回忆中国“洛阳浮法玻璃工艺”的研究历程

嵇训烨

（秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司 秦皇岛 066004）

0 引言

2021年是中国“洛阳浮法玻璃工艺”诞生五十周年，回忆五十年前参加浮法工艺研制过程的日日夜夜，心情久久不能平静。中国洛阳浮法研制过程，就是中国浮法玻璃从无到有、从小到大、从弱到强的过程，就是中国人民自力更生、艰苦奋斗、自主创新的过程。

经过多年的完善提高，中国浮法玻璃无论从生产规模、玻璃品种、产品质量、机械装备及自动化水平，都走到了世界的前列。

在庆祝中国“洛阳浮法玻璃工艺”诞生五十周年之际，我们深切怀念为中国浮法贡献了毕生精力的中国浮法玻璃的奠基人黄钧同志。

1 浮法工艺的由来

人类生产玻璃已有3000多年的历史。古罗马人将熔融的玻璃倒在平面上，再用简陋的工具将它弄平，这是生产平板玻璃最原始的浇铸法。大约在公元5世纪出现了人工吹制法，经过了十个多世纪的漫长岁月，直到20世纪初，比利时人弗克（Fourcanlt）发明了垂直引上法，才实现了平板玻璃机械化生产，成为平板玻璃生产技术的一次大突破。上世纪70年代以前，我国生产平板玻璃主要还是沿用垂直引上工艺方法。但这种方法最大的缺点是制成的玻璃波筋重，通过玻璃看景物会产生扭曲，制成镜子照人，人会变形。为了制成平整的玻璃，人们采用机械研磨抛光的方法，但是生产效率低，成本高。

有没有更好的方法呢？日常生活中的普通现象有时会给科学发明带来启示，洗碗之后漂浮在水上的油层不是很平吗？如果熔融的玻璃液倒在一种比重比玻璃大的金属液上，是不是也会形成很平的玻璃板呢？这个设想早在20世纪初，美国人希尔（W.Heal）和希奇柯克（Hitcock）就提出过，这就是最早的“浮法”概念。但是这个设想变成现实整整过了半个多世纪。英国皮尔金顿（Pilkington）公司经过了7年的研究，集中了近百名专家和工程师，花费了500万英镑，拉引了10万吨废玻璃，于1959年宣布“浮法”发明成功，获得专利权。

由于浮法巧妙地利用了玻璃的重力和表面张力的作用，使得玻璃平整如镜，浮法玻璃质量可以同机械磨光玻璃相媲美，而且产量大，生产效率提高了几十倍。浮法玻璃的发明一下子轰动了国际玻璃界，被誉为平板玻璃史上的一次新的革命，并且迅速在世界上推广发展，逐步取代了机械磨光和其它成形方法，各国竞相购买英国专利，纷纷建设浮法生产线。

2 正确的选题、艰辛的历程

科研课题的选择，对研究工作来说是最重要不过了，既要考虑社会的需要，又要考虑现实的可能性。俗话说：“好的开头就是成功的一半”，正确的选题奠定了成功的基石，正确的选题可以获得巨大的经济效益，甚至推动整个行业的进步。浮法的攻关，正是这样一个例子。

上世纪60年代，我国平板玻璃的产量、质量同社会需要的矛盾已很尖锐。需要研究课题很多，如：老的生产方法的改进，新产品的试制，而平板玻璃科研队伍刚刚建立不久，如何把有限的人力物力使在刀刃上？这是当时玻璃行业的领导和专家学者共同思考的问题。

浮法是刚刚出现的世界上最先进的生产方法，是平板玻璃工业发展的方向，是改变我国平板玻璃落后面貌的关键，但是这个课题难度大，涉及多学科、多专业。上世纪60年代初，我国曾经进行了几次探索，没有取得进展。英国人对浮法技术严格保密，购买专利的条件十分苛刻，还表示60年代没有考虑同中国谈专利转让问题。1963年，北京建材研究院的副总工程师何欧里到英国去考察，结果英国人不仅没让看浮法工艺生产线，连玻璃样品也没看到。甚至当时我国从西德订购的年产45万m2、工艺技术已落后的机械磨光玻璃成套设备计划也遭到当时美国国务卿腊斯克的反对，他认为这套设备以及新商谈的一个钢厂是与二汽配套的，能增加中国的军事潜力。1966年6月美国“陶瓷工业”杂志以“西德援助红色中国”为标题报道了这事，明明是国际上落后的东西，被说成是援助，美国还要封锁，多么令人气愤！民族的自尊心，建设社会主义的责任感，科技人员再也按捺不住了，“我们就是要自力更生研究中国的浮法，粉碎外国的封锁，使中国平板玻璃工业迅速赶上世界先进水平！”正是依靠这种信念和决心，我们攻克了一个又一个技术难关。

