CN102190424B - 无机板材的制造方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无机板材制造方法、装置，该方法包括原料粉碎、混料、熔融、均化、冷却、成型、退火步骤，将熔融、均化后的熔液由冷却部进入成型机时，熔融液面低于成型机上平面，其高度差为20～100mm。该方法制造的无机板材无波筋，表面光滑，无需后续加工程序，制造成本低。用该装置制造无机板材时，原料配方不受装置自身特性的限制。该方法和装置可以制造玉质无机板材、平板玻璃以及微晶玻璃等无机板材，其中，制造的玉质无机板材具有类似于天然形成的立体图案。

Description

无机板材的制造方法、装置

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种无机板材的制造方法、制造装置以及利用该制造方法。 

背景技术

在目前的生产中，无机材料熔融制造的板材(如玻璃、微晶和玉晶石)的生产方法主要有格法、压延法和浮法三种方法，然而，上述三种方法在制造无机熔融成型板材过程中又各自存在缺陷和不足，具体如下： 

格法是比利时格拉维伯尔公司1961年发明的，它是将无槽法和平拉法有机结合的一种方法，是利用无槽法成型池和平拉法的转向，使玻璃液从流道口流出后先向上拉引约700mm高，通过转向辊后再进行平拉，将玻璃液从自由液面拉直玻璃。在格法工艺中，玻璃在进入成型室时首先要经过上拉过程，因此，生产的玻璃化学成分不均匀，且波筋大(由于向上拉引的成型温度和析晶温度相近，容易产生析晶现象而产生波筋)、易变形。此外，格法工艺只能生产2～8mm的平板玻璃，而且，由于受工艺的影响，生产的玻璃中，硅、铝含量较高。 

压延法是将熔窑内玻璃液平行通过唇砖溢流到两根压延辊之间，通过压延辊将玻璃液挤压成一定厚度的玻璃带。中国专利ZL95224122.6和ZL98226174.8公开了压延法的生产装置。利用压延法生产的产品的表面光洁度和平整度取决于压延辊表面的平整度和光洁度，因此，通常需要对产品表面进行后续加工处理，如铣平、磨光、抛亮，这不仅增加了生产成本，而且还破坏了产品原有的表面强度。 

 浮法工艺是将原料混合后送入玻璃熔窑，经熔化、澄清、均化和冷却等过程后，形成均匀的玻璃液，玻璃液经流道、流槽进入充满氮氢保护气体的锡槽，漂浮在熔融的锡液表面上，完成玻璃液的自然摊平、展薄、抛光、冷却后，再进入退火炉退火。这种方法生产的产品质量较高，产品的厚度范围也较宽。但是，浮法工艺需要增加锡槽和保护气体等配套设备，投资成本较高。此外，由于玻璃液是在锡槽中成型，而且需要氮氢保护气体，因此，原料中不能存在与氮、氢保护气体以及锡液发生反应的成分。 

上述各种方法受其工艺特点的限制，生产的产品要么表面不光滑，需要后续加工程序；要么产品中波筋较多、应力较大；要么设备成本较高，而且原料选择还受装置特性的限制。因此，需要开发一种工艺简单，而且制造的产品质量较高的工艺方法以及装置，以突破现有各种方法中的限制。 

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种无机板材的制造方法，该方法中熔融液面与成型机上平面基本在同一水平面，所制造的产品中无波筋，表面光滑，无需后续加工处理工序。 

本发明第二个要解决的技术问题是提供一种无机板材的制造装置，该装置中流液道底板面(流液面)与成型机上平面基本在同一水平面，从而使熔融时的熔融液面与成型机上平面基本在同一水平面，所制造的产品中无波筋，表面光滑，制造成本低。 

本发明第三个要解决的技术问题是提供一种应用上述制造方法或应用上述制造装置制造的玉质无机板材，该玉质无机板材具有无波筋，表面光滑，强度大不易变形的特点。 

解决本发明第一个技术问题所采用的技术方案是：一种无机板材的制造方法，包括原料粉碎、混料、熔融、均化、冷却、成型、退火步骤，经熔融、均化、冷却后的熔液由冷却部进入成型机时，熔融液面低于成型机上平面，其高度差为20～100mm。由于熔融液面与成型机上平面之间的高度差较小，因此，在成型过程中熔液受到的拉拽力较小，产品中不会产生波筋。如果熔融液面与成型机上平面之间的高度差超过100mm，则产品中很容易产生波筋。 

