熔化回流条纹照片的结构和解释-课件

1、1端面纹理照片的结构与解读2016年熔化培训 2端面纹理照片的结构与解读本篇将着重介绍下列内容：波筋(有的厂称淋子，英文为Ream)和波筋比较指数(CRI)什么是端面纹理照片(striagram)端面纹理照片怎样获得端面纹理照片的结构及其形成：基本的玻璃液流搅拌器的影响流道端面纹理照片问题举例 3波筋和波筋比较指数玻璃中任何化学成分上的不均匀都能引起折射率的不同。这种折射率的不同就会在玻璃带上呈现为波筋，造成变形。皮尔金顿和PPG测量波筋一般是用强的点光源正面穿过玻璃，投影到距离玻璃2米的白色屏幕上，然后将投影与标准波筋样板的投影比较。这些波筋样板按轻重分为0到7级： 0级：均匀一致，见不到任

2、何波筋条纹 1级：仅仅是影影约约可见的模糊波筋条纹 4级：对于汽车玻璃，通常波筋条纹不允许超过4级 7级：可以见到明暗对比极其强烈和明显的波筋条纹，特别严重波筋条纹的质量计量，是在玻璃带的可销售宽内，在每100mm宽度内记录最严重的波筋等级数，然后求整个板宽的平均等级。4波筋和波筋比较指数因为波筋的测试是基于比较的，因此在皮尔金顿它被称为波筋比较指数(即CRI)，而在PPG被称为平均波筋等级(即ARG)。当熔窑作业良好，而且配料系统和碎玻璃系统的作业也良好时，则玻璃带的平均波筋比较指数应该接近于0，一般不超过0.5，并且没有任何超过2级的单根波筋线。CRI的测定结果主要(但不是全部)是反映熔窑

3、的生产状况。 另外还有一些测试技术，如斑马角， inches 和the t.b.d.a.(双光线变形分析仪)等，则在较大程度上、通常也更多地反映锡槽/成型相关变形的质量。5波筋端面纹理照片端面纹理照片是在整宽玻璃带的横断面上拍摄而成的照片，它们显示了波筋的出现情况，如化学不均匀性以及它所引起折射率的不同。端面纹理照片有典型的结构，它有下列因素形成：正常的熔窑液流。搅拌器的影响。浮法流道。有一定规律的端面纹理照片有助于我们：监控配料和熔化作业的稳定性更早的发现问题以及迅速的消除.在发现熔窑引起的变形方面，端面纹理照片是必不可少的工具。但它对成型(锡槽)引起的变形方面，它有作用，但没有这么大。6端

4、面纹理照片摄像镜(普通型)端面纹理照片(striagram)是用端面纹理摄像镜拍得的，这种设备最初由Glaverbel制造，其结构原理如下页示意图所示。通常是将玻璃带横宽切成4或5小片，然后在每小片上取下一条20mm宽的小条。着色玻璃，因颜色较深，可能需要更窄一些的小条，但切割的难度会大一些。在制作样品时，应当把玻璃带的自然光边包括进去，因为它们包含着锡槽操作的重要特征信息。然后依次将每根样品小条放入盛有折射率油的液槽中，液槽由电动机驱动，一束光线通过样品的横断面，由照相镜头聚焦产生图象，由装在驱动辊筒上的胶片或像纸记录下来。照相镜头是一组圆筒形透镜，它能在垂直方向(厚度方向)上放大。通过一套

5、与样品移动和圆盘旋转速度相连的机构，可在水平(宽度)方向上压缩。可以根据需要改变不同的放大和压缩倍数。7端面纹理照片摄像镜 (普通型)玻璃样品灯光和镜头系统驱动系统圆筒形镜头缝胶片或像纸辊筒溶液槽8端面纹理照片摄像镜(数码型)传统的使用胶片的端面摄像镜能够产生高质量的图象，但是有以下几个不利条件:它需要一间大约5平方米的暗室需要相当熟练和有经验的操作者在过去的几年中，数码端面摄像镜得到了发展，这更简单的，不需要暗室，并且可以输送到个人电脑中，然后可以对图象进行加工、网络传送，别的地方也能通过互联网获得资料。它保留了折射率油液槽，但是用一个数码照相系统取代了装有胶片或像纸的辊筒。虽然这样的解决对

