浮法玻璃板面輥印解決辦法

李明 劉衛東 周興賀 孟慶瑞

（中國耀華玻璃集團有限公司 秦皇島 066000）

0 引言

作為銀鏡生產的原片玻璃，要求浮法玻璃具有較高的質量。微觀變形是影響銀鏡鍍膜玻璃性能的重要因素之一。而輥印是導致微觀變形的一個重要原因。

國內某浮法玻璃生產線生產的浮法玻璃在鍍膜制鏡后發現玻璃板面變形嚴重，造成鏡面反射變形，既影響了公司經濟效益，又影響了公司的社會效益。

1 浮法玻璃成形工藝

浮法玻璃是在錫槽內成形，熔融好的玻璃液浮在錫液上，在高溫下自然拋光攤平。這樣生產出來的玻璃表面平整度好，反光后物體不失真，常用來制作銀鏡玻璃及汽車玻璃等。

錫槽結構大致分為三部分：進口端、主體部分、出口端。玻璃液經流道進入錫槽進行攤平；錫槽的主體部分即錫槽的主體結構包括鋼結構、槽底、胸墻、頂蓋、電加熱、保護氣體、冷卻裝置等。在錫槽里加入錫，為了避免錫液的氧化，需要從頂部或側壁導入保護氣體，保護氣體為氫氣和氮氣混合氣。錫槽和退火窯之間的一段熱工設施叫出口端。出口端設備主要有過渡輥臺、擋簾、輥道下方密封裝置、渣箱等。過渡輥一般采用耐熱鋼材質。出口端結構在很大程度上決定了錫槽氣密性的好壞。出口端結構設計要求冷空氣不能進入錫槽空間，所以安裝有擋簾和輥道下方密封裝置。錫槽出口結構示意見圖1，過渡輥臺局部示意見圖2。

圖1 浮法玻璃錫槽出口結構示意

圖2 過渡輥臺局部示意

玻璃在過渡輥臺上隨著輥子的轉動向前移動，如圖2所示。輥道上有無色的異物時，和玻璃下表面接觸就會產生周期性印痕，如果在輥道某一處有一圈異物，就會在該位置使玻璃板下表面形成縱向連續的無色印痕。

2 無色的輥道印導致的玻璃微觀變形原因分析

2.1 微觀變形現象及分析

國內某公司生產的浮法玻璃主要用于建筑門窗，少量用作鍍鏡。某批次產品用于銀鏡鍍膜生產。鍍銀鏡后玻璃板面變形較嚴重，直接影響了銀鏡的質量。該變形已超出了微觀變形范圍，變形位置固定，且有多個部位變形。如圖3所示。

圖3 鍍銀鏡后玻璃的外觀檢測

在生產中發現橫向變形彎數量及位置規律:在對波紋變形觀察中，發現9月11日原板寬3560 mm，波紋數為12～13個，9月12日原板寬3910 mm，波紋數平均增加2個，為14～15個，見圖4。說明波紋的形成與板寬覆蓋面有關，并且波紋位置形狀相對穩定，不會隨意在板面橫向方向上變化，在縱向上也不是無規律變化。這符合錫槽中下游及出口以后形成波紋的特征。

圖4 不同原板寬輥印增加情況

波紋縱向變化周期：發現波紋在縱向變化雖然大體一致，但細節依然存在一定的周期性，分別對南板和北板以及玻璃板帶位置上在RET出口、F區出口和橫切前進行統計計算，在板速分別為7.38、8.88、9.72 m/min的情況下，計數10個周期，在一定的玻璃板速度下，時間基本一致，經過計算發現波紋在縱向變化的周期長度為960 mm左右，這和退火窯輥道周長（958 mm）基本一致，比輥道理論周長略微長一些。檢查10個周期重復性隨時間推移變形位置形狀的變化，見圖5。從圖5中可以看出，彎區微觀變形基本保持一致，只是從細微處找出規律，計算出周期變化。

