劉玄

0 引言

近期，受國家政策和下游需求多方面影響，國內(nèi)新上了大量太陽能光伏壓延玻璃生產(chǎn)線，光伏玻璃的產(chǎn)能不斷擴大。部分生產(chǎn)線在投產(chǎn)過程中難免出現(xiàn)各種各樣的問題，某新建550 t/d窯爐為一窯三線，點火投產(chǎn)后運行狀況良好，決定提升到設(shè)計拉引量。運行三個月后，在中間的生產(chǎn)線上將玻璃厚度由3.2 mm改為2.0 mm，運行一段時間效果欠佳，后又重新生產(chǎn)3.2 mm玻璃時，在該生產(chǎn)線上出現(xiàn)了上表面開口泡，有少量的板中和板下泡，其他兩線幾乎沒有但是存在開口泡，呈細(xì)長狀，長度多超過20 mm，板面橫向位置不固定，但是在特定的橫向范圍內(nèi)大量出現(xiàn)，每日可出現(xiàn)不少于500個，嚴(yán)重影響成品率，出現(xiàn)位置見圖1，氣泡形狀見圖2。

圖1 氣泡在板面的位置分布示意圖

圖2 氣泡形狀

1 氣泡出現(xiàn)原因分析

對于光伏壓延窯爐而言存在多個供料道，首先將各個供料道的氣泡情況做對比，再檢查供料道、工作池、澄清池的底部玻璃液流中是否存在氣泡以及氣泡的類型和數(shù)量，重點觀察氣泡是否均勻分布在制品上或者只在一定的部位出現(xiàn)。如果氣泡總是只在某一個部位出現(xiàn)（例如只在制品表面），就很可能是后期產(chǎn)生的氣泡。還要清楚伴隨著氣泡產(chǎn)生的是否還有別的玻璃缺陷，如條紋、節(jié)瘤、結(jié)石等，或者可以分辨出由于攪拌器、壓延機沖頭或者其他機械裝置溢流下來的痕跡。根據(jù)玻璃窯爐中氣泡的特性初步判斷是熔窯的中低溫區(qū)或溢流口產(chǎn)生的氣泡。并據(jù)此做了相關(guān)工作的進一步驗證。

1.1 溢流口唇磚的排查

壓延玻璃生產(chǎn)中需要更換壓延輥和唇磚等，由于正常的換磚玻璃液滲入唇磚與外尾磚兩者的縫隙中，導(dǎo)致每次換機換磚都需要打磨外尾磚上凝固的玻璃液以減小下次安裝時兩者之間的縫隙，然而打磨效果完全取決于操作人員的操作水平和責(zé)任心。

該新建生產(chǎn)線在使用過程中出現(xiàn)溢流口唇磚向壓延機方向傾倒并損傷壓延機導(dǎo)致需要換機換磚，需對唇磚傾斜方向的兩側(cè)進行加固，這樣加固的鐵件會使唇磚和外尾磚的間隙進一步加大，玻璃液流到縫隙時就有可能帶入空氣產(chǎn)生氣泡。

針對以上情況在換機換磚時要仔細(xì)挑選唇磚、打磨外尾磚，嚴(yán)格控制唇磚和外尾磚之間的縫隙大小以及換機換磚時的工藝參數(shù)。但是先后換機換磚三次均未達到減少氣泡的效果。

1.2 壓深卡脖水包

投產(chǎn)初期壓入卡脖水包后一直未做調(diào)整，問題出現(xiàn)后每次壓入5 mm，共15 mm，亦未發(fā)現(xiàn)開口泡數(shù)量減少，在卡脖水包前觀察較長時間未發(fā)現(xiàn)有氣泡浮出。由此基本可以認(rèn)為氣泡來自窯爐低溫區(qū)域的通路。

1.3 通路的數(shù)據(jù)分析

壓延玻璃生產(chǎn)線往往會因為單條線溢流口工況變差而造成短短幾個月就換機換磚，這樣要暫時對一條線進行閘頭子操作，必然對正常的生產(chǎn)造成擾動?？偨Y(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)無論是抽出卡脖水包維修后重新壓入或者是換機換磚，都將導(dǎo)致支通路池底的溫度先行升高再出現(xiàn)較大幅度的降溫，且在溫度降低時開口泡的數(shù)量也顯著減少，由此認(rèn)為氣泡來自此處的支通路池底。

2 解決措施

2.1 吹冷卻風(fēng)

