鮑翠鵬

（河北金宏陽太陽能科技股份有限公司 沙河 054100）

0 引言

氣泡是玻璃均化重要工具之一，因此配合料中必須含有一定的氣體比例，才能達到熔制均化的目的。然而在日常生產(chǎn)當(dāng)中不免會遇到各種各樣的氣體缺陷，為了能很好地利用配合料當(dāng)中的氣體，使其在生產(chǎn)工藝方面發(fā)揮好的作用，避免產(chǎn)生缺陷問題，研究各類氣體的物理化學(xué)特性是十分必要的。借助先進的氣泡檢測設(shè)備，結(jié)合實際案例研究解決浮法玻璃生產(chǎn)線投產(chǎn)初期遇到的氣泡問題，提出相應(yīng)治理措施。

1 案例1

某公司F線，熔化量為600 t/d的天然氣窯爐，可生產(chǎn)3～19 mm厚度玻璃，主要側(cè)重生產(chǎn)離線鍍膜產(chǎn)品。在投產(chǎn)初期的2～3個月的時間里，微氣泡問題一直制約著產(chǎn)品的上檔升級。為治理微氣泡，公司成立專家小組，分析研究產(chǎn)生微氣泡的幾種因素，先后在原料方面和熔化方面采取了調(diào)整措施，最終收到了好的效果。

1.1 F線工藝背景及微氣泡取樣信息

工藝背景：原料方面主要使用澄清劑芒硝，未加炭粉。配料各項指標均在合理范圍。600 t/d天然氣窯爐，六對小爐，熱點在5#小爐，熱點溫度為1570～1575 ℃，澄清溫度為1430 ℃，有0#氧槍做輔助助熔，鼓泡槍做輔助對流。投產(chǎn)初期微氣泡數(shù)量80～100 個/m2。

F線缺陷樣品特征見表1。

表1 缺陷樣品特征

通過對以上取樣信息進行分析討論，懷疑大水包有漏水嫌疑，更換大水包后板面微缺陷沒有變化。通過觀察窯內(nèi)泡界線情況，分析有澄清不良因素，決定進行氣泡內(nèi)氣體成分檢測。

1.2 氣泡內(nèi)氣體成分檢測

利用GIA522質(zhì)譜儀進行氣泡內(nèi)氣體成分檢測，結(jié)果見表2。

表2 氣泡內(nèi)主要氣體成分檢測結(jié)果

以上檢測結(jié)果顯示氣泡內(nèi)氣體以CO2＋ N2和N2為主。懷疑是澄清不良氣泡。

1.3 氣泡產(chǎn)生原因分析

結(jié)合化學(xué)澄清機理分析氣泡產(chǎn)生原因：

（1）澄清初期，氣泡中CO2的含量比較高，由于溫度比較低時，熔體中CO2的過飽和程度比較大，直到約1250 ℃氣泡中的CO2含量還明顯增大，但超過1250 ℃后，氣泡中的澄清氣體增加很快，同時N2和CO2含量減少。

（2）從氣泡排出機理當(dāng)中我們得出，氣泡上升到液體表面時會受到一定的阻礙，原因是液體的表面張力。若氣泡的上升力＞表面張力，氣泡順利排出。提高最高澄清區(qū)的溫度可以降低玻璃液表面張力，研究表明，在相同溫度還原性熔制條件下的表面張力可增大20%，從而使氣泡排出困難。

（3）澄清過程中氣泡排出N2具有重要意義。因為N2的溶解度很小，擴散流幾乎小到可以忽略，只能通過氣泡的上升將它排出。澄清狀況良好時，殘余的微小氣泡中很少或幾乎不含N2，只含有大量的CO2和 H2O ，溫度降低時CO2的溶解度增大，因而在靜置階段這種殘余氣泡會消失。澄清不足時，可溶解的氣體被吸收之后，N2的含量就很高了，玻璃中許多小氣泡含N2從半數(shù)到很高百分數(shù)很明顯是澄清不足所致。

1.4 缺陷治理方案

首先是原料方面的調(diào)整：由于是天然氣窯爐，料堆區(qū)還原性相對較差，在配合料當(dāng)中加入一定量的炭粉，增加配合料還原性，有助于料堆區(qū)芒硝（Na2S O4）的提前分解發(fā)揮作用。

其次是熔化方面的調(diào)整：各小爐風(fēng)火配比，使其符合料堆區(qū)還原性，泡沫區(qū)中性，熱點后區(qū)氧化性的特點。這樣更有利于二氧化硫的排出和三氧化硫的吸收。料堆區(qū)各小爐殘氧量控制在1%～2%；泡沫區(qū)各小爐殘氧量控制在2%～4%；熱點之后小爐殘氧量控制在5%～8%。