圖5 波紋縱向變化周期規律

從理論上講，造成玻璃板面微觀變形有幾個方面，對該生產線變形研究發現玻璃板上下表面均存在微觀變形并且變形同步，符合波紋狀變形特征。同時也在不同厚度玻璃上取樣進行上下表面彎曲度測量，也驗證了玻璃波紋狀變形的規律，見曲線圖6。

圖6 玻璃波紋狀變形的規律

玻璃反射光變形根源之一就是軌道引起的反射光變形，并且從理論上看，過渡輥變形是一個橫向波形周期在幾毫米左右，從檢測燈管上觀察詳細變形狀況，發現變形周期為6個左右，燈管長1240 mm，那么變形大約周期為20 mm，符合輥道造成變形的機理，見圖7。

從變形位置固定因素進行推理，根據分段查找，發現在退火窯高溫區輥道和過渡輥上有多個整圈的異物。經過測量，該異物和變形位置驚奇地一致，因此認為是該異物導致了玻璃的變形，見圖8。

對輥道上刮下的異物進行檢測，發現該異物為含錫的硫化物（錫灰）。經過詢問，該生產線使用二氧化硫氣體多達0.6 m3/hr，甚至投產初期在錫槽出口大量使用固體硫磺解決輥道硌傷問題，投產5年多來，輥道從沒有清理過，由于用量較大，硫化物進入錫槽和錫結合產生錫渣，勢必在過渡輥及退火窯輥道上黏附大量含錫的硫化物（錫灰）。

錫的污染產物中，SnO2不溶于錫液，以浮渣形式聚集在錫槽出口端；而SnO在還原氣氛下能溶于錫液，也能以SnO蒸氣形式存在于氣氛中；SnS具有較大的蒸氣壓，極易揮發進入錫槽氣氛，在低溫部位冷凝聚集。當這些污染物以微粒狀冷凝在過渡輥上，或在錫槽內與玻璃接觸而附著在玻璃帶下表面，最終會在玻璃表面留下印跡即錫印。［2］

從對輥道上的附著物質進行測試分析，過渡輥及退火窯輥道上黏附大量錫和硫的化合物，這些缺陷造成了輥印的存在。

2.2 設計缺陷造成的影響

該退火窯在設計時存在漏洞，退火窯各區下部未安裝密封裝置，導致冷端冷氣在對流的作用下向前部涌動，二氧化硫不能均勻地覆蓋在玻璃下表面。且由于氣流的作用，二氧化硫即使用很大量也不能均勻覆蓋玻璃下表面，甚至需要在渣箱放硫磺或在二氧化硫管路里增加壓力來實現。這樣造成的結果是二氧化硫大量進入錫槽，硫化物和高溫金屬錫結合，形成錫灰。錫灰隨玻璃板拉引附著在輥道上，從而造成輥印缺陷。

2.3 鍍膜生產造成的影響

在線鍍膜時，鍍膜器要穿入錫槽。前期安裝時，在錫槽收縮段后兩側開孔并安裝錫槽門。鍍膜時打開錫槽門，將鍍膜器穿入后將開孔處密封。在打開錫槽門后，槽壓急劇下降，且由于溫差作用，過渡輥后的冷空氣和二氧化硫就會進入錫槽。從而導致錫灰的產生。

2.4 二氧化硫的使用不當造成的影響

在工業化的生產過程中，要完全杜絕亞錫離子在玻璃中的擴散是不可能實現的。從目前的研究狀況看，還沒法得出將下表面滲錫量控制到某一極值時就可以完全控制沾錫的結論。控制板下三角區錫灰、玻璃板的爬坡板形、錫液（或玻璃板）的波動是控制玻璃板下表面沾錫的關鍵。輥道沾錫可以通過在過渡輥臺通入SO2的方式加以控制，但沾錫如果出現在錫槽出口端，在過渡輥臺通入SO2是沒有效果的。［3］