所述无机板材制造方法的具体步骤包括： 

1)将原料粉碎、筛分，然后按比例均匀混合制成配合料； 

2)将所述配合料投入熔窑进行熔化、均化和澄清； 

3)熔液流入冷却部继续均化、冷却，然后流入流液道，将流液道内的温度控制在成型温度； 

4)熔液经引炉进入或自然流入成型机上平面，由成型机向熔液提供向前的拉力，成型机是由并排设置的钢辊及与钢辊连接的驱动装置组成的成型动力装置或是其它能够向熔液提供成型动力的装置，所述成型动力装置向熔液提供一个平拉力，使熔液进入成型机后依靠自身重力、流速、表面张力以及成型动力和拉引力的共同作用自然凝聚成型为连续的板材，熔液在成型机内的成型速度可以通过熔液的流速、成型机内的温度以及成型机的线速度来控制； 

5)成型后的板材经调温装置迅速冷却硬化，硬化后的成型板材经过渡辊进入退火窑内退火，以消除板材的内应力。 

优选的是在所述步骤1)中，将原料粉碎成8目以下，其中16目以下的超细粉不超过20％。 

在步骤2)中，在配合料投入熔窑之前，用加料机将着色剂均匀地加入配合料中，然后将添加有着色剂的配合料投入熔窑。 

在步骤2)中，配合料在1650℃～1350℃温度范围内熔化后保温2～3小时以使熔液均化和澄清。此时，熔液的粘度为10³～10^6.5Pa·s。 

优选的是在步骤3)中，将冷却部内的熔液温度控制在1350℃～1250℃范围内并保温2～3小时继续均化，然后流入流液道内，并将流液道内的温度控制在1300℃～1000℃。 

优选的是在步骤4)中，引炉时成型机上平面低于冷却部的熔融液面40～140mm，优选70～110mm，且成型机、过渡辊以及主传动装置的上平面位于同一水平面；在之后的连续生产过程中，成型机上平面高于冷却部的熔融液面20～100mm，每根过渡辊高度可以上下调节，通过过渡辊将成型机的上平面与主传动装置的上平面平滑连接。 

优选的是在步骤4)中，将成型机内的温度控制在1250℃～1000 ℃温度范围内，成型机的线速度控制在25～95m/h，熔液的流速控制在25～95m/h。成型室的温度可以通过以下方法进行有效地调节：(1)调节熔窑内熔制温度；(2)通过成型机上部的稀释风和/或流液道内的调温装置；(3)通过熔窑、冷却部和流液道的保温层来调节。 

优选的是在步骤5)中，调温装置的温度控制在750℃～850℃，退火窑内的温度控制在700℃至100℃，固化后的成型板材需退火30～100分钟，退火时主传动装置的线速度为48～96m/h。 

更优选的是所述连续退火过程经过四个区段，具体为：700℃～500℃的降温时间为20～7min，500℃～350℃的降温时间为50～13min，350℃～200℃的降温时间为20～6min降温，200℃～110℃的降温时间为10～4min。 

优选的是步骤5)后，还需要将退火后的连续板材进行切割、检验和包装步骤。 

解决本发明第二个技术问题所采用的技术方案是提供一种无机板材制造装置，包括顺序设置的熔化部、冷却部、成型机和退火窑，所述冷却部与所述成型机通过流液道衔接，所述流液道水平设置，所述成型机的上平面高于所述流液道的熔融液面20～100mm。由于冷却部与流液道直接连通，因此，流液道内的熔融液面与冷却部内的熔融液面相同。 

成型机的上平面可以通过高度调节装置进行调节，在引炉时，调节成型机的上平面使其低于流液道熔融液面，在以后的连续生产过程中，调节成型机的上平面使其略高于流液道熔融液面，这样能够使熔液顺利地从冷却部进入成型机成型。 

所述流液道内设有用于调节熔液温度的调温装置，所述调温装置包括加热装置和冷却水包，所述加热装置设置在所述流液道底部的两侧和中间位置并由功率调节装置控制，所述冷却水包设置在流液道的顶部和底部并由控制装置控制。 

优选的是所述冷却水包为用钢板做成的圆弧形水包或用水管做成的蛇形水包，采用这种异型冷却水包可以使流液道内的温度更加均 匀。所述加热装置为硅钼棒电加热装置。 

所述成型机由多根直径不同的水平并排设置的辊轴组成，且直径最大的钢辊靠近流液道一侧，直径较小的钢辊远离流液道一侧，所述钢辊的端部设有齿轮，且所有的钢辊通过齿轮传动连接，直径最大的钢辊与驱动装置连接，在所述驱动装置驱动下所述辊轴向同一方向转动。 

