李明 劉衛(wèi)東 周興賀 孟慶瑞

（中國耀華玻璃集團(tuán)有限公司 秦皇島 066000）

0 引言

作為銀鏡生產(chǎn)的原片玻璃，要求浮法玻璃具有較高的質(zhì)量。微觀變形是影響銀鏡鍍膜玻璃性能的重要因素之一。而輥印是導(dǎo)致微觀變形的一個(gè)重要原因。

國內(nèi)某浮法玻璃生產(chǎn)線生產(chǎn)的浮法玻璃在鍍膜制鏡后發(fā)現(xiàn)玻璃板面變形嚴(yán)重，造成鏡面反射變形，既影響了公司經(jīng)濟(jì)效益，又影響了公司的社會效益。

1 浮法玻璃成形工藝

浮法玻璃是在錫槽內(nèi)成形，熔融好的玻璃液浮在錫液上，在高溫下自然拋光攤平。這樣生產(chǎn)出來的玻璃表面平整度好，反光后物體不失真，常用來制作銀鏡玻璃及汽車玻璃等。

錫槽結(jié)構(gòu)大致分為三部分：進(jìn)口端、主體部分、出口端。玻璃液經(jīng)流道進(jìn)入錫槽進(jìn)行攤平；錫槽的主體部分即錫槽的主體結(jié)構(gòu)包括鋼結(jié)構(gòu)、槽底、胸墻、頂蓋、電加熱、保護(hù)氣體、冷卻裝置等。在錫槽里加入錫，為了避免錫液的氧化，需要從頂部或側(cè)壁導(dǎo)入保護(hù)氣體，保護(hù)氣體為氫氣和氮?dú)饣旌蠚?。錫槽和退火窯之間的一段熱工設(shè)施叫出口端。出口端設(shè)備主要有過渡輥臺、擋簾、輥道下方密封裝置、渣箱等。過渡輥一般采用耐熱鋼材質(zhì)。出口端結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了錫槽氣密性的好壞。出口端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求冷空氣不能進(jìn)入錫槽空間，所以安裝有擋簾和輥道下方密封裝置。錫槽出口結(jié)構(gòu)示意見圖1，過渡輥臺局部示意見圖2。

圖1 浮法玻璃錫槽出口結(jié)構(gòu)示意

圖2 過渡輥臺局部示意

玻璃在過渡輥臺上隨著輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)向前移動(dòng)，如圖2所示。輥道上有無色的異物時(shí)，和玻璃下表面接觸就會產(chǎn)生周期性印痕，如果在輥道某一處有一圈異物，就會在該位置使玻璃板下表面形成縱向連續(xù)的無色印痕。

2 無色的輥道印導(dǎo)致的玻璃微觀變形原因分析

2.1 微觀變形現(xiàn)象及分析

國內(nèi)某公司生產(chǎn)的浮法玻璃主要用于建筑門窗，少量用作鍍鏡。某批次產(chǎn)品用于銀鏡鍍膜生產(chǎn)。鍍銀鏡后玻璃板面變形較嚴(yán)重，直接影響了銀鏡的質(zhì)量。該變形已超出了微觀變形范圍，變形位置固定，且有多個(gè)部位變形。如圖3所示。

圖3 鍍銀鏡后玻璃的外觀檢測

在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)橫向變形彎數(shù)量及位置規(guī)律:在對波紋變形觀察中，發(fā)現(xiàn)9月11日原板寬3560 mm，波紋數(shù)為12～13個(gè)，9月12日原板寬3910 mm，波紋數(shù)平均增加2個(gè)，為14～15個(gè)，見圖4。說明波紋的形成與板寬覆蓋面有關(guān)，并且波紋位置形狀相對穩(wěn)定，不會隨意在板面橫向方向上變化，在縱向上也不是無規(guī)律變化。這符合錫槽中下游及出口以后形成波紋的特征。

圖4 不同原板寬輥印增加情況

波紋縱向變化周期：發(fā)現(xiàn)波紋在縱向變化雖然大體一致，但細(xì)節(jié)依然存在一定的周期性，分別對南板和北板以及玻璃板帶位置上在RET出口、F區(qū)出口和橫切前進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，在板速分別為7.38、8.88、9.72 m/min的情況下，計(jì)數(shù)10個(gè)周期，在一定的玻璃板速度下，時(shí)間基本一致，經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)波紋在縱向變化的周期長度為960 mm左右，這和退火窯輥道周長（958 mm）基本一致，比輥道理論周長略微長一些。檢查10個(gè)周期重復(fù)性隨時(shí)間推移變形位置形狀的變化，見圖5。從圖5中可以看出，彎區(qū)微觀變形基本保持一致，只是從細(xì)微處找出規(guī)律，計(jì)算出周期變化。

