劉宜忠

（東莞南玻太陽能玻璃有限公司 東莞 523141）

0 引言

某集團(tuán)浮法線根據(jù)其差異化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略，主要以生產(chǎn)高端產(chǎn)業(yè)玻璃為主（AG玻璃、高端制鏡、電子掃描級(jí)玻璃等），高等級(jí)玻璃對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求很高，目前制約高端產(chǎn)品玻璃生產(chǎn)的主要因素之一是錫槽中常見的錫缺陷，即浮法玻璃在錫槽內(nèi)成形過程中由于浮托介質(zhì)錫液和保護(hù)氣體氮?dú)?、氫氣受到污染而使玻璃產(chǎn)生了與錫有關(guān)的缺陷。主要有沾錫、錫石、彩虹、光畸形變等。錫缺陷嚴(yán)重影響高端玻璃產(chǎn)品質(zhì)量，造成差異化比例下降，不但影響企業(yè)利潤(rùn)，也對(duì)企業(yè)的聲譽(yù)構(gòu)成威脅。

在原有錫槽保護(hù)氣體系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過對(duì)錫槽保護(hù)氣體進(jìn)行重新分配和調(diào)整，并建立一套錫槽保護(hù)氣體管理程序，使與錫槽保護(hù)氣體有關(guān)的錫缺陷得到控制。

1 錫缺陷現(xiàn)狀

該浮法線自投產(chǎn)以來，熔化缺陷一直穩(wěn)定受控，但錫缺陷頻發(fā)，嚴(yán)重時(shí)錫缺陷占比達(dá)50%以上。如圖1所示。

圖1 浮法線缺陷占比

該線錫缺陷嚴(yán)重時(shí)占比高達(dá)53%，嚴(yán)重影響了該線的產(chǎn)成品率。受其表面錫灰印的影響，差異化比例被嚴(yán)重制約。

把錫槽作為一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)，由錫槽結(jié)構(gòu)（入口端、出口端和本體）、錫液、保護(hù)氣體、玻璃帶等幾個(gè)要素來構(gòu)成。構(gòu)成要素的變化，如保護(hù)氣體氮?dú)?、氫氣的引入以及水的引入等是造成錫缺陷的主要原因。

2 錫槽保護(hù)氣體

該浮法線運(yùn)作著一個(gè)獨(dú)立規(guī)模的制氮?dú)庠O(shè)備，為錫槽提供保護(hù)氣體氛圍。合適的保護(hù)氣體以高純氮?dú)鉃檩d體，基本上不含氧氣和水分，只含一定量的氫氣，用以還原氧氣雜質(zhì)，預(yù)防生成錫液面漂浮的灰渣和玻璃帶下表面的霜霧。錫槽中Sn、SnO和SnS等蒸汽的存在使得保護(hù)氣體管理極為重要。保護(hù)氣體中各成分需保持一定的比例，氧氣過高或者氫氣比例不適，都會(huì)引起一系列問題。

（1）保護(hù)氣中氧氣含量過高時(shí)，過量的氧將錫氧化成氧化錫SnO2和SnO

SnO2的熔點(diǎn)為1630 ℃，比錫熔點(diǎn)（231.9 ℃）高，密度6.5 g/cm3低于純錫高于玻璃的密度，不溶于錫液，在錫槽的溫度和氣壓條件下為固相，往往以浮渣形式出現(xiàn)在中、低溫區(qū)的錫液面上，引起玻璃帶下表面的霜霧和灰渣。污染后的錫灰渣也是引起沾錫的一個(gè)主要因素。長(zhǎng)期過量氧的存在還可能促使O2滲透進(jìn)入槽底耐火材料，與從玻璃中轉(zhuǎn)移出來的鈉共同改變底磚的表面化學(xué)組成。導(dǎo)致槽底耐火材料中部分晶相向霞石轉(zhuǎn)變，引起底磚表面層的增大和分離，甚至?xí)∑?，破壞了耐火材料原有的結(jié)構(gòu)和性能，影響其正常使用。

（2）SnO的滲透

SnO的滲透導(dǎo)致SnO與槽底磚發(fā)生反應(yīng)，形成棕色高黏度的玻璃相。這個(gè)玻璃相能造成底部的液滴狀缺陷，以及引起底磚的層狀分離。

（3）保護(hù)氣體中H2含量高可能有雙重作用

H2與玻璃中的硫反應(yīng)，生成H2S，H2S和錫進(jìn)一步反應(yīng)生成SnS或SnS2。由此可知，氫存在得越多，最終形成的雜質(zhì)SnS或SnS2就越多。SnS也可直接由錫跟保護(hù)氣體中的硫反應(yīng)而生成。然后SnS/SnS2凝聚于錫槽水包的表面，成為上表面滴落物的來源之一。

