浮法玻璃生產(chǎn)線的發(fā)展歷程

浮法玻璃生產(chǎn)線的發(fā)展歷程

0玻璃生產(chǎn)線的發(fā)展20世紀(jì)60年代，英國(guó)皮爾金頓工業(yè)集團(tuán)在英倫三島建造了世界第一個(gè)浮法玻璃廠。從這個(gè)意義上講，先進(jìn)的浮法玻璃生產(chǎn)工藝很快取代了傳統(tǒng)的垂直直法玻璃生產(chǎn)工藝。西方工業(yè)化國(guó)家正在爭(zhēng)奪自己的專(zhuān)業(yè)技術(shù)。隨著浮法生產(chǎn)線的增多,單線的生產(chǎn)能力也不斷提高。到1980年底,國(guó)外浮法玻璃生產(chǎn)線的總數(shù)約64條,其中生產(chǎn)能力在590t/d以上的大型浮法玻璃生產(chǎn)線為19條。80年代,在浮法玻璃生產(chǎn)工藝日臻完善的情況下,許多國(guó)家以巨額投資提高浮法玻璃生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平。但是在這個(gè)時(shí)期,歐美國(guó)家和日本先后發(fā)生經(jīng)濟(jì)衰退和建筑業(yè)危機(jī),嚴(yán)重影響了這些國(guó)家浮法玻璃工業(yè)的發(fā)展,發(fā)展速度相對(duì)減緩。與西方國(guó)家的情況相反,我國(guó)的浮法玻璃工業(yè)是在80年代得到蓬勃發(fā)展的。洛陽(yáng)浮法玻璃工藝是中國(guó)完全依靠自己的力量在短時(shí)間內(nèi)研究出來(lái)的具有中國(guó)特色的工藝。此后的短短八年時(shí)間里,中國(guó)建成了24條不同規(guī)模的浮法玻璃生產(chǎn)線,形成了7060t/d的生產(chǎn)能力。其產(chǎn)品已經(jīng)出口到了印度尼西亞,從而走向了世界。雖然浮法玻璃具有許多優(yōu)良的性能,如適合于高效率制造優(yōu)質(zhì)平板玻璃,如沒(méi)有波筋、厚度均勻、上下表面平整、互相平行;生產(chǎn)線的規(guī)模不受成形方法的限制,單位產(chǎn)品的能耗低;成品利用率高;易于科學(xué)化管理和實(shí)現(xiàn)全部機(jī)械化、自動(dòng)化,勞動(dòng)生產(chǎn)率高;連續(xù)作業(yè)周期可長(zhǎng)達(dá)幾年,有利于穩(wěn)定地生產(chǎn);可為在線生產(chǎn)一些新品種提供適合條件,如電浮法反射玻璃、退火時(shí)噴涂膜玻璃、冷端表面處理等。但是一些特有的缺陷還有待改進(jìn),本文就其特有缺陷進(jìn)行如下介紹。1錫槽及槽內(nèi)氣體污染的主要來(lái)源浮法玻璃是在充滿惰性和還原性保護(hù)氣氛的錫槽中成形的,錫污染是浮法玻璃特有的缺陷。錫污染造成的缺陷很多,經(jīng)常出現(xiàn)在上表面的有掉錫點(diǎn),錫灰;出現(xiàn)在下表面的有虹彩、霧點(diǎn)和沾錫。錫缺陷形成的原因是浮拋介質(zhì)錫的氧化和硫化,具體情況如下:為適應(yīng)浮法玻璃成形的需要,必須保持錫液的光潔,因此錫槽空間要導(dǎo)入還原性的保護(hù)氣體來(lái)防止錫的氧化。目前錫槽使用的保護(hù)氣體多為N2+H2,由于保護(hù)氣體的純度不高,或外界空氣的滲入,都會(huì)把一定數(shù)量的氧氣帶進(jìn)錫槽而使錫氧化,另外還有微量的水蒸氣和SO2等含氧成分。錫槽中的氧氣來(lái)源大部分是外界空氣的擴(kuò)散與滲透,另外還有可能由氮?dú)庠春筒Ａб簬搿Ｔ阱a槽中形成如下反應(yīng):O2+2Sn(液)=2SnO(固)2O2+SnS(固)=SnO2(固)+SO2O2+Sn(液)=SnO2(固)錫槽中的水主要來(lái)自保護(hù)氣體和外界水分的擴(kuò)散、滲透,另外錫槽密封不嚴(yán),邊封打開(kāi)頻繁,使用含水的密封泥料且涂抹過(guò)勤,冷卻水包等都會(huì)將水引入。在錫槽中形成如下反應(yīng):H2O+Sn(液)=SnO(固)+H2錫槽中的硫來(lái)自于玻璃本身,以電解氨產(chǎn)生的氫氣,氨原料中可能帶入雜質(zhì)S。