所述成型机的末端设有调温装置，所述调温装置为第二冷却水包，通过调节第二冷却水包内的冷却水流量来调节塑性板材的硬化速度。 

所述退火窑内设有主传动装置，所述主传动装置由多根水平并排设置的辊轴组成并与驱动装置连接，其上平面通过所述过渡辊与所述成型机的上平面平滑连接。 

设置在所述熔窑进料口的投料池为密封投料池，所述密封投料池包括砌筑在所述熔窑进料口的池壁、投料机以及透明防火玻璃，所述投料机设置在所述池壁的敞口处，用所述透明防火玻璃将所述投料机和所述池壁之间的空间密封，以使整个投料池封闭。 

优选的是所述透明防火玻璃采用透明防火的微晶玻璃。 

解决本发明第三个技术问题所采用的技术方案是提供一种应用上述无机板材制造方法或应用上述无机板材制造装置所制造的无机板材，该无机板材可以为玉质无机板材或平板玻璃或微晶玻璃。 

所述玉质板材的化学成分及含量(按％重量计)为： 

SiO₂：70～75； 

Al₂O₃：2～6； 

CaO：2～6； 

MgO：0.1～0.5； 

Fe₂O₃：0.1～0.5； 

K₂O+Na₂O：10～18； 

B₂O₃：0.1～0.5； 

F：1～6。 

优选的是制造上述玉质无机板材的原料组分组成(按％重量计) 为： 

硅砂或砂岩：40％～55％ 

长石：25％～35％ 

硝酸钠：0.5％～2.0％ 

白云石：2.5％～5.0％ 

萤石：2％～8％ 

纯碱：8％～15％ 

硼砂：0.5％～2.5％ 

冰晶石：2～6％。 

上述原料配方在高温熔融过程中发生反应，能制造出具有透光而不透视特性的玉质板材。 

优选的是所述无机板材具有以下物化特性：吸水率为零，无波筋，表面光洁度在90％以上。 

优选的是所述玉质无机板材中还含有占无机板材总重量0.001～6％(重量)的着色剂成分，当在配合料中加入着色剂后，制造的无机板材内部会形成立体花纹，成为彩玉板材。 

优选的是所述着色剂成分为CoO₂，所述CoO₂由钴粉引入，板材中CoO₂含量为板材总重量的0.001～0.01％，成为天蓝彩玉板材。钴粉的加入量为配合料总重量的0.2～2％。 

本发明具有以下优点： 

本发明提供的无机板材制造方法中，熔液由冷却部的熔融液面基本水平地流入成型机的上平面，因此，采用该方法制造的产品无波筋、成分厚度均匀、不易变形，而且产品表面光滑，无需后续加工处理。此外，该方法中，熔液在成型机上自然凝聚成型，制造的无机板材表面光滑度与浮法工艺的相同，不需后续加工，因此板材的制造成本低，而且，产品厚度范围宽，可以制造厚度为6～20mm的无机板材。该方法制造的无机板材还可根据不同的配方和熔融温度、成型温度制造出平板玻璃(其化学成分和配方与现有的同类产品相类似)、微晶玻璃(其化学成分和配方与现有的同类产品相类似)，其制造方法中，板材成型前的工艺基本与这些产品生产方法中这部分的现有技术相同， 只是从成型步骤开始以后的方法步骤与本发明中的步骤相同。 

本发明提供的无机板材制造装置中，成型机的上平面与流液道的流液面基本在同一水平面，使流液道内的熔液能够基本水平地进入(或流入)成型机内，该装置不需要上引装置或锡槽等附加装置，因此，装置投资费用低，而且，原料选择范围不受锡槽、保护气体等装置自身特性的限制。 

应用上述无机板材制造方法或应用上述无机板材制造装置制造的无机板材为玉质无机板材或平板玻璃或微晶玻璃，所制造的玉质无机板材吸水率为零、无波筋、不易变形，且表面光洁度在90％以上。 

附图说明

图1为本发明无机板材制造装置引炉时的示意图； 

图2为本发明无机板材制造装置正常生产时的示意图； 

图3为本发明无机板材在退火窑内退火的曲线图。 

图中：1-熔化部2-流液洞3-冷却部4-流液道5-流道口6-成型机7-调温装置8-过渡辊9-退火窑10-主传动装置11-熔融液面12-成型后板材13-螺杆14-螺母15-手轮16-支撑架 

具体实施方式

为使本领域相关技术人员更好地理解本发明，下面结合一实施例附图和具体实施例对本发明的无机板材的制造装置、制造方法以及采用该装置或方法制造的无机板材作进一步详细说明。 

