浮法玻璃錫槽冷修改造系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

賈立彬

（漳州旗濱玻璃有限公司 漳州 363401）

0 引言

錫槽是浮法玻璃成形的重要設(shè)備，錫槽外殼密封需要不斷地改進(jìn)完善，同時(shí)錫槽腔內(nèi)通入保護(hù)氣體（N2及 H2）阻擋氧氣入內(nèi)與錫液反應(yīng)，錫槽產(chǎn)生錫渣，需要清理又要做好錫渣箱周邊密封技術(shù)。利用浮法玻璃生產(chǎn)線冷修改造機(jī)會(huì)，根據(jù)錫槽運(yùn)營8年中，平時(shí)記錄的生產(chǎn)問題的積累，針對(duì)錫槽流道結(jié)構(gòu)、錫槽拉邊機(jī)水包、在線鍍膜器高溫區(qū)、電加熱功率熱點(diǎn)分布及其錫槽監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)控制等問題，在冷修改造中一一解決，提高錫槽運(yùn)行效率與使用壽命。

1 浮法玻璃錫槽

眾所周知，熔窯、錫槽、退火窯是玻璃企業(yè)三大熱工設(shè)備，錫槽是三大熱工設(shè)備之一，也是浮法玻璃生產(chǎn)的核心部位，整個(gè)錫槽是一個(gè)密閉罩殼的環(huán)境下生產(chǎn)浮法玻璃。浮法玻璃成形原理［1］將設(shè)計(jì)制造玻璃的各種原料稱量混合后，投入熔窯，經(jīng)過熔化、澄清并冷卻至1 100～1 000 ℃的玻璃液，通過與錫槽連接的流道連續(xù)流入錫槽內(nèi)并漂浮在相對(duì)密度大的錫液表面上，由玻璃自身重力、表面張力，借助于拉邊機(jī)以及其過渡輥臺(tái)拉力的共同作用下，玻璃液在錫液面上鋪開、攤平、拉薄（或積厚），形成上下表面平整的玻璃基片，在錫槽尾部外過渡輥臺(tái)及與之連接的退火窯傳動(dòng)輥的牽引下，進(jìn)入退火窯退火冷卻消除應(yīng)力，進(jìn)入冷端自動(dòng)化切割系統(tǒng)。一般玻璃熔窯運(yùn)行8年后，需要停機(jī)冷修，錫槽也隨之冷修，利用冷修機(jī)會(huì)，可以針對(duì)拉邊機(jī)系統(tǒng)、錫槽流道結(jié)構(gòu)、錫槽電加熱分布、在線鍍膜操作區(qū)域及錫渣箱及其控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，全面提升玻璃板面質(zhì)量。

2 浮法玻璃機(jī)械設(shè)備冷修改造

2.1 錫槽拉邊機(jī)冷修改造

設(shè)計(jì)優(yōu)化了能夠?qū)λ催M(jìn)行過濾、調(diào)節(jié)水流量、顯示出水口水溫度、并提供溫度偏高或者流量偏低自動(dòng)報(bào)警的拉邊機(jī)冷卻系統(tǒng)。拉邊機(jī)波紋管與邊封連接方式改造，方便安裝與拆卸，增加波紋管與機(jī)桿間的密封。

2.2 錫槽冷卻水包冷修改造

將水包統(tǒng)一整改成懸掛式，水包滾輪調(diào)整至軌道梁上表面，高溫區(qū)設(shè)三對(duì)疊插水包（疊插1 500 mm），中溫區(qū)設(shè)置兩對(duì)對(duì)插式水包，低溫區(qū)布置單插水包，錫槽循環(huán)水改為上進(jìn)水的方式，錫槽循環(huán)水管安裝在軌道之上，地面干凈整潔。見圖1。

圖1 錫槽冷卻水包布置示意圖

2.3 流量閘板材質(zhì)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

原材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的閘板，在使用一段時(shí)間后，出現(xiàn)了較大的變形，如再繼續(xù)使用，就容易卡在蓋板之間及造成流量的波動(dòng)，影響生產(chǎn)穩(wěn)定性。一是流道溫度比較高，材料在高溫下發(fā)生熱變形（原閘板為Cr20Ni80材質(zhì)，熱膨脹系數(shù)約為18×10-6℃-1；二是閘板過薄，上游玻璃液的壓力易造成閘板向錫槽方向彎曲。

現(xiàn)采用熱變形量更小的鑄鋼材質(zhì)(熱膨脹系數(shù)約為11×10-6℃-1，并減小閘板高度（900 mm減為700 mm），增加閘板厚度（平均厚度約為60 mm），改善閘板受力效果明顯。

2.4 錫槽胸墻邊封冷修改造

邊封長(zhǎng)度由300 mm加長(zhǎng)至350 mm，錫槽邊封全部新型保溫密封材料重新制作。錫槽頂蓋磚及吊掛件全部拆除更換，收縮段后的下部隔墻結(jié)構(gòu)保留；錫槽頂蓋的胸墻高度由700 mm降到640 mm，大幅度降低能耗。

