余德興 豆慶河 周賢軍 周莉

（1. 海南中航特玻材料有限公司 特種玻璃國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ?？?571924；2. 海南中航特?？萍加邢薰??？?571924）

0 引言

氣泡是玻璃生產(chǎn)中常見(jiàn)的一種缺陷，超白玻璃相比普通玻璃，更容易在澄清區(qū)域出現(xiàn)氣泡。生產(chǎn)超白浮法玻璃時(shí)，存在的主要問(wèn)題就是玻璃液澄清困難。因?yàn)槌撞Ａе需F含量低，導(dǎo)熱系數(shù)較高，是普通玻璃的3～4倍，導(dǎo)致超白浮法玻璃的透熱性好，玻璃液溫度高，黏度低，在水平方向?qū)α鲝?qiáng)度大，成形環(huán)流在澄清區(qū)停留時(shí)間短，使得玻璃液中殘留的氣泡來(lái)不及排出。由于鐵含量低，導(dǎo)致整個(gè)池深方向垂直溫度梯度明顯要比普通浮法玻璃小，池底溫度比普通浮法玻璃高6%左右，玻璃液的上下溫差相對(duì)較小，對(duì)流減小，使得氣泡排出比普通浮法玻璃更為困難。另一方面，成形環(huán)流下方的回流玻璃液在前進(jìn)過(guò)程中溫度不斷上升，使本已被玻璃液吸收的微氣泡在熱化學(xué)的作用下又被重新釋放到玻璃液中。同時(shí)低鐵玻璃液黏度較低，微氣泡極易升到表面流中，導(dǎo)致成形流玻璃液中氣泡明顯上升［1］。因?yàn)槌撞Ａ笩嵝院?，池底溫度高，水平方向?qū)α鲝?qiáng)度大，對(duì)池底、池壁耐火材料侵蝕嚴(yán)重，還容易形成耐火材料氣泡。

1 超白玻璃生產(chǎn)出現(xiàn)的氣泡問(wèn)題

某浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)，在生產(chǎn)普通白玻期間，熔化質(zhì)量良好，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定。從普白玻璃改為生產(chǎn)超白玻璃一段時(shí)間之后，玻璃板帶的質(zhì)量逐漸下降，氣泡缺陷逐漸增多，成品率受到較大影響。氣泡在整個(gè)玻璃板帶上呈無(wú)規(guī)則分布，縱向分布上也沒(méi)有明顯規(guī)律。玻璃板面缺陷分布如圖1所示，圖中顯示的各種符號(hào)代表的缺陷，經(jīng)過(guò)取樣驗(yàn)證全部都是氣泡缺陷。

2 氣泡缺陷檢測(cè)及來(lái)源分析

隨機(jī)抽取缺陷樣品檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，氣泡在玻璃板厚度方向上處于中下部，氣泡直徑分布在0.5～2.0 mm，氣泡內(nèi)有不明顯的沉積物。使用質(zhì)譜儀對(duì)氣泡樣品進(jìn)行氣體成分分析，結(jié)果如表1所示。

表1 氣泡分析結(jié)果

氣泡內(nèi)主要含有N2、CO2和Ar等。N2體積比例79%～83%，CO2體積比例15%～20%，Ar體積比例0.7%。由此可判斷氣泡的產(chǎn)生跟耐火材料侵蝕而隨之從耐火材料氣孔里釋放的殘余空氣有關(guān)。

缺陷樣品氣泡內(nèi)高含量（79%～83%）的N2，并且N2/Ar比例與環(huán)境空氣一致，表明是跟空氣相關(guān)的氣泡。耐火材料氣孔中通常含有空氣，在還原條件下熔化的耐火材料，氣孔中的O2會(huì)轉(zhuǎn)化成CO2或者CO2和CO的混合物。氣孔一旦打開(kāi)，氣孔中的O2接觸到玻璃熔體，優(yōu)先被玻璃熔體里的還原組分吸收。氣泡就會(huì)含有高濃度的N2（甚至可能高達(dá)100%），0～20%體積容量的CO2，和大約1%體積容量的Ar［2］。

氣泡直徑在0.5～2.0 mm，CO2含量低（15%～20%），且氣泡位于玻璃板厚度的中下部，表明氣泡在熔窯停留的時(shí)間較短，可判斷氣泡產(chǎn)生位置可能在熱點(diǎn)區(qū)域下游，熔窯的中高溫或者中溫區(qū)域，最大可能是在澄清區(qū)末端到卡脖之間，發(fā)生了局部的耐火材料侵蝕。也有可能是玻璃液穿透耐火材料的縫隙，接觸到更容易產(chǎn)生氣泡的下層耐火材料，產(chǎn)生大量的氣泡。熔窯內(nèi)的溫度波動(dòng)，或者玻璃液流變化等技術(shù)條件改變，都有可能產(chǎn)生這樣的氣泡。超白玻璃的特點(diǎn)是水平方向?qū)α鲝?qiáng)，流速較快的玻璃液流在卡脖遇阻后形成較強(qiáng)回流，對(duì)耐火材料沖刷嚴(yán)重。