在錫槽中形成如下反應(yīng):Sn(液)+S=SnS(固)SnS(固)+2O2=SnO2(固)+SO22SnS(固)+2H2O+O2=2SnO2(固)+2H2S由保護(hù)氣體引入的氫氣也在不斷地與其它氧化物發(fā)生著還原反應(yīng),在錫槽中形成如下反應(yīng):SO2+Sn+2H2=SnS+2H2O2H2+O2=2H2OSnO2+2H2+=Sn+2H2OSnO+H2=Sn+H2O由以上化學(xué)反應(yīng)我們可以看出,錫液及槽內(nèi)氣體的污染主要?dú)w結(jié)為氧污染和硫污染兩類(lèi)。這兩類(lèi)大污染產(chǎn)生的主要錫缺陷有如下幾種。1.1光學(xué)撕裂試驗(yàn)錫槽空間或頂蓋上的含錫固態(tài)或液態(tài)物質(zhì),通常是SnS、SnO或Sn,落在玻璃帶上表面,統(tǒng)稱(chēng)掉錫點(diǎn)。錫點(diǎn)雖小,但可使未硬化的玻璃表面產(chǎn)生嚴(yán)重的光學(xué)歪曲,稱(chēng)為光畸變點(diǎn)?？善茐牟Ａ媳砻娴钠秸?。如果錫受氧或硫的污染嚴(yán)重,便會(huì)促進(jìn)錫化合物的大量揮發(fā),再加上錫槽頂端在高溫區(qū)域有許多較冷的磚縫或孔洞、水冷卻器等,使揮發(fā)物得以大量冷凝沉積,稍有波動(dòng)就會(huì)紛紛落下,掉錫點(diǎn)的缺陷有時(shí)非常嚴(yán)重。由于SnS的揮發(fā)量要比SnO大幾十倍,所以,可以說(shuō)掉錫點(diǎn)主要是由硫的污染造成的。1.2錫灰的使用ssno2錫灰也可稱(chēng)錫石,其成分主要是SnO2,掉在柔軟的玻璃帶表面上是灰白色的小點(diǎn)點(diǎn),錫灰常常是附在大水包上的SnO2,沒(méi)有打掃干凈,放在錫槽中繼續(xù)使用。由于錫槽內(nèi)部氣流的沖擊掉落下來(lái),又由于水泡在高溫下被氧化成鐵銹,往往也隨灰白色的錫灰一起落下,因此在鏡下觀察,不透明的錫灰常常夾雜著紅褐色的鐵銹。1.3氧錫甲酸sno2虹彩是浮法玻璃下表面的缺陷,其形成是由于錫離子以氧化亞錫(SnO)這種介穩(wěn)狀態(tài)存在于玻璃的下表面,再進(jìn)行熱處理時(shí),就會(huì)吸收氧而轉(zhuǎn)化為氧化錫(SnO2)。由于氧化錫的晶胞體積比氧化亞錫的大,使玻璃表面層發(fā)生體積膨脹,形成折皺,對(duì)入射光線產(chǎn)生干涉作用,即產(chǎn)生所謂的虹彩,也稱(chēng)“鋼化虹彩”。在一定的溫度范圍內(nèi),隨著熱處理時(shí)間的增長(zhǎng)和溫度的提高而加重,會(huì)產(chǎn)生鋼化虹彩的玻璃,下表面粗糙,發(fā)毛而不透明。顯微鏡下觀察,下表面有微皺紋,由于皺對(duì)光線干涉,反射時(shí)呈藍(lán)色。1.4sn3o43no+1/2“霧點(diǎn)”使玻璃下表面發(fā)霧,用肉眼觀察似一種霧狀的東西,有時(shí)夾雜氣泡;在顯微鏡下觀察,它是一種密集的開(kāi)口小泡,嚴(yán)重的每平方米內(nèi)可有幾十萬(wàn)個(gè),使玻璃下表面成磨砂狀。其原因之一是由于錫槽內(nèi)含氧量高,在232℃以上,氧在錫液中以Sn3O4的形式存在。含氧量越高,Sn3O4在錫中的溶解度越大。由于錫液的對(duì)流和溫度波動(dòng)大等原因,低溫區(qū)里含Sn3O4較高的錫液有可能進(jìn)入高溫區(qū),受熱分解放出氣體,Sn3O4→3SnO+1/2O2,氧氣的逸出破壞了熔融的玻璃帶下表面,也可形成無(wú)數(shù)極小的開(kāi)口氣泡。另外保護(hù)氣體中的氫氣也會(huì)溶于錫液中,當(dāng)錫槽溫度由1000℃降至800℃時(shí),溶解在錫液中的氧氣和氫氣都會(huì)逸出,造成霧點(diǎn)。由于氫氣的含量多,因此這里造成霧點(diǎn)的主要原因是氫氣。1.5錫灰的表面形態(tài)及光催化氧化機(jī)理沾錫也是存在浮法玻璃下表面的缺陷。所以有的浮法玻璃在成形過(guò)程中,下表面內(nèi)都含有SnO,但不是所有的下表面都沾有錫。當(dāng)保護(hù)氣體量不足,或其他事故使空氣進(jìn)入錫槽時(shí),錫液面被迅速氧化。