最后是逐步關(guān)小并均衡各鼓泡器流量，使鼓泡器發(fā)揮正常作用，穩(wěn)定玻璃液對流。提高熱點溫度和澄清溫度，提高該區(qū)域玻璃液上表溫度，降低玻璃液表面張力，有助于氣泡的排出。

以上措施調(diào)整完畢之后，板面微氣泡數(shù)量逐漸由80～100個/m2，下降到15個/m2以內(nèi)。

2 案例2

某公司T線，熔化量為900 t/d的一窯兩線天然氣窯爐，主線生產(chǎn)3 mm以下厚度玻璃產(chǎn)品，用于汽車玻璃、制鏡、太陽能背板用戶。支線生產(chǎn)4 mm以上厚度產(chǎn)品，主要側(cè)重于離線鍍膜等高端用戶。投產(chǎn)一個月時間里，主支線板面缺陷較多，有透明節(jié)瘤缺陷、固態(tài)結(jié)石缺陷、氣泡缺陷，類型復(fù)雜，不好做分析判斷。在排查原料問題之后將治理板面問題的重點就放在了熔化方面。調(diào)整鼓泡槍的深度和流量，調(diào)整各小爐風(fēng)火配比和溫度制度，前區(qū)溫度由1430 ℃上調(diào)到1438 ℃，熱點溫度由1558 ℃調(diào)整到1567 ℃。目的是使料堆前移，不超過料堆最末端501#槍。料堆和泡界線前移使板面夾雜物缺陷明顯減少，氣泡缺陷沒有變化，仍然是每小時100多個。一等品率在70%以下。

T線氣泡缺陷取樣特征見表3。

表3 T線氣泡取樣特征

通過對以上取樣信息進行分析討論，由于氣泡接近玻璃上表面，且核心尺寸較大，懷疑流道閘板處有問題，隨后對流量閘板進行倒換，板面氣泡沒有變化。

利用GIA522質(zhì)譜儀進行氣泡內(nèi)氣體成分檢測，結(jié)果見表4。

表4 氣泡內(nèi)主要氣體成分檢測結(jié)果

以上檢測結(jié)果顯示氣泡內(nèi)氣體以N2為主，同時含有Ar氣，并且發(fā)現(xiàn)N2和Ar存在比例等同于空氣當(dāng)中的比例。鑒定結(jié)果為空氣氣泡。

2.1 氣體成分分析

（1）氣泡當(dāng)中CO2含量很低，個別氣泡含有較高的O2，說明它們在熔體內(nèi)停留時間比較短，因此判斷它們的來源應(yīng)該位于熔窯下游的低溫區(qū)域。大多數(shù)氣泡內(nèi)含有Ar和N2，它們共同存在的比率等同于周圍環(huán)境空氣，表明環(huán)境空氣或窯爐氣氛影響氣泡。

（2）Ar被認為擴散很慢的氣體，Ar在玻璃氣泡中的存在是個重要的判定基準。它與N2同時存在，在一定程度上不得不懷疑有空氣成分的介入。

（3）個別氣泡顯示出浮法玻璃氣泡不尋常的氣體組成，相對較高的氧含量懷疑是低溫區(qū)域（冷卻部）的電化學(xué)反應(yīng)。將產(chǎn)生氣泡的電極的溫度降低原則上也可減少單位時間內(nèi)形成的氣泡數(shù)，這是因為提高了熔體的黏度從而減慢了熔體中的物質(zhì)傳遞。

2.2 缺陷治理方案

經(jīng)技術(shù)小組討論之后，將冷卻部鎖定為重點觀察區(qū)域。通過在觀察孔長時間地觀察發(fā)現(xiàn)，冷卻部玻璃液上表面有不間斷冒泡現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)和氣泡鑒定結(jié)果相吻合。最后決定逐步拆除冷卻部池底保溫材料，歷時四天拆除完畢。拆除之后主線冷卻部池底溫度下降26 ℃，支線冷卻部池底溫度下降30 ℃。

板面質(zhì)量變化：板面氣泡個數(shù)由原來的每小時40～50個，下降到每小時10個左右。主支線板面質(zhì)量均提高20個百分點，主支線質(zhì)量均達到優(yōu)等品標準，滿足制鏡、鍍膜客戶使用要求。

3 結(jié)語

由于氧化性配合料有增加微氣泡的傾向，故生產(chǎn)中盡量采用還原性配合料。單純增加炭粉含率不能保證熱點處熔制的還原氣氛，需要火焰空間氣氛的配合。通過研究各類氣體在玻璃液中的物理化學(xué)特性，有助于分析判斷氣泡的成因和來源。準確分析氣泡成因是正確處理氣泡缺陷的必要前提，借助先進的檢測設(shè)備是判斷氣泡成因的一種有效手段。