调整超白浮法玻璃板下沾锡的生产实践

潘弘 郝元涛 王涛 田华 孙钢

（1. 金晶科技股份有限公司 淄博 255086；2. 滕州金晶玻璃有限公司 滕州 277500）

0 引言

浮法玻璃的生产在锡槽内完成成形作业，在成形过程中由于浮托介质锡液受到污染而使玻璃产生了与锡有关的缺陷，俗称锡缺陷。主要有光畸变点、锡石、钢化彩虹和沾锡等几大类。纯锡与玻璃带互不浸润，不会粘附在玻璃板下表面，而是锡被污染后产生的氧化物、硫化物等粘附在玻璃板下表面或提升辊表面，造成粘锡现象。当锡槽出口端存在锡灰时，玻璃下表面将粘有锡灰。纯净的锡液对玻璃板的浸润角为175°，当锡中有铝、镁、氧、硫等杂质时，锡的表面张力或浸润性发生变化，便产生了沾锡现象。特别是超白浮法玻璃，由于原料成分中铁含量低，渗锡量比普通浮法玻璃、颜色玻璃高，因此会增加锡耗、加大锡的污染；此外晶莹剔透的特性进一步放大了沾锡缺陷。

1 锡缺陷的形成机理

锡槽作为一个动态平衡系统，是由锡槽结构（入口端、出口端和本体）、锡液、保护气体、玻璃带等几个要素构成的。即使锡槽具备良好的密封性，高纯度的锡液，保护气体低于5×10-6等都符合理论要求，但其污染依然存在。随着生产时间的延长，锡槽累积污染也会造成锡缺陷的产生。更为主要的是，构成要素也在发生着变化，如：水的引入、氧气的引入、硫的引入等，都是造成锡缺陷的污染源。

1.1 锡槽中的水

（1）氢气与氧气发生反应生成水，故要求保护气体的露点为-50 ℃左右。如果锡槽内氢气含量低，氧气就会溶解到锡液里，随着时间的推移，氧气就会与锡液发生反应产生锡灰。高温区没有锡灰不代表没有氧气进入，氧气在锡液中的溶解度随温度的升高而增大。高温区氧气在锡液中的溶解度约为900×10-6，而在低温区出口端，其溶解度约为10×10-6。锡灰的显现主要是由于温度问题，随着锡液对流成形温度的降低，氧气在锡液中的溶解度也逐步降低，析出的氧气会与锡液发生反应，形成氧化锡，因此在锡槽出口及收缩段常有锡灰出现。

（2）密封泥料中掺入水。锡槽密封是在密封胶内掺入水和密封泥料混合进行密封，水吸附在保温棉里造成部分水蒸气挥发至锡槽内。该操作必须杜绝掺入水，避免人为造成锡槽的污染。

1.2 氧气

（1）保护气体和玻璃液的引入。保护气体中氧及玻璃液从板下侵入锡液的氧含量是很小的，甚至是微乎其微的。

（2）锡槽入口端、锡槽槽体、锡槽出口端的引入。入口端的锡槽槽压相对于熔窑冷却部压力较低时，在压力差和浓度差的双重作用下，大窑废气从节流闸板与侧墙之间10～20 mm的间隙处进入锡槽；从锡槽槽体引入的氧气主要是边封、观察窗、测温孔、挡边轮、拉边机与锡槽的结合处等密封不严所致。锡槽槽内未被玻璃带覆盖的锡液面区域发生氧化反应最为激烈。锡槽出口端虽然有挡帘、板下氮气气封和板下擦锡装置，但也不是完全密闭的，氧气的扩散和渗透也是存在的。为保持良好密封，挡帘高度理论上越接近玻璃带密封效果越好。在生产实践中，一般挡帘高度距玻璃板20～30 mm；板下擦锡条接触辊子，起到清除辊子上锡的氧化物和密封作用。

（3）氧气的锡液循环。中间的锡液随玻璃板向锡槽出口流动，由于温差的影响，锡液沿锡槽边部由出口端回流至高温区。锡液作为氧气的载体，由高温区侵入溶解后的氧气，对流至低温区因过饱和而释放。在1 050 ℃时氧气的溶解度为900×10-6， 650 ℃时氧气的溶解度为15×10-6。

锡灰多少是衡量锡槽工况状态好坏可见的标示之一。在改变宽度、厚度时，收缩段液流发生变化，一部分锡灰也会带到出口板下，使出口锡灰增多。必须解决收缩段锡灰多的问题，若收缩段处锡灰减少，出口锡灰也会减少。

