浮法玻璃生產(chǎn)中流道處產(chǎn)生氣泡原因及應(yīng)對(duì)措施

田文龍 胡會(huì)民 崔裕棟

（海南中航特玻材料有限公司 海口 571924）

0 引言

在浮法玻璃生產(chǎn)線上，流道是連接熔窯與錫槽的重要部位，由流道底磚，流道墊磚，流道側(cè)壁磚組成，見圖1。

圖1 流道結(jié)構(gòu)示意圖

除了流道墊磚為黏土大磚，其余都是結(jié)構(gòu)致密、熱穩(wěn)定性好、耐侵蝕的a～b電熔剛玉磚。流道附屬結(jié)構(gòu)還包括流道閘板，流道唇磚，蓋板磚以及濕背磚。每天都有幾百噸的高熱態(tài)玻璃液從這個(gè)狹小的通道流過，此處耐火材料耐熱沖刷性能很大程度上決定了成品玻璃的質(zhì)量。

1 案例

某公司浮法生產(chǎn)線，拉引量680 t/d，一直穩(wěn)定生產(chǎn)，成品率在91%～93.5%，優(yōu)等品等級(jí)率在86%～90%。從2020年3月20日開始，玻璃產(chǎn)品綜合成品率及優(yōu)等品率持續(xù)下降，兩項(xiàng)指標(biāo)分別為83%～88%和75%～79%。從德國(guó)伊斯拉（ISRA）檢測(cè)儀在線缺陷分布圖看缺陷呈現(xiàn)有規(guī)律的帶狀和分布于板帶右側(cè)，取缺陷樣分析，玻璃板帶中含有氣泡，如圖2、圖3、圖4所示。大量氣泡導(dǎo)致次品與廢品玻璃大量增加。

圖3 氣泡在板中位置

圖4 氣泡在顯微鏡下的形狀

2 樣品氣泡缺陷分析

由于大量的氣泡缺陷嚴(yán)重影響玻璃產(chǎn)質(zhì)量，進(jìn)而影響到公司經(jīng)濟(jì)效益，所以了解氣泡產(chǎn)生原因并找到解決氣泡缺陷的辦法是當(dāng)務(wù)之急。

（1）實(shí)際位置測(cè)量

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，氣泡帶主要集中于玻璃板帶右側(cè)800～1 000 mm處，氣泡在玻璃板下表面（玻璃厚度1/3位置），大小為0.5～1.5 mm，初步判定此類氣泡缺陷為流道處產(chǎn)生。

（2）氣泡氣體成分測(cè)定

測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的缺陷樣品位置后，選取其中10個(gè)具有代表性的依次標(biāo)記樣品1#～ 10#進(jìn)行氣泡氣體成分分析，結(jié)果見表1。

表1 氣泡氣體成分分析

由表1可以看出，氣泡缺陷內(nèi)主要含有的氣體為氮?dú)狻Ｓ捎谂浜狭现泻写罅康奶妓猁}，在熔化部過程中分解產(chǎn)生大量的二氧化碳，所以熔化部產(chǎn)生的氣泡其二氧化碳的比例偏高，為50%～65%。 進(jìn)一步可以判定此類氣泡來自于流道與錫槽的結(jié)合部。

3 氣泡產(chǎn)生原因

技術(shù)人員在研究生產(chǎn)線以往運(yùn)行資料和討論后一致認(rèn)為此類氣泡是在流道處產(chǎn)生的，主要有以下幾種原因：

（1）閘板及磚材析出氣泡

在制作過程中存在于閘板和磚材中的氣孔在熱態(tài)下或玻璃液的沖刷下釋放氣體，在玻璃液中形成氣泡。該過程非常緩慢，且形成的氣泡特征是線性的，位于玻璃上表面，手指一觸碰就破裂，氣泡隨流道溫度降低或升高都會(huì)有變化，與現(xiàn)場(chǎng)取的缺陷樣不符［1］。

（2）氫氣重沸泡

氫氣重沸泡是玻璃上表面小的開口泡，特有的重復(fù)橫向拋物線形狀，在玻璃帶中心線周圍呈現(xiàn)寬帶狀，偶爾出現(xiàn)在整個(gè)玻璃板。原因是靠近錫槽側(cè)的氫氣逸出在閘板靠近熔窯側(cè)進(jìn)行燃燒，引起氣泡產(chǎn)生。該過程產(chǎn)生的氣泡主要是貼近玻璃上表面，且氣泡的尺寸是非常小，與現(xiàn)場(chǎng)取的缺陷樣實(shí)際不符。