需要指出的是，以下实施例为本发明的非限定实施例。 

请参见图1和图2，是本发明无机板材成型装置示意图。如图1所示，该装置主要由熔化部1、冷却部3、成型机6、退火窑9组成。其中，熔化部1、冷却部3、成型机6、退火窑9依照无机板材的制造工艺顺序设置。其中，熔化部1与冷却部3之间用耐腐蚀、耐冲刷的耐火材料过桥砖隔开，以将窑炉火焰分隔，同时在熔化部1靠下位置设有截面面积为0.15～1.2m²流液洞2，该流液洞2将熔窑1与冷 却部3连通，由此，熔化部1、流液洞2和冷却部3就形成一个类似于连通器的结构。当原料熔化后，冷却部3内的熔融液面与熔化部1内的熔融液面高度相同，即，熔化部1和冷却部3内的熔融液面在同一高度。 

在冷却部3进口端设有水杠(冷却水管)，在冷却部3的顶部设有风机，借助于水杠和风机使冷却部3的熔液均匀冷却。 

冷却部3与成型机6通过流液道4衔接，流液道4水平设置，其一端连接冷却部3，另一端为流道口5，该流道口5与成型机6搭接，冷却部3内的熔液可通过流液道4从流道口5进入成型机6。在流液道4与成型机6之间设置有活动闸板。在流液道4底部的两侧和中间位置设有硅钼棒电加热装置，硅钼棒电加热装置由功率控制器控制其功率。在流液道4的上部和下部设有第一冷却水包，该第一冷却水包由控制器控制冷却水流量。通过调节电加热装置和第一冷却水包可使位于流液道4两侧和中部的熔液温度保持一致，并使熔液的温度维持在成型所需的温度。 

成型机6采用平拉冷却成型机，利用该平拉冷却成型机可以使熔液从流液道4近似于水平地进入成型机6，然后在成型机6的上平面在拉引成型的过程中逐渐冷却形成连续板材。平拉冷却成型机与现有的格法工艺采用的成型机的不同之处在于成型时熔液的冷却位置不同。格法工艺中熔液的冷却位置在冷却部至转向辊之间，也就是说，熔液由冷却部被上拉至转向辊的过程中被冷却，在经转向辊转向后即被硬化；而本实施例的平拉冷却成型机中，熔液是在进入成型机后在上平面的成型过程中被逐渐冷却硬化，而从流液道进入成型机的过程中仅存在自然冷却过程。 

具体地，本实施例中的成型机6是由多根直径不同的钢辊组成，辊径大小为100～1000mm，这些钢辊由大到小并排平行设置，其中，直径最大的钢辊位于靠近流液道4一侧(即成型机初始端)，而直径较小的钢辊位于远离流液道4一侧(即成型机末端)。钢辊由支架支撑，所有钢辊的上平面位于同一水平面。在钢辊伸出支架外侧的一端设有齿轮，而且相邻钢辊上的齿轮由一中间齿轮连接，这些钢辊中靠 近流液道一侧的直径最大的钢辊作为动力钢辊通过变速箱与电机连接(变速箱与电机构成驱动装置)。在电机的驱动下，动力钢辊带动其它钢辊向同一方向(即退火窑方向)转动，以向熔液提供向前的平拉力。在钢辊转动的过程中，由于钢辊直径大小不同，钢辊的线速度基本相同，因此，直径较大的钢辊的转速较慢，而直径较小的钢辊的转速较快。因此，在成型过程中，位于成型机末端的直径较小的钢辊可以向熔液提供比位于成型机初始端的直径较大的钢辊更大的成型动力，这样有利于成型厚度均匀的较薄的板材。 

在成型机支架的底部设置有高度调节装置，该高度调节装置包括螺杆13以及套在螺杆13上的螺母14，螺母14由固定在地面上的支撑架16支承，螺母14的外周缘设有手轮15，借助于手轮15转动螺母14使其带动螺杆13上下移动来实现钢辊在高度方向的调节，即，实现成型机6在高度方向的调节。在支架端部的两侧设置有滑块，固定支架的基座上设置有与滑块相对应的燕尾槽，滑块并从燕尾槽中伸出。使用时，拨动支架上的滑块使其在基座上的燕尾槽内滑动即可实现成型机在前后方向的调节。 

在成型机6的末端设有调温装置7，该调温装置7为第二冷却水包，在生产过程中，可以调节第二冷却水包内的冷却水流量来调节调温装置7内的温度，以此来调节板材的固化速度。在本实施例中，为提高第一冷却水包和第二冷却水包的冷却效率，可以采用钢板做成的圆弧形水包或用水管做成的蛇形水包。 

