浮法玻璃生產中流道處產生氣泡原因及應對措施

田文龍 胡會民 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，流道側壁磚組成，見圖1。

圖1 流道結構示意圖

除了流道墊磚為黏土大磚，其余都是結構致密、熱穩定性好、耐侵蝕的a～b電熔剛玉磚。流道附屬結構還包括流道閘板，流道唇磚，蓋板磚以及濕背磚。每天都有幾百噸的高熱態玻璃液從這個狹小的通道流過，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量。

1 案例

某公司浮法生產線，拉引量680 t/d，一直穩定生產，成品率在91%～93.5%，優等品等級率在86%～90%。從2020年3月20日開始，玻璃產品綜合成品率及優等品率持續下降，兩項指標分別為83%～88%和75%～79%。從德國伊斯拉（ISRA）檢測儀在線缺陷分布圖看缺陷呈現有規律的帶狀和分布于板帶右側，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重影響玻璃產質量，進而影響到公司經濟效益，所以了解氣泡產生原因并找到解決氣泡缺陷的辦法是當務之急。

（1）實際位置測量

根據現場測量，氣泡帶主要集中于玻璃板帶右側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生。

（2）氣泡氣體成分測定

測量現場的缺陷樣品位置后，選取其中10個具有代表性的依次標記樣品1#～ 10#進行氣泡氣體成分分析，結果見表1。

表1 氣泡氣體成分分析

由表1可以看出，氣泡缺陷內主要含有的氣體為氮氣。由于配合料中含有大量的碳酸鹽，在熔化部過程中分解產生大量的二氧化碳，所以熔化部產生的氣泡其二氧化碳的比例偏高，為50%～65%。 進一步可以判定此類氣泡來自于流道與錫槽的結合部。

3 氣泡產生原因

技術人員在研究生產線以往運行資料和討論后一致認為此類氣泡是在流道處產生的，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有變化，與現場取的缺陷樣不符［1］。

（2）氫氣重沸泡

氫氣重沸泡是玻璃上表面小的開口泡，特有的重復橫向拋物線形狀，在玻璃帶中心線周圍呈現寬帶狀，偶爾出現在整個玻璃板。原因是靠近錫槽側的氫氣逸出在閘板靠近熔窯側進行燃燒，引起氣泡產生。該過程產生的氣泡主要是貼近玻璃上表面，且氣泡的尺寸是非常小，與現場取的缺陷樣實際不符。

（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，但不會整板分布。原因是唇磚侵蝕后，耐火材料內釋放的氣體及耐火材料與玻璃液反應形成的氣體夾雜在玻璃液中帶出形成氣泡。與現場取的缺陷樣實際不符。

（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期的侵蝕磨損，導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，從而導致回流區變小變短，玻璃液沒有回流空間直接進入拋光區。與現場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，特有的重復橫向拋物線形狀，在玻璃帶中心線周圍呈現寬帶狀，偶爾出現在整個玻璃板。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偏薄，會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氣，形成氣泡，與現場取樣的氣泡成分有相似之處。

4 應對措施

基于對缺陷樣氣泡及產生原因的分析，技術人員采取了以下應對措施：

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

（2）調整流道溫度，先由1 080 ℃降至1 075 ℃，后續升高至1 105 ℃，升降過程中玻璃板帶邊部出現硅灰石析晶缺陷，流道溫度在升高的過程中，3～6級缺陷數量有減少趨勢，降到1 075 ℃后缺陷又恢復原樣。

（3）查唇磚及測量唇磚到錫液面的高度，發現唇磚下沿距離錫液面的高度大于設計尺寸（63.5 mm），回流區濕背磚與唇磚下沿尺寸為90 mm（回流區濕背磚與唇磚下沿尺寸長度標準：120 mm≤H≤165 mm），回流量不夠，如圖5所示。

圖5 濕背磚區域

技術人員根據幾天調整和現場對濕背區數據的測量，最終確定將濕背磚拆除，玻璃液向后回流的間距變長，增加回流的空間，進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，見圖6。點缺陷的密度由4～5個/10 m2下降至1.2個/10 m2，產質量明顯提升。

圖6 缺陷增多拉鎖圖片

（4）預防措施

國內目前主要有洛陽浮法技術、英國皮爾金頓技術、美國PPG技術等三種主流的浮法生產技術。在目前生產線基本上都采用英國皮爾金頓熱態安裝流道技術和美國PPG冷態安裝技術，兩者略有差異。為了降低流道區域氣泡的產生，一般對流道流槽的安裝要求很高，后期根據生產品種的變化、生產的周期制定更換流道唇磚和濕背磚。

對流道唇磚、濕背磚、八字磚安裝技術要求，主要從冷態和熱態安裝探討。英國皮爾金頓熱態安裝，一般不控制流道的膨脹，等待烤窯結束后，測量流道流槽接縫處與錫槽的間距，切割流槽第一環磚的長度，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度為140 mm ，流道無限制膨脹，引完頭子再密封。美國PPG冷態安裝，嚴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，所以在流道鋼結構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，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，在烘烤時不發生位移。根據我司生產情況，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，中間長度為1 100 mm，堵頭磚長度為200 mm。濕背磚高度尺寸由錫槽設計決定，根據錫液深度設計尺寸略有差別，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，主要由設計決定。兩種方式各有優缺點，取決于生產產品定位要求。可更換的濕背磚靈活性大，可根據生產產品厚度或者濕背磚的侵蝕程度進行在線更換，但是容易出現邊部卡滯不牢固，在出現濕背磚斷裂或移位時，隨玻璃板帶出。不可更換的濕背磚優缺點與可更換濕背磚相反。如果生產線定位建筑玻璃，采用可固定方式的較多；生產品種跨度大，建議使用可更換濕背磚的結構。

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，根據生產玻璃板帶的“J線”位置在線調整八字磚和唇磚的距離。

國內浮法玻璃生產線很多廠家對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美國PPG公司的技術時，此區域是保密的，都是經過安裝后進行實際測量得到的經驗數據，經過幾代浮法技術人員摸索總結一套適應于中國浮法玻璃生產需要的流道組合磚安裝尺寸技術。唇磚到濕背磚的距離要根據產線拉引量、訂單規格、流道溫度等參數的變化定期測量，控制在合理范圍區內，進而穩定高質量的生產，產出優質的浮法玻璃。

5 結語

通過對流道處氣泡缺陷的跟蹤分析，找到了氣泡產生的原因，采取相應措施進行調整處理，有效解決了氣泡問題。隨著二代浮法玻璃技術的推廣與應用，一些結構和耐火材料的選擇會有很大的變化。缺陷的變化也是無常的，要根據現場制定解決處理的對策，并做好案例分析檔案，對以后提高浮法玻璃產質量提供有力支撐。