清远南玻节能新材料有限公司
摘要：介绍了浮法玻璃几种主要的上表锡缺陷的表现形式，系统分析了这些缺陷的产生原因，提出了一系列的控制措施。
关键词：锡缺陷；锡；氧；硫；控制
1 序言
成型是浮法玻璃生产流程中的一个重要环节，1100℃左右的高温玻璃液流入锡槽，经过摊平、抛光、拉薄（或积厚）、定型和冷却完成成型，最后在大约600℃离开锡槽。在整过成型过程中玻璃上表也始终处于含锡气氛中，因而，在玻璃上表面不可避免地会出现锡缺陷。出现在玻璃上表面的锡缺陷主要有锡点、锡灰斑和锡石。这些锡缺陷会影响到汽车级、制镜级和导电膜级等高品质玻璃的生产，严重时甚至会危及到普通建筑级玻璃的生产，导致大量废品。随着人们生活水平的不断提高，市场对玻璃质量也提出了越来越高的要求，上表锡缺陷已逐渐成为影响浮法玻璃品质的主要缺陷之一。本文着重介绍几种主要上表锡缺陷的表现、成因和控制。
2 锡点和锡灰斑
2.1锡点和锡灰斑的表现
2.1.1锡点的表现
锡点是出现在玻璃板上表的单质锡球状颗粒，直径一般在0.1-2mm，最大的可达10mm，数量一般在5-50粒/m2，多的可达500粒/m2。产生于锡槽高温区（1100-850℃）的锡点会大部分嵌入玻璃体，因为与玻璃体发生反应而在周边形成褐黄色的晕圈并带有严重变形。产生于锡槽中温区（850-700℃）的锡点会小部分嵌入玻璃体，带有轻微变形。产生于锡槽低温区（700-600℃）的锡点粘附在玻璃表面，基本上不发生变形。
2.1.2锡灰斑的表现
锡灰斑是出现在玻璃板上表的灰状物，其成分主要为氧化锡和硫化亚锡，还含有少量的单质锡，直径一般在0.2-3mm，最大的可达10mm，数量一般在0-2处/m2，多的可达10处/m2。产生于锡槽高温区的锡灰斑部分镶入玻璃体，因为与玻璃体发生反应而在周边形成褐黄色的晕圈并带有明显变形。产生于锡槽中温区的锡灰斑会小部分镶入玻璃体，将灰擦掉后会在玻璃表面留下发亮的带金属光泽的印痕，变形不明显。产生于锡槽低温区的锡灰斑粘附在玻璃表面，不发生变形。
2.2锡点和锡灰斑的产生
2.2.1锡点的产生
玻璃上表锡缺陷中以锡点最为常见，几乎每平方米玻璃上都会存在或大或小的锡点，而锡灰斑和锡石出现的摡率要小得多，这是因为一般情况下锡槽气氛中的含锡蒸气以单质Sn为主；而且在较强的还原气氛中，部分SnO和SnS被H2还原成单质Sn，其反应为：SnO+H2=Sn+H2O，SnS+H2=Sn+H2S；另外，在锡槽特定工况下还会发生如下反应：2SnO =SnO2+Sn，这也会析出单质Sn。单质Sn主要聚集在硅碳棒和砖缝部位，由于自重大，当温度突变和气流冲击时容易掉落而出现锡点；保护气体中的H2含量突然增加可能导致锡点增多；大幅度开启电加热或者是调整玻璃厚度和板宽时锡点会明显增多。
锡槽中温区掉落的锡点有变形，并且数量比例较大，是影响玻璃质量的主要部位。锡槽高温区的“冷面”相对较少，温度也高，故高温区冷凝的单质Sn数量少而且尺寸小，但因为镶入玻璃体很深，变形严重，所以其危害不可忽视。锡槽低温区掉落的锡点粘附在玻璃表面，基本上不发生变形，通过吹扫和清洗就能将其去除，一般不影响使用。
2.2.2锡灰斑的产生
