回憶中國“洛陽浮法玻璃工藝”的研究歷程

嵇訓燁

（秦皇島玻璃工業研究設計院有限公司 秦皇島 066004）

0 引言

2021年是中國“洛陽浮法玻璃工藝”誕生五十周年，回憶五十年前參加浮法工藝研制過程的日日夜夜，心情久久不能平靜。中國洛陽浮法研制過程，就是中國浮法玻璃從無到有、從小到大、從弱到強的過程，就是中國人民自力更生、艱苦奮斗、自主創新的過程。

經過多年的完善提高，中國浮法玻璃無論從生產規模、玻璃品種、產品質量、機械裝備及自動化水平，都走到了世界的前列。

在慶祝中國“洛陽浮法玻璃工藝”誕生五十周年之際，我們深切懷念為中國浮法貢獻了畢生精力的中國浮法玻璃的奠基人黃鈞同志。

1 浮法工藝的由來

人類生產玻璃已有3000多年的歷史。古羅馬人將熔融的玻璃倒在平面上，再用簡陋的工具將它弄平，這是生產平板玻璃最原始的澆鑄法。大約在公元5世紀出現了人工吹制法，經過了十個多世紀的漫長歲月，直到20世紀初，比利時人弗克（Fourcanlt）發明了垂直引上法，才實現了平板玻璃機械化生產，成為平板玻璃生產技術的一次大突破。上世紀70年代以前，我國生產平板玻璃主要還是沿用垂直引上工藝方法。但這種方法最大的缺點是制成的玻璃波筋重，通過玻璃看景物會產生扭曲，制成鏡子照人，人會變形。為了制成平整的玻璃，人們采用機械研磨拋光的方法，但是生產效率低，成本高。

有沒有更好的方法呢？日常生活中的普通現象有時會給科學發明帶來啟示，洗碗之后漂浮在水上的油層不是很平嗎？如果熔融的玻璃液倒在一種比重比玻璃大的金屬液上，是不是也會形成很平的玻璃板呢？這個設想早在20世紀初，美國人希爾（W.Heal）和希奇柯克（Hitcock）就提出過，這就是最早的“浮法”概念。但是這個設想變成現實整整過了半個多世紀。英國皮爾金頓（Pilkington）公司經過了7年的研究，集中了近百名專家和工程師，花費了500萬英鎊，拉引了10萬噸廢玻璃，于1959年宣布“浮法”發明成功，獲得專利權。

由于浮法巧妙地利用了玻璃的重力和表面張力的作用，使得玻璃平整如鏡，浮法玻璃質量可以同機械磨光玻璃相媲美，而且產量大，生產效率提高了幾十倍。浮法玻璃的發明一下子轟動了國際玻璃界，被譽為平板玻璃史上的一次新的革命，并且迅速在世界上推廣發展，逐步取代了機械磨光和其它成形方法，各國競相購買英國專利，紛紛建設浮法生產線。

2 正確的選題、艱辛的歷程

科研課題的選擇，對研究工作來說是最重要不過了，既要考慮社會的需要，又要考慮現實的可能性。俗話說：“好的開頭就是成功的一半”，正確的選題奠定了成功的基石，正確的選題可以獲得巨大的經濟效益，甚至推動整個行業的進步。浮法的攻關，正是這樣一個例子。

上世紀60年代，我國平板玻璃的產量、質量同社會需要的矛盾已很尖銳。需要研究課題很多，如：老的生產方法的改進，新產品的試制，而平板玻璃科研隊伍剛剛建立不久，如何把有限的人力物力使在刀刃上？這是當時玻璃行業的領導和專家學者共同思考的問題。

浮法是剛剛出現的世界上最先進的生產方法，是平板玻璃工業發展的方向，是改變我國平板玻璃落后面貌的關鍵，但是這個課題難度大，涉及多學科、多專業。上世紀60年代初，我國曾經進行了幾次探索，沒有取得進展。英國人對浮法技術嚴格保密，購買專利的條件十分苛刻，還表示60年代沒有考慮同中國談專利轉讓問題。1963年，北京建材研究院的副總工程師何歐里到英國去考察，結果英國人不僅沒讓看浮法工藝生產線，連玻璃樣品也沒看到。甚至當時我國從西德訂購的年產45萬m2、工藝技術已落后的機械磨光玻璃成套設備計劃也遭到當時美國國務卿臘斯克的反對，他認為這套設備以及新商談的一個鋼廠是與二汽配套的，能增加中國的軍事潛力。1966年6月美國“陶瓷工業”雜志以“西德援助紅色中國”為標題報道了這事，明明是國際上落后的東西，被說成是援助，美國還要封鎖，多么令人氣憤！民族的自尊心，建設社會主義的責任感，科技人員再也按捺不住了，“我們就是要自力更生研究中國的浮法，粉碎外國的封鎖，使中國平板玻璃工業迅速趕上世界先進水平！”正是依靠這種信念和決心，我們攻克了一個又一個技術難關。