6、于大多数应用已经足够好，但由于受数码照相系统的像素限制，在细部的清晰度上，它没有最好的传统的端面纹理照片好。9通过电子邮件发送端面纹理照片在出现质量问题时，可以将断面纹理照片发往相关的技术部门或其它机构寻求解释和帮助。数码端面纹理摄像镜产生的端面纹理照片更能轻易的通过互联网和e-mail发送到相关的技术服务部门。普通胶片成像的端面纹理照片，通过照片传真发送，其效果通常都很糟糕。但现在可以把它们用扫描仪扫描，然后把扫描所得图象通过e-mail发送。10用扫描仪扫描端面纹理照片假设是把玻璃带横宽切成4小片的端面照片，每一小片应该是独立的，如下图一样平放在扫描仪的玻璃上，并且要使扫描的区域最小：请给

7、出基本的信息:熔窑编号、日期和时间，标明每一部分的位置(左、左中、右中、右)，以及其它质量和操作信息等。 设置扫描器为扫描黑白照片。以*.tif 格式 *.bmp保存文件，保持文件的大小不超过电子邮件限制的 2 MB，如果有必要，就将文件分解。11端面纹理照片 - 基本的结构如前面所述，端面纹理照片的基本结构和特征是由下面的因素综合造成：熔窑中的玻璃液流(熔化部，卡脖，工作部)搅拌器的作用及其特征介绍最后，流道和回流区的液流对照片基本结构所起的限制作用。下页幻灯片显示了端面纹理照片的基本结构。“上部结构”直接由卡脖处的玻璃液流所形成，并且包含了搅拌器引起的典型纹理。“底部结构”由工作部内复杂的

8、循环液流和二次循环液流所组成。对玻璃液流的理解，是对理解端面纹理照片最至关重要的，因此后面会介绍基本的玻璃液流。12端面照片 基本的结构搅拌器分界线搅拌线结构上部结构底部结构“中心区域”13纵向的玻璃液对流下面所示的是熔化量为500吨/日、生产透明白玻璃的熔窑的典型的中心线上玻璃液对流:500121517154302145930145107550057557514玻璃液流 示意图 底部上升流熔窑边上的弱的下降流顶部上升流图的上部- 靠近表面的液流图的下部- 靠近底层的液流15卡脖处的玻璃液流上图显示了卡脖搅拌器位置典型的纵向流。分界面是前进流和返回流之间的分界线。它的深度随着卡脖水包的深度、吨

9、位、玻璃类型(着色或白色透明)的不同而不同，更为重要的是搅拌器的操作(会使分界面下移)。返回流(对流)前进流(对流 + 生产流)分界面- ve 0 + ve 速度16纵向的玻璃液流 更详细的阐述更详细的了解液流：进入流道的前进流实际是由3个支液流组成。1231122332117玻璃液流 从卡脖到流道离开卡脖的玻璃液只有一部分进入流道，形成玻璃带：因此而得到端面纹理照片。利用物理模型和计算机模型，下面是卡脖出口处的液流，其解释相当简单:1522443355到熔化部的返回流前进流(续)18玻璃液流 从卡脖到流道1522443355返回流包括上升流、前进流，只有液流1、2、3进入流道: 液流1和2：

10、直接进入流道 液流3：在进入流道前要在工作部循环对流和二次循环(有一段非常复杂的历史和结构) 液流 4：在二次对流循环(回熔化部)前，先进入工作部角落的上游和下游 液流 5：前进、下降、回流到上游，即熔化部(液流4和5的玻璃液重新回到卡脖)后，再归入到前进流。19玻璃液流 卡脖到流道现在我们能够理解这些液流是如何出现在图中这些断面上的:4312544420工作部的玻璃液流以及搅拌线结构左面的示意图表示了“搅拌线”结构，它能够在相当高的清晰度的端面纹理照片的上部看到。这个结构是一系列的同心椭圆，它由下列因素所造成：各个搅拌器相互作用于液流、液流沿着工作部表面扩展前进、玻璃液经过闸板下，上表面受到