1964年初，北京建材研究院成立了浮法玻璃项目，任命黄钧工程师为浮法项目负责人，而他领导下的十几位同志都是刚刚走出校门不久的青年人。为了一个共同的目标，大家紧紧地团结在一起，齐心协力，开始探索浮法的奥妙。当时英国的专利都是很保密的，他们就只告诉我们浮法工艺包括一个窑炉、一个压延机、一个锡槽和一个退火窑。1965年，开展了全面的实验室研究工作，对浮法工艺的基本原理和各个关键因素分别进行了深入的研究，取得了显著的进展。但是，前进的道路是不平坦的，正当浮法研究处在实验室关键阶段，1966年一场史无前例的政治风暴袭卷而来，平静的建材研究院也激起了大浪，革命的口号叫得震天响，国家急需的研究项目一个一个被迫停下来了，只有浮法项目仍然牵挂着科技人员的心，即使在最混乱的日子，浮法研究始终没有停下来。在那动乱年月里，知识和反动是同义词，而勤奋和白专是紧紧连在一起。黄钧工程师受到了批判，指明为资产阶级反动学术权威。白天挨批判，晚上照样来到实验室带领大家搞实验。只有这一块地方可以呼吸到一点自由的空气，这里没有政治的漩涡，这里没有极左的偏见，大家团结合作，探求打开浮法的大门，大家忘记了窗外高音喇叭正在叫喊“打倒资产阶级反动学术权威”！

动乱在加剧，清理阶级队伍、知识分子接受再教育、科研设计单位搬迁下放，给浮法工艺研发带来一个比一个更猛烈的摧残，资料丢失，人员流散，曾经是热火朝天的中间试验建设现场，只留下了少数几个人，研究、设计的大部分同志奉命违心地离开了应该战斗的岗位，去抓革命，去干校接受再教育。但他们把心留在了建设现场，幸运留下的同志肩负着大家的重托，担子更重了。1968年，在株洲中间试验现场，文化大革命两派的斗争越来越激烈，参加项目的同志在“臭老九”的辱骂声中，坚持试验。招待所的门上贴满了大字报和漫画，甚至派人到北京建材院里去抓阶级敌人。大家忍辱负重，互相鼓励，我们在试验的进展中得到慰藉，在正直的工人师傅那里得到同情和支持，在坚强的信念中得到鼓舞和力量。我们在中间试验现场度过了3个严冬和酷暑，1971年春天终于迎来了胜利的曙光。

最初的研究计划是：从1965年开始用2年时间完成实验室研究，再用2年时间完成中间试验，然后立即投入工业生产，在60年代末，生产出中国的浮法玻璃。这个目标本来是可以实现的，但由于文化大革命的干扰，计划推迟了。1971年国庆节前夕，在洛阳玻璃厂终于生产出了中国的第一块浮法玻璃，显示了中国人民的智慧、志气和能力。

浮法是在十年动乱中诞生的，显得更加坚韧挺拔。

浮法完全依靠我们自己的力量研究成功，显得更加鲜艳夺目。

我国的科技人员在逆境中艰苦奋斗，显得更加难能可贵。

3 艰难的探索

科学研究是探索未知。立足于崭新成形原理的浮法工艺更是涉及熔融玻璃表面物理化学、冶金物理化学、高纯保护气体制备，大型电加热金属浴槽等多学科、多专业，这些大都是我们过去没有接触过的专业。