2.5 密封不好造成的錫渣

錫槽壓力對浮法玻璃質量起著非常重要的作用。為防止錫液氧化，錫槽要通入保護氣體進行保護，保護氣體由氫氣和氮氣構成。當錫槽槽壓不足，大氣中的氧氣和硫化物就可能進入錫槽，錫液被氧化、硫化，生成的氧化亞錫和硫化亞錫，殘渣隨著錫液流動和玻璃板的拉引集中到出口端玻璃爬升所形成的三角區內，使得玻璃下表面發生粘錫而不合格；如果粘到輥子上就有可能造成輥印產生。

3 解決辦法及后期維護

3.1 解決辦法

首先考慮用擦輥裝置進行擦拭。但在擦拭過程中發現輥道附著物在輥道上凝結后非常硬，作用有限，因此不得不采用更換輥道的辦法。輥道換下來以后進行角磨機打磨處理。打磨一部分輥道后，從冷端玻璃板面觀察到板面反射光變形明顯減小，更加確定了輥道附著物是造成玻璃反射光變形的原因，見圖9。

圖9 拆除后的輥道

3.2 后期維護

3.2.1 退火窯板下密封

為了減少冷風從冷端進入退火窯，應增加退火窯各輥道下方密封裝置，減少二氧化硫進入錫槽。該裝置可以采用可調整輥子的輥道緊密接觸的方法，輥子下部用擋板分割兩個空間。

3.2.2 做好錫槽壓力制度管理，做好錫槽的密封，減少錫灰

（1）氮氫站供氣要足，使錫槽達到一定的壓力；（2）氮氣和氫氣的純度一定要達到設計要求；（3）錫槽密封一定要好，除了節流閘板和出口端過渡輥臺不能有任何的泄漏（包括觀察窗、操作孔和拉邊機）；節流閘板和出口端過渡輥臺也必須認真進行密封、分隔處理。因此勤觀察密封處是否透紅、透熱是巡檢中的重點工作。

3.2.3 改進操作方式

鍍膜作業時穿鍍膜器前要關掉二氧化硫。當抽穿鍍膜器時，錫槽側壁錫槽門需要打開，此時大量的氧氣及錫槽出口的二氧化硫就會進入錫槽，從而造成錫污染。如處理不及時就會有錫渣被玻璃帶出并有附著在輥道上的可能。因此需要關掉二氧化硫并及時清理錫灰。

3.2.4 及時清除錫灰

錫灰是造成輥印的直接原因，因此產生錫灰后要及時清除。一是采用直線電機等清錫灰裝置及時對錫槽后部的錫灰進行清理，減少錫灰過多造成過渡輥及退火窯輥子劃傷或產生輥印；二是在錫槽鍍膜開孔后要及時對錫槽出口的錫灰進行清理；三是安裝擦錫裝置定期對過渡輥進行清理，防止錫灰在過渡輥附著。

3.2.5 安裝包覆輥道及采用硬質涂層輥道

目前所用的主要是熱慣性低的鋁硅酸鹽或鈣硅酸鹽纖維輥道包覆材料。在退火窯的冷端，金屬輥在不同工藝參數下仍然會有硫化物和錫等附著物。包覆輥道及采用硬質涂層輥道已基本解決了這一問題［4］。

4 結語

造成玻璃板面反射光變形的直接原因是退火窯高溫區輥道黏附大量錫灰并呈規律性環狀分布，間隔200 mm左右，厚度為1～3 mm，當高溫的玻璃板從經過時相當于在花輥上運行，重力作用使得玻璃板發生輕微的物理變形并在退火過程中定型形成永久的波紋狀板面，當制鏡或從一定的角度上看，玻璃板面產生微觀光學變形。

控制錫灰造成的輥印是一個長期復雜的系統工作。浮法玻璃輥印的解決只要根據其形成機理，完善錫槽及退火工藝，嚴格規范操作，從投產初期就要明確過渡輥處二氧化硫的用量，防止被動解決；根據生產情況不斷完善設備，使工藝和設備完美結合。