1964年初，北京建材研究院成立了浮法玻璃項目，任命黃鈞工程師為浮法項目負責人，而他領導下的十幾位同志都是剛剛走出校門不久的青年人。為了一個共同的目標，大家緊緊地團結在一起，齊心協力，開始探索浮法的奧妙。當時英國的專利都是很保密的，他們就只告訴我們浮法工藝包括一個窯爐、一個壓延機、一個錫槽和一個退火窯。1965年，開展了全面的實驗室研究工作，對浮法工藝的基本原理和各個關鍵因素分別進行了深入的研究，取得了顯著的進展。但是，前進的道路是不平坦的，正當浮法研究處在實驗室關鍵階段，1966年一場史無前例的政治風暴襲卷而來，平靜的建材研究院也激起了大浪，革命的口號叫得震天響，國家急需的研究項目一個一個被迫停下來了，只有浮法項目仍然牽掛著科技人員的心，即使在最混亂的日子，浮法研究始終沒有停下來。在那動亂年月里，知識和反動是同義詞，而勤奮和白專是緊緊連在一起。黃鈞工程師受到了批判，指明為資產階級反動學術權威。白天挨批判，晚上照樣來到實驗室帶領大家搞實驗。只有這一塊地方可以呼吸到一點自由的空氣，這里沒有政治的漩渦，這里沒有極左的偏見，大家團結合作，探求打開浮法的大門，大家忘記了窗外高音喇叭正在叫喊“打倒資產階級反動學術權威”！

動亂在加劇，清理階級隊伍、知識分子接受再教育、科研設計單位搬遷下放，給浮法工藝研發帶來一個比一個更猛烈的摧殘，資料丟失，人員流散，曾經是熱火朝天的中間試驗建設現場，只留下了少數幾個人，研究、設計的大部分同志奉命違心地離開了應該戰斗的崗位，去抓革命，去干校接受再教育。但他們把心留在了建設現場，幸運留下的同志肩負著大家的重托，擔子更重了。1968年，在株洲中間試驗現場，文化大革命兩派的斗爭越來越激烈，參加項目的同志在“臭老九”的辱罵聲中，堅持試驗。招待所的門上貼滿了大字報和漫畫，甚至派人到北京建材院里去抓階級敵人。大家忍辱負重，互相鼓勵，我們在試驗的進展中得到慰藉，在正直的工人師傅那里得到同情和支持，在堅強的信念中得到鼓舞和力量。我們在中間試驗現場度過了3個嚴冬和酷暑，1971年春天終于迎來了勝利的曙光。

最初的研究計劃是：從1965年開始用2年時間完成實驗室研究，再用2年時間完成中間試驗，然后立即投入工業生產，在60年代末，生產出中國的浮法玻璃。這個目標本來是可以實現的，但由于文化大革命的干擾，計劃推遲了。1971年國慶節前夕，在洛陽玻璃廠終于生產出了中國的第一塊浮法玻璃，顯示了中國人民的智慧、志氣和能力。

浮法是在十年動亂中誕生的，顯得更加堅韌挺拔。

浮法完全依靠我們自己的力量研究成功，顯得更加鮮艷奪目。

我國的科技人員在逆境中艱苦奮斗，顯得更加難能可貴。

3 艱難的探索

科學研究是探索未知。立足于嶄新成形原理的浮法工藝更是涉及熔融玻璃表面物理化學、冶金物理化學、高純保護氣體制備，大型電加熱金屬浴槽等多學科、多專業，這些大都是我們過去沒有接觸過的專業。