保護(hù)氣體中高含量的氫也能把氣氛中的SnS還原成金屬錫，導(dǎo)致玻璃上表面出現(xiàn)錫缺陷。閘板區(qū)高濃度的氫也會(huì)造成玻璃上表面氣泡和很小的上表面錫石。這種表面氣泡是由于錫槽保護(hù)氣體的排氣在閘板后造成一個(gè)局部的再沸騰區(qū)域所致。而很小的錫石則可能是H2通過相對(duì)多孔的閘板的擴(kuò)散所致。

氧和硫在內(nèi)的槽內(nèi)化學(xué)反應(yīng)始終都在進(jìn)行著。良好的錫槽保護(hù)氣體管理的目標(biāo)是降低這些副化學(xué)反應(yīng)的速率，并且在反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生缺陷之前，運(yùn)用排氣裝置及時(shí)排出錫槽。

3 保護(hù)氣體合理分配和控制目標(biāo)

合理的保護(hù)氣體分配和控制需要滿足以下條件：

①良好的錫槽密封；

②合適的保護(hù)氣體（H2+ N2）分配和充足的流量；

③錫槽中合適的H2百分含量水平；

④錫槽中正確的排氣位置和合適的排氣量。

4 錫槽維護(hù)、保護(hù)氣體分配使用以及管理措施

錫槽的維護(hù)保養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期堅(jiān)持不懈的工作，如何防止外界的氧和硫進(jìn)入錫槽是錫槽維護(hù)的首要工作。而錫槽的密封則是最基本的工作之一，如何做好錫槽密封此時(shí)就顯得尤為重要。

4.1 良好的錫槽密封

錫槽按特性分為三個(gè)區(qū)域：進(jìn)口區(qū)、出口區(qū)和周邊區(qū)。

（1）進(jìn)口區(qū)密封

前閘板的兩個(gè)側(cè)面都必須切成斜面，在自由吊起時(shí)閘板和側(cè)壁磚之間的縫隙不超過4.76 mm，實(shí)際上最好是3.18 mm。在前閘板和下游平碹之間應(yīng)當(dāng)有一大于（12.7 mm）的縫隙，使得閘板的背面有玻璃時(shí)閘板能被推向下游，使閘板與側(cè)壁間保持密封。閘板兩端的密封磚以及閘板下游側(cè)沿閘板的密封磚條應(yīng)當(dāng)跟閘板嚴(yán)密緊靠。

（2）出口區(qū)密封

必須將全部提升輥的下面做成一個(gè)接觸式的密封（這一點(diǎn)不能用于熔鑄石英輥），并且應(yīng)對(duì)輥?zhàn)蛹由蠅毫?，確保整個(gè)長(zhǎng)度上的緊密接觸。至少要有4道擋簾，最好能跟玻璃表面相接觸。因?yàn)榧词箵鹾熅o貼玻璃帶能產(chǎn)生足夠高的槽壓，但是仍有相當(dāng)數(shù)量的O2通過擴(kuò)散侵入到錫槽內(nèi)。

（3）周邊的密封

由于氧能通過擴(kuò)散侵入，故邊封以及拉邊機(jī)孔周邊等都必須有良好的密封。應(yīng)當(dāng)用可燃?xì)怏w探測(cè)器，至少每周三次探測(cè)密封處是否漏氣，而在錫槽有重大操作需打開錫槽孔洞和重新密封之后，也應(yīng)用探測(cè)器探測(cè)。

（4）錫槽壓力

錫槽壓力是錫槽密封是否良好的一個(gè)指示器。能夠接受的最小槽壓是50 Pa。在使用大流量氮?dú)猓ǖ獨(dú)饬髁看笥?840 m3/h）時(shí)，應(yīng)當(dāng)以槽壓76 Pa作為操作控制目標(biāo)。錫槽上測(cè)壓點(diǎn)三個(gè)：進(jìn)口端、中部和出口端。錫槽壓力應(yīng)當(dāng)保持在正負(fù)10 Pa范圍內(nèi)作為操作控制目標(biāo)。

（5）露點(diǎn)

露點(diǎn)是衡量錫槽密封效果的指標(biāo)之一。露點(diǎn)必須在所有測(cè)點(diǎn)都保持在-60 ℃以下。露點(diǎn)至少應(yīng)當(dāng)有三個(gè)測(cè)點(diǎn)：進(jìn)口端、中部和出口端。采用一個(gè)連續(xù)式的露點(diǎn)監(jiān)測(cè)儀。

（6）霜霧試驗(yàn)

霜霧試驗(yàn)是又一項(xiàng)非直接判斷錫的干凈程度的方法。霜霧試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)每班都做。

（7）滲錫系數(shù)

