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浅谈浮法玻璃工艺的演进与创新
发布时间: 2015年01月07日 【字体:
  浮法玻璃工艺最早由英国pilkington公司发明,于1953年申请专利,我国的浮法玻璃工艺于1981年4月由国家科委鉴定,定名为“中国洛阳浮法玻璃工艺”。
  
  中国的浮法研究经历了3个阶段:1964年~1968年为第一阶段,是在实验室完成的,这一阶段以北京建材研究院为主;1968年~1971年为第二阶段,在株洲玻璃厂完成了中间试验,以建材研究院、玻璃设计院、株洲玻璃厂为主;1971年~1981年为第三阶段,在洛阳玻璃厂完成了工业试验,主要参加单位有洛阳玻璃厂、秦皇岛玻璃研究院、杭州新材料设计院、秦皇岛玻璃设计院、建材研究院、株洲玻璃厂、上海玻璃机械厂等。
  
  回溯历史,自1904年开始建设属于民族工业性质的平板玻璃工厂以来,中国平板玻璃工业已经走过了100多年的发展历程。而近20年,则经历了5个不平凡的时期。
  
  1近20年的5个发展时期
  
  自上世纪90年代初期至今,“洛阳浮法”有长足发展,呈现出大规模化、高档次化、多功能化和趋环保化等特点。从技术系统进化理论的视角,在近20年的时间跨度上来分析,洛阳浮法玻璃工艺经历了5个进化过程:
  
  (1)起步期:1992年之前。这段时期,业内充分认识和消除了阻碍工程市场化的瓶颈,基本解决了当年国内初始工艺在实践中出现的一系列的技术问题并逐步走向成熟,建造了一批产量在200~500t/d的浮法玻璃生产线,能向普通的玻璃深加工的工厂提供基片玻璃。这一阶段,体现在设计、生产、管理乃至装备方面的水准较低,玻璃产品单重能耗较高,全员劳动生产率低。
  
  (2)提升期:发生在上世纪90年代中间的5年。在“六五”和“七五”时期,国家高度调控下的产学研配合紧密,应用已有的设施和基础资源,开展了数百项基础科技攻关项目,取得了很多成果。当年由国家建材总局下辖的玻璃科研院所对国外同期技术的借鉴也非常成功,并且在通辽玻璃厂浮法线改造中应用。由于在浮法玻璃生产线的热端、成形、冷端乃至控制技术等方面进行了大幅提升、融合创新,进而形成了一系列的诸如L型吊墙和DCS中控系统等专有技术和设备,秦皇岛玻璃工业研究设计院甚至前瞻性地提出了“先进数字化冷端生产线”的概念,这些技术和设备因为可以使窑期延长、能耗降低、质量提升而在行业内被广为应用。
  
  (3)追赶期:1998年~2001年。在上世纪末本世纪初的3年里,我国浮法玻璃技术快速迈向成熟,新建生产线通过引进退火工段、冷端等装备,使得整体水平得以较高提升,产品无论从品种还是规格都基本能够让国内市场满意,部分国投生产线产品质量已接近国内合资生产线的产品水平。部分企业抓住机遇,快速集中建设新的生产线、扩大产能,行业生产集中度、单条生产线产能及水平飞速提高,也使资源能源的综合利用获得很大提升。例如江苏华尔润、浙江光宇玻璃企业,高效利用有限的土地,在同一地区域集中建线,迅速形成规模并转化为效益。
  
  (4)飞跃期:2001年~2006年。这段时期,“洛阳浮法玻璃工艺”进入完善提高阶段,国家相继组织科研、设计与生产企业的科技人员,围绕浮法共性和关键技术,开展科技攻关与开发,培养锻炼了一大批研发、生产与管理人才,装备国产化率达到90%以上。三大玻璃工业研究设计院具备了承接300~600t/d级规模的浮法玻璃生产线的总包实力,进一步打通了研产瓶颈,直接推动行业技术获得突破。单线大规模化倍受青睐,国际合作、联合攻关非常频繁,“中国洛阳浮法技术”再次得以大幅提升的同时也得到快速推广和应用,在这一时期,“中国洛阳浮法技术”真正在市场层面出口到亚、非、欧等地区。
  
  (5)成熟期加蜕变期:2007年到现在。包括国际能源价格、环保政策、产业结构调整在内的各种压力不断加大和显现,行业内的环保、能耗、过剩问题越来越受到关注,政策的制定者、技术的提供者和经营管理者都在这个行业长足飞跃发展之后冷静思考如何走出一条长期有效、相对稳定、环保节能的道路。按照国家和行业的相关政策,产业链上的每一个环节都加大了对节能减排和优化产能的关注投入,诸如余热发电、脱硫脱硝技术迎来了在玻璃行业的春天;在产品层面,则更加注重生态文明建设、节能环保以及安全。玻璃行业在这一时期既经历了空前的发展扩容,也面临着前所未有的关停并转。
  
  2技术和投资周期下蜕变
  
  “洛阳浮法玻璃工艺”经过20多年走到了“蜕变期”,每一项技术都有着系统生命周期和产品成熟度,按其技术生命周期来说,也就是经历了“婴儿期”、“成长期”、“成熟期”,目前正面临内外大势下的蜕变。
  