圖5 波紋縱向變化周期規(guī)律

從理論上講，造成玻璃板面微觀變形有幾個(gè)方面，對該生產(chǎn)線變形研究發(fā)現(xiàn)玻璃板上下表面均存在微觀變形并且變形同步，符合波紋狀變形特征。同時(shí)也在不同厚度玻璃上取樣進(jìn)行上下表面彎曲度測量，也驗(yàn)證了玻璃波紋狀變形的規(guī)律，見曲線圖6。

圖6 玻璃波紋狀變形的規(guī)律

玻璃反射光變形根源之一就是軌道引起的反射光變形，并且從理論上看，過渡輥?zhàn)冃问且粋€(gè)橫向波形周期在幾毫米左右，從檢測燈管上觀察詳細(xì)變形狀況，發(fā)現(xiàn)變形周期為6個(gè)左右，燈管長1240 mm，那么變形大約周期為20 mm，符合輥道造成變形的機(jī)理，見圖7。

從變形位置固定因素進(jìn)行推理，根據(jù)分段查找，發(fā)現(xiàn)在退火窯高溫區(qū)輥道和過渡輥上有多個(gè)整圈的異物。經(jīng)過測量，該異物和變形位置驚奇地一致，因此認(rèn)為是該異物導(dǎo)致了玻璃的變形，見圖8。

對輥道上刮下的異物進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)該異物為含錫的硫化物（錫灰）。經(jīng)過詢問，該生產(chǎn)線使用二氧化硫氣體多達(dá)0.6 m3/hr，甚至投產(chǎn)初期在錫槽出口大量使用固體硫磺解決輥道硌傷問題，投產(chǎn)5年多來，輥道從沒有清理過，由于用量較大，硫化物進(jìn)入錫槽和錫結(jié)合產(chǎn)生錫渣，勢必在過渡輥及退火窯輥道上黏附大量含錫的硫化物（錫灰）。

錫的污染產(chǎn)物中，SnO2不溶于錫液，以浮渣形式聚集在錫槽出口端；而SnO在還原氣氛下能溶于錫液，也能以SnO蒸氣形式存在于氣氛中；SnS具有較大的蒸氣壓，極易揮發(fā)進(jìn)入錫槽氣氛，在低溫部位冷凝聚集。當(dāng)這些污染物以微粒狀冷凝在過渡輥上，或在錫槽內(nèi)與玻璃接觸而附著在玻璃帶下表面，最終會在玻璃表面留下印跡即錫印。［2］

從對輥道上的附著物質(zhì)進(jìn)行測試分析，過渡輥及退火窯輥道上黏附大量錫和硫的化合物，這些缺陷造成了輥印的存在。

2.2 設(shè)計(jì)缺陷造成的影響

該退火窯在設(shè)計(jì)時(shí)存在漏洞，退火窯各區(qū)下部未安裝密封裝置，導(dǎo)致冷端冷氣在對流的作用下向前部涌動(dòng)，二氧化硫不能均勻地覆蓋在玻璃下表面。且由于氣流的作用，二氧化硫即使用很大量也不能均勻覆蓋玻璃下表面，甚至需要在渣箱放硫磺或在二氧化硫管路里增加壓力來實(shí)現(xiàn)。這樣造成的結(jié)果是二氧化硫大量進(jìn)入錫槽，硫化物和高溫金屬錫結(jié)合，形成錫灰。錫灰隨玻璃板拉引附著在輥道上，從而造成輥印缺陷。

2.3 鍍膜生產(chǎn)造成的影響

在線鍍膜時(shí)，鍍膜器要穿入錫槽。前期安裝時(shí)，在錫槽收縮段后兩側(cè)開孔并安裝錫槽門。鍍膜時(shí)打開錫槽門，將鍍膜器穿入后將開孔處密封。在打開錫槽門后，槽壓急劇下降，且由于溫差作用，過渡輥后的冷空氣和二氧化硫就會進(jìn)入錫槽。從而導(dǎo)致錫灰的產(chǎn)生。

2.4 二氧化硫的使用不當(dāng)造成的影響

在工業(yè)化的生產(chǎn)過程中，要完全杜絕亞錫離子在玻璃中的擴(kuò)散是不可能實(shí)現(xiàn)的。從目前的研究狀況看，還沒法得出將下表面滲錫量控制到某一極值時(shí)就可以完全控制沾錫的結(jié)論?？刂瓢逑氯菂^(qū)錫灰、玻璃板的爬坡板形、錫液（或玻璃板）的波動(dòng)是控制玻璃板下表面沾錫的關(guān)鍵。輥道沾錫可以通過在過渡輥臺通入SO2的方式加以控制，但沾錫如果出現(xiàn)在錫槽出口端，在過渡輥臺通入SO2是沒有效果的。［3］