打开浮法大门的钥匙在哪里？黄钧工程师在思考，参加项目的年轻同志也在考虑。收集到的所有国外资料和专利，并没能给我们提供可靠的借鉴，因为浮法对英国来说太重要了，好比是一棵摇钱树，每年为英国赚回了数以亿计的美元、英磅，为此，英国女王还给浮法发明人亲自封爵加冕，他们怎么会透漏它的秘密呢？甚至在关键的技术上故意披上伪装的外衣，使人误入歧途。我们必须走自己的路，一切从零开始，一切通过自己的实践去认识。我们以前探索失败的原因在哪里？为什么浮抛玻璃的表面不光亮呢？反复的思索和酝酿，归纳为一个关键的课题，那就是“什么条件下玻璃会达到抛光表面？”可是这里面又包含了多少复杂因素呀！我们又在实践中把复杂因素分成很多单因素或双因素，就像数学里的因式分解一样，把一个复杂的多项、多次方程式，成功地分解成简单因式的连乘，对每一个因式来说，就简单得多了，我们又兵分几路，齐头并进，各个击破。我们在实验中发现，从浮法工艺的基本原理出发，主要攻克三个关键问题：①采用什么样的金属作为浮法玻璃的载体；②采用什么气氛去保护金属；③采用什么玻璃成分。解决了这三个问题，就可以进行工艺试验了。最初的试验炉尺寸只有25 cm×25 cm，金属只有十几克，玻璃试样只有黄豆大，保护气体只有每秒几毫升，就在这样微小的舞台上，科技人员倾注了全部的智慧和心血，探索着浮法的奥秘。如果把最初的试验炉同今天的生产线相比，真好比沧海一粟。但是就是依靠这样的小型静态单元试验取得了可靠的数据，解决了浮法中关键的玻璃、金属、气体三要素，为连续工艺试验铺平了道路。

探索的道路是崎岖的，要有百折不回的勇气才有希望到达光辉的顶点。记得一次氢气净化系统的瓶子爆炸，飞溅开来的硫酸把一位同志的棉袄烧成了马蜂窝，呼啸而过的玻璃碎片把另外一位同志的眼镜片划了一道深痕，好险啊！但是大家没有退缩，洗去了手上的血迹，分析了事故的原因，又开始了新的试验。

保护气体是浮法工艺中一个关键因素，在1 000～600 ℃的平板玻璃成形温度范围内，玻璃、金属、气体三者之间产生复杂的物理化学反应，其中气体乃是最活泼的媒介。复杂的理论计算同实践有很大的偏差，而反复的试验中却发现了其中内在的规律，不管气体的纯度有多高，在降到一定的温度下其表面一定会氧化。例如以95%的氮气加上5%的氢气作为保护气体，氧含量0.2×10-6，锡表面出现氧化还原温度为520 ℃，在试验过程中终于找到了一系列氧化还原动态平衡的温度，找到了玻璃表面光洁的条件。我们根据试验做了一个在氮加氢的气氛下，氧含量和锡的氧化还原平衡温度的曲线，这个曲线后来在大型的工业试验上能够帮助确定锡槽内保护气体的好坏。

由于经费有限，锡的纯度和保护气体的量既要考虑效果又要考虑工业成本，要在达到工业化要求的基础上尽量节约成本。困难的问题还不在于此，试验室里能够达到的条件在扩大的工艺试验中就不一定能够满足，在工业化试验中就更难达到。国家拨给的中间试验经费有限，如果采取实验室最佳方案，全部中试费用建造一套高纯保护气体装置还不够，势必还要成倍增加试验费，但这是国家科研财力难以办到的。难道中间试验要因此半途而废吗？回答当然是否定的。我们跑遍了全国有关的研究设计单位和工厂，虚心请教有经验的工程技术人员和工人师傅，参考了很多国内外的图纸资料，因地制宜，利用玻璃厂现有的煤气设备，只花费十几万元，终于设计出一套保护气体系统，保证了中间试验顺利进行，争取了时间，节约了投资。这个系统一直使用到洛阳投产的第一窑期，为中国“洛阳浮法玻璃工艺”的成功起到了重要作用。