11、阻碍。搅拌线结构21工作部的玻璃液流以及搅拌线结构下图表明了理论上搅拌器产生扰动作用的玻璃液流的情况: 沿着工作部前进 向两侧展开 中央和表面移动得较快 (但是分界面处向前移动的速度为0) 就象玻璃通过闸板下面一样，玻璃上表面受到阻滞，因此建立一个三维的抛物面液流模型，就成了图示的“搅拌线”结构。22搅 拌 线 结 构理论上搅拌器的“扰动”作用产生的玻璃液流: 沿着工作部前进 向侧面展开，中间比两边前进得更快 如图建立一个抛物面液流模型搅拌器旋转一周产生两根 “搅拌线” 。因此，搅拌速度越快产生的搅拌线越多，相互越靠得近，即搅拌线越密。23搅 拌 线 结 构顺着工作部的玻璃液流: 表面前进得更

12、快 分界面上的速度为0 在这里建立一个半抛物面液流模型玻璃上表面受到闸板阻滞（参考细节），因此同心抛物面形的“牛眼”会在上表面中心出现。24搅 拌 线 结 构3. 上表面受到闸板阻滞放大的 “理论上”的端面纹理照片”1. 卡脖出口处2. 工作部中间 - 侧向和纵向展开的影响25工作部的玻璃液流 搅拌器分界线前面的幻灯片描述了一对搅拌器的工作部液流，如Flachglas 的“梳子”形搅拌器，多个“三叉式”或“Dident” 搅拌器的单向搅拌。这种类型的搅拌装置只允许一种液流进入工作部-因此梳子形或u/d 搅拌没有搅拌器分界线。皮尔金顿集团的大多数熔窑都有多个搅拌器-通常4个或6个三叉式。如果不是

13、单向搅拌，将有多种液流系统进入工作部-在这些液流系统达到的地方引起搅拌器分界线:搅拌器分界线26搅 拌 分 界 线 4 个搅拌器，挤压式搅拌 一条分界线(理论上)端面纹理照片一条(中间)分界线27搅 拌 分 界 线6 个搅拌器，挤压式搅拌产生两条分界线 (理论上)端面纹理照片两条分界线 在边部28搅 拌 分 界 线搅拌分界线能够在不同的位置以不同的形状出现, 但是他们的特征是他们顺着顶部和底部的连接处延伸。如果搅拌分界线的端部在断面纹理照片内直通表面，出现的问题可能是： 波筋：由于横向上玻璃到达的时间不同，因此可能的成分也不同 。 在改色期间, 他们可能来源于局部热对流,因为分界线周围的玻璃温

14、度较低 ，因此他有更长的搅拌时间。.顶部直通表面可能会出现质量问题顶部通往照片外不会产生质量问题29搅拌分界线 4 个搅拌器搅拌分界线只出现于多个搅拌器(4, 6 或更多)的挤压式搅拌的情况。实际中，搅拌分界线在透明白玻璃中不会成为问题。 用4个搅拌器， 任何搅拌方向中轻微的不均匀, 或工作部两侧冷却的不同都将导致工作部液流的不均匀，因此分界线会偏向一侧：均匀液流- 理论上的端面纹理照片- 中心分界线不均匀液流 (右偏)- 更典型的端面纹理照片- 分界线和牛眼偏右牛眼向右移动30搅拌分界线 6 个搅拌器用6 个搅拌器, 对透明玻璃来说， 工作部液流向两侧展开较多，因此通常只有中间一对搅拌器的玻

15、璃进入流道，分界线几乎不可能看到 。然而， 如果搅拌器的方向不正确， 那么流进工作部的液流也不均匀， 特别是改色期间(更暗)，工作部液流向两侧展开很少，因此分界线经常出现在端面照片中，并且可能造成质量问题。再看看后面的例子。透明玻璃-分界线通常在端面照片外着色玻璃：分界线可能在端面照片中就可能成为的问题31进入流道的液流进入流道的液流 由液流1、2、3“层”组成。液流1液流 2液流 3来自卡脖中心处的玻璃。直接来自熔化部，毯料，经过上升流。是最新鲜的玻璃。 只经过一次搅拌，因此均匀性质量适中。包含搅拌线结构。来自卡脖中心层的玻璃。对流回到熔化部澄清区的二次循环流。 较陈旧的玻璃。 (至少)经过