打開浮法大門的鑰匙在哪里？黃鈞工程師在思考，參加項目的年輕同志也在考慮。收集到的所有國外資料和專利，并沒能給我們提供可靠的借鑒，因為浮法對英國來說太重要了，好比是一棵搖錢樹，每年為英國賺回了數以億計的美元、英磅，為此，英國女王還給浮法發明人親自封爵加冕，他們怎么會透漏它的秘密呢？甚至在關鍵的技術上故意披上偽裝的外衣，使人誤入歧途。我們必須走自己的路，一切從零開始，一切通過自己的實踐去認識。我們以前探索失敗的原因在哪里？為什么浮拋玻璃的表面不光亮呢？反復的思索和醞釀，歸納為一個關鍵的課題，那就是“什么條件下玻璃會達到拋光表面？”可是這里面又包含了多少復雜因素呀！我們又在實踐中把復雜因素分成很多單因素或雙因素，就像數學里的因式分解一樣，把一個復雜的多項、多次方程式，成功地分解成簡單因式的連乘，對每一個因式來說，就簡單得多了，我們又兵分幾路，齊頭并進，各個擊破。我們在實驗中發現，從浮法工藝的基本原理出發，主要攻克三個關鍵問題：①采用什么樣的金屬作為浮法玻璃的載體；②采用什么氣氛去保護金屬；③采用什么玻璃成分。解決了這三個問題，就可以進行工藝試驗了。最初的試驗爐尺寸只有25 cm×25 cm，金屬只有十幾克，玻璃試樣只有黃豆大，保護氣體只有每秒幾毫升，就在這樣微小的舞臺上，科技人員傾注了全部的智慧和心血，探索著浮法的奧秘。如果把最初的試驗爐同今天的生產線相比，真好比滄海一粟。但是就是依靠這樣的小型靜態單元試驗取得了可靠的數據，解決了浮法中關鍵的玻璃、金屬、氣體三要素，為連續工藝試驗鋪平了道路。

探索的道路是崎嶇的，要有百折不回的勇氣才有希望到達光輝的頂點。記得一次氫氣凈化系統的瓶子爆炸，飛濺開來的硫酸把一位同志的棉襖燒成了馬蜂窩，呼嘯而過的玻璃碎片把另外一位同志的眼鏡片劃了一道深痕，好險啊！但是大家沒有退縮，洗去了手上的血跡，分析了事故的原因，又開始了新的試驗。

保護氣體是浮法工藝中一個關鍵因素，在1 000～600 ℃的平板玻璃成形溫度范圍內，玻璃、金屬、氣體三者之間產生復雜的物理化學反應，其中氣體乃是最活潑的媒介。復雜的理論計算同實踐有很大的偏差，而反復的試驗中卻發現了其中內在的規律，不管氣體的純度有多高，在降到一定的溫度下其表面一定會氧化。例如以95%的氮氣加上5%的氫氣作為保護氣體，氧含量0.2×10-6，錫表面出現氧化還原溫度為520 ℃，在試驗過程中終于找到了一系列氧化還原動態平衡的溫度，找到了玻璃表面光潔的條件。我們根據試驗做了一個在氮加氫的氣氛下，氧含量和錫的氧化還原平衡溫度的曲線，這個曲線后來在大型的工業試驗上能夠幫助確定錫槽內保護氣體的好壞。

由于經費有限，錫的純度和保護氣體的量既要考慮效果又要考慮工業成本，要在達到工業化要求的基礎上盡量節約成本。困難的問題還不在于此，試驗室里能夠達到的條件在擴大的工藝試驗中就不一定能夠滿足，在工業化試驗中就更難達到。國家撥給的中間試驗經費有限，如果采取實驗室最佳方案，全部中試費用建造一套高純保護氣體裝置還不夠，勢必還要成倍增加試驗費，但這是國家科研財力難以辦到的。難道中間試驗要因此半途而廢嗎？回答當然是否定的。我們跑遍了全國有關的研究設計單位和工廠，虛心請教有經驗的工程技術人員和工人師傅，參考了很多國內外的圖紙資料，因地制宜，利用玻璃廠現有的煤氣設備，只花費十幾萬元，終于設計出一套保護氣體系統，保證了中間試驗順利進行，爭取了時間，節約了投資。這個系統一直使用到洛陽投產的第一窯期，為中國“洛陽浮法玻璃工藝”的成功起到了重要作用。

