浮法玻璃表面滲錫的系統(tǒng)性治理

0引言我國浮法玻璃生產(chǎn)經(jīng)過幾十年的技術(shù)沉淀，玻璃質(zhì)量與國際先進(jìn)水平的差距逐漸縮小。但是由于行業(yè)內(nèi)各公司的浮法玻璃原片在產(chǎn)品定位及后續(xù)深加工應(yīng)用上存在一定差異，部分生產(chǎn)廠家忽視了浮法玻璃原片的表面滲錫治理，導(dǎo)致浮法玻璃滲錫成為國內(nèi)浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的突出質(zhì)量缺陷。某廠2013年陸續(xù)投產(chǎn)兩條700t/d高端節(jié)能浮法玻璃生產(chǎn)線，生產(chǎn)白玻、超白玻、色玻原片。在提升產(chǎn)品質(zhì)量期間，通過采取一系列工藝改進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新措施，成功解決了這一原片質(zhì)量缺陷。1滲錫的機理玻璃液自熔窯流經(jīng)流道進(jìn)入錫槽，在熔融金屬錫液的上方平鋪攤開而成形。在玻璃帶沿錫槽前進(jìn)的方向，玻璃的自身溫度由進(jìn)入錫槽時約1100℃，冷卻至離開錫槽進(jìn)入退火窯時約600℃。在這樣的溫度范圍內(nèi)，不可避免地會發(fā)生玻璃表面層與錫液之間的離子交換或離子擴散。離子交換反應(yīng)的結(jié)果是玻璃表面層錫含量增加，堿金屬和堿土金屬含量降低，從而形成浮法玻璃的表面滲錫缺陷。2700t/d浮法玻璃生產(chǎn)線投產(chǎn)及試生產(chǎn)現(xiàn)狀投產(chǎn)初期，該廠兩條生產(chǎn)線玻璃表面滲錫均非常嚴(yán)重，無法生產(chǎn)有熱彎需求的高等級訂單。測量熱彎加工不會產(chǎn)生“鋼化彩虹”缺陷的原片表面滲錫量，形成標(biāo)樣。測量該廠玻璃原片表面滲錫量，通過與標(biāo)樣滲錫量比對形成系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。投產(chǎn)初期該廠6mm玻璃表面滲錫系數(shù)見表1和表2。表1白玻滲錫系數(shù)表2超白玻滲錫系數(shù)該廠對原片進(jìn)行高溫?zé)釓潓嶒?，發(fā)現(xiàn)白玻、超白玻6mm原片表面滲錫系數(shù)低于1.5時，鋼化熱彎時才不會出現(xiàn)“鋼化彩虹”缺陷。從表1和表2可以看出，該廠兩條700t/d生產(chǎn)線玻璃表面滲錫均嚴(yán)重超標(biāo)，無法進(jìn)行鋼化熱彎加工。3玻璃表面滲錫的治理和預(yù)防措施該廠對原片進(jìn)行高溫?zé)釓潓嶒?，發(fā)現(xiàn)白玻、超白玻6mm原片表面滲錫系數(shù)低于1.5時，鋼化熱彎時才不會出現(xiàn)“鋼化彩虹”缺陷。從表1和表2可以看出，該廠兩條700t/d生產(chǎn)線玻璃表面滲錫均嚴(yán)重超標(biāo)，無法進(jìn)行鋼化熱彎加工。玻璃表面滲錫主要受五個因素影響，分別是錫槽內(nèi)Sn2+含量、錫槽壓力、保護(hù)氣分配、錫液溫度、玻璃液在錫槽內(nèi)的停留時間。錫槽內(nèi)Sn2+含量越高，滲入玻璃表面的Sn2+越多；分子運動隨溫度升高而越發(fā)劇烈，所以錫液溫度越高，滲入玻璃表面的Sn2+就會越多；錫槽壓力越低，外界空氣中的［O］滲入錫槽的量就越多，導(dǎo)致更多的Sn2+形成；錫槽保護(hù)氣分配不合理，沒有使氫氣發(fā)揮有效的還原作用，也會導(dǎo)致表面滲錫增加；玻璃液在錫槽內(nèi)停留時間越長，玻璃液與錫液進(jìn)行離子交換的時間就越長，滲入玻璃表面的Sn2+越多。玻璃液在錫槽內(nèi)停留時間受拉引量大小、玻璃規(guī)格制約無法縮短，只有從錫槽內(nèi)Sn2+含量、錫槽壓力、保護(hù)氣分配、錫液溫度這四個方面入手治理玻璃表面滲錫。（1）減少錫槽內(nèi)錫液氧化錫槽內(nèi)的［O］有三個來源，分別是空氣中的O2和H2O滲入錫槽、錫槽保護(hù)氣中的微量O2和H2O隨保護(hù)氣進(jìn)入錫槽、玻璃本體中的氧化物。①使用耐高溫硅酮密封膠代替常規(guī)密封泥對錫槽活動邊封進(jìn)行密封，硅酮密封膠沒有氣孔并且不像常規(guī)錫槽密封泥需要加水稀釋才能使用，大幅減少外界O2和H2O滲入錫槽，從而減少錫槽內(nèi)錫液的氧化。