調整超白浮法玻璃板下沾錫的生產實踐

潘弘 郝元濤 王濤 田華 孫鋼

（1. 金晶科技股份有限公司 淄博 255086；2. 滕州金晶玻璃有限公司 滕州 277500）

0 引言

浮法玻璃的生產在錫槽內完成成形作業，在成形過程中由于浮托介質錫液受到污染而使玻璃產生了與錫有關的缺陷，俗稱錫缺陷。主要有光畸變點、錫石、鋼化彩虹和沾錫等幾大類。純錫與玻璃帶互不浸潤，不會粘附在玻璃板下表面，而是錫被污染后產生的氧化物、硫化物等粘附在玻璃板下表面或提升輥表面，造成粘錫現象。當錫槽出口端存在錫灰時，玻璃下表面將粘有錫灰。純凈的錫液對玻璃板的浸潤角為175°，當錫中有鋁、鎂、氧、硫等雜質時，錫的表面張力或浸潤性發生變化，便產生了沾錫現象。特別是超白浮法玻璃，由于原料成分中鐵含量低，滲錫量比普通浮法玻璃、顏色玻璃高，因此會增加錫耗、加大錫的污染；此外晶瑩剔透的特性進一步放大了沾錫缺陷。

1 錫缺陷的形成機理

錫槽作為一個動態平衡系統，是由錫槽結構（入口端、出口端和本體）、錫液、保護氣體、玻璃帶等幾個要素構成的。即使錫槽具備良好的密封性，高純度的錫液，保護氣體低于5×10-6等都符合理論要求，但其污染依然存在。隨著生產時間的延長，錫槽累積污染也會造成錫缺陷的產生。更為主要的是，構成要素也在發生著變化，如：水的引入、氧氣的引入、硫的引入等，都是造成錫缺陷的污染源。

1.1 錫槽中的水

（1）氫氣與氧氣發生反應生成水，故要求保護氣體的露點為-50 ℃左右。如果錫槽內氫氣含量低，氧氣就會溶解到錫液里，隨著時間的推移，氧氣就會與錫液發生反應產生錫灰。高溫區沒有錫灰不代表沒有氧氣進入，氧氣在錫液中的溶解度隨溫度的升高而增大。高溫區氧氣在錫液中的溶解度約為900×10-6，而在低溫區出口端，其溶解度約為10×10-6。錫灰的顯現主要是由于溫度問題，隨著錫液對流成形溫度的降低，氧氣在錫液中的溶解度也逐步降低，析出的氧氣會與錫液發生反應，形成氧化錫，因此在錫槽出口及收縮段常有錫灰出現。

（2）密封泥料中摻入水。錫槽密封是在密封膠內摻入水和密封泥料混合進行密封，水吸附在保溫棉里造成部分水蒸氣揮發至錫槽內。該操作必須杜絕摻入水，避免人為造成錫槽的污染。

1.2 氧氣

（1）保護氣體和玻璃液的引入。保護氣體中氧及玻璃液從板下侵入錫液的氧含量是很小的，甚至是微乎其微的。

（2）錫槽入口端、錫槽槽體、錫槽出口端的引入。入口端的錫槽槽壓相對于熔窯冷卻部壓力較低時，在壓力差和濃度差的雙重作用下，大窯廢氣從節流閘板與側墻之間10～20 mm的間隙處進入錫槽；從錫槽槽體引入的氧氣主要是邊封、觀察窗、測溫孔、擋邊輪、拉邊機與錫槽的結合處等密封不嚴所致。錫槽槽內未被玻璃帶覆蓋的錫液面區域發生氧化反應最為激烈。錫槽出口端雖然有擋簾、板下氮氣氣封和板下擦錫裝置，但也不是完全密閉的，氧氣的擴散和滲透也是存在的。為保持良好密封，擋簾高度理論上越接近玻璃帶密封效果越好。在生產實踐中，一般擋簾高度距玻璃板20～30 mm；板下擦錫條接觸輥子，起到清除輥子上錫的氧化物和密封作用。

（3）氧氣的錫液循環。中間的錫液隨玻璃板向錫槽出口流動，由于溫差的影響，錫液沿錫槽邊部由出口端回流至高溫區。錫液作為氧氣的載體，由高溫區侵入溶解后的氧氣，對流至低溫區因過飽和而釋放。在1 050 ℃時氧氣的溶解度為900×10-6， 650 ℃時氧氣的溶解度為15×10-6。

錫灰多少是衡量錫槽工況狀態好壞可見的標示之一。在改變寬度、厚度時，收縮段液流發生變化，一部分錫灰也會帶到出口板下，使出口錫灰增多。必須解決收縮段錫灰多的問題，若收縮段處錫灰減少，出口錫灰也會減少。

