超白浮法薄玻璃生产工艺探讨

引言随着电子显示器件产品的不断发展和光伏太阳能电池向双玻组件的快速演变，2mm及以下厚度超白浮法薄玻璃的市场需求量越来越大，质量要求越来越高，对超白浮法玻璃生产工艺技术提出了新的要求。大部分浮法玻璃生产线受限于装备水平，生产2mm产品时都被迫大幅降低拉引量，造成熔化、成形和退火工艺条件的巨大变化，导致生产困难。由于超白玻璃自身与用途的特殊性，生产超白薄玻璃的工艺限制更多，难度远远高于普白薄玻璃。本文拟结合某浮法线（A线）突破设计厚度限制成功生产2mm超白玻璃的案例，就其在稳定熔化、成形与退火工艺方面采取的措施进行分析和讨论，供同行参考。A线生产工艺A线为一窑一线布局，共6对小炉，以天然气为燃料，设计熔化能力600t/d，最大净板宽3660mm，设置12对拉边机，可生产厚度3～19mm，主传动上限速度22.0m/min。实际生产3mm及以上产品时拉引量均满负荷600t/d，生产2mm及以下超白薄玻璃时按500t/d运行。相关参数：①超白玻铁含量低，钙镁含量高变化大，池底温度显著升高；②按500t/d拉引量计算，超白薄玻璃拉引速度已接近主传动速度上限。生产2mm超白玻工艺风险点生产2mm超白玻需要大幅降低拉引量，这对配合料熔化和玻璃液澄清均有利，但如果工艺调整不够及时准确，所产生的负面影响将远甚于普白玻生产。超白玻窑内液流速度快，生产的工艺难点主要在于窑内液流的稳定控制。窑内玻璃液点速度越快回流量越大，抗工艺条件波动的能力越弱，液流越不稳定。（1）气泡缺陷增加。大幅降低拉引量过程中，窑内工况将发生较大的变化：其一，必然导致池底温度上涨，窑内玻璃液整体温度升高，玻璃液黏度降低，回流层下移，将加剧对池底耐火材料的冲刷，而随着池底温度上涨成形流下方玻璃液在回流过程中温度的不断上升，已被玻璃液吸收溶解的微气泡在热化学作用下可能重新释放到玻璃液中而形成气泡，因此产生池底耐火材料气泡和二次气泡的风险将急剧上升。其二，生产超白玻时，窑内玻璃液点速度快，回流系数（回流量与拉引量之比）远大于普白玻，在降低拉引量时窑内纵向对流平衡被破坏，环流位置与强度都将发生较大改变，对流量变化大，稳定液流需要较长时间，气泡、结石及析晶缺陷对生产的影响时间更长，风险更大。第三，由于使用芒硝做澄清剂，要求窑内气氛稳定，但降拉引量时必然减少总气量并调整热负荷，而助燃风难以同步准确计量和控制，燃烧气氛将发生较大变化，导致澄清不良。（2）析晶缺陷增加。在降低拉引量生产2mm超白薄玻璃时，由于液流的大幅变化可能使澄清部末端至工作部末端区域内的低温玻璃液混入成形流，出现析晶缺陷的风险较普白玻更大。（3）光学性能恶化。降拉引量生产薄玻璃后，锡槽内工况改变，玻璃光学性能恶化和点状缺陷被放大：首先，拉引速度大幅增加，高温玻璃液在锡槽高温区域的堆积量减少，停留时间缩短，前端温度降低，热量不足，摊平抛光不充分，引起厚薄差及光学质量的恶化；其次，超白玻拉薄区温度较普白玻低4～5℃，但玻璃带快速通过抛光区后进入拉边机区域和定型区，温度高、收缩率大，容易加重玻筋变形，且玻璃中的气泡由近似圆球形被拉成细长形，气泡缺陷被放大，部分不能满足使用需要，这对超白玻生产的影响尤为明显。工艺风险的控制与预防1.稳定熔化（1）减总气量，调整热负荷分配，预防池底温度升温过高、过快。降拉引量过程中，熔化能力富余，化料较充分，但随着拉引量降低，澄清部温度降低，澄清效果变差。因此，窑内热负荷调整的主要方法为：减少总热量供给（总气量），减少化料区域热负荷，保持料堆位置稍微收近，增加热点以后热量，热点温度小幅下调，澄清温度基本维持或微降。A线降100t/d拉引量并稳定后，熔窑工艺参数变化见表1、表2和表3，其中超白玻化料区域碹顶温度最多下降近30℃，而池底温度却仍上涨近10℃，平均每降1吨拉引量需减少用气近120m3。表1热负荷变化及减气量