16、二次搅拌，所以均匀性质量最好。主要是来自卡脖两边的玻璃。来自工作部内复杂的对流循环。混合时间很久，从很新鲜 (只经过一次搅拌) 到很陈旧 (经一次到多次搅拌)的玻璃都有。32流 道 液 流 的 影 响浮法流道是单向流动的，没有从流道流回到工作部的返回流。 流道的对流模式是在侧墙产生下降流，并把底部的液流推向中间并稍微向上的方向升起：流道入口的横断面闸板后的横断面 来自工作部对流循环的陈旧的玻璃 新鲜的玻璃,来自卡脖搅拌线新鲜的玻璃底部特征(陈旧的玻璃)33卡 脖 “年 龄”计算机模型用于预测端面纹理照片中玻璃的“年龄”，下图表明采用挤压式搅拌时透明白玻璃从卡脖到流道的大致时间 (注意不是从熔化

17、部) 。 (到退火窑末端需要再加时间 !)注意最新鲜的玻璃首先位于上表面， 然后到底部结构的下层，然后通过底部结构进入中心区域。2 - 415 - 406 - 106 - 104 - 64 - 610 - 1510 - 15这张图对改颜色过程、玻璃带的颜色变化过程以及如气泡跟踪等有重要的参考意义。也可参考附录2。34底 部 结 构 的 大 小随着吨位增加，底部结构(液流3)也变得更大。基本上，随着吨位增加，流道从液流1和液流2获得的玻璃不足，因此它必须从液流3处得到更多的玻璃。底部结构的大小与卡脖水包深度的变化并没有明显的不同。低吨位高吨位35端 面 纹 理 照 片纹理本身并不重要，客户买的是

18、玻璃而不是其纹理!商业上重要的是玻璃的波筋及其变形质量。端面纹理照片在寻找波筋来源和区分熔窑或锡槽引起的变形方面是很有用的工具。36波 筋一开始就良好的控制下列因素，可使产品中的波筋最小： 原料 水分的控制和补偿 称量 混合质量 配合料的化学成分 碎玻璃混合 高标准的稳定的熔窑操作 其它等等注意：原料/碎玻璃/配合料控制的重要性。进入卡脖的玻璃必须有“合乎要求的”均匀性 (波筋质量)。搅拌应该认为是最后的“均化”操作。37理 纹 / 波 筋 问 题这篇介绍的第二部分，是举一些如何利用断面纹理照片解决波筋和变形问题的例子。 搅拌太慢 搅拌太快 (阻塞) 未经搅拌的直流 成分转换 改色分界线的热转

19、换 闸板后面的障碍物 湿背线我们欢迎其它的例子，以增加我们的知识储备。38搅 拌 太 慢 CH3厂, 19831983年CH3厂首先安装三叉式搅拌器时，他们最初按5 转/分操作，因为这对应着他们换下来的10个小搅拌器的相同的设备速度。玻璃带中心存在抛物面波筋特征，顺着边缘有强烈的“搅拌线”。搅拌线结构在这个时候还不理解。增加搅拌器速度至9 转/分，搅拌线也成比例的增加。但更重要的是，它们更细了，也不再让人感觉讨厌。下一张幻灯片显示的两张断面纹理照片分别是5 和 9 转/分。这些覆盖了玻璃带中心的20-25%。注明了液流1/2/3。除了9 转/分时更细的搅拌线结构外，也说明了波筋质量的整体提高。

20、第二张幻灯片上显示的是把上表面放大了的观察。39搅 拌 太 慢 CH3厂, 1983挤压式搅拌, 5 转/分挤压式搅拌, 9 转/分32140搅 拌 太 慢 CH3厂, 1983挤压式搅拌, 5 转/分挤压式搅拌, 9 转/分41单 向 搅 拌 CH3厂, 1983在这项工作期间，我们也进行了一段时间的单向搅拌，但是就象下面断面纹理照片上看到的一样(又是玻璃带宽度的20-25%)，总体波筋质量很差。这是预料中的。因为所有的玻璃现在只通过一对搅拌器间隙，而不是正常挤压式的3道间隙，因此搅拌的效率更低了。42搅 拌 太 快 结 块下面的问题出现在80年代中期投产的两座熔窑， David Quayl