2.5 密封不好造成的錫渣

錫槽壓力對浮法玻璃質(zhì)量起著非常重要的作用。為防止錫液氧化，錫槽要通入保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)氣體由氫氣和氮?dú)鈽?gòu)成。當(dāng)錫槽槽壓不足，大氣中的氧氣和硫化物就可能進(jìn)入錫槽，錫液被氧化、硫化，生成的氧化亞錫和硫化亞錫，殘?jiān)S著錫液流動(dòng)和玻璃板的拉引集中到出口端玻璃爬升所形成的三角區(qū)內(nèi)，使得玻璃下表面發(fā)生粘錫而不合格；如果粘到輥?zhàn)由暇陀锌赡茉斐奢佊‘a(chǎn)生。

3 解決辦法及后期維護(hù)

3.1 解決辦法

首先考慮用擦輥裝置進(jìn)行擦拭。但在擦拭過程中發(fā)現(xiàn)輥道附著物在輥道上凝結(jié)后非常硬，作用有限，因此不得不采用更換輥道的辦法。輥道換下來以后進(jìn)行角磨機(jī)打磨處理。打磨一部分輥道后，從冷端玻璃板面觀察到板面反射光變形明顯減小，更加確定了輥道附著物是造成玻璃反射光變形的原因，見圖9。

圖9 拆除后的輥道

3.2 后期維護(hù)

3.2.1 退火窯板下密封

為了減少冷風(fēng)從冷端進(jìn)入退火窯，應(yīng)增加退火窯各輥道下方密封裝置，減少二氧化硫進(jìn)入錫槽。該裝置可以采用可調(diào)整輥?zhàn)拥妮伒谰o密接觸的方法，輥?zhàn)酉虏坑脫醢宸指顑蓚€(gè)空間。

3.2.2 做好錫槽壓力制度管理，做好錫槽的密封，減少錫灰

（1）氮?dú)湔竟庖?，使錫槽達(dá)到一定的壓力；（2）氮?dú)夂蜌錃獾募兌纫欢ㄒ_(dá)到設(shè)計(jì)要求；（3）錫槽密封一定要好，除了節(jié)流閘板和出口端過渡輥臺不能有任何的泄漏（包括觀察窗、操作孔和拉邊機(jī)）；節(jié)流閘板和出口端過渡輥臺也必須認(rèn)真進(jìn)行密封、分隔處理。因此勤觀察密封處是否透紅、透熱是巡檢中的重點(diǎn)工作。

3.2.3 改進(jìn)操作方式

鍍膜作業(yè)時(shí)穿鍍膜器前要關(guān)掉二氧化硫。當(dāng)抽穿鍍膜器時(shí)，錫槽側(cè)壁錫槽門需要打開，此時(shí)大量的氧氣及錫槽出口的二氧化硫就會進(jìn)入錫槽，從而造成錫污染。如處理不及時(shí)就會有錫渣被玻璃帶出并有附著在輥道上的可能。因此需要關(guān)掉二氧化硫并及時(shí)清理錫灰。

3.2.4 及時(shí)清除錫灰

錫灰是造成輥印的直接原因，因此產(chǎn)生錫灰后要及時(shí)清除。一是采用直線電機(jī)等清錫灰裝置及時(shí)對錫槽后部的錫灰進(jìn)行清理，減少錫灰過多造成過渡輥及退火窯輥?zhàn)觿潅虍a(chǎn)生輥??；二是在錫槽鍍膜開孔后要及時(shí)對錫槽出口的錫灰進(jìn)行清理；三是安裝擦錫裝置定期對過渡輥進(jìn)行清理，防止錫灰在過渡輥附著。

3.2.5 安裝包覆輥道及采用硬質(zhì)涂層輥道

目前所用的主要是熱慣性低的鋁硅酸鹽或鈣硅酸鹽纖維輥道包覆材料。在退火窯的冷端，金屬輥在不同工藝參數(shù)下仍然會有硫化物和錫等附著物。包覆輥道及采用硬質(zhì)涂層輥道已基本解決了這一問題［4］。

4 結(jié)語

造成玻璃板面反射光變形的直接原因是退火窯高溫區(qū)輥道黏附大量錫灰并呈規(guī)律性環(huán)狀分布，間隔200 mm左右，厚度為1～3 mm，當(dāng)高溫的玻璃板從經(jīng)過時(shí)相當(dāng)于在花輥上運(yùn)行，重力作用使得玻璃板發(fā)生輕微的物理變形并在退火過程中定型形成永久的波紋狀板面，當(dāng)制鏡或從一定的角度上看，玻璃板面產(chǎn)生微觀光學(xué)變形。

控制錫灰造成的輥印是一個(gè)長期復(fù)雜的系統(tǒng)工作。浮法玻璃輥印的解決只要根據(jù)其形成機(jī)理，完善錫槽及退火工藝，嚴(yán)格規(guī)范操作，從投產(chǎn)初期就要明確過渡輥處二氧化硫的用量，防止被動(dòng)解決；根據(jù)生產(chǎn)情況不斷完善設(shè)備，使工藝和設(shè)備完美結(jié)合。