与调温装置7相连接的过渡辊8由直径为100～200mm的钢辊组成，钢辊并排水平设置在支架上，其伸出支架外侧的端部同样设有齿轮，所有的钢辊通过齿轮传动连接，这些钢辊与另外一套变速箱和电机相连，并在电机的驱动下向同一方向转动。过渡辊8的支架底部设有与成型机6底部相同的调节装置，以在生产过程中实现对过渡辊8在高度方向的调节。 

退火窑9内设有与过渡辊8相衔接的主传动装置10，在引炉时主传动装置10、过渡辊8以及成型机6的上平面位于同一水平面；正常生产时，成型机6上平面高于主传动装置10上平面，此时由过 渡辊8使成型机6和主传动装置10的上平面平滑连接。主传动装置10和过渡辊8均由平行并排水平设置的钢辊构成，同时与另外一套变速箱和电机连接，在所述电机和变速箱的共同作用下，主传动装置10和过渡辊8向同一方向转动，将成型后的板材输送到退火窑7进行退火，并将退火后的板材送出退火窑9以进行其它步骤。 

在本实施例中，熔窑的熔化部1的进料口用砖砌筑一个长方形的投料池，在投料池的顶部安装调频喂料机(投料机)，投料池的敞口面积比投料机截面面积大，因此，在投料池砖墙和调频喂料机之间还存在较大的空间。本实施例中，用透明防火微晶玻璃将此空间密封，制成一个可视密封的投料池。这样，操作人员既可以观察熔炉内原料熔化的情况，又可以防止飞料现象和避免热量损失，达到节能环保的效果。 

该生产过程的具体步骤如下： 

1)首先将硅砂(或砂岩)、长石、白云石、萤石、纯碱、硼砂、冰晶石、硝酸钠粉碎成8目以下，再进行筛分，使原料中16目以下的超细粉不超过20％；然后在密封混合机中按一定配比均匀混合制成配合料，再通过密封的传动装置将配合料输送到密封的窑头料仓内。 

2)将窑头料仓内的配合料通过密封投料机投放到熔化部1内，熔化部1内的加热装置使原料在1650℃～1350℃温度下熔化，然后使熔液在1650℃～1350℃温度范围内保温2～3小时以进行均化和澄清，使整个熔液的化学成分达到均匀，此时，熔液的粘度为10³～10^6.5Pa·s。 

3)在熔化部内澄清、均化后的熔液通过流液洞2进入冷却部3，然后打开冷却部3内的风机和水杠(冷却水管)使冷却部3内的熔液温度保持在1350℃～1250℃温度范围继续均化2～3小时，之后，熔液流入流液道4内继续冷却，调节流液道4内的调温装置使熔液从流道口5流出时的温度降至1300℃～1000℃，优选控制在1250～1050℃。 

4)调整成型机6的高度使成型机6上平面低于流液道底板面20～100mm，调节过渡辊8的上平面使其与成型机6上平面相衔接， 如图1所示。为了便于熔液流入成型机，当冷却部3内的熔融液面高出40～140mm时才将闸板打开，使熔液依靠自身的重力和粘度顺利地从冷却部自然流入成型机，再在成型机钢辊转动对熔液所产生的向前平拉力的作用下向前运动，形成板形，从而完成引炉过程；引炉之后再调节成型机的高度使其上平面高于冷却部熔融液面(或流液道熔融液面)20～100mm，调节过渡辊8的高度，使其将成型机6的上平面与主传动装置(10)的上平面平滑过渡，通常过渡辊8需调节10～50mm以使成型机和主传动装置的上平面平滑过渡，如图2所示，同时将成型机6内的温度控制在1250℃～1000℃，线速度控制在25m/h～95m/h，熔液的流速控制在25m/h～95m/h。本实施例中，由于成型机上平面是由并排设置的钢辊组成，且在驱动装置的驱动下向远离冷却部方向转动。因此，钢辊不仅起到支撑熔液的作用，而且还向熔液提供一定的平拉力(即成型动力)，该拉力随钢辊线速度的增加而增大。因此，熔液从冷却部经流液道流入成型机钢辊的上平面后，在自身重力、流速和表面张力的作用下向前(即向退火窑方向)流动的同时，还受到成型机钢辊的平拉力以及拉引力(由退火窑内的主传动装置提供)的作用，使熔液在拉力和拉引力作用下向前移动的同时被拉薄，在这个过程中自然凝聚成型为所需厚度的连续的板材。 

