余学华
四川武骏特种玻璃制品有限公司 四川 泸州 646000
摘要：近年来，随着社会经济的与时俱进，对玻璃质量要求也越来越高，国内很多生产线进行技术改造升级，提升玻璃质量水平。针对某浮法玻璃有限责任公司生产线对玻璃质量的要求，通过对原料配料、窑炉、锡槽、工艺和生产控制系统等多方面进行研发和技术优化，以解决浮法玻璃本体缺陷和提高智能化水平为突破口，为生产高质量玻璃原片提供了基础条件和必要支撑。经过改造后在700t/d浮法玻璃生产线上应用，产品质量明显提高，单耗和排放下降，整体达到了国内先进水平。
关键词：新型配料系统；微量秤；分层燃烧；玻璃缺陷
引言
在浮法玻璃的成形过程中，锡液是玻璃液成形的浮抛介质。为了提升玻璃的成形质量，需要对浮抛锡液的温度分布及其流动状态进行精密控制。然而，由于诸多原因，浮法玻璃在成形过程中会出现厚度不均、翘曲等问题，造成玻璃质量下降和生产不稳定，进而影响浮法玻璃原片的成品率，甚至对玻璃的后续深加工带来不利影响。
1浮法玻璃原片质量研发攻坚成果
1.1原料工艺
采用先进的玻璃原料纯度控制及均化技术，使配合料在混合均匀度、成分波动、粒度分布、水分波动和料温等方面达到生产高质量玻璃原片的要求，为熔化优质玻璃液提供稳定和精准的工艺技术控制手段及方法。
（1）先进的电气自动化配料系统
研究开发了新型配料系统，新系统优化了控制算法，该系统通讯速率更快，给料设备具有更好的实时可控性，在进一步提高称量精度的基础上提高了布料均匀度，可提高玻璃产品质量。将排料速度的控制转化为排料量累计值实时设定值与排料量累计值之间的差值的控制，一般只要差值稳定，排料速度就是稳定的；物料排料速度的自动控制采用PID控制，提高了玻璃原料自动配料系统的自动化程度；增加排料量累计值差值的变化趋势判断，用可靠的趋势判断结果锁定控制输出的调节方向，提高了系统的抗干扰能力，从而提高了物料排料控制的稳定性。
（2）微量物料的精确给料及称量
国内目前使用微量螺旋进行配料，螺旋电机自重较大，传感器的精度要求高，达不到更高的精度控制要求。
通过研究高精度给料机微量秤，该新型微量秤在配料过程中可减少物料所受的剪切力和压力，有利于保持配料原颗粒状态，加快混料均匀熔化。采用轻量化振动给料机排料可减小传感器的量程，可使配料秤达到更高的配料精度，其动态精度可达1/5000。解决了由于微量螺旋给料机自重大造成的传感器量程大、配料精度相对受限的问题。代替人工配料，节约人工成本；改善配料工的生产环境，保护劳动者。
1.2玻璃熔窑及熔化工艺
研究开发了新型熔窑分层燃烧技术、耐火材料匹配技术、窑炉结构优化设计，确保窑体的密闭性和安全性，确保熔窑玻璃液质量优、能耗低、窑龄长。
（1）开展燃烧方式组合（底烧+底插+侧烧+顶插）系统研究设计，通过建立燃烧区域三维模型系统和数值仿真，进行分层燃烧控制。在各种燃料充分燃烧同时实现燃烧区域气氛精确调控，保证澄清剂的高效澄清。
（2）采用了富氧助燃技术，提高了熔化率，降低了能耗。
（3）优化窑池深度及池底结构；针对超白玻璃特性，采用多级阶梯型池底结构，减少玻璃液回流，并优化铺面砖结构，提高玻璃液熔化质量，降低能耗。
（4）熔化部胸墙采用特殊设计的上间隙结构，加强了窑体的密闭性和整体性以及热胀可调性，有利于节能和窑炉结构的安全。
2浮法玻璃成形主要外部影响因素
2.1厂房结构和环境温度
为了保证玻璃展薄均匀性，需要配置很多电加热，但超薄玻璃拉引量小，玻璃液带来的热量不够。