錫液中的氧化亞錫擴(kuò)散到玻璃表面的量大大增加,玻璃表面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)會(huì)明顯地受到二價(jià)亞錫離子在表面排列取向狀況的影響。這種作用從本質(zhì)上講是一種極化作用,一方在結(jié)構(gòu)上形成近似于四價(jià)的錫離子,而相反一方在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)錫原子狀態(tài),可描述為Sn2+→1/2Sn4++1/2Sn0的方式被極化。Sn0同錫有較大的親和力,從而引起沾錫。對(duì)于由于錫液產(chǎn)生的缺陷解決方法主要就是杜絕氧、硫的進(jìn)入,這樣就不會(huì)形成氧化物、硫化物,因而在槽內(nèi)溫度較低部位也無(wú)從聚集冷凝物。但這是不可能的,我們只能將其控制在一定范圍以?xún)?nèi),使其對(duì)質(zhì)量的影響降到最低。其關(guān)鍵就是尋求控制氧污染和硫污染的有效途徑和處理氧化物和硫化物的有效方法。首先就是加強(qiáng)錫槽的密封,并對(duì)錫液及槽內(nèi)氣體進(jìn)行凈化,提高槽內(nèi)氣體純度;其次就是及時(shí)處理槽內(nèi)錫灰及溫度較低部位的冷凝物,同時(shí)還應(yīng)減少原料中含硫原料的使用和使用低硫分的燃料,最好不用電解氨的方法制氫;最好對(duì)于已產(chǎn)生的錫缺陷,還應(yīng)采取一系列措施進(jìn)行補(bǔ)救,比如純N2氣吹掃,保護(hù)氣吹掃等。1.6輥道上有雜質(zhì)玻璃中特別是玻璃表面,不可避免地因化學(xué)的,溫度的不均以及機(jī)械作用形成大量的微裂紋。浮法玻璃的下表面不僅受到退火窯輥道的拉引力作用,而且也受輥道阻力作用及棍子與玻璃之間溫差作用。這樣玻璃下表面就更加脆弱,強(qiáng)度更低。于光偉等人經(jīng)觀測(cè)試驗(yàn)得出,玻璃下表面的壓裂與輥道上所纏錫條(雜物)、玻璃自重及玻璃在運(yùn)行過(guò)程中的共同作用有關(guān)。當(dāng)玻璃在輥道邊運(yùn)行時(shí),特別是厚玻璃因自重大而與輥道緊密接合,纏在輥道上的錫條端頭或雜物在與玻璃接觸瞬間產(chǎn)生較大作用力。在產(chǎn)生這一作用力的同時(shí),玻璃局部被抬高,相應(yīng)形成該局部受到較強(qiáng)拉伸應(yīng)力作用,玻璃強(qiáng)度瞬間減弱。這兩點(diǎn)的共同作用,使得玻璃在受力點(diǎn)附近產(chǎn)生破裂。但由于玻璃與錫條接觸時(shí)間的增加,其所受沖擊力迅速減小,玻璃自身強(qiáng)度可以抵抗裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大的應(yīng)力。這樣玻璃表面就會(huì)保留受力最大時(shí)的破裂—壓裂。因此壓裂是在玻璃表面強(qiáng)度低的情況下,輥道上有雜物所造成的。傳統(tǒng)認(rèn)為撒硫磺能有利于壓裂的減少,但SO2為有毒氣體,且對(duì)退火窯設(shè)備有腐蝕作用,而且利用SO2解決壓裂有限,因此大量采用SO2沒(méi)有意義。解決壓裂的根本出路在于減少對(duì)玻璃下表面強(qiáng)度降低有作用的因素,玻璃下表面的適當(dāng)?shù)膲簯?yīng)力和輸送輥道的清潔、光滑及保護(hù),只有這樣才能解決壓裂問(wèn)題。1.7增加密度較低造成的波筋浮法玻璃的波筋實(shí)質(zhì)上是指玻璃表面存在著微觀不平整,它表現(xiàn)為從一定的角度看玻璃會(huì)有一些細(xì)小的縱向或橫向條紋,通過(guò)波筋嚴(yán)重的玻璃看物體,物體會(huì)發(fā)生變形。玻璃液的話學(xué)成份不均勻、溫度不均勻、流股不均勻及各種機(jī)械作用力的不均勻等都會(huì)造成波筋。林建誠(chéng)等人通過(guò)研究要改善浮法玻璃波筋,可以通過(guò)以下幾個(gè)措施:(1)控制溫度均勻,并配以成份均勻的高質(zhì)量玻璃液是改善玻璃波筋、提高其光學(xué)性能的最為關(guān)鍵因素;(2)