弥散在锡槽中的SnO、SnO2和SnS蒸气遇冷凝结，大部分在冷却水包、拉边机杆和硅碳棒上形成了黑色或蓝灰色的包裹层，而且这一包裹层会随着时间的推移而不断增厚。这一包裹层粘附很紧，而且形成了一个整体，所以不容易掉落。只有当其受到较大的振动或气流冲击时，这一包裹层才会遭到破坏而出现掉落。这种情况往往会出现较大面积的锡灰斑，持续时间不会太长。这种锡灰斑对生产影响较小，控制起来也比较容易。另外，还有相当的部分SnO、SnO2和SnS蒸气聚积在顶盖砖缝、红外仪孔和硅碳棒孔，这些部位的聚积物侵透较深，而且由于冷的保护气体全部是通过这些孔缝由顶罩进入锡槽作业空间，这些部位始终存在气流，处于动态之中，这些SnO、SnO2和SnS蒸气聚积物会不时出现掉落，在玻璃上表形成零星的锡灰斑。这种锡灰斑会长期存在，在锡槽污染严重或工况不稳时出现的数量会大幅度增加，尺寸也会明显增大。这种锡灰斑对生产影响较大，控制起来也比较困难。
在锡槽中Sn蒸气与SnO、SnO2、SnS蒸气的冷凝是同时进行的，而且部分SnO、SnO2和SnS还会被H2还原成单质Sn，SnO、SnO2和SnS的冷凝物中存在少量单质Sn是必然的，所以不难理解锡灰斑擦后会在玻璃表面留下发亮的带金属光泽的印痕。
2.3锡点和锡灰斑的控制
2.3.1设法控制氧污染，减少SnO和SnO2的生成
①改进锡槽密封，减少O2渗入。首先，采用水玻璃调制的密封泥来填充锡槽边封接缝并在其表面刷一层水玻璃，或用铝片及铁片涂抹耐高温胶后直接贴在接缝处，都能起到较好的密封作用，同时要勤检查并对出现的密封漏洞做好及时的修补。其次、在锡槽出口上部选用软挡帘，可以有效的阻挡上部空间的空气入侵；在锡槽出口下部设置N2气幕，并且在过渡辊下安装石墨，能有效的阻挡下部空间的空气入侵。
②严格控制N2和H2的含O2在3ppm以下，有条件的话可适当提高N2和H2用量，可以减少O2的引入，并使其能及时与H2反应掉，另外也有利于维持较高的锡槽压力，抵御外部O2的扩散。
2.3.2设法控制硫污染，减少SnS的生成
①适当降低原料中芒硝的含率，可以有效的减少玻璃带入的硫。
②对于产品质量定位较高的生产线，要采取水电解工艺制H2，避免氨分解工艺制取的H2带入硫。
③做好流量闸板的密封，并让流道区域尽可能敞开，使熔窑的含硫气体在流道区域散出，基本上可以杜绝对锡槽气氛的扩散。
④严格控制锡槽出口SO2的使用量，避免过量使用对锡槽造成污染，锡槽出口良好的密封也有利于减弱其影响。
2.3.3安装排气管，及时排除含有较高锡及其化合物浓度的气体
随着温度的升高，锡及其化合物的蒸气压大幅度提高，所以锡槽高温区的气体中锡及其化合物的浓度远远高于低温区。在锡槽高温区设置几对排气管，能及时排除含有较高锡及其化合物浓度的气体，从而有效的减弱锡及其化合物的冷凝和聚积。
2.3.4利用锡液净化技术降低锡液中SnO、SnO2、SnS的含量
①利用金属元素对锡液进行净化
将微量的Fe、Zn或Mg加入锡槽，利用锡液使之熔化，并分散在锡槽中的锡液里。由于这些元素与氧、硫的结合力大于锡，可以还原锡液中的SnO、SnO2和SnS，大幅度减少它们在锡液中的含量，从而有效地抑制Sn及其化合物的挥发。
②安装石墨内衬、石墨挡坎等碳质材料，对槽内锡液进行净化
在锡槽氛围中，碳与氧、硫的结合力大于锡，所以，前者优先与氧、硫反应发生，从而减轻了氧、硫对锡液的污染。
③应用锡液在线提纯技术，除去锡液中的杂质
从锡槽出口用导管将锡液放出，进入提纯炉，完成提纯后在锡槽前区将其放回。通过提纯处理可以除去锡液中的氧、硫和其它的杂质。
2.3.5定期清除含锡聚结物
①定期用N2吹扫锡槽，清除锡槽顶部的粘附物
采用连接高纯N2的吹扫枪吹扫锡槽顶部，N2压力控制在0.3-0.5MPa，从锡槽两侧操作孔同时进行吹扫，吹扫的重点部位是砖缝、硅碳棒及水包上部砖面。吹扫时，要将水包退出，并将其清扫干净后再恢复使用。