1.3 硫

（1）保护气体的引入硫的含量是很小的，甚至是微乎其微的。

（2）玻璃原料的引入。浮法玻璃原料中使用芒硝作为澄清剂和助熔剂，导致玻璃成分中含有0.2%～0.3%的SO3。熔融的玻璃液经流道、流槽进入锡槽后，硫离子既以硫化物的形式挥发至锡槽气氛中，又可以从玻璃下表面侵入到锡液中。拉引量越大，硫含量越多，硫产生的缺陷越多。

（3）锡槽入口端。入口端的锡槽槽压相对于熔窑冷却部压力较低时，在压力差和浓度差的双重作用下，大窑废气从节流闸板与侧墙之间10～20 mm的间隙处进入锡槽。

（4）锡槽出口端的引入。主要是锡槽出口过渡辊台处使用SO2。 SO2能对钢辊进行保护，防止玻璃下表面沾锡灰，增强玻璃表面强度，但是由于压力差和浓度差的双重作用SO2会渗透到锡槽，与锡发生化学反应：SO2+3Sn→2SnO+SnS。其污染程度与SO2的使用量、过渡辊台密封状况及使用位置有关。原则上在满足玻璃板下表面质量的前提下，SO2的使用量越少越好。

2 锡化合物的性质及锡槽内的污染循环

在锡槽中对玻璃成形质量产生影响的锡化合物主要是氧化锡（SnO2）、氧化亚锡（SnO）、硫化亚锡（SnS）。

（1）SnO2，密度6.7～7.0 g/cm3，熔点2 000 ℃，高温时的蒸气压非常低，不溶于锡液，在正常生产时，在锡槽的温度条件下为固体，以浮渣的形式出现在低温区，通常浮渣都聚集在锡槽出口端。

（2）SnO，熔点1 040 ℃，固体为蓝黑色粉末，能溶解于锡液中。氧化亚锡的蒸气为多分子的聚合物（SnO）x，x为1～4，在一定的条件下，有其各自的平衡蒸气压。在锡槽的还原气氛中，SnO可以存在，往往溶解于锡液或以蒸气的形式存在。

（3）SnS，密度5.27 g/cm3，固体为蓝黑色晶体，熔点865 ℃，具有较大的蒸气压，正常生产时在锡槽的温度条件下极易进入气氛中。

（4）锡槽中的污染循环主要是氧的污染循环和硫的污染循环。

氧的污染循环。氧气使锡氧化生成氧化亚锡和氧化锡浮渣，氧化亚锡一部分溶解于锡液、另一部分挥发进入到槽内空间气氛中。此外，玻璃中的氧部分进入锡液，同样会使锡液氧化；玻璃的上表面则有水蒸气进入槽内气氛，增加了气氛中的氧化组分。

硫的污染循环。在玻璃带上表面是以硫化氢的形式释放进入槽内空间气氛；在玻璃下表面，硫进入锡液形成硫化亚锡，槽内空间气氛中的硫化氢和锡反应生成硫化亚锡，这些硫化亚锡熔于锡液并部分进入气氛中。

污染的危害程度与氧、硫等杂质的含量有关。当杂质含量比较多时，挥发量可达到的程度见表1。

表1 锡中杂质与相应锡的挥发量

由表1可见，避免和减少锡的化合物对玻璃质量的影响，应尽量减少进入锡槽的氧、硫、水蒸气等杂质。

3 沾锡综合控制调整措施

我司某生产线自2019年5月开始，入口端、锡槽槽体及出口端降低挡帘等密封都做得较好的情况下，锡槽出口锡液污染严重，玻璃板与沿口三角区下形成块状的聚集物。

玻璃板下表面质量不稳定，出现亮锡和粘附物清洗不掉的缺陷，给产质量造成一定影响。通过加强前端排废、出口端密封、增加保护气体用量、加锡、提高槽压等措施改善锡槽工况，净化锡液，减少锡的污染；调整过渡辊爬坡曲线，减少1#辊承重力，使玻璃板较平缓地进入退火窑等系统性持续调整，沾锡得到有效控制，主要是从以下方面进行调整。

（1）恢复“双向排废”工艺的理想状态

在锡槽前端两侧各设置两个排废管，理论上15%～20%槽内空间气氛从排废孔排出，其中很多的SnS蒸气被排出。由于1#排废管受高温烧损，导致排废管烧透，影响排废效果，造成SnS、SnO等锡的污染物在锡槽内增多，进一步污染锡液。更换新排废管后，排废效果明显增强。