因此，在保证电气元件安全工作的前提下，车间内应保持较高的温度，从实践来看，一般控制在４０℃左右为宜，所以厂房空间不得太大。在满足安装和日常操作的前提下，厂房屋架尽可能设置低一点。厂房屋面和墙体应安装保温材料，主厂房两侧都应设置辅房，减少和均衡厂房两侧的散热，避免造成锡槽两侧温差过大。整体厂房应采用一层方案，锡槽架设于地坑之上，地坑空间范围小，不易形成穿堂风，避免槽底温度大幅波动，影响锡槽两侧温差。
2.2槽底冷却风温度
浮法工艺使用锡液作为浮抛介质，玻璃液在锡液上摊开和展薄，再经过冷却定形进入退火窑。锡的熔点是２３２℃，为了保证熔融的锡不会往下渗透和槽底钢板反应侵蚀钢板，造成漏锡事故，锡槽钢板下部设置槽底冷却风系统，风机从室外吸风，通过风道或者风管输送，连续向槽底钢板吹风，保持钢板在安全的温度范围之内。设计人员在槽底冷却风系统设计时只能尽可能保证风嘴布置的均匀性，无法保证风温的恒定。早晚温差会造成槽底温度的大幅波动，尤其是北方地区，早晚温差可达１０～２０℃，槽底温度的波动在５～１０℃，这对超薄浮法玻璃的生产影响极为严重。槽底温度变化会影响锡槽内的温度变化，造成锡液流的变化。锡液温度的变化导致玻璃液在锡液上的摊开受影响，造成厚度的变化。温度的急剧变化，会造成玻璃内应力的变化，造成翘曲等缺陷，严重时可能造成断板事故，影响生产安全。
2.3锡槽保护气体温度
浮法工艺使用锡液作为浮抛介质，而锡液作为一种活性金属介质，极易被氧化，因此在浮法玻璃生产过程中需要通入氮氢保护气体对锡液进行保护。同时，保护气体还有调节锡槽内气氛、置换污染物的功能。超薄浮法玻璃生产需要高纯度的保护气体，而且保护气体用量非常大，通常一座１５０ｔ／ｄ拉引量的超薄浮法锡槽可用到２５００～３０００Ｎｍ３／ｈ的保护气体。
3模拟结果与分析
3.1生产5mm玻璃有挡坎锡液的模拟结果
在使用石墨挡坎进行调控时，挡坎贯穿整个锡槽内宽，通过一个狭窄的通道插入到锡槽底部耐火砖中。
在锡槽内加上石墨挡坎后，锡槽玻璃带覆盖区域下的锡液流动速度变小，而两侧未被玻璃带覆盖区域下锡液的回流减弱，且回流主要出现在挡坎位置前面。另外，随着挡坎位置远离锡槽前端，挡坎前玻璃带覆盖区域下的锡液流动速度与未加挡坎前同一位置锡液流动速度之差先变小后变大，而挡坎后玻璃带覆盖区域下的锡液流动速度与未加挡坎前同一位置锡液流动速度之差越来越大。
3.2生产5mm玻璃有挡坎和直线电机锡液的模拟结果
在生产5mm玻璃时，从石墨挡坎对锡液的纵向调控效果来看，锡槽内各工艺分区的温度分布变得有利于玻璃带在锡液上浮抛成形，但也带来了一些问题：挡坎的右上方锡液速度局部变大，挡坎后回流范围较小等。为解决这些问题，在锡槽挡坎位置右侧附近及锡槽出口端，使用直线电机对锡液的横向流动进行调节。
在实际使用过程中，直线电机头部从操作孔伸入锡槽内，根据工艺要求调整电机高度，将电能转换成下部锡液的直线运动，通过调节直线电机距离锡液面的高度等参数即可改变锡液驱动速度的大小。本文主要讨论直线电机横向作用位置在-130.4～30.6m，驱动速度大小均为0.05m·s的情形，驱动速度的方向由里向外，即直线电机作用面上的速度边界为-1u＝w＝0，＝±0.05m·s。
结语
在某浮法玻璃有限责任公司700t/d超白浮法玻璃生产线上，通过技术升级和改造，在核心部位采用了目前国内先进的工艺、技术和装备，生产线产品质量水平明显提高，能耗水平、资源消耗和主线操作人员数量显著下降，为国内生产技术改造升级提供参考。
参考文献
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