5)成型后的板材经过调温装置7，控制调温装置内的冷却水流量，使调温装置7的温度控制在750℃～850℃，板材在调温装置内迅速冷却固化。固化后无机板材由过渡辊8送入退火窑9退火，以消除因温度不均匀产生的永久性和暂时性内应力，提高板材的强度。退火时，主传动装置10的线速度控制在48～96m/h，以向板材提供拉引速度。无机板材在退火窑内的退火过程为连续退火过程，共分为四个阶段，其中A区、B区、C区和R区的长度依次为20～10m、40～25m、20～10m和10～3m，四个区段的退火时间分别是20～7min、50～13min、20～6min和10～4min，换句话说，A区温度从700℃降到500℃，降温速度为10～20℃/min；B区温度从500℃降至350℃，降温速度为2～10℃/min；C区温度从350℃降至200℃，降温速度为15～25℃/min，R区温度从200℃～110℃，降温速度为25℃/min， 具体的退火曲线(过程)如图3所示。 

6)无机板材退火后，由主传动装置10将其输出退火窑9，再将连续板材切割断板，然后经检验合格后包装入库。 

需要指出的是，在上述步骤2)中，配合料的投放过程是一个连续投放的过程，调频喂料机在液面自控装置信号控制下，将配合料薄层连续投入熔化部1，通常，调频喂料机的变频器调速范围为10～30Hz。薄层投料可使配合料上方依靠对流、辐射得到热量，而下方由熔化部1内的熔液通过热传导得到热量，从而使熔液表层获得较高温度，降低粘度，有利于排出气泡，提高澄清的速度。另外，如果要制造诸如彩玉板材(晶玉板材)等玉质无机板材，还需要在配合料混合后投入熔窑之前，用投料机将一定量的着色剂均匀地加入配合料中，由此可以使制造的无机板材具有类似于天然形成的立体图案，因此，添加着色剂后制造的无机板材更像天然形成的彩玉板材。 

此外，在实际生产中，如果成型机上平面与冷却部熔融液面的高度差相差越大、成型机线速度越大、主传动装置线速度越大(即与成型机线速度越大)，则制造的板材越薄；反之，制造的板材越厚。另外，退火时的降温速度与退火窑入口板材温度、速度、厚度以及粘度等因素有关，因此，各区段的降温速度不同，但退火的总时间仍在上述范围之内。 

上述工艺步骤中，配合料熔化后，熔融液基本在同一水平面上从冷却部流入成型室，因此，制造的板材无波筋。在成型过程中，不经过压延辊的挤压，因此表面光洁度可达90％～97％。采用上述配方并结合上述工艺制造的无机板材的吸水率为零，产品质量好。 

需要说明的是，熔融液由冷却部的熔融液面基本水平地流入成型机的上平面是相对于压延法和浮法工艺而言的，因为压延法工艺中，冷却部熔融液面低于成型机上平面，其高度差超过200mm，浮法工艺中，冷却部熔融液面高于锡槽上平面，其高度差超过100mm，而本发明中，冷却部熔融液面低于成型机上平面，其高度差20～100mm。如果本发明也选用如浮法或压延法工艺中采用的高度差，那么熔液从冷却部进入成型机时就会受到较大的拉拽力，这样制造的板材中易产 生波筋，这就脱离了本发明的目的。 

利用上述无机板材成型方法和装置可以制造玉质无机板材、平板玻璃以及微晶玻璃等无机板材，其中玉质无机板材包括晶玉板材。下面详细介绍玉质无机板材的制造过程以及通过该成型方法和装置所获得的玉质无机板材。下面以制造厚度为10mm彩玉板材为例，来说明彩玉板材的制造过程及所制造的彩玉板材的性能。 

实施例1 

将硅砂(或砂岩)、长石、硝酸钠(或镁石)、白云石、萤石、纯碱、硼砂、冰晶石以及钴粉粉碎并筛分，选取8目以下的原料，同时保证16目以下的超细粉不超过20％，然后按照表1中实施例1一栏的配比均匀混合后送入密封料仓。 

表1 

原料	实施例1	实施例2	实施例3
				硅砂或砂岩	46.85％	41.14％	50.18％
长石	29.69％	32.17％	25.07％
				白云石	2.58％	4.72％	3.03％
萤石	5.2％	1.99％	7.28％
				纯碱	10.54％	12.43％	8.40％
硼砂	0.5％	1.43％	2.01％
				冰晶石	2.67％	4.33％	2.11％
钴粉	0.29％	0.94％	1.42％
				硝酸钠	1.68％	0.85％	0.5％
熔化温度(℃)	1350	1500	1650
				冷却温度(℃)	1100	1150	1300
成型温度(℃)	1000	1100	1250
				表面光洁度(％)	90	95	97
波筋	无	无	无
				吸水率	0	0	0

