【玻璃】一文让你看懂彩色玻璃坩埚窑（内附6种坩埚窑）

下图的这些玻璃制品，是不是看起来都非常的漂亮，blingblingbling的。

那您知道这些彩色的玻璃制品都是用什么东西成型、上色做出来的吗？

懂行的就知道了，对，是玻璃窑！平时我们所说的玻璃窑是平板和浮法窑两种，但这两种一般都是做大型的日用玻璃、汽车玻璃、建筑玻璃等。像这些彩色的、漂亮的玻璃工艺品以及玻璃制品则是需要用坩埚窑来炼制和熔炼。

坩埚窑是在窑内放置坩埚，在坩埚内将配合料熔化成玻璃的一种热工设备。

坩埚窑与池窑相比，结构简单，造价较低，建造快，宜于迅速投产;操作制度易于调节，可采用机械搅拌(如熔制光学玻璃等)、延长保温时间等方法，生产均匀性较好、质量较高的玻璃;对工艺的适应性较强，可以随时换料，可同时在不同坩埚内熔制几种性质和熔制制度相近的玻璃。但坩埚窑是间歇作业，产量小，热效率较低，不易实现机械化，玻璃液利用率低，因而生产效率不高。坩埚本身的制造也较复杂，换坩埚时劳动强度较大。尽管如此，坩埚窑也有其优势，尤其适用于生产产量小、品种多、质量要求较高或具有某些特殊性能的玻璃产品，如光学玻璃、颜色玻璃、晶质玻璃、铅玻璃、仪器玻璃及特种玻璃等，还适用于进行科学研究或试制新品种玻璃。

坩埚窑的分类

对于坩埚窑有多种分类方法：按余热回收方式分为蓄热式窑和换热式窑;按热源分为电热窑和火焰窑;按所用坩埚的数量分为单坩埚窑和多坩埚窑;按坩埚的特征分为开口坩埚和闭口坩埚;按火焰流向分为倒焰窑和平焰窑;按换热器的外形分为圆炉和方炉。

（坩埚的分类）

倒焰式坩埚窑的火焰从窑底中央喷入，又从窑底周边排出，这种窑型沿坩埚高度的温度分布比较均匀，熔化的玻璃液也较均匀，然而窑底和坩埚底部常处于高温，容易损坏。

平焰式坩埚窑的火焰从坩埚上面喷入，由窑底排出，坩埚高度上的温度相差较大，常使人工成形操作感到困难，因而只用于需要高温熔化、成形时间较短的制品。如用浇注法成形光学玻璃制品。

（隆泰窑业的单坩埚窑）

单坩埚窑大多数采用开口坩埚，以便于进行机械搅拌，可用于熔化制度要求严格、玻璃质量要求较高的制品。大多用电热元件(如硅碳棒或硅钼棒)为热源，生产光学玻璃、滤光玻璃及一些特种玻璃。

圆炉和方炉是指换热器的外形而言。换热器外形为圆形的俗称圆炉，外形为方形的俗称方炉。方炉由圆炉发展而来。方炉与圆炉相比具有更大的换热面积和更长的换热时间，预热空气温度较高，因而换热效果明显。方炉砌筑简便，砖缝较严密，砌体牢固，可减薄空气与烟气的隔墙厚度，进一步提高换热效率，因此应用较多。

蓄热室多坩埚窑的容量较大，一般拥有8〜14只闭口坩埚。它的炉温高，热效率高，能用劣质煤。但这种窑要求所有的坩埚同时进行加料、熔化、冷却、成形，并要增建煤气发生炉等附属设备，窑结构较复杂。国内在20世纪60年代初就有蓄热式多坩埚窑，但难于推广，现在只有极少数工厂用这种窑生产仪器玻璃和电真空玻璃。

换热式多坩埚窑采用闭口坩埚，在日用玻璃生产中应用较多。其换热器可用金属换热器或陶质换热器。金属换热器的气密性好，传热效果较佳，但要求其材料能耐高温和耐腐蚀。而陶质换热器的气密性虽不如金属换热器，但有耐高温和耐腐蚀的特性。因而得到广泛的应用。目前，国内主要应用的陶质换热器有标形砖换热器和筒形砖换热器两种。

坩埚的形态

坩埚分开口坩埚与横口坩埚(也即闭口坩埚，俗称甏bèng)两种。开口坩埚内玻璃液与火焰直接接触，玻璃液温度较高，熔化玻璃较迅速，目前多用于单坩埚窑熔制光学玻璃、激光玻璃等。而换热式多坩埚窑则常用闭口坩埚。闭口坩埚内玻璃液不与火焰接触，是由火焰放热通过坩埚壁传递给玻璃液，玻璃液温度与火焰温度相差100℃以上，因而熔化温度的提高受到一定限制，熔化慢，产量小。但用闭口坩埚时，同窑坩埚之间互不干扰，每一坩埚可以单独控制，比较灵活。同时，不受气氛的影响，适宜用来熔化铅玻璃、颜色玻璃等。

闭口坩埚的水平断面有椭圆形(俗称长底坩埚)和圆形(俗称圆底坩埚)两种，见图1和图2。长底坩埚可以提高窑底面积的利用率，增大坩埚容量，提高玻璃液利用率，但制造困难，坚固性较差，两侧下部易开裂。圆底坩埚则反之。由于操作习惯和长底坩埚的优点，目前较普遍采用的是长底坩埚。

图1  横口长底坩埚

图2  横口圆底坩埚

坩埚不能太高，以保证上下温差不致过大。坩埚的大小以容量(L)计。闭口坩埚最大的为110L,最小的为6L;开口坩埚最大的为300L，个别的达500L。

坩埚内熔化的玻璃液不可能全部用于成形。这是因为液面上的脏玻璃液要刮去，未熔化好的或是与成形黏度不符的玻璃液要挖去，还有一部分玻璃液粘在坩埚壁和留于底部未能利用以及成形时损失等。所以实际用于成形的玻璃液量较坩埚内熔化好的玻璃液量要少，两者之比称为玻璃液的利用率(俗称得料率)。

得料率=(坩埚内熔化好的玻璃液量-刮料量-挖料量-留料最-铁杆头子料-甏口玻璃丝量)/坩埚内熔化好的玻璃液量

玻璃液的利用率与窑结构、坩埚形状与质量、玻璃质鼋要求、熔制难易以及操作条件等因素有关。一般玻璃液的利用率为50%〜75%，技术玻璃为20%〜40%。根据玻璃液的利用率和成形所需的玻璃液量，就可初步确定所用坩埚的大小。

（粘土坩埚图片来源：隆泰窑业）

制造开口坩埚所用的原料要求较高，除选用优质耐火黏土外，还经常掺加高铝矾土，有时选用其他材质或在坩埚表面涂上耐蚀层。

闭口坩埚的原料大半系黏土质，质量较差。目前坩埚寿命最长不超过30天，一般在20~30天，最短的不到10天。造成坩埚损坏的主要问题是窑孔和腰裂。坩埚寿命短，不但影响玻璃的产量、质量和产品成本，而且更换损坏的坩埚大大加重了劳动强度。

每日一问

►建材行业（玻璃）用耐火材料

▐ 火焰覆盖面积是指什么？

池窑中火焰在玻璃液面上的铺展面积，火焰覆盖愈大，火焰对玻璃液料的热交换愈强。火焰覆盖面积的大小主要取决于小炉喷火口的形状及火焰喷射角，在燃烧重油时，还与烧嘴的安装位置及喷嘴造型有关。一般指一侧小炉口的总长度与熔化部的长度。