（2）增加保护气体用量

使用边封观察窗氮氢气混合气体，提高边部还原气氛；调整高、中、低区气体用量：P低＜＜，使气流从中温区向高温区、低温区两端排出，中温区用量最大，起到高温区、低温区隔断气流的作用。保护气体用量调整见表2。

表2 保护气体用量调整

（3）提高槽压，减少外界氧气的渗入，降低渗锡量

调整挡帘高度，距玻璃带高度≤10 mm、降低出口闸板槽压，控制在40～42 Pa。一方面减少外界氧气由边封等处渗入锡槽污染锡液，另一方面增加了锡槽进口端的排废能力，同时保持过渡辊台微正压。槽压可以控制在40～50 Pa，但太大也不好，如高于60 Pa，打开锡槽时槽压波动大，容易产生其他缺陷。

（4）调整爬坡曲线，减少1#辊承重力

5月份，玻璃板与沿口三角区下形成块状的聚集物导致板下划伤，分别上调过渡辊1#标高7 mm，2#标高8 mm，1#辊标高偏离理论标高7 mm、2#辊标高偏离理论标高20 mm。锡槽工况发生变化后，该爬坡曲线不适应生产工艺的变化，回调1#辊标高至理论标高，2#辊回调10 mm。调整后标高见表3。

表3 过渡辊台标高 mm

调整爬坡曲线，只能减缓沾锡缺陷的级别，未能从根本上解决。

（5）增强出口密封

由钢挡帘更换为高纯陶瓷纤维毡，减少了氧气的渗入，锡槽工况得到改善。经过更换排废管、增加保护气体后，锡槽工况有所改善，出口板下锡灰减少，但是还未达到清洁的工艺要求。利用冷修废旧的挡帘进行改造，冷态下组装好软挡帘更换原1#钢挡帘后，板下无锡灰，达到锡槽出口密封的工艺要求。

（6）加锡

加锡即增大浮托力，又可以提高氧、硫等污染物的溶解度。锡槽出口沿口和把渣池沿口受烤窑升温、地基下沉等影响因素会发生变形，在2013年发生一次沿口漏锡事故，采取顶锡槽沿口的措施后保证了加锡量。结合生产实践，600 t/d浮法玻璃线加锡量在500 kg/月以上。

（7）稳定的锡槽出口温度

玻璃板在出口抬起温度一般为615 ℃左右，出锡槽时温度为600 ℃左右，进入退火窑玻璃板温度为590 ℃左右。降低锡槽出口温度，利于板下沾锡的调整；若调至极限，会有断板风险或出现咯伤缺陷。大多数企业规定锡槽出口温度指标±2 ℃波动，我司按±1 ℃控制，且规定锡槽出口边部电加热生产不同板宽时的功率，保持玻璃板横向温差的相对稳定，这样有利于过渡辊挠度变形和热膨胀的稳定。

（8）建立合理的锡槽出口三角区工艺状态

玻璃板经1#过渡辊抬起出锡槽，离开锡液面的位置称为爬坡点，该区域形成一个三角形，俗称锡槽出口三角区。在狭小的空间里存在气相、液相、固相，锡槽空间里的气氛气体与锡液过饱和释放的氧、硫、氧化亚锡等有害物质及过渡辊台渗透来的氧、二氧化硫相互作用，进而影响玻璃板与锡液的浸润性。在合适锡槽出口温度制度、保证不蹭沿口的前提下，尽量减少三角区的面积，减少外界氧、二氧化硫的污染和槽内排废气流对1#辊的冲击。以6 mm×3660 mm为基准，爬坡点距沿口锡液面纵向距离为80～100 mm；玻璃板距沿口垂直距离10 mm；1#辊中心距距沿口槽体钢壳外沿240～260 mm。

4 结语

影响锡槽工况的因素可分为工艺波动因素和操作波动因素。减少氧、硫的污染是沾锡好转的主要因素，更换1#排废管及1#出口挡帘，提高槽压起主要作用，过渡辊台合理爬坡曲线的调整、加锡等其他工艺调整利于工艺状态的好转。保持出口温度制度的稳定控制、不定时清板下锡灰、加强锡槽密封等；监督规范性操作，良好组织生产计划，避免反复收扩板等操作，板下表面质量沾锡得到有效控制。