用加料机将0.29％的钴粉均匀地加入配合料中，然后用密封投料 机将添加有钴粉的配合料投入熔窑，配合料和钴粉在1350℃的熔窑内熔化成熔液后保温2.5小时以使熔液澄清、均化；然后熔液进入1200℃的冷却部继续均化2.5小时之后流入流液道，在流液道内熔液继续冷却使其从流道口流出时的温度降低至1100℃。 

调节熔融液面高于成型机上平面40～140mm时，打开闸板进行引炉，也就是使熔液从流液道流入成型机。在引炉完成后的连续生产过程中，将使成型机上平面高出熔融液面40～80mm，将成型机内的温度控制在1000℃左右，成型机的线速度调整为25m/h，熔液的流速控制在40m/h左右，使熔液在成型机上成型为连续的玉质无机板材，然后由过渡辊送入退火窑退火。 

位于成型机后的调温装置的温度控制在750℃～850℃，主传动装置的线速度为50m/h左右，连续的玉质无机板材进入退火窑后在A区退火时间为20～7min，B区退火时间为50～13min，C区退火时间为20～6min，R区退火时间为10～4min。 

采用上述原料配比和工艺参数制造出的彩玉板材中各化学组分含量见表2中实施例1一栏，这种彩玉板材的表面光洁度为90％，无波筋，吸水率为零，而且板材不易变形。 

表2 

化学成分	实施例1	实施例2	实施例3
				SiO2	70	73	75
Al2O3	2.5	3.5	4.0
				CaO	5.249	5.445	2.99
MgO	0.1	0.4	0.5
				Fe2O3	0.1	0.4	0.5
K2O+Na2O	16.5	12.5	13.5
				B2O3	0.2	0.25	0.5
F	5.35	4.5	3.0
				CoO2	0.001	0.005	0.01

实施例2 

本实施例与实施例1的方法基本相同，所不同的是原料的配方 和各步骤中的工艺参数不同，其中，原料配方见表1中实施例2一栏。工艺参数的不同之处为：熔窑温度为1500℃澄清3小时；在冷却部1150℃的温度下继续均化2小时；从流道口流出的溶液温度为1150℃；成型机内的温度控制在1100℃，成型机的线速度为50m/h，熔液流速为60m/h；退火窑内的主传动装置的线速度为70m/h，A区退火时间为20～7min，B区退火时间为50～13min，C区退火时间为20～6min，R区退火时间为10～4min。 

由上述原料配比和工艺参数制造出的彩玉板材中的各化学组分含量见表2中实施例2一栏，这种彩玉板材的表面光洁度为95％，无波筋，吸水率为零，而且板材不易变形。 

实施例3 

本实施例与实施例1的方法基本相同，所不同的是原料的配方和各步骤中的工艺参数不同，其中，原料配方见表1中实施例3一栏。工艺参数的不同之处为：熔窑温度为1650℃澄清3小时；在冷却部1300℃的温度下继续均化2小时；从流道口流出的溶液温度为1250℃；成型机内的温度控制在1250℃，成型机的线速度为95m/h左右，熔液流速为90m/h左右；退火窑内的主传动装置的线速度为96m/h左右，A区退火时间为20～7min，B区退火时间为50～13min，C区退火时间为20～6min，R区退火时间为10～4min。 

由上述原料配比和工艺参数制造出的彩玉板材中的各化学组分含量见表2中实施例3一栏，这种彩玉板材的表面光洁度为97％，无波筋，吸水率为零，而且板材不易变形。 

需指出的是，上述实施例1、2、3中，由于在原料中添加了钴粉，因此，制造的无机板材呈天蓝色调。在实际生产中，也可以添加不同的着色剂，来生产不同颜色的无机板材。 

用本发明的方法和制造装置同样可以生产平板玻璃或微晶玻璃，只是产品的化学成分和配方不同于玉质板材而已，应根据产品不同的用途需要，进行设计和配制不同的化学成分和原料配方及生产工艺参数即可。在此不再一一列举。 

Claims (17)

1.一种无机板材的制造方法，包括原料粉碎、混料、熔融、均化、冷却、成型、退火步骤，其特征在于所述步骤具体为：

1)将原料粉碎、筛分，然后按比例均匀混合制成配合料；

2)将所述配合料投入熔窑(1)进行熔化、均化和澄清；

3)熔液流入冷却部(3)继续均化，然后流入流液道(4)，将流液道(4)内的温度控制在成型温度；

4)引炉时成型机(6)上平面低于冷却部(3)的熔融液面40～140mm，且成型机(6)、过渡辊(8)以及主传动装置(10)的上平面位于同一水平面；在之后的连续生产过程中，成型机(6)上平面高于冷却部(3)的熔融液面20～100mm，过渡辊(8)将成型机(6)的上平面与主传动装置(10)的上平面平滑连接；

