玻璃制造過程中產生黑結石的原因及對策

高永鋒 郭遠飛 蘆東立

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

關鍵詞：黑結石;冷卻風;光高計;料桶支架

1 引言

黑結石曾是在一段時間內影響我公司玻璃池爐生產的重要缺陷，由于種種原因經常批量激發，嚴重時100%產品廢棄，嚴重影響了公司的生產穩定運行，必須從根本上消除黑結石的產生。黑結石的表現形式全部一致，為純黑色結石，成片狀、線狀等多種形狀。

2 成分及來源分析

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

我們公司玻璃窯爐通道采用的是艾姆哈特540式通道，該通道結構的顯著特點為冷卻功能強大、冷卻系統結構復雜，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。瓦楞板采用國產的，厚度較薄，為通道的薄弱環節。經過查閱圖紙資料并結合現場仔細勘察，我們發現通道瓦楞板已經有斷裂出現，因此判斷黑結石產生途經在通道上。產生源為不銹鋼金屬物質，統計通道上采用不銹鋼制作的主要設備和管道有：1、通道冷卻系統的冷卻風管和風咀;2、測溫系統的光高計;3、通道燃燒系統的燒咀;4、成型料桶支撐架。

3 現場原因分析

3.1 通道冷卻風管和風咀

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

3.2 測溫光高計

通道上溫度監控共有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生黑結石，光高計設計上為防止氧化腐蝕加有儀表空氣冷卻，但現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石。

3.3 通道燃燒系統的燒咀

通道燃燒系統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整冷卻風達到穩定玻璃液成型溫度要求，這種控制方式溫度反應快但不穩定。一方面由于操作人員調整冷卻風較頻繁，另外我們現場調查發現，設備本身也存在一定的波動，電動執行機構的電機在自動狀態下不停進行閥門開度的微調，造成通道內部壓力經常波動，這樣極易導致風管內氧化物脫落進入玻璃液而形成黑結石的大量激發。

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：一方面由原來的調整冷卻風量改為調整各區燃燒大小，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，另一方面將電動執行機構的狀態由自動改為手動模式，避免了電機自身不斷的微調。另外為保證冷卻風量的穩定，風機進風口濾布更換周期由原15天縮短為7天，避免冷卻風量出現大的波動。

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，黑結石缺陷從對策前占比4.1%降低到0.28%，玻璃質量恢復到正常生產水平，保證了公司年度計劃的順利完成。

6 結束語

在本次對策黑結石的過程中，我們結合同行企業經驗以及新型耐火材料的發展，建議在通道結構設計和新建上還可以進一步優化，將金屬材質的冷卻風管和燃燒風咀改造為高強度耐火材料材質，進一步降低黑結石產生的概率。

參考文獻

[1]玻璃制造過程中的缺陷.H-基甫生-馬威德和R-布呂納克主編

[2]機械設計師手冊.機械工業出版社

[3]《玻璃工藝學》.西北輕工業學院主編

[4]《玻璃配料與熔解》