（3）唇磚氣泡

唇磚氣泡是下表面小的閉合泡，通常在板帶中心呈線形或帶狀，但不會(huì)整板分布。原因是唇磚侵蝕后，耐火材料內(nèi)釋放的氣體及耐火材料與玻璃液反應(yīng)形成的氣體夾雜在玻璃液中帶出形成氣泡。與現(xiàn)場(chǎng)取的缺陷樣實(shí)際不符。

（4）濕背流氣泡

濕背流氣泡是下表面小的開口泡，在板帶中心部位附近，成線狀或帶狀。原因是由于唇磚下沿長(zhǎng)期的侵蝕磨損，導(dǎo)致唇磚下沿距離錫液面的尺寸變大，唇磚的前端下沿與濕背磚距離變小，從而導(dǎo)致回流區(qū)變小變短，玻璃液沒有回流空間直接進(jìn)入拋光區(qū)。與現(xiàn)場(chǎng)缺陷的分布有相似之處。

（5）折疊氣泡

折疊氣泡是下表面小的開口泡，特有的重復(fù)橫向拋物線形狀，在玻璃帶中心線周圍呈現(xiàn)寬帶狀，偶爾出現(xiàn)在整個(gè)玻璃板。原因是在唇磚侵蝕磨損和玻璃液溫度過高的情況下，從唇磚流下來的玻璃液會(huì)偏薄，會(huì)比垂直下落的玻璃液折疊程度高，從而在折疊過程中夾雜氮?dú)?，形成氣泡，與現(xiàn)場(chǎng)取樣的氣泡成分有相似之處。

4 應(yīng)對(duì)措施

基于對(duì)缺陷樣氣泡及產(chǎn)生原因的分析，技術(shù)人員采取了以下應(yīng)對(duì)措施：

（1）換流道閘板并對(duì)流道、錫槽零貝區(qū)域進(jìn)行吹掃，清理濕背流區(qū)域，跟蹤缺陷無明顯變化趨勢(shì)。

（2）調(diào)整流道溫度，先由1 080 ℃降至1 075 ℃，后續(xù)升高至1 105 ℃，升降過程中玻璃板帶邊部出現(xiàn)硅灰石析晶缺陷，流道溫度在升高的過程中，3～6級(jí)缺陷數(shù)量有減少趨勢(shì)，降到1 075 ℃后缺陷又恢復(fù)原樣。

（3）查唇磚及測(cè)量唇磚到錫液面的高度，發(fā)現(xiàn)唇磚下沿距離錫液面的高度大于設(shè)計(jì)尺寸（63.5 mm），回流區(qū)濕背磚與唇磚下沿尺寸為90 mm（回流區(qū)濕背磚與唇磚下沿尺寸長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)：120 mm≤H≤165 mm），回流量不夠，如圖5所示。

圖5 濕背磚區(qū)域

技術(shù)人員根據(jù)幾天調(diào)整和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)濕背區(qū)數(shù)據(jù)的測(cè)量，最終確定將濕背磚拆除，玻璃液向后回流的間距變長(zhǎng)，增加回流的空間，進(jìn)而使玻璃液回流量變大。濕背磚拆除后3 h后板面缺陷明顯好轉(zhuǎn)，見圖6。點(diǎn)缺陷的密度由4～5個(gè)/10 m2下降至1.2個(gè)/10 m2，產(chǎn)質(zhì)量明顯提升。

圖6 缺陷增多拉鎖圖片

（4）預(yù)防措施

國(guó)內(nèi)目前主要有洛陽浮法技術(shù)、英國(guó)皮爾金頓技術(shù)、美國(guó)PPG技術(shù)等三種主流的浮法生產(chǎn)技術(shù)。在目前生產(chǎn)線基本上都采用英國(guó)皮爾金頓熱態(tài)安裝流道技術(shù)和美國(guó)PPG冷態(tài)安裝技術(shù)，兩者略有差異。為了降低流道區(qū)域氣泡的產(chǎn)生，一般對(duì)流道流槽的安裝要求很高，后期根據(jù)生產(chǎn)品種的變化、生產(chǎn)的周期制定更換流道唇磚和濕背磚。