②使用的氮氣保護(hù)氣是使用空氣分餾，氫氣使用高濃度氨分解制得，液氨濃度需達(dá)到99.8%，制得的氮氣和氫氣均需通過純化器進(jìn)行除氧、除水，最終使保護(hù)氣中微量氧含量低于3×10-6、露點低于-60℃。③玻璃本體中的氧化物通過適當(dāng)減少原料配方中的芒硝用量來控制。現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)浮法玻璃企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)相對成熟，其原料的芒硝用量及保護(hù)氣的純度都可以做到較好的控制水平，此時減少錫液氧化的關(guān)鍵辦法則是錫槽密封方式的改進(jìn)。該廠針對不同的密封材料下錫槽滲漏情況及相應(yīng)的滲錫情況，使用氫氣測漏儀測量密封材料滲漏情況，具體數(shù)據(jù)見表3。表3不同密封材料對滲錫的控制效果從表3可知，錫槽密封效果對滲錫系數(shù)降低效果明顯，其中耐高溫硅酮密封膠密封效果最佳。（2）提升錫槽內(nèi)壓力浮法玻璃錫槽一般需要維持正壓，以減少外界O2和H2O滲入錫槽，從而減少錫液氧化。將槽內(nèi)壓力提升后，滲錫系數(shù)降低明顯。實驗數(shù)據(jù)見表4。表4不同錫槽壓力對滲錫的控制效果（3）優(yōu)化錫槽各區(qū)氫氣含率分配浮法玻璃錫槽通過持續(xù)通入一定量的惰性氣體氮氣來維持錫槽正壓，持續(xù)通入一定量的氫氣來還原被氧化的錫液以減少錫槽內(nèi)的Sn2+含量。通常錫槽根據(jù)縱向溫度分布情況，可分為高溫區(qū)、中溫區(qū)、低溫區(qū)。高溫區(qū)溫度高氫氣還原效率高，可適當(dāng)減少氫氣用量；低溫區(qū)因為溫度低，氫氣還原效率也相對較低，但是低溫區(qū)錫槽出口保護(hù)氣排放量大，氫氣使用過多會造成浪費，所以在氫氣總量一定的前提下低溫區(qū)也不宜通入過多氫氣。經(jīng)過長期的調(diào)試跟蹤，最終確定氫氣用量：高溫區(qū)氫氣7%～8%、中溫區(qū)8%～9%、低溫區(qū)5%～6%，可達(dá)到最佳的氫氣還原效率。實驗數(shù)據(jù)見表5。表5不同保護(hù)氣分配對滲錫控制的效果從表5可知，隨著低溫區(qū)氫氣含率的增加，滲錫系數(shù)下降0.08。由于影響玻璃鋼化熱彎的玻璃淺表層Sn2+主要在錫槽低溫區(qū)滲入玻璃，因此，升高低溫區(qū)氫氣含率對降低滲錫效果尤為明顯。但是低溫區(qū)氫氣含率升高會造成錫點缺陷增加。對低溫區(qū)氫氣含率的調(diào)整要綜合考慮錫點缺陷數(shù)量情況。（4）降低錫液溫度浮法玻璃生產(chǎn)線通常使用水冷式空間水包穿入錫槽空間以降低玻璃液溫度，對錫液溫度的降低效果有限。在錫槽中溫區(qū)、低溫區(qū)設(shè)置水冷式錫液冷卻器，直接降低錫液溫度，可有效降低錫液內(nèi)氧化亞錫與玻璃的離子交換動能，從而降低玻璃表面滲錫。通過使用錫液冷卻器錫液溫度降低15℃，滲錫系數(shù)降低0.19。實驗數(shù)據(jù)見表6。表6不同錫液溫度對滲錫的控制效果（5）安裝錫槽排廢裝置錫液被氧化后產(chǎn)物是氧化亞錫和氧化錫。氧化亞錫溶解于錫液和揮發(fā)進(jìn)入錫槽氣氛中，氧化錫則以浮渣形式漂浮在錫液面上。在高溫區(qū)、中溫區(qū)、低溫區(qū)安裝放散裝置，利用壓力差將錫槽氧化亞錫廢氣及時排出錫槽；在錫槽出口端安裝扒渣機清理漂浮在錫液面上的浮渣，并定期人工清理錫槽內(nèi)扒渣機無法清理的區(qū)域。4改進(jìn)效果通過一系列的工藝改進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新，該廠的玻璃表面滲錫有了明顯的改善，目前白玻、超白玻兩條生產(chǎn)線的6mm原片滲錫系數(shù)均控制在1.5以下。經(jīng)過實驗驗證和下游客戶反饋，鋼化熱彎加工后無“鋼化彩虹”缺陷出現(xiàn)。同時該廠全系列厚度產(chǎn)品均解決了“鋼化彩虹”缺陷。5結(jié)語根據(jù)以上實驗分析可知：錫槽密封采用硅酮密封膠效果最好，可有效減少錫液氧化，降低滲錫；保護(hù)氣供應(yīng)充足且成本合理時，增加錫槽內(nèi)壓力可降低滲錫；低溫區(qū)氫氣比例適當(dāng)提高可降低滲錫，但是應(yīng)綜合考慮錫點情況，