1.3 硫

（1）保護氣體的引入硫的含量是很小的，甚至是微乎其微的。

（2）玻璃原料的引入。浮法玻璃原料中使用芒硝作為澄清劑和助熔劑，導致玻璃成分中含有0.2%～0.3%的SO3。熔融的玻璃液經流道、流槽進入錫槽后，硫離子既以硫化物的形式揮發至錫槽氣氛中，又可以從玻璃下表面侵入到錫液中。拉引量越大，硫含量越多，硫產生的缺陷越多。

（3）錫槽入口端。入口端的錫槽槽壓相對于熔窯冷卻部壓力較低時，在壓力差和濃度差的雙重作用下，大窯廢氣從節流閘板與側墻之間10～20 mm的間隙處進入錫槽。

（4）錫槽出口端的引入。主要是錫槽出口過渡輥臺處使用SO2。 SO2能對鋼輥進行保護，防止玻璃下表面沾錫灰，增強玻璃表面強度，但是由于壓力差和濃度差的雙重作用SO2會滲透到錫槽，與錫發生化學反應：SO2+3Sn→2SnO+SnS。其污染程度與SO2的使用量、過渡輥臺密封狀況及使用位置有關。原則上在滿足玻璃板下表面質量的前提下，SO2的使用量越少越好。

2 錫化合物的性質及錫槽內的污染循環

在錫槽中對玻璃成形質量產生影響的錫化合物主要是氧化錫（SnO2）、氧化亞錫（SnO）、硫化亞錫（SnS）。

（1）SnO2，密度6.7～7.0 g/cm3，熔點2 000 ℃，高溫時的蒸氣壓非常低，不溶于錫液，在正常生產時，在錫槽的溫度條件下為固體，以浮渣的形式出現在低溫區，通常浮渣都聚集在錫槽出口端。

（2）SnO，熔點1 040 ℃，固體為藍黑色粉末，能溶解于錫液中。氧化亞錫的蒸氣為多分子的聚合物（SnO）x，x為1～4，在一定的條件下，有其各自的平衡蒸氣壓。在錫槽的還原氣氛中，SnO可以存在，往往溶解于錫液或以蒸氣的形式存在。

（3）SnS，密度5.27 g/cm3，固體為藍黑色晶體，熔點865 ℃，具有較大的蒸氣壓，正常生產時在錫槽的溫度條件下極易進入氣氛中。

（4）錫槽中的污染循環主要是氧的污染循環和硫的污染循環。

氧的污染循環。氧氣使錫氧化生成氧化亞錫和氧化錫浮渣，氧化亞錫一部分溶解于錫液、另一部分揮發進入到槽內空間氣氛中。此外，玻璃中的氧部分進入錫液，同樣會使錫液氧化；玻璃的上表面則有水蒸氣進入槽內氣氛，增加了氣氛中的氧化組分。

硫的污染循環。在玻璃帶上表面是以硫化氫的形式釋放進入槽內空間氣氛；在玻璃下表面，硫進入錫液形成硫化亞錫，槽內空間氣氛中的硫化氫和錫反應生成硫化亞錫，這些硫化亞錫熔于錫液并部分進入氣氛中。

污染的危害程度與氧、硫等雜質的含量有關。當雜質含量比較多時，揮發量可達到的程度見表1。

表1 錫中雜質與相應錫的揮發量

由表1可見，避免和減少錫的化合物對玻璃質量的影響，應盡量減少進入錫槽的氧、硫、水蒸氣等雜質。

3 沾錫綜合控制調整措施

我司某生產線自2019年5月開始，入口端、錫槽槽體及出口端降低擋簾等密封都做得較好的情況下，錫槽出口錫液污染嚴重，玻璃板與沿口三角區下形成塊狀的聚集物。

玻璃板下表面質量不穩定，出現亮錫和粘附物清洗不掉的缺陷，給產質量造成一定影響。通過加強前端排廢、出口端密封、增加保護氣體用量、加錫、提高槽壓等措施改善錫槽工況，凈化錫液，減少錫的污染；調整過渡輥爬坡曲線，減少1#輥承重力，使玻璃板較平緩地進入退火窯等系統性持續調整，沾錫得到有效控制，主要是從以下方面進行調整。

（1）恢復“雙向排廢”工藝的理想狀態

在錫槽前端兩側各設置兩個排廢管，理論上15%～20%槽內空間氣氛從排廢孔排出，其中很多的SnS蒸氣被排出。由于1#排廢管受高溫燒損，導致排廢管燒透，影響排廢效果，造成SnS、SnO等錫的污染物在錫槽內增多，進一步污染錫液。更換新排廢管后，排廢效果明顯增強。