對(duì)流道唇磚、濕背磚、八字磚安裝技術(shù)要求，主要從冷態(tài)和熱態(tài)安裝探討。英國(guó)皮爾金頓熱態(tài)安裝，一般不控制流道的膨脹，等待烤窯結(jié)束后，測(cè)量流道流槽接縫處與錫槽的間距，切割流槽第一環(huán)磚的長(zhǎng)度，確保安裝后唇磚鼻部與錫槽前墻的距離為203 mm，如果安裝后，有一定的尺寸偏差，通過修正濕背磚的大小，來保證唇磚鼻部與濕背磚回流長(zhǎng)度為140 mm ，流道無限制膨脹，引完頭子再密封。美國(guó)PPG冷態(tài)安裝，嚴(yán)格控制流道向前膨脹的尺寸，錫槽向后膨脹來控制唇磚與濕背磚、唇磚邊線與限流磚之間的距離，控制流道不能向后膨脹，所以在流道鋼結(jié)構(gòu)部分增加了控制擋板，通過頂絲來限制膨脹方向。

唇磚安裝一般都安裝在流槽鋼殼內(nèi)，底部固定在鋼殼處，有些廠家在底部安裝固定水包，也有廠家在底部安裝氮包，其目的都是固定唇磚，在烘烤時(shí)不發(fā)生位移。根據(jù)我司生產(chǎn)情況，提出安裝尺寸控制要求，見圖7。

圖7 唇磚的臨界尺寸

濕背磚［2］一般由3塊組成，中間長(zhǎng)度為1 100 mm，堵頭磚長(zhǎng)度為200 mm。濕背磚高度尺寸由錫槽設(shè)計(jì)決定，根據(jù)錫液深度設(shè)計(jì)尺寸略有差別，一般采用高度為70～75 mm，寬度有50～80 mm不等 。濕背磚有可在線更換和不能更換兩種，主要由設(shè)計(jì)決定。兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，取決于生產(chǎn)產(chǎn)品定位要求。可更換的濕背磚靈活性大，可根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品厚度或者濕背磚的侵蝕程度進(jìn)行在線更換，但是容易出現(xiàn)邊部卡滯不牢固，在出現(xiàn)濕背磚斷裂或移位時(shí)，隨玻璃板帶出。不可更換的濕背磚優(yōu)缺點(diǎn)與可更換濕背磚相反。如果生產(chǎn)線定位建筑玻璃，采用可固定方式的較多；生產(chǎn)品種跨度大，建議使用可更換濕背磚的結(jié)構(gòu)。

八字磚一般采用硅線石材料，主要是固定玻璃板帶，其安裝都是冷態(tài)安裝，主要控制唇磚邊部到八字磚的垂直距離，一般控制在60 mm左右，根據(jù)生產(chǎn)玻璃板帶的“J線”位置在線調(diào)整八字磚和唇磚的距離。

國(guó)內(nèi)浮法玻璃生產(chǎn)線很多廠家對(duì)流道唇磚安裝的尺寸要求不太熟悉，自從1985年深圳蛇口廣東浮法公司引進(jìn)美國(guó)PPG公司的技術(shù)時(shí)，此區(qū)域是保密的，都是經(jīng)過安裝后進(jìn)行實(shí)際測(cè)量得到的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過幾代浮法技術(shù)人員摸索總結(jié)一套適應(yīng)于中國(guó)浮法玻璃生產(chǎn)需要的流道組合磚安裝尺寸技術(shù)。唇磚到濕背磚的距離要根據(jù)產(chǎn)線拉引量、訂單規(guī)格、流道溫度等參數(shù)的變化定期測(cè)量，控制在合理范圍區(qū)內(nèi)，進(jìn)而穩(wěn)定高質(zhì)量的生產(chǎn)，產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的浮法玻璃。

5 結(jié)語

通過對(duì)流道處氣泡缺陷的跟蹤分析，找到了氣泡產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整處理，有效解決了氣泡問題。隨著二代浮法玻璃技術(shù)的推廣與應(yīng)用，一些結(jié)構(gòu)和耐火材料的選擇會(huì)有很大的變化。缺陷的變化也是無常的，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)制定解決處理的對(duì)策，并做好案例分析檔案，對(duì)以后提高浮法玻璃產(chǎn)質(zhì)量提供有力支撐。