21、e 于1987年在CH3窑上做了一个搅拌器速度变化的实验。下面的幻灯片说明了实验期间拍得的断面纹理照片的次序，这用来指导着灰色转透明白玻璃的改色过程：条纹照片 1 - 正常 8 转/分条纹照片2 - 速度被减至 4 转/分条纹照片3 和 4 - 速度提高到 15 转/分条纹照片5 - 速度回到正常的 8 转/分.在搅拌器不同的搅拌速度之间也拍摄了一些热玻璃流的照片。这些照片清楚的表明了高速转动时玻璃流变得更窄更冷，因为更多的玻璃被压制在搅拌器下，无法搅拌。43结 块结成大块是前进流处在搅拌器的下面无法搅拌，它是由于搅拌器运转的速度太快而导致的。大块的冷玻璃集中在高速运转的搅拌器周围，阻碍了玻璃

22、在它们之间的前进和良好的搅拌。最大的搅拌器速度取决于搅拌器处玻璃的温度，下述数据可供参照: 三叉式 8 转/分 Didents12 转/分结块出现在整张断面纹理照片上，造成了波筋质量的整体下降。参考后面的幻灯片中CH3的断面纹理照片。441987 年CH3 窑上的试验 全部断面纹理照片451987 年CH3 窑上的试验 断面纹理照片 1 - 正常 8 转/分基本上是质量很好的断面纹理照片-除了在底部结构中心处外，几乎没有可见的波筋。461987 年CH3窑 断面纹理照片 2 - 减慢至 4 转/分注意全面波筋质量都有了明显的下降，特别是液流1和液流3。液流2仍然良好 (记住，至少经过两次搅拌)

23、。搅拌器分界线的出现：注意明显的在右边，使横跨此处的纹理模式中断 (在这中间经常可以看见分界线)。471987 年CH3 断面纹理照片 3 - 增加至 15 转/分在拍这张条纹照片之前的6小时，搅拌器速度增加至15 转/分 。上部特征(液流1和2)受到了很坏的影响，这些液流从卡脖到达需要2-4小时。现在玻璃经过搅拌器下无法被搅拌均匀，结成“大块”。这段时间液流3相对未受影响。481987 年CH3窑 断面纹理照片 4 - 增加至 15 转/分在前一张条纹照片之后的两个小时，即增加至15 转/分 后的8小时。波筋很差，并且液流3受到了影响。在拍这张条纹照片之前的2小时，将搅拌器的速度降回至正常的

24、8 转/分，但是玻璃液尚未到达流道(或退火窑末端) ，情况还未好转，时间还太短。491987 年CH3窑 断面纹理照片 5 - 减至正常的 8 转/分在搅拌器速度减至8 rpm后的5个半小时，拍下了这张断面纹理照片。上部结构(液流1和2)变得清晰，这些液流是来自卡脖之后的2-4小时。液流3仍然很差，还将需要一段时间才能清晰。501987 年CH3窑 搅拌器之间的玻璃液流在不同的搅拌速度时，也拍下了搅拌器之间热的玻璃液流的照片。这些照片清楚的表明了高速度时液流变得更窄更冷，因为更多的玻璃被压制在搅拌器下，无法搅拌。4 rpm8 rpm12 rpm15 rpm51CH3 窑的试验 折叠气泡在15

25、转/分搅拌时还有一个问题折叠气泡。所有的搅拌器都有一个关键的速度，超过这个速度，空气容易被搅拌器齿夹带入玻璃液，或者在卡脖处被搅拌时的“波浪”裹入玻璃液。卡脖处捕获的气体，通常是空气。因此在玻璃带上留下的气泡中是空气泡。这个关键的搅拌速度是玻璃的粘度的函数。在粘度较高(玻璃温度较低)时，搅拌器的速度必须低一些。它也是搅拌器之间间距的函数。因此较窄的Dident搅拌器可以转速更快。三叉式搅拌器最合适的速度为6到8 转/分 。Dident搅拌器正常按10到12 转/分运行。52未 经 搅 拌 的 直 流未经搅拌的直流是前进流最深的部分，它从搅拌器下前进，未被搅拌。未经搅拌的直流可能由以下因素引起：