表2碹顶温度变化

表3池底温度变化

（2）检测烟气，稳定气氛。熔窑燃料量减少，所需助燃风亦随之减少，理论上保持原有各小炉风气比例系数即可，但实际各小炉热负荷和总气量调整后，窑内气氛将发生很大变化，尤其减气区域将更趋于强氧化性气氛，必须对各小炉风气比系数进行调整才能维持原有气氛分布。这是因为气体计量误差大，设定各小炉助燃风系数时基本以检测小炉烟气残氧含量数据作参考，而很少采用理论空气量为依据。（3）缓慢调整拉引量，避免液流紊乱。根据A线的多次升降拉引量所总结的经验，普白玻减拉引量速度每天50～60t甚至更多都是可行的，但生产超白玻则不宜短时间快速集中减量，而应力求缓慢匀速，减量速度控制在每班5t左右，降100t/d拉引量需要5～6天时间，否则极易引起窑内液流紊乱，导致析晶与气泡缺陷增加。按此模式运行，A线保持了良好的熔化工艺状态，玻璃缺陷很少，普白玻吨玻璃液缺陷数量＜3个，超白玻＜7个。2.稳定成形（1）升流道温度，开电加热补充成形热量。通常生产2mm薄玻璃需要在成形区域增加热量，以满足摊平抛光所需的温度条件，保证摊平与抛光过程顺利完成，以期得到较好品质的薄玻璃产品。而减少拉引量100t/d却相当于锡槽热量减少了约816kW，因此，生产2mm薄玻璃时需要采取措施补充热量并减少锡槽热量散失。主要措施有：取消锡槽高温区吸热水包，通过提高流道温度和使用部分电加热来补充成形所需热量；进行拉边机区域观察窗保温并关闭观察窗冷却气，进行拉边机杆保温，升高槽底钢壳温度以减少散热；在锡槽高温段设置直线马达和浸没式挡畦控制锡液流动等。实际运行中流道温度升高了约15℃，锡槽底部钢壳温度升高了10℃，成形电加热横向功率分布为边部高中间低，共使用180～230kW。（2）拉边机参数优化，逐级拉薄。与普白玻比较，超白玻摊平与抛光温度低5～6℃，拉薄区温度低4～5℃，生产2mm时以2#为首对拉边机，将成形区后移，拉边机参数按逐级拉薄模式设置，通过电加热功率调节拉薄与定型各区段纵向温度，并控制成形区槽内横向温差≤15℃，取得良好效果，斑马角稳定在55°以上，厚薄差＜0.05mm。拉边机速度曲线见图1。图12mm超白玻拉边机速度曲线3.提升A区温度，关闭B2区A线退火窑按600t/d配置冷却调温系统，重要退火区分为B1和B2两个区，当按拉引量500t/d生产2mm玻璃时，若退火窑热量不足，应力分布很难调整到需要的理想状态。故采取了以下措施：提高锡槽出口温度5℃；升高均热区A区温度至570℃；重新定义重要退火区，B1区仍作退火区使用，关闭B2区风机将其视作后退火区C区使用。如此，能保证薄玻璃退火质量，玻璃弯曲度稳定控制在0.1～0.4mm/m的较好水平，无炸板破片，切割质量良好。结语生产超白玻2mm薄玻璃的难度较大，不仅因为超白玻璃成分变化引起了析晶温度升高玻璃更易产生析晶、拉薄区温度和定型点温度降低更易产生玻筋使光学性能恶化等，还叠加了因大幅降低拉引量引起池底温度大幅攀升，窑内液流紊乱，造成气泡、析晶缺陷增加等难题。实践证明，这些问题通过工艺调整是可以有效控制的，但如何做到及