(duì)于不同顏色的玻璃，傳熱速度較快，表面硬化速度較慢，傳熱速度較慢，表面硬化速度較快。在成形過程中，坯料經(jīng)歷了拍擊、吹擊、再加熱、延伸、吹擊等工序步驟。熱量不斷從玻璃體內(nèi)部轉(zhuǎn)移到玻璃表面，然后通過玻璃表面到達(dá)模具周圍的空間。模具和工藝氣體吸收熱量，并逐漸冷卻玻璃。當(dāng)玻璃表面變硬到足以保持玻璃的形狀時(shí)，瓶子就形成了。
事實(shí)上，當(dāng)瓶子成型時(shí)，對(duì)于不同顏色的玻璃，瓶子的溫度會(huì)有很大的不同。無色玻璃出模時(shí)傳熱速度較快，放熱較多，瓶?jī)?nèi)溫度較低；褐玻璃出模時(shí)傳熱速度較慢，放熱較少，出模時(shí)瓶?jī)?nèi)溫度較高，淡青色和翠綠玻璃介于兩者之間。生產(chǎn)無色玻璃瓶時(shí)，需要較高的冷卻強(qiáng)度，否則容易變形；生產(chǎn)棕色玻璃瓶時(shí)，需要較低的冷卻強(qiáng)度，否則容易出現(xiàn)冷斑和表面微裂紋。調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度的方法主要有兩種，即機(jī)械調(diào)節(jié)和工藝調(diào)整。機(jī)械調(diào)節(jié)包括調(diào)整工藝氣流量、調(diào)整模具冷卻風(fēng)量、調(diào)整機(jī)構(gòu)作用時(shí)間等。工藝調(diào)整包括調(diào)整機(jī)床速度、調(diào)整滴點(diǎn)溫度、調(diào)整坯料形狀和重量等。


在玻璃退火階段，輻射熱主要以近紅外線的形式傳播。在退火溫度下，棕色玻璃和祖母綠玻璃的輻射傳熱能力基本相同，而淺青色玻璃和無色玻璃的光輻射傳熱能力較高。在相同的設(shè)備條件下，進(jìn)入退火窯的不同顏色瓶的瓶溫不同，棕色瓶的溫度較高，翠綠色的瓶子是第二個(gè)，淺青瓶是第二個(gè)。因此，在絕緣帶的加熱中，不同顏色的瓶子的外部補(bǔ)償熱量是不同的。
在使用電加熱退火窯時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)不同顏色的瓶子在功耗上存在差異。當(dāng)然，這不會(huì)對(duì)消除玻璃內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生重大影響。在緩慢冷卻區(qū)，無色和淺藍(lán)色瓶釋放熱量更快，而棕色和青綠色瓶釋放熱量更慢。因此，當(dāng)緩慢冷卻區(qū)進(jìn)入淬火區(qū)時(shí)，不同顏色的瓶子的溫度略有變化。在后冷卻過程中，熱輻射逐漸進(jìn)入遠(yuǎn)紅外區(qū)，不同顏色玻璃的放熱率沒有明顯差異，但前一瓶的溫差會(huì)對(duì)冷卻過程產(chǎn)生一定影響。當(dāng)玻璃顏色發(fā)生變化時(shí)，由于冷端噴涂工藝的要求，為了獲得合適的窯門出口溫度，需要對(duì)冷卻帶的溫度系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。