26、 搅拌器位置太浅 吨位大 卡脖水包： 相对于搅拌器的深度太深 太靠近搅拌器在断面纹理照片上，液流2的底部可能会出现旁路未经搅拌的直流玻璃液53未经搅拌的直流玻璃液下图是1995年10月S1窑的未经搅拌的直流玻璃液例子。 (注意也是在右中位置“息肉”状不均匀 成分升起.)在第二年用25吋深的 Dident 搅拌器换下了19吋深的三叉式搅拌器，就消除了未经搅拌的直流玻璃液。54搅拌效率低下的其它原因需要着重介绍的其它重要部分，还有波筋和低效搅拌的一些其它原因有： 搅拌器处的玻璃液温度太低 搅拌方式错误：挤压式比单向式更有效 相位错误：搅拌器相互之间的相位差应为90o 旋转方向错误：必须使搅拌器与侧

27、壁之间的玻璃液搅向上游 搅拌器之间的间距不正确：搅拌器应在中间对称分布，并在卡脖宽度上保持相同的间距最佳的搅拌方式：挤压式，有相位差。55局 部 对 流如果上部和底部的玻璃液流没有显著不同的密度，断面纹理照片的流线纹理结构是唯一稳定的。可能出现的问题的部位是冷的密度低的玻璃压在热的密度较轻的玻璃上面的地方：根据“上升的玻璃必然会下降”的原则，“上升流”的下降通常伴随着“下降流”的上升，造成局部对流。判断引发这类问题是困难的，判断它们需要进一步的信息，例如改色，波筋等等。热的/轻的上升的玻璃冷的/密集的下降的玻璃56局 部 对 流(温度所致)密度不同可能由下列因素引起: 工作部表面过冷：引起温度

28、驱动的局部对流 成分不同：引起 成分驱动的局部对流温度驱动的局部对流 在透明玻璃中很少见 (在25年里我只看到过一次)，因为透明玻璃较低的铁含量意味着冷却的影响能穿入玻璃体内，因此表面从来不会变得太冷和密度太高，也不会变得不稳定。在改色生产期间，温度驱动的局部对流是一个常见的问题，特别是深色玻璃。高的铁含量减少了通过玻璃体内的热量转移，因此表面变得较冷密度更高，也就变得不稳定 可能下沉至下层温度较高密度较的玻璃层中。57温 度 所 致 的 局 部 对 流下面的条纹照片解释了有温度所致的局部对流的例子：特别需要注意的是温度驱动的局部对流不一定会形成产生废品的波筋。如果基本的波筋质量良好，那么CR

29、I可能象上面的例子一样仍然为0。温度驱动的局部对流有可能在工作部见到。通常的温度驱动的局部对流的位置常随玻璃带移动，而在搅拌分界线处的温度驱动的局部对流倾向于在一个固定位置。58在搅拌器分界线处的温度驱动的局部对流象其它的讨论一样，搅拌器分界线附近的玻璃更容易产生温度驱动的局部对流：热量的来和去转移 .(斜的) 分界线分界线的端部随后的一天 - 分界线端部的转化59成分驱动的局部对流就象玻璃密度的增加一样，成分驱动的局部对流是改为含铁量更高的着色玻璃时难以避免的。表面的玻璃 (最新的玻璃) 比下面原有的玻璃密度更高，所以表面的玻璃液将下沉。当新鲜的玻璃进入底部结构时，在含铁量较低的着色玻璃或透明玻璃中也能发生成分转化。然后突破上部结构中密度较高的玻璃而向上升起。60成分驱动的局部对流在下列操作后也可能出现成分驱动的局部对流: 配合料或原料的错误，如错误的材料进了错误的筒仓 称量控制不好或有误 (没有严重到产生结石等) 水分补充不够 玻璃液温度的变化，通常是升高，会使底部和边角滞留不动的玻璃活化 吨位的变化：升高或降低 有时候，在投100%碎玻璃后61成分驱动的局部对流成分驱动的局部对流通常比温度驱动的局部对流对断面纹理照片的干扰要小，而且通常是“倒置”结构(如较轻的玻璃上升)。这些存在成分驱动的局部对流的玻璃通常比存在温度驱动的局部对流的玻璃更易产生波筋