（2）增加保護氣體用量

使用邊封觀察窗氮氫氣混合氣體，提高邊部還原氣氛；調整高、中、低區氣體用量：P低＜＜，使氣流從中溫區向高溫區、低溫區兩端排出，中溫區用量最大，起到高溫區、低溫區隔斷氣流的作用。保護氣體用量調整見表2。

表2 保護氣體用量調整

（3）提高槽壓，減少外界氧氣的滲入，降低滲錫量

調整擋簾高度，距玻璃帶高度≤10 mm、降低出口閘板槽壓，控制在40～42 Pa。一方面減少外界氧氣由邊封等處滲入錫槽污染錫液，另一方面增加了錫槽進口端的排廢能力，同時保持過渡輥臺微正壓。槽壓可以控制在40～50 Pa，但太大也不好，如高于60 Pa，打開錫槽時槽壓波動大，容易產生其他缺陷。

（4）調整爬坡曲線，減少1#輥承重力

5月份，玻璃板與沿口三角區下形成塊狀的聚集物導致板下劃傷，分別上調過渡輥1#標高7 mm，2#標高8 mm，1#輥標高偏離理論標高7 mm、2#輥標高偏離理論標高20 mm。錫槽工況發生變化后，該爬坡曲線不適應生產工藝的變化，回調1#輥標高至理論標高，2#輥回調10 mm。調整后標高見表3。

表3 過渡輥臺標高 mm

調整爬坡曲線，只能減緩沾錫缺陷的級別，未能從根本上解決。

（5）增強出口密封

由鋼擋簾更換為高純陶瓷纖維氈，減少了氧氣的滲入，錫槽工況得到改善。經過更換排廢管、增加保護氣體后，錫槽工況有所改善，出口板下錫灰減少，但是還未達到清潔的工藝要求。利用冷修廢舊的擋簾進行改造，冷態下組裝好軟擋簾更換原1#鋼擋簾后，板下無錫灰，達到錫槽出口密封的工藝要求。

（6）加錫

加錫即增大浮托力，又可以提高氧、硫等污染物的溶解度。錫槽出口沿口和把渣池沿口受烤窯升溫、地基下沉等影響因素會發生變形，在2013年發生一次沿口漏錫事故，采取頂錫槽沿口的措施后保證了加錫量。結合生產實踐，600 t/d浮法玻璃線加錫量在500 kg/月以上。

（7）穩定的錫槽出口溫度

玻璃板在出口抬起溫度一般為615 ℃左右，出錫槽時溫度為600 ℃左右，進入退火窯玻璃板溫度為590 ℃左右。降低錫槽出口溫度，利于板下沾錫的調整；若調至極限，會有斷板風險或出現咯傷缺陷。大多數企業規定錫槽出口溫度指標±2 ℃波動，我司按±1 ℃控制，且規定錫槽出口邊部電加熱生產不同板寬時的功率，保持玻璃板橫向溫差的相對穩定，這樣有利于過渡輥撓度變形和熱膨脹的穩定。

（8）建立合理的錫槽出口三角區工藝狀態

玻璃板經1#過渡輥抬起出錫槽，離開錫液面的位置稱為爬坡點，該區域形成一個三角形，俗稱錫槽出口三角區。在狹小的空間里存在氣相、液相、固相，錫槽空間里的氣氛氣體與錫液過飽和釋放的氧、硫、氧化亞錫等有害物質及過渡輥臺滲透來的氧、二氧化硫相互作用，進而影響玻璃板與錫液的浸潤性。在合適錫槽出口溫度制度、保證不蹭沿口的前提下，盡量減少三角區的面積，減少外界氧、二氧化硫的污染和槽內排廢氣流對1#輥的沖擊。以6 mm×3660 mm為基準，爬坡點距沿口錫液面縱向距離為80～100 mm；玻璃板距沿口垂直距離10 mm；1#輥中心距距沿口槽體鋼殼外沿240～260 mm。

4 結語

影響錫槽工況的因素可分為工藝波動因素和操作波動因素。減少氧、硫的污染是沾錫好轉的主要因素，更換1#排廢管及1#出口擋簾，提高槽壓起主要作用，過渡輥臺合理爬坡曲線的調整、加錫等其他工藝調整利于工藝狀態的好轉。保持出口溫度制度的穩定控制、不定時清板下錫灰、加強錫槽密封等；監督規范性操作，良好組織生產計劃，避免反復收擴板等操作，板下表面質量沾錫得到有效控制。