5)成型后的板材经调温装置(7)冷却硬化，硬化后的成型板材经过渡辊进入退火窑内退火，以消除板材的内应力。

2.根据权利要求1所述无机板材的制造方法，其特征在于在所述步骤1)中，将原料粉碎成8目以下，其中16目以下的超细粉不超过20％。

3.根据权利要求1所述无机板材的制造方法，其特征在于在步骤2)中，在配合料投入熔窑(1)之前，用加料机将着色剂均匀地加入配合料中，然后将添加有着色剂的配合料投入熔窑(1)。

4.根据权利要求1所述无机板材的制造方法，其特征在于在步骤2)中，配合料在1650℃～1350℃温度范围内熔化后保温2～3小时进行均化和澄清。

5.根据权利要求1所述无机板材的制造方法，其特征在于在步骤3)中，将冷却部(3)内的熔液温度控制在1350℃～1250℃范围内并保温2～3小时继续均化，然后流入流液道(4)内，流液道(4)内的温度控制在1300℃～1000℃。

6.根据权利要求1所述无机板材的制造方法，其特征在于在步骤4)中，将成型机内的成型温度控制在1250℃～1000℃温度范围内，成型机的线速度控制在25～95m／h，熔液的流速控制在25～95m／h。

7.根据权利要求1所述无机板材的制造方法，其特征在于在步骤5)中，调温装置(7)处的温度控制在750℃～850℃，退火窑(9)内的温度控制在700℃至100℃，固化后的成型板材需退火30～100分钟，退火时主传动装置的线速度为48～96m／h。

8.根据权利要求7所述无机板材的制造方法，其特征在于所述连续退火过程经过四个区段，具体为：700℃～500℃的降温时间为20～7min，500℃～350℃的降温时间为50～13min，350℃～200℃的降温时间为20～6min降温，200℃～110℃的降温时间为10～4min。

9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于在步骤5)后，将退火后的连续板材进行切割、检验和包装步骤。

10.一种无机板材制造装置，包括顺序设置的熔化部(1)、冷却部(3)、成型机(6)和退火窑(9)，所述冷却部(3)与所述成型机(6)通过流液道(4)衔接，其特征在于所述流液道(4)水平设置，成型机(6)的上平面可以通过高度调节装置进行调节，在引炉时，调节成型机(6)的上平面使其低于流液道(4)熔融液面；在之后的连续生产过程中，调节成型机(6)的上平面使其略高于流液道(4)熔融液面，且所述成型机的上平面高于所述流液道的熔融液面20～100mm。

11.根据权利要求10所述无机板材制造装置，其特征在于所述流液道(4)内设有加热装置和冷却水包，以调节流液道内的熔液温度，所述加热装置设置在所述流液道(4)底部的两侧和中间位置并由功率调节装置控制，所述冷却水包设置在流液道(4)的顶部或底部并由控制单元控制。

12.根据权利要求11所述无机板材制造装置，其特征在于所述冷却水包为用钢板制作的圆弧形水包或用水管制作的蛇形水包。

13.根据权利要求10所述无机板材制造装置，其特征在于所述成型机(6)由多根直径不同的水平并排设置的辊轴组成，且直径最大的钢辊靠近流液道一侧，直径较小的钢辊远离流液道一侧，所述钢辊的端部设有齿轮，且所有钢辊通过齿轮传动连接，直径最大的钢辊与驱动装置连接，在所述驱动装置驱动下所述辊轴向同一方向转动。

14.根据权利要求10所述无机板材制造装置，其特征在于所述成型机(6)的末端设有调温装置(7)，所述调温装置(7)为第二冷却水包，用以将塑性板材冷却硬化。

15.根据权利要求10所述无机板材制造装置，其特征在于所述退火窑(9)内设有主传动装置(10)，所述主传动装置(10)由多根水平并排设置的辊轴组成并与驱动装置连接，其上平面通过所述过渡辊(8)与所述成型机(6)的上平面平滑连接。

16.根据权利要求10所述无机板材制造装置，其特征在于设置在所述熔窑(1)进料口的投料池为密封投料池，所述密封投料池包括砌筑在所述熔窑(1)进料口的池壁、投料机以及透明防火玻璃，所述投料机设置在所述池壁的敞口处，用所述透明防火玻璃将所述投料机和所述池壁之间的空间密封，使整个投料池封闭。

17.根据权利要求16所述无机板材制造装置，其特征在于在所述透明防火玻璃采用透明防火的微晶玻璃。

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