氣泡在玻璃液中的上升過程遵循斯托克斯方程：

V＝2×R2g（r1－ r2） /9h1

式中：R——球形氣泡的半徑，m；

r1——澄清時玻璃液的密度，kg/m3；

r2——氣體密度，kg/m3；

g——重力加速度，9.8 m/s2；

h1——澄清溫度下的動態(tài)黏度，dPa·s；

V——氣泡的上升速度，m/s。

氣泡上升到玻璃表面大概需要9 min，根據(jù)行業(yè)的一般經(jīng)驗數(shù)據(jù)，在通路中液流層厚度約為10 cm，在通路中通過的時間約為20 min，大致得到出現(xiàn)的位置在支通路熱電偶前約1.5 m處。計算的位置大致和支通路坎在同一個地方。

玻璃與耐火材料形成的邊界層對玻璃的質(zhì)量也有嚴(yán)重影響，尤其是熔體和窯坎交界處熱量交換和池底鋪面磚比較更加集中，在這里磚表面不平的地方存留的氣體排擠出來而容易在熔體中形成氣泡，直接在磚表面下的氣孔中的氣體也因為溫度升高而膨脹排出參加了上述氣泡的形成。脫落的細(xì)小磚粒也可能被氣泡包圍，并將氣泡不斷地排放進玻璃熔體中。

隨著耐火材料的升級換代，一般是高級耐火材料（熔鑄磚）直接且只有一個面接觸玻璃液，傳統(tǒng)的工藝和生產(chǎn)條件造成的耐火材料產(chǎn)生的氣泡可以用顯微鏡觀察和條紋光學(xué)法檢查，而且是一個重要依據(jù)，如氣泡兩端有夾雜物，或者有較粗的條紋層?，F(xiàn)在一般很少會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，而且壓延法生產(chǎn)的玻璃制品在對輥碾壓時也會對玻璃形成強制的壓力破壞表面的氣泡，這也增加了觀察的難度，所以前期觀察在氣泡內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)以上特點。

因為鐵含量低的原因才造成了光伏壓延玻璃窯爐和普通浮法玻璃窯爐相比透熱能力強，池底溫度高，窯爐耐材負(fù)荷大導(dǎo)致燒損要大于普通浮法玻璃而更容易出現(xiàn)因為耐材的原因?qū)е氯毕萸闆r的出現(xiàn)。在窯爐使用中高級耐火材料只有一個面和玻璃液接觸，如果在使用過程中有出現(xiàn)滲漏等情況就很容易出現(xiàn)影響耐材壽命和玻璃液質(zhì)量的問題，故認(rèn)為設(shè)法降低出現(xiàn)問題的耐火材料處的熱負(fù)荷是一個解決問題的可行方式。

用紅外測溫儀對池底外表面進行測溫，發(fā)現(xiàn)最高處溫度為230 ℃，前后方溫度為150 ℃。綜合考慮后決定對池底進行風(fēng)冷降溫。故在池底架設(shè)軸流風(fēng)機，對高溫處的外層磚材吹風(fēng)冷卻。用紅外測溫儀重新測量顯示溫度由原來的230 ℃降低到160 ℃。開口泡幾乎消失，幾天以后又在每天的環(huán)境溫度變化大的情況下時有出現(xiàn)。

2.2 降低澄清部溫度、穩(wěn)定拉引量、壓深卡脖水包

澄清部溫度由1435 ℃降到1430 ℃。降低澄清部玻璃液的溫度可以降低成形時玻璃液的溫度。控制拉引量波動在±1.5 t/d，卡脖水包是澄清部和通路重要的分隔設(shè)備，再次壓入卡脖水包10 mm，配合之前壓入的15 mm總共壓入了25 mm，這樣就加強液流前往通路的限制，減少通往通路的玻璃液流量，最終起到了降低通路溫度波動的效果。通過以上措施實現(xiàn)了盡可能的降低池底溫度，由1020 ℃降到1015 ℃。隨著玻璃液溫度的降低、液流的穩(wěn)定，該氣泡最終徹底消失。

3 結(jié)語

通過對壓延玻璃氣泡的特性分析再結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)，找到了氣泡出現(xiàn)的源頭。通過調(diào)整生產(chǎn)工藝和冷卻窯爐池底溫度的綜合措施解決了氣泡的問題，成品率由異常時的73%恢復(fù)到85%。新建窯爐投入生產(chǎn)的初期難免遇到各種問題，而一個問題的出現(xiàn)往往需要多種措施的綜合處理。本次氣泡的解決思路和處理辦法可供其他產(chǎn)線遇到問題時加以借鑒。但是總的來說，初期良好的窯爐砌筑施工和烤窯質(zhì)量，建立合理的熔化制度，及時調(diào)整工藝參數(shù)提前發(fā)現(xiàn)問題，維持窯爐生產(chǎn)的穩(wěn)定，減少原本不必要的操作才是預(yù)防和處理氣泡等各種問題產(chǎn)生的最佳手段。