玻璃制造過程中產(chǎn)生黑結(jié)石的原因及對策

高永鋒 郭遠(yuǎn)飛 蘆東立

摘 要：本文介紹了在玻璃生產(chǎn)中頻繁產(chǎn)生的一種金屬黑結(jié)石，分析了其形成原因及主要對策措施，取得了良好效果，對同行企業(yè)有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：黑結(jié)石;冷卻風(fēng);光高計;料桶支架

1 引言

黑結(jié)石曾是在一段時間內(nèi)影響我公司玻璃池爐生產(chǎn)的重要缺陷，由于種種原因經(jīng)常批量激發(fā)，嚴(yán)重時100%產(chǎn)品廢棄，嚴(yán)重影響了公司的生產(chǎn)穩(wěn)定運行，必須從根本上消除黑結(jié)石的產(chǎn)生。黑結(jié)石的表現(xiàn)形式全部一致，為純黑色結(jié)石，成片狀、線狀等多種形狀。

2 成分及來源分析

我們對黑結(jié)石進行了取樣分析，分析結(jié)果一致，主要成份為鐵、鉻、鎳等不銹鋼成份。根據(jù)成分分析黑結(jié)石的產(chǎn)生需要具備以下幾個條件：1、有不銹鋼金屬物質(zhì);2、不銹鋼抗氧化最高溫度為1200℃，金屬物質(zhì)處的環(huán)境要高于1200℃;3、被氧化的金屬物質(zhì)進入通道玻璃液流中就能夠形成黑結(jié)石缺陷。

我們公司玻璃窯爐通道采用的是艾姆哈特540式通道，該通道結(jié)構(gòu)的顯著特點為冷卻功能強大、冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通道的燃燒空間與冷卻空間相互隔開，通道上部冷卻空間與燃燒空間由一層瓦楞板分隔開。瓦楞板采用國產(chǎn)的，厚度較薄，為通道的薄弱環(huán)節(jié)。經(jīng)過查閱圖紙資料并結(jié)合現(xiàn)場仔細(xì)勘察，我們發(fā)現(xiàn)通道瓦楞板已經(jīng)有斷裂出現(xiàn)，因此判斷黑結(jié)石產(chǎn)生途經(jīng)在通道上。產(chǎn)生源為不銹鋼金屬物質(zhì)，統(tǒng)計通道上采用不銹鋼制作的主要設(shè)備和管道有：1、通道冷卻系統(tǒng)的冷卻風(fēng)管和風(fēng)咀;2、測溫系統(tǒng)的光高計;3、通道燃燒系統(tǒng)的燒咀;4、成型料桶支撐架。

3 現(xiàn)場原因分析

3.1 通道冷卻風(fēng)管和風(fēng)咀

冷卻風(fēng)管長時間與1300℃以上的高溫接觸會造成通道風(fēng)管的氧化，在調(diào)整冷風(fēng)的過程中已經(jīng)氧化的剝落物從瓦楞板斷裂的縫隙中掉入通道內(nèi)，會在玻璃液中形成黑色結(jié)石。通過現(xiàn)場實際調(diào)查，可以明顯觀察到風(fēng)咀正下方有發(fā)暗的地方，說明風(fēng)咀底部已經(jīng)被高溫氧化。

3.2 測溫光高計

通道上溫度監(jiān)控共有6根光高計和8根熱電偶組成，熱電偶采用的是陶瓷管外套不會產(chǎn)生黑結(jié)石，光高計設(shè)計上為防止氧化腐蝕加有儀表空氣冷卻，但現(xiàn)場實際儀表空氣壓力為零。由于缺少了冷卻同時又處于1500℃高溫的火焰空間中，不可避免被高溫氧化，在通道壓力波動時光高計上高溫氧化物脫落，會直接進入通道玻璃液中而形成了黑結(jié)石。

3.3 通道燃燒系統(tǒng)的燒咀

通道燃燒系統(tǒng)由助燃空氣和天然氣混合后通過插入到燒咀磚中的燒咀進行燃燒，由于靠近火焰根部的溫度低于1200℃不會造成燒咀的氧化，因此該部位不會形成黑結(jié)石。

3.4 成型料桶支撐架

成型料桶支架與爐頭鍋的距離非常接近，從爐頭鍋蓋磚縫隙中穿出的高溫氣流造成料桶支架的氧化，在頻繁調(diào)整料桶高度的過程中，料桶支架上的氧化物受震動脫落進入玻璃液中會形成黑結(jié)石。

3.5 通道溫度工藝控制方式

通道溫度的控制方式主要采取調(diào)整冷卻風(fēng)達(dá)到穩(wěn)定玻璃液成型溫度要求，這種控制方式溫度反應(yīng)快但不穩(wěn)定。一方面由于操作人員調(diào)整冷卻風(fēng)較頻繁，另外我們現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，設(shè)備本身也存在一定的波動，電動執(zhí)行機構(gòu)的電機在自動狀態(tài)下不停進行閥門開度的微調(diào)，造成通道內(nèi)部壓力經(jīng)常波動，這樣極易導(dǎo)致風(fēng)管內(nèi)氧化物脫落進入玻璃液而形成黑結(jié)石的大量激發(fā)。

4 對策改進措施

4.1 加強光高計的冷卻保護

在光高計支架下鋪墊76mm的耐火材料，使光高計離開通道表面150mm，減少高溫火焰空間對光高計本身的侵蝕，同時恢復(fù)儀表空氣對光高計進行冷卻，降低光高計護套的溫度。

4.2 減少火焰空間對料桶支架的影響

對料桶支架下阻擋火焰上竄的蓋磚進行改造加工，使其靠近料桶縮小與料桶之間的縫隙，一方面阻擋玻璃液熱量的散失，同時降低料桶支架附近的溫度到1200℃以下，防止料桶支架受高溫氧化。

4.3 改變通道溫度控制方式

改變通道溫度控制方式：一方面由原來的調(diào)整冷卻風(fēng)量改為調(diào)整各區(qū)燃燒大小，不僅滿足了料滴溫度的要求，同時玻璃液溫度的控制精度得到了很大提升，另一方面將電動執(zhí)行機構(gòu)的狀態(tài)由自動改為手動模式，避免了電機自身不斷的微調(diào)。另外為保證冷卻風(fēng)量的穩(wěn)定，風(fēng)機進風(fēng)口濾布更換周期由原15天縮短為7天，避免冷卻風(fēng)量出現(xiàn)大的波動。

4.4 ?更換破損的瓦楞板

利用成型大修換型期間，在通道入口用水冷板進行閘料，待通道冷卻后進行冷修，更換破損有裂縫的瓦楞板共計7塊，從途經(jīng)上減少氧化物進入玻璃液的可能性。

5 實踐效果

通過采取上述對策后效果非常的明顯，黑結(jié)石缺陷從對策前占比4.1%降低到0.28%，玻璃質(zhì)量恢復(fù)到正常生產(chǎn)水平，保證了公司年度計劃的順利完成。

6 結(jié)束語

在本次對策黑結(jié)石的過程中，我們結(jié)合同行企業(yè)經(jīng)驗以及新型耐火材料的發(fā)展，建議在通道結(jié)構(gòu)設(shè)計和新建上還可以進一步優(yōu)化，將金屬材質(zhì)的冷卻風(fēng)管和燃燒風(fēng)咀改造為高強度耐火材料材質(zhì)，進一步降低黑結(jié)石產(chǎn)生的概率。

參考文獻(xiàn)

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[2]機械設(shè)計師手冊.機械工業(yè)出版社

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[4]《玻璃配料與熔解》