浮法玻璃滲錫量采用X熒光儀法檢測(cè)，滲錫量的“錫計(jì)數(shù)”是光譜分析中的一個(gè)專業(yè)術(shù)語，采用滲錫系數(shù)來表示玻璃滲錫量的大小，可以完全反映滲錫的變化趨勢(shì)，達(dá)到控制和指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。

測(cè)量過程：用一片玻璃作為參照玻璃樣（設(shè)定系數(shù)為1.0），并長(zhǎng)期不變，將待測(cè)玻璃樣和參照玻璃樣同時(shí)進(jìn)行測(cè)量并比較，得到相對(duì)的玻璃滲錫系數(shù)。

檢測(cè)結(jié)論計(jì)算公式為：滲錫系數(shù)= 待測(cè)玻璃樣的錫強(qiáng)度（KCPS）/參照玻璃樣的錫強(qiáng)度（KCPS）。

（8）錫分析

應(yīng)每月進(jìn)行一次錫液中的鐵、氧和硫的分析，在錫槽的三個(gè)不同位置（進(jìn)口端、中部和出口端）采樣。錫液中的鐵目標(biāo)含量對(duì)透明白玻璃為0.35‰。每天要有檢測(cè)N2露點(diǎn)并分析，露點(diǎn)應(yīng)低于-60 ℃。氧含量應(yīng)當(dāng)小于0.001‰。

4.2 適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)氣體分配和流量

適當(dāng)增加氮?dú)獾牧髁?，跟日常維護(hù)操作結(jié)合在一起，以便減少錫槽錫缺陷。每一平方米槽頂?shù)牡獨(dú)饬髁繎?yīng)當(dāng)不少于4.2 m3/h。最佳的流量應(yīng)當(dāng)為6.1 m3/h。要求至少75%的保護(hù)氣體流量是經(jīng)槽頂送入，而余下的25%保護(hù)氣體流量根據(jù)需要從觀察窗送入。假如槽頂?shù)乃惋L(fēng)道已被適當(dāng)?shù)胤指?，那么這個(gè)分配在控制上就提供了最大的靈活性。顯然，保護(hù)氣體的最佳分配是避免來自錫槽熱端的受污染的保護(hù)氣體移到錫槽下游。在錫槽下游，保護(hù)氣體中的污染物會(huì)凝聚在錫槽的低溫表面，導(dǎo)致缺陷。此外，保護(hù)氣體的分配也應(yīng)當(dāng)滿足使母排溫度保持低于316 ℃。露點(diǎn)和槽壓測(cè)定值應(yīng)當(dāng)用作錫槽調(diào)整和設(shè)定的參考。

4.3 錫槽中合適的氫氣百分比

氫氣應(yīng)當(dāng)只用來控制露點(diǎn)、缺陷、霜霧和灰渣量。在錫槽內(nèi)H2的比例應(yīng)當(dāng)為2%或更低一些，最好在1%左右。假如錫槽良好性密封，錫槽低溫區(qū)的氫氣比例應(yīng)當(dāng)不超過3%。錫槽中H2流量的研究建議是0.09 m3/（h·m2）。在閘板附近，氫氣流量應(yīng)當(dāng)是0.15 m3/（h·m2）或更少一些。

4.4 錫槽的排氣

最理想的排氣位置應(yīng)當(dāng)在熱端水包的上游，從邊封或邊封之上和槽頂之下的位置。排氣口的數(shù)量和大小由排氣量的多少?zèng)Q定。排氣量應(yīng)當(dāng)為保護(hù)氣體流量的15%～25%。

4.5 壓縮空氣的分隔

在氮?dú)饣驂嚎s空氣用作互相備用的部位，如出口唇板冷卻，提升輥離合器以及應(yīng)急母排冷卻等，其接口應(yīng)確保實(shí)質(zhì)性的分隔，以防止空氣意外地進(jìn)入到N2供應(yīng)系統(tǒng)中。

5 保護(hù)氣體調(diào)整實(shí)施

5.1 同拉引量情況下，本浮法線與集團(tuán)其它子公司浮法線錫槽保護(hù)氣體等數(shù)據(jù)對(duì)比分析

（1）保護(hù)氣體量對(duì)比（錫槽主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度劃分為23節(jié)，稱“貝”或簡(jiǎn)稱“B”）見表1。

表1 保護(hù)氣體量對(duì)比 Nm 3/h

（2）錫槽結(jié)構(gòu)尺寸分布對(duì)比見表2。

表2 錫槽結(jié)構(gòu)尺寸分布對(duì)比

（3）錫槽各區(qū)域保護(hù)氣體氣量分布對(duì)比見表3。

表3 錫槽各區(qū)域保護(hù)氣體流量分布對(duì)比

5.2 保護(hù)氣體調(diào)整方案

調(diào)整總方向：經(jīng)錫槽保護(hù)氣體等數(shù)據(jù)對(duì)比，保護(hù)氣體主要調(diào)整思路為微調(diào)整高溫區(qū)，升中溫區(qū)，降低溫區(qū)。