单元试验的可喜结果，增加了大家的信心，但接下来的连续工作试验中遇到的困难更棘手。锡槽渗透是遇到的第一个大难题。锡是一种比重大、熔点低的金属，高温下就像水银一样无孔不入，而渗透的锡会产生巨大的浮力，可将几吨、几十吨的耐火砖槽体浮起。试验因此被迫停止。多次的失败和挫折后，我们研制成功一种适合我国国情的耐热混凝土槽体材料和特有的防浮爪钩、防漏锡钢结构。接着还有控制玻璃液流量这个难题，开始是用压延机来控制，但玻璃液经过压延机表面就冷却了，导致玻璃质量下降。所以，我们又研究了如何让玻璃液受控制地流入锡槽的锡液表面以获得更好的玻璃表面质量，这个研究成果确定了流槽的结构。在60年代，实验条件比较简陋，但大家工作热情高，通宵达旦地工作。当时用黏土砖做成流槽，用挡砖控制流量。实验中发现，让接触黏土砖的玻璃液流到两边，没有接触黏土砖的新鲜玻璃液直接流到锡液表面，这样能提高玻璃的质量。1967年在实验室里试验成功了200 mm宽的平整光洁的浮法玻璃样品。大家奔走相告，我们由此看到了浮法玻璃的雏形，它预示着中国的浮法玻璃快要离开实验室的摇篮，要起飞了。

浮法中间试验选择在湖南株洲玻璃厂，利用已经停产的15 t/d球窑的旧址，新建锡槽、退火窑，改建为15 t/d浮法中间试验线。建设从1968年5月开始，到1971年2月完成中试任务。由于资金非常短缺，项目组没有经费采用氮气和氢气作为保护气体，而是用发生炉煤气经过半干法脱硫清除煤气里的硫化氢杂质来作为保护气体，保障中间试验能够正常进行。

南国盛夏，娇阳如火，坐在树下阴凉处仍然汗流浃背。可是在株洲中间实验现场，科技人员同工人们一起战斗在高温锡槽边。汗水顺着背脊流下来灌满了防伤鞋。连续一个月试验没有拉出一块合格的样品，是不是要重蹈覆辙，像英国人一样，连续14个月出废品？“放弃压延法，采用直接流入法。”黄钧工程师在心里盘算着，同大家商量着。有人表示反对“这要冒很大风险呀！中间试验不比你们实验室小试验，万一玻璃水控制不住，会出大事故！”“干吧！宁愿冒风险，也要拿出合格的浮法玻璃。”饱经风霜的老专家，在科学探索的道路上已变得无所畏惧，但心中还是有底的，因为我们在实验室里有6次流入法小型连续试验的实践。

中间试验流入法终于成功了！火红的玻璃水像奔腾直泻的瀑布流进了金属锡槽，依靠重力和表面张力等自然法则，在锡液上摊平了，抛光了！纯净的玻璃水清澈、透明，出来的玻璃板平整、晶滢！浮法中间试验取得了关键性进展，尽管还是样品，但是已经能够看到胜利的曙光，就像一艘可以看见桅杆尖端的航船，到达胜利彼岸已经不远了，这时刚刚过了70年代第一个春天。

4 工业试验

科研成果不应当是一篇束之高阁的论文，也不能是一些只供展览的样品，只有迅速转化为生产力，才使研究成果焕发出绚丽夺目的光采。创造一种全新的生产方法的研究项目，当完成了实验室阶段的试验之后，只有走出实验室到工厂去，到生产现场去进行中间试验和工业试验，才有新的生命力。科研人员只有与工人群众相结合，科学研究和生产相结合，才能产生巨大的威力。浮法研究从一开始就遵循着这个原则，我们的目标就是要建成中国的浮法玻璃生产线，不达目的誓不罢休。因此，当实验室的研究工作还没有结束，就着手筹备中间试验；在实验室工艺试验取得阶段成果后，1966年3月就邀请玻璃设计院和工厂的技术人员与工人师傅一起参加攻关，为以后的中间试验和推广建厂做准备；而当中间试验取得关键的进展之后，又不失时机地转入工业试验，从而争取了宝贵的时间。

1971年5月，在国家建材总局宽敞的会议室里，齐峻付部长仔细听完了黄钧工程师代表项目组作的中间试验总结汇报之后，代表部党组作出决定，就在洛阳玻璃厂原来准备为西德进口机械磨光玻璃配套的压延线上改建成我国第一条浮法生产线。

尽管还在文化大革命期间，一个多年没有的生气勃勃的景象在洛阳玻璃厂出现了！研究院、设计院、生产厂为了一个共同的目标紧紧地团结战斗在一起，科技人员、工人和干部心往一处想，劲往一处使，计划改造的时间只有3个月，时间就像金子一样宝贵呀！中原盛夏，烈日当空，气温升到了40 ℃，而在会战的现场气氛更加热烈，三结合的硕果从来没有像浮法会战那么丰满。研究、设计和工厂合作得从来没有像浮法会战那样亲密无间。