  上世纪90年代以后,随着改革开放和经济体制改革的深入,市场经济占据主导地位,投资、价格、市场全面放开,玻璃行业和其它行业一样快速发展,呈现供需两旺的形势,与之相伴而生的生产过剩问题也显露出来,国家通过调整改革、整顿提高等措施进行干预,收到了一定的效果。而近10年来,投资拉动以及改革进程加快,房地产、汽车等新兴产业的发展,为玻璃产业提供了长久强劲的中低端市场需求,刺激着平板玻璃的产能。2008年,为应对金融危机对我国经济的影响,国家4万亿元“增投扩需”政策出台,使得2009年已然下行的市场出现异常火爆的情形。5年过去了,根据相关统计数据,截止到2013年底国内在产生产线共计243条,产能10亿重箱;2014年一季度,新点火生产线8条,产能3920万重箱,冷修复产1条,产能220万重箱,冷修生产线5条,产能共计1584万重箱,产能的减少速度明显赶不上新增的速度,而目前在建生产线仍有43条,产能总计2亿重箱。据预测,即使到了2015年,我国平板玻璃成品的需求量也只有约7.4亿重箱。全行业对加快创新、提升浮法玻璃工艺技术装备水平有着巨大的需求和迫切的愿望,面对行业现状,加快技术创新步伐是当务之急。  3行业累进与创新
  
  在这一时期内,掌握高度专业化资源的工程师们将使工艺和产品适应新领域和新应用,使解决系统劣势的方案更加完善,继续降低成本、开发服务组件,继续突破现有工艺极限,进一步集成各种技术向超系统进化,着手对所有已知关键性能参数进行开发。
  
  科技的发展,致使各行各业都呈现出日新月异的变化,包括平板玻璃行业在内的制造业也被裹挟向前,资本与市场早就时刻准备着,迎接对传统生产模式和产品的变革。
  
  玻璃行业唯有通过创新实现产业升级来改变目前低端制造四面楚歌、产能过剩、恶性竞争的局面,实现产业资源的优化配置以及细分市场的品系繁荣。除了国家在诸如政策、转型、结构、体系等宏观方面之外,身处在行业内、产业链上的科研院所、生产商和产业集团可以从以下3个方面的着手:
  
  (1)技术创新
  
  从发展趋势看,玻璃作为重要的基础材料,应用领域将越来越广泛。在平板玻璃制造技术上,目前还没有新的更好的方法能够取代现有的浮法成形工艺,但这一工艺本身仍能够利用不断涌现的关键共性技术,继续完善和提高。例如:优质超薄玻璃是生产ITO导电膜玻璃的重要基材,目前市场供不应求,在技术上,薄玻璃的成形与锡液控制有关,无论采用哪种调节锡液流的方法,都要在锡槽截面、液层厚度、温度梯度上实现更好的控制,才能使薄玻璃成形;再例如环保技术,仅河北沙河市一地就将投入9亿元净化其深度治理名单上的企业,环保技术市场前景可见一斑。届时氧助燃技术、分层燃烧技术、3R技术等都会迎来发展的春天,对于环境技术与设备提供商而言,越严格的政策,意味着越大的市场空间;还有在线镀膜技术、退火窑辊道技术、一窑多线技术、计算机模拟与控制技术、节能工艺技术等等。
  
  (2)产品创新
  
  在产能过剩、产品同质化严重的产业环境下,整个行业开始谋变。除了技术创新外,市场应用创新也不容忽视,差异化发展也会超越规模化发展成为一部分企业的立足之本。层出不穷的玻璃品系已经包括了电致变色玻璃、光致变色玻璃、自洁净玻璃、信息产业玻璃、蓄光玻璃乃至智能玻璃等,体现的是人们对更加便利的生活的渴望和无尽的商机。
  
  技术创新使产品创新成为可能,通过产品创新,进一步使细分市场成为可能。走到了这一步,玻璃行业内的企业就再也不用靠扩大规模和产能、生产同质化产品来提高竞争力了,而是通过产品满足各种层次的需求在市场中立足,甚至可以像当年陶瓷行业通过产品创新(以3mm厚度的微晶玻璃复合陶瓷砖,取代了20mm厚的通体微晶玻璃砖)进入微晶玻璃行业一样,发起跨界竞争。
  
  (3)规模创新
  
  我国玻璃行业虽然总量居世界第一,但生产过度分散,前10家的集中度仅为60%。规模小,抗御风险能力弱。企业众多,大小企业都要赚钱吃饭,市场协调难度大,产能难以控制。企业分散,使开发的技术成果难以得到广泛应用,不能有效转化为生产力;由于长期投入不足造成科技对玻璃工业经济效益贡献率较低,也阻碍了产业链的延伸。“十二五”规划提出要通过兼并重组,使前10家企业平板玻璃产能占总产能的比重提升到75%以上的要求,但由于相关政策不到位而进展缓慢。
  
  玻璃行业应效仿中国建材集团整合水泥行业的成功案例,探讨通过混合所有制的资本整合,把中小企业整合成为几个大型企业集团,企业间的竞争由拼成本变为质量和新品种的竞争。随着大型玻璃生产企业间原料资源争夺的加剧,对玻璃原料的重视程度越来越高,玻璃资源的综合利用率得到提高。这样,就会如当年中国建材集团整合水泥行业一样,即使不能形成使所有变革者都受益的“帕累托改进”,也会形成使变革受益者所得足以补偿受损者所失的“卡尔多-希克斯改进”。
  
  4结语
  
  总之,完成让行业焕然一新的创新是复杂的,但也是简单的,只要我们主攻的方向是微笑曲线的两端:在浮法技术上不断累进至破茧成蝶,在玻璃品系上更加繁荣到百花齐放,就能逐步实现浮法玻璃工艺的演进与创新。正如著名经济学家林毅夫所说:“如果能充分利用其比较优势,挖掘后发优势,任何一个发展中国家的产业升级速度都会比发达国家更快!”这句话对于概括我国亟待创新的平板玻璃行业现状来说再合适不过了,只要以创新推动产业升级成功,巨大的后发优势就意味着巨大的市场和利润。