吹扫完锡槽后，玻璃上表锡点会大幅减少80%以上，锡灰斑也会减少60%以上，效果非常显著。但是，因为吹扫锡槽期间会掉落大量的脏物，导致废品，所以锡槽吹扫不能过于频繁。对于产品质量定位较高的生产线，一般每隔3-6个月就要吹扫一次锡槽，有一些生产线在每次生产导电膜玻璃和制镜级玻璃前都要吹扫锡槽。
②应用Cl2作为聚结剂，对锡槽内部粘附物进行处理
利用导管将Cl2输入锡槽高温区，Cl2速度为140L/h±，通入Cl2时间为2h。通入Cl2后，粘附在锡槽内各部位的锡和锡化合物的冷凝物在Cl2作用下发生聚集，当其聚集到一定程度后开始滴落。Cl2停止输送后，含锡滴落物很快停止滴落，滴落物滴落高峰一般发生在通入氯气后半小时内，然后逐渐减弱，直至滴落完毕。
用Cl2处理锡槽后，玻璃上表锡点大约锡槽能减少90%以上，锡灰斑也锡槽减少80%以上，而且与N2吹扫相比维持时间更长。很显然Cl2处理比N2吹扫效果更好。Cl2处理锡槽也会损失产量，要根据锡槽污染情况和产品质量要求确定Cl2处理时机。
3 锡石
3.1锡石的表现
锡石是出现在玻璃板上表的SnO2晶体颗粒，多呈珊瑚状，直径一般在0.1-2mm，最大的可达10mm，数量一般在0-3粒/m2，多的可达50粒/m2。锡石颗粒大部分嵌入玻璃体内，有很明显的变形。锡石缺陷一般可以由数码照相机或激光仪检测出来，尺寸大的锡石将导致废品，尺寸小的锡石会影响到导电膜和制镜等高品质玻璃的生产。
3.2锡石的产生
保护气体以1500-2000Nm3/H的速度往锡槽里灌充，与此同时必定有等量的气体排出槽体。含有Sn、SnO、SnO2和SnS蒸气的保护气体主要从锡槽出口和放散管排出，少量的从锡槽进口流量闸板排出。保护气体中的Sn、SnO和SnS将在排出口与空气中的O2发生反应生成SnO2（即锡石）。
在密闭的锡槽中只有在其进出口处才会有过量的氧气存在。由于锡槽出口存在强烈的气流，锡石在此部位的上部难以沉积，即使少量锡石掉在已硬化的玻璃上，也很容易在退火窑中被吹走。放散管排出口已引出到锡槽外，生成的锡石不会掉到玻璃上，不会影响玻璃质量。但是在锡槽的进口端的流道调节闸板处，该处温度很高，如果闸板的两侧和靠锡槽面密封不好，保护气体中的Sn、SnO和SnS将迅速与O2反应生成锡石（SnO2），并且有相当的部分会聚积在闸板盖缝砖和流槽壁上，当调整闸板高度或者锡槽和工作部压力波动时，聚积的锡石就会落在玻璃上。此时玻璃呈液态，锡石落下就会深深的陷入玻璃之中，产生明显的变形，形成缺陷。
3.3锡石的控制
①设法控制锡槽氧和硫得污染，减少SnO、SnO2和SnS的生成，降低锡槽气氛中锡及其化合物的浓度。具体措施见2.3.1-2.3.4。
②定期倒换闸板，清除闸板周边的锡石。
③增加锡槽“O贝”处的N2用量，提高该部位的压力，抵御锡槽中含Sn、SnO和SnS的气体，从而减慢锡石的生成速度。
④保持较低的熔窑工作部压力，有利于减少锡石的生成；保持熔窑工作部压力的稳定，不大起大落，以避免锡石的爆发。
4 结束语
上表锡缺陷是影响浮法玻璃产品质量的重要因素。采取改进锡槽密封、提高锡槽压力、提高保护气体用量、降低原料中芒硝的含率和N2吹扫锡槽等传统方法，减轻氧和硫对锡槽的污染，能够使上表锡缺陷得到一定程度的控制。而锡液净化提纯、锡槽前区排废和Cl2处理锡槽等技术的应用，使上表锡缺陷得到明显的改善。市场对产品质量提升的要求是无止境的，所以，浮法玻璃生产仍然需要不断的技术改进和创新。
参考文献：
[1]陈正树 浮法玻璃.武汉工业大学出版社.1997.8.