从建设中间试验线开始，我们在试验现场已是第四个酷暑了，中原盛夏同凉风习习的北戴河海滨真是天壤之别。虽然又热又累，但心里是甜的、美的，因为我们用自己的汗水浇灌着快要诞生的浮法。

改造压延线的工程顺利进行：80 t/d的熔窑处于热态保温，把100 m长的退火窑切去25 m，加一个25 m中国制造的锡槽。当时，洛阳黄河冶炼厂有由苏联引进的20套发生炉煤气作为保护气体的设备。我们通过冶金部调拨三套用发生炉煤气制造氮氢气的保护气体系统。这套系统是当时苏联援助中国156个项目中的一个。经过75天日夜奋战，在国庆节前夕，我国第一条浮法工业试验线在洛阳玻璃厂诞生了！1971年9月23日下午，火红的玻璃水像一条巨龙欢腾地冲进了锡槽，乖乖地按照人们的意志在锡液上滩开，变成平整光洁的玻璃带缓缓前进。人们都聚集在退火窑后面，争相一睹我国自己生产的第一块浮法玻璃。看，它出来了，光洁晶滢，从玻璃带上反射出天窗的倒影，笔直地沿伸到退火窑里，它告诉人们，玻璃平整得像磨光玻璃一样。人们欢腾起来，我国的浮法玻璃工业试验一次投产成功！横切机把玻璃切成一块块需要的尺寸，装箱源源运往祖国各地。当时，新建在王府井口的北京饭店，第一次用上了国产的浮法玻璃。

大家都热泪盈眶，这是幸福的泪！喜悦的泪！看着一块块晶滢、欢笑着前进的玻璃，我们的耳际响起了伟大化学家罗蒙诺索夫对它的赞美诗：“在你面前尽情歌唱和赞美的，既不是珍贵宝石，也不是黄金，而是玻璃！”

从1971年浮法成功试生产之后，更多的研究院、设计院和大学参加进来。又经过3个窑期、长达10年的完善提高，洛阳浮法生产线规模不断扩大。从最初的80 t/d、135 t/d，达到第三窑期的255 t/d。保护气体也应用了高纯度氮加氢，生产技术日臻完善，产品品种不断增加，难以掌握的3 mm玻璃也从试验到稳定生产，中国的浮法技术成熟了。

5 中国“洛阳浮法玻璃工艺”的作用和精神

1981年4月，国家科委在洛阳玻璃厂主持召开了隆重的国家级鉴定会，这是继万吨水压机、万吨轮之后的第三次国家级鉴定，全国玻璃工业专家、教授对浮法生产线进行认真的分析、评论，一致认为它工艺先进，质量好，经济效益显著，具有中国特色，命名为中国“洛阳浮法玻璃工艺”。国家科委颁发了国家发明二等奖。中国的平板玻璃工业，从此进入了浮法生产时代。

回顾这些年来试验浮法的日日夜夜，参加过的同志思潮起伏，心情久久不能平静。中国浮法的研究成功，说到成绩，应该首先归功于党和国家的支持。至今还清楚记得，实验室研究经费是20万元，当时20万元的含金量不亚于现在的2000万元；中间试验的费用为180万元，它的价值就更多了。还记得当时是物资匮乏的年代，中间试验缺少1台大功率变压器，最后直接找到当时国家计委主任谢北一，他在批条写了8个字“现有产品，优先供应”，问题很快就得到解决。成绩还应归功于为浮法贡献力量的成百上千的无名英雄，正是他们的默默奉献，使洛阳浮法的生产技术、品种质量、机械装备、自动化控制等水平不断完善提高。浮法的成功是科研、设计、生产、学校的集体创造，是一曲社会主义大协作的凯歌。

是什么力量支持我们在那么艰苦的条件下搞浮法？谁也说不全，主要是一种信念，一种责任感。中国“洛阳浮法玻璃工艺”成功了，但这只是万里长征第一步，要赶超世界先进水平还有很长的路要走，中国的科技人员又在新的探索征途上前进！

中国“洛阳浮法玻璃工艺”发明奖章及发明证书