（1）保護(hù)氣體（N2）調(diào)整目標(biāo)（總氮?dú)饬髁浚?530 Nm3/h→1700 Nm3/h）見表4。

表4 保護(hù)氣體（N 2）調(diào)整目標(biāo) Nm 3/h

（2）保護(hù)氣體（N2）調(diào)整步驟：（降和升至少分3～5次完成）

①調(diào)整速率：5 Nm3/貝；

②調(diào)整周期（7天），一個(gè)周期穩(wěn)定一天；

③如果調(diào)整沒有影響，調(diào)整速度可以適當(dāng)加快。

（3）保護(hù)氣體（H2）調(diào)整目標(biāo)：（總氫氣量：90 Nm3/h→96 Nm3/h）

調(diào)整速率：總氫氣2 Nm3/次，與氮?dú)庹{(diào)整同步進(jìn)行。

5.3 預(yù)備方案調(diào)整

總保護(hù)氣體量控制在2100 m3左右，如果以上保護(hù)氣體調(diào)整對(duì)錫缺陷沒有明顯變化，增加保護(hù)氣體總量400 Nm3/h，在吹掃錫槽時(shí)增加。

高溫區(qū)：100 Nm3/h；中溫區(qū)：200 Nm3/h；低溫區(qū)：100 Nm3/h。

5.4 保護(hù)氣體調(diào)整期間注意事項(xiàng)

①在調(diào)整初期，要分多次完成，避免掉落物；

②多關(guān)注掉落物變化情況；

③多關(guān)注三角區(qū)變化；

④出口溫度要逐步走高，2 ℃左右；

⑤成形高溫區(qū)溫度升高，改擴(kuò)板時(shí)注意參數(shù)調(diào)整；

⑥槽底泡會(huì)增多，注意高溫區(qū)溫度，必要時(shí)調(diào)整高溫區(qū)水包；

⑦多關(guān)注槽頂溫度變化，加測(cè)槽底溫度；

⑧注意工作部壓力、錫槽壓力等；

⑨保護(hù)氣體調(diào)整期間，做好相關(guān)數(shù)據(jù)記錄（含在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)），其含氧量越低越好。

6 保護(hù)氣體調(diào)整后錫缺陷占比及檢測(cè)滲錫系數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)比

自保護(hù)氣體調(diào)整后，經(jīng)過穩(wěn)定運(yùn)行兩個(gè)月，該線錫缺陷占比明顯下降，錫缺陷總占比由調(diào)整前的50%左右下降到了10%左右。其中錫石占比5%，錫灰掉落物占比2%，錫點(diǎn)及沾錫1%，表面錫印跡占比2%，產(chǎn)成品率顯著提升。

其次，經(jīng)過對(duì)錫槽保護(hù)氣體調(diào)整，滲錫系數(shù)也有明顯的改善，見表5。

表5 3.2 mm玻璃調(diào)整后滲錫系數(shù)變化

從表5中數(shù)據(jù)看出，3.2 mm玻璃滲錫系數(shù)最高由1.63下降到0.89，玻璃板橫向位置同比滲錫系數(shù)均呈明顯下降的趨勢(shì)。

7 結(jié)語

通過分析、摸索、總結(jié)，此次保護(hù)氣體調(diào)整后，錫槽工況得到明顯改善，該浮法線梳理出一套完整的工藝控制方案和操作流程。玻璃板下滲錫變化，直接關(guān)系到錫液的純凈度，滲錫系數(shù)降低，大大減少了錫槽污染，對(duì)錫槽產(chǎn)生的錫缺陷：如錫印、錫點(diǎn)、錫斑及沾錫等起到關(guān)鍵性治理作用。另外，還可以減少錫耗及吹掃錫槽的頻率，調(diào)整后錫槽吹掃9～12月/次，產(chǎn)品質(zhì)量完全能夠滿足高端產(chǎn)業(yè)玻璃客戶需求。

錫槽工況維持是一項(xiàng)細(xì)致的工作，需要相關(guān)技術(shù)人員持續(xù)跟蹤、檢測(cè)，出現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整。由于錫槽工況時(shí)刻受到保護(hù)氣體的沖擊，因此，在日?？刂浦?，要建立起合理的保護(hù)氣體管理程序，定期對(duì)保護(hù)氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，以便快速察覺保護(hù)氣體純度變化、錫槽氧濃度變化、錫液純度變化等，以便快速的找出問題并及時(shí)加以解決。