[2]周天辉 浮法锡槽技术的进展.玻璃.2003.5期.
[3]谢建群 锡槽中的化学反应及其对浮法玻璃质量的影响.玻璃.2005.3期
[4]B.H.康德拉绍夫 锡内添加物和杂质对其氧化和渗入浮法玻璃下表面的影响.中国玻璃.2005.4期
作者简介：
欧斌，男，出生于1966年12月，本科学历，工学学士，1989年7月毕业于景德镇陶瓷学院，现就职于清远南玻节能新材料有限公司，任主任工程师。
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的手段得到工业机器人在进行生产时获取的信息，将反馈得到的信息传达到机器人的动作上，，促进技术自动化的实现。第三个环节，可以借助机电一体化技术提高工业机器人的智能程度，提升工业机器人在生产活动中的敏感程度，可以大大提升工业机器人对于环境的适应能力，工业机器人的使用价值也会更好的体现。
3.3 计算机制造的相关领域
在计算机制造领域，机电一体化技术也到了一定的应用，提升了计算机制造的核心系统所具备的功能。在计算机制造的相关领域使用机电一体化技术，可以将这一系统称之为 CIMS，机电一体化技术的组合与集成过程并不是简单的将分散的系统进行整合，而是要通过对机电一体化技术的使用对整个系统的动态实现最优化，从而提升这一技术在计算机制造领域的应用价值。在计算机制造的领域使用机电一体化技术，可以对整个系统进行升级，破除原有生产制造环节之间的限制，实现各个生产环节的整体协调，这样就可以对计算机制造的各个环节进行系统化的统一管理。伴随着机电一体化技术的不断的发展和完善，可以协调整个计算机制造领域的各种要素，并且对这些要素进行不断的优化，最终优化整个计算机制造领域。
3.4 汽车电子化领域
社会经济的不断进步与发展，人民生活水平的提高，对于汽车的需求也越来越多，私家车数量逐渐增多，机电一体化技术在汽车领域实行了广泛的应用，比如电子化仪表。通过机电一体化技术的使用，汽车的仪表外观和性能都有了非常大的变更，这大大增强了人们对于汽车的美好体验，以及保障了人们出现的安全，对比传统的仪表，机电一体化仪表具备的功能更加的全面，为汽车的生产与制造提供了有利的技术支持，同样也增加了机电一体化技术的发展与使用的空间。
4 机电一体化技术的发展趋势
4.1 模块化
我国存在的自动化产品种类是非常多的，每一中产品具有的功能也是不尽相同，总体来看，我国的市场缺乏一些统一的技术标准，这就造成了自动化产品的流通性不强。举个例子，某机械生产设备有一些非常精密先进的零件，如果这一零件发生损坏，就不得不返回厂家进行调换，不仅增加了机械的维护成本，也延缓了企业的生产速度，在无形中提高了企业的经营成本，基于这样的问题，国家应该在尊重机械生产专利的条件下，制定一套统一的、科学的管理标准，实现对自动化产品的有效管理，从而促进自动化产品向着模块化的方向发展，继而推动机电一体化技术的发展。
4.2 轻量化
较之以往的自动化产品，机电一体化技术具有轻量化的特点，这一特点不仅仅体现在外观上，其质量水平以及可操作性也得到了大幅度的提高。这些优秀的表现都得益于片式原器件技术得到了大幅度的进步，从传统的零件插孔变成了现在的电子芯片组装，这些都使得机电一体化的产品更加的轻量化，大大提高了其机电一体化技术的使用程度。
结束语
与其他发达国家相比，我国机电一体化技术研发与推广时间较短，实际积累经验不足，为从根本上提升机电一体化技术在实际应用过程中的有效性，相关管理部门需将当前机电一体化技术的研发重点放置在机电系统化、微型化等方面，通过细致分析生产经营建设期间各类需求，对机电一体化结构进行不断优化，推动机电行业平稳可持续发展。
参考文献：
[1] 牟军明.机电一体化技术的发展趋势及应用研究 [J].中国设备工程，2021（01）：215-217.
[2] 刘瑞平.机电一体化技术的应用与发展趋势 [J].中国高新科技，2020（14）：152-153.
[3] 孙文侃.机电一体化技术的应用及发展趋势探讨 [J].电子世界，2020（11）：75-76.
[4] 张文洁.机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势 [J].中国设备工程，2020（10）：225-226.