根據(jù)氣泡分析結(jié)果，結(jié)合熔窯的實(shí)際運(yùn)行情況，判斷氣泡產(chǎn)生位置在熔窯的澄清區(qū)，由于熔窯的底部耐火材料受到侵蝕產(chǎn)生了氣泡，來(lái)自底部的氣泡穿過(guò)中下層玻璃液一直上升到成形玻璃液流里，在這個(gè)區(qū)域玻璃液的溫度已經(jīng)比較低，氣泡無(wú)法排出或者被玻璃液吸收，會(huì)一直留在玻璃液中［3］。

3 熔窯工藝調(diào)整

3.1 調(diào)整熔窯末對(duì)小爐燃料用量

在保證熔化質(zhì)量的前提下，適當(dāng)降低澄清區(qū)玻璃液溫度。通過(guò)降低末對(duì)小爐燃料用量來(lái)降低熔窯下游玻璃液的溫度，實(shí)現(xiàn)降低熔窯澄清區(qū)池底玻璃液溫度和減小玻璃液流動(dòng)性的目的，減緩玻璃液對(duì)澄清區(qū)池底耐火材料的侵蝕作用。

3.2 降低熔窯澄清區(qū)底部保溫層厚度

將澄清區(qū)底部外層原來(lái)使用的硅鈣板保溫層拆除，并輔助通風(fēng)措施降溫，內(nèi)層耐火材料的表面溫度從200 ℃降低到50 ℃，達(dá)到降低玻璃液接觸位置耐火材料溫度的目的，降低界面溫度，降低玻璃液的流動(dòng)性，減緩玻璃液對(duì)澄清區(qū)池底耐火材料的侵蝕作用。

3.3 更換卡脖水包

原來(lái)使用的卡脖水包壓入深度為340 mm，改為使用壓入深度280 mm卡脖水包，可減小熔窯玻璃液回流，降低玻璃液與耐火材料界面處的溫度和流速，減緩玻璃液對(duì)澄清區(qū)池底耐火材料的侵蝕。

3.4 調(diào)整結(jié)果及驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)一系列調(diào)整后，實(shí)現(xiàn)了降低熔窯澄清區(qū)池底溫度、降低玻璃液流動(dòng)性的目的。玻璃液中氣泡缺陷逐步減少，玻璃板帶的質(zhì)量逐步恢復(fù)到正常水平，并能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。

該生產(chǎn)線(xiàn)窯期結(jié)束后放完玻璃水進(jìn)行冷修時(shí)，對(duì)熔窯內(nèi)部進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，澄清區(qū)末端玻璃液已經(jīng)對(duì)底部耐火材料造成了較為嚴(yán)重的侵蝕，池底AZS鋪面磚部分侵蝕，玻璃液已經(jīng)接觸到池底黏土大磚。在不采取調(diào)整措施的情況下，會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡缺陷，影響玻璃板面的質(zhì)量，印證了當(dāng)時(shí)對(duì)氣泡出現(xiàn)時(shí)做出的分析和判斷。熔窯澄清區(qū)池底耐火材料的侵蝕情況見(jiàn)圖2。

4 結(jié)語(yǔ)

由于超白玻璃鐵含量的降低，相對(duì)于普通白玻，在熔化過(guò)程中導(dǎo)熱系數(shù)、黏度會(huì)有很大的不同，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)應(yīng)會(huì)產(chǎn)生池底溫度升高、玻璃流動(dòng)性明顯增強(qiáng)等情況，對(duì)耐火材料侵蝕加劇，容易出現(xiàn)耐火材料侵蝕氣泡。

在超白玻璃窯爐設(shè)計(jì)上，需要考慮玻璃液流動(dòng)比較強(qiáng)、侵蝕比較嚴(yán)重的部位，對(duì)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，使用更加耐受沖刷、抗侵蝕的耐火材料，并考慮降低這些部位的保溫效果，減少耐火材料在運(yùn)行過(guò)程中的侵蝕，避免產(chǎn)生氣泡。

在熔化過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)窯爐節(jié)能，通常會(huì)增加卡脖水包的壓入深度，加強(qiáng)窯爐的保溫，但是這些措施會(huì)影響玻璃液回流、對(duì)流，造成熔窯局部溫度升高，增加熔窯耐火材料的局部侵蝕。在超白玻璃生產(chǎn)過(guò)程中，需要綜合考慮熔窯節(jié)能、窯爐保護(hù)和長(zhǎng)期熔化質(zhì)量穩(wěn)定的平衡，才能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期高質(zhì)量生產(chǎn)的目標(biāo)。