單元試驗的可喜結果，增加了大家的信心，但接下來的連續工作試驗中遇到的困難更棘手。錫槽滲透是遇到的第一個大難題。錫是一種比重大、熔點低的金屬，高溫下就像水銀一樣無孔不入，而滲透的錫會產生巨大的浮力，可將幾噸、幾十噸的耐火磚槽體浮起。試驗因此被迫停止。多次的失敗和挫折后，我們研制成功一種適合我國國情的耐熱混凝土槽體材料和特有的防浮爪鉤、防漏錫鋼結構。接著還有控制玻璃液流量這個難題，開始是用壓延機來控制，但玻璃液經過壓延機表面就冷卻了，導致玻璃質量下降。所以，我們又研究了如何讓玻璃液受控制地流入錫槽的錫液表面以獲得更好的玻璃表面質量，這個研究成果確定了流槽的結構。在60年代，實驗條件比較簡陋，但大家工作熱情高，通宵達旦地工作。當時用黏土磚做成流槽，用擋磚控制流量。實驗中發現，讓接觸黏土磚的玻璃液流到兩邊，沒有接觸黏土磚的新鮮玻璃液直接流到錫液表面，這樣能提高玻璃的質量。1967年在實驗室里試驗成功了200 mm寬的平整光潔的浮法玻璃樣品。大家奔走相告，我們由此看到了浮法玻璃的雛形，它預示著中國的浮法玻璃快要離開實驗室的搖籃，要起飛了。

浮法中間試驗選擇在湖南株洲玻璃廠，利用已經停產的15 t/d球窯的舊址，新建錫槽、退火窯，改建為15 t/d浮法中間試驗線。建設從1968年5月開始，到1971年2月完成中試任務。由于資金非常短缺，項目組沒有經費采用氮氣和氫氣作為保護氣體，而是用發生爐煤氣經過半干法脫硫清除煤氣里的硫化氫雜質來作為保護氣體，保障中間試驗能夠正常進行。

南國盛夏，嬌陽如火，坐在樹下陰涼處仍然汗流浹背。可是在株洲中間實驗現場，科技人員同工人們一起戰斗在高溫錫槽邊。汗水順著背脊流下來灌滿了防傷鞋。連續一個月試驗沒有拉出一塊合格的樣品，是不是要重蹈覆轍，像英國人一樣，連續14個月出廢品？“放棄壓延法，采用直接流入法。”黃鈞工程師在心里盤算著，同大家商量著。有人表示反對“這要冒很大風險呀！中間試驗不比你們實驗室小試驗，萬一玻璃水控制不住，會出大事故！”“干吧！寧愿冒風險，也要拿出合格的浮法玻璃。”飽經風霜的老專家，在科學探索的道路上已變得無所畏懼，但心中還是有底的，因為我們在實驗室里有6次流入法小型連續試驗的實踐。

中間試驗流入法終于成功了！火紅的玻璃水像奔騰直瀉的瀑布流進了金屬錫槽，依靠重力和表面張力等自然法則，在錫液上攤平了，拋光了！純凈的玻璃水清澈、透明，出來的玻璃板平整、晶瀅！浮法中間試驗取得了關鍵性進展，盡管還是樣品，但是已經能夠看到勝利的曙光，就像一艘可以看見桅桿尖端的航船，到達勝利彼岸已經不遠了，這時剛剛過了70年代第一個春天。

4 工業試驗

科研成果不應當是一篇束之高閣的論文，也不能是一些只供展覽的樣品，只有迅速轉化為生產力，才使研究成果煥發出絢麗奪目的光采。創造一種全新的生產方法的研究項目，當完成了實驗室階段的試驗之后，只有走出實驗室到工廠去，到生產現場去進行中間試驗和工業試驗，才有新的生命力。科研人員只有與工人群眾相結合，科學研究和生產相結合，才能產生巨大的威力。浮法研究從一開始就遵循著這個原則，我們的目標就是要建成中國的浮法玻璃生產線，不達目的誓不罷休。因此，當實驗室的研究工作還沒有結束，就著手籌備中間試驗；在實驗室工藝試驗取得階段成果后，1966年3月就邀請玻璃設計院和工廠的技術人員與工人師傅一起參加攻關，為以后的中間試驗和推廣建廠做準備；而當中間試驗取得關鍵的進展之后，又不失時機地轉入工業試驗，從而爭取了寶貴的時間。

1971年5月，在國家建材總局寬敞的會議室里，齊峻付部長仔細聽完了黃鈞工程師代表項目組作的中間試驗總結匯報之后，代表部黨組作出決定，就在洛陽玻璃廠原來準備為西德進口機械磨光玻璃配套的壓延線上改建成我國第一條浮法生產線。

盡管還在文化大革命期間，一個多年沒有的生氣勃勃的景象在洛陽玻璃廠出現了！研究院、設計院、生產廠為了一個共同的目標緊緊地團結戰斗在一起，科技人員、工人和干部心往一處想，勁往一處使，計劃改造的時間只有3個月，時間就像金子一樣寶貴呀！中原盛夏，烈日當空，氣溫升到了40 ℃，而在會戰的現場氣氛更加熱烈，三結合的碩果從來沒有像浮法會戰那么豐滿。研究、設計和工廠合作得從來沒有像浮法會戰那樣親密無間。

從建設中間試驗線開始，我們在試驗現場已是第四個酷暑了，中原盛夏同涼風習習的北戴河海濱真是天壤之別。雖然又熱又累，但心里是甜的、美的，因為我們用自己的汗水澆灌著快要誕生的浮法。

改造壓延線的工程順利進行：80 t/d的熔窯處于熱態保溫，把100 m長的退火窯切去25 m，加一個25 m中國制造的錫槽。當時，洛陽黃河冶煉廠有由蘇聯引進的20套發生爐煤氣作為保護氣體的設備。我們通過冶金部調撥三套用發生爐煤氣制造氮氫氣的保護氣體系統。這套系統是當時蘇聯援助中國156個項目中的一個。經過75天日夜奮戰，在國慶節前夕，我國第一條浮法工業試驗線在洛陽玻璃廠誕生了！1971年9月23日下午，火紅的玻璃水像一條巨龍歡騰地沖進了錫槽，乖乖地按照人們的意志在錫液上灘開，變成平整光潔的玻璃帶緩緩前進。人們都聚集在退火窯后面，爭相一睹我國自己生產的第一塊浮法玻璃。看，它出來了，光潔晶瀅，從玻璃帶上反射出天窗的倒影，筆直地沿伸到退火窯里，它告訴人們，玻璃平整得像磨光玻璃一樣。人們歡騰起來，我國的浮法玻璃工業試驗一次投產成功！橫切機把玻璃切成一塊塊需要的尺寸，裝箱源源運往祖國各地。當時，新建在王府井口的北京飯店，第一次用上了國產的浮法玻璃。

大家都熱淚盈眶，這是幸福的淚！喜悅的淚！看著一塊塊晶瀅、歡笑著前進的玻璃，我們的耳際響起了偉大化學家羅蒙諾索夫對它的贊美詩：“在你面前盡情歌唱和贊美的，既不是珍貴寶石，也不是黃金，而是玻璃！”

從1971年浮法成功試生產之后，更多的研究院、設計院和大學參加進來。又經過3個窯期、長達10年的完善提高，洛陽浮法生產線規模不斷擴大。從最初的80 t/d、135 t/d，達到第三窯期的255 t/d。保護氣體也應用了高純度氮加氫，生產技術日臻完善，產品品種不斷增加，難以掌握的3 mm玻璃也從試驗到穩定生產，中國的浮法技術成熟了。

5 中國“洛陽浮法玻璃工藝”的作用和精神

1981年4月，國家科委在洛陽玻璃廠主持召開了隆重的國家級鑒定會，這是繼萬噸水壓機、萬噸輪之后的第三次國家級鑒定，全國玻璃工業專家、教授對浮法生產線進行認真的分析、評論，一致認為它工藝先進，質量好，經濟效益顯著，具有中國特色，命名為中國“洛陽浮法玻璃工藝”。國家科委頒發了國家發明二等獎。中國的平板玻璃工業，從此進入了浮法生產時代。

回顧這些年來試驗浮法的日日夜夜，參加過的同志思潮起伏，心情久久不能平靜。中國浮法的研究成功，說到成績，應該首先歸功于黨和國家的支持。至今還清楚記得，實驗室研究經費是20萬元，當時20萬元的含金量不亞于現在的2000萬元；中間試驗的費用為180萬元，它的價值就更多了。還記得當時是物資匱乏的年代，中間試驗缺少1臺大功率變壓器，最后直接找到當時國家計委主任謝北一，他在批條寫了8個字“現有產品，優先供應”，問題很快就得到解決。成績還應歸功于為浮法貢獻力量的成百上千的無名英雄，正是他們的默默奉獻，使洛陽浮法的生產技術、品種質量、機械裝備、自動化控制等水平不斷完善提高。浮法的成功是科研、設計、生產、學校的集體創造，是一曲社會主義大協作的凱歌。

是什么力量支持我們在那么艱苦的條件下搞浮法？誰也說不全，主要是一種信念，一種責任感。中國“洛陽浮法玻璃工藝”成功了，但這只是萬里長征第一步，要趕超世界先進水平還有很長的路要走，中國的科技人員又在新的探索征途上前進！

中國“洛陽浮法玻璃工藝”發明獎章及發明證書