2.5 浮法玻璃錫槽錫渣箱設(shè)計(jì)改造

錫槽渣箱，位于錫槽與退火窯的過渡系統(tǒng)，錫渣箱，由上罩體、下箱體、石墨擦錫裝置和過渡輥及其傳動(dòng)系統(tǒng)組成。上罩體內(nèi)設(shè)置有多道可升降的調(diào)節(jié)擋簾，擋簾下端盡量接近玻璃上表面；下箱體內(nèi)部設(shè)置多道隔板；過渡輥底部設(shè)置石墨擦錫裝置，石墨塊盡量接近過渡輥。玻璃帶經(jīng)過由錫渣箱內(nèi)三根過渡輥逐步抬離錫液面從錫槽出來進(jìn)入退火窯切割系統(tǒng)。

2.5.1 原錫渣箱

原錫渣箱長(zhǎng)期處于500～600 ℃的工況下，上罩體和調(diào)節(jié)擋簾受熱變形無法升降，下箱體的隔板受熱膨脹變形劃傷過渡輥，石墨擦錫裝置的U形導(dǎo)槽受熱膨脹變形，石墨塊底部頂升機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期受熱失效，導(dǎo)致石墨塊卡死或抱輥，在生產(chǎn)中出現(xiàn)了不少問題。由于錫渣箱后端很難完全密封，外界空氣進(jìn)入錫槽造成錫液氧化，使得玻璃底面沾錫嚴(yán)重影響玻璃質(zhì)量。

2.5.2 新型錫槽渣箱結(jié)構(gòu)

新型錫槽渣箱結(jié)構(gòu)見圖2。新型錫槽渣箱采用氣體冷卻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決了渣箱在長(zhǎng)期高溫工況下的結(jié)構(gòu)變形和部件失效問題；采用氣幕密封的方式提高渣箱的密封性能。錫槽渣箱設(shè)備設(shè)計(jì)改造重點(diǎn)在于密封，阻止外部空氣進(jìn)入錫槽。

圖2 新型錫槽渣箱結(jié)構(gòu)示意圖

具體措施：

（1）在上罩體的矩形鋼管骨架和石墨擦錫裝置的U型導(dǎo)槽內(nèi)都通入冷卻氣體，防止上罩體的鋼管骨架受熱膨脹變形阻卡調(diào)節(jié)擋簾的升降，防止石墨擦錫裝置的U型導(dǎo)槽受熱膨脹變形阻卡石墨塊的調(diào)節(jié)與更換。

（2）上罩體的矩形鋼管骨架和石墨擦錫裝置的U型導(dǎo)槽上配鉆微孔，冷卻氣體從微孔內(nèi)噴出形成氣幕，阻止外部空氣進(jìn)入錫槽，提高渣箱的密封性。

（3）在過渡輥下設(shè)計(jì)帶有微孔的矩形鋼管，通入冷卻氣體形成氣幕吹掃清潔過渡輥，并阻隔空氣進(jìn)入錫槽。

3 浮法玻璃錫槽電器設(shè)備冷修改造

3.1 錫槽電加熱分區(qū)及測(cè)點(diǎn)改造

錫槽電加熱重新排布分區(qū)，電加熱功率由4 709.7 kW減少至4 428.75 kW。測(cè)點(diǎn)按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，具體測(cè)點(diǎn)與數(shù)量調(diào)整見表1。

表1 錫槽電加熱測(cè)點(diǎn)及數(shù)量匯總 單位：個(gè)

從表1可以看出，600 t/d浮法玻璃生產(chǎn)線，在錫槽擋坎處的電加熱分布較稀疏，導(dǎo)致底磚下部的結(jié)合水殘留量遠(yuǎn)高于其他地方，錫槽加錫后由于底部溫度的上升，使殘留的結(jié)合水進(jìn)一步分解，而石墨擋坎浮起后形成的縫隙為氣體的積聚提供條件，很容易產(chǎn)生槽底泡。因此，在排布電加熱時(shí)，需要調(diào)整石墨擋坎上部的電加熱分布，使此處底磚在烤槽時(shí)能夠更加充分均勻地加熱，減少底部結(jié)合水的殘留，從而減少槽底泡的產(chǎn)生。

3.2 錫槽自動(dòng)化工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)冷修改造

由于傳統(tǒng)的外窺工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)存在很多觀測(cè)上的局限性，近年來推出的高溫內(nèi)窺式工業(yè)電視因其監(jiān)控探頭伸入錫槽內(nèi)部，具有觀察角度好、視場(chǎng)角大等優(yōu)點(diǎn)，可以清晰地觀察整個(gè)玻璃板的運(yùn)行情況、拉邊機(jī)的工作狀況等，可以用少量的高溫內(nèi)窺式工業(yè)電視監(jiān)控錫槽玻璃生產(chǎn)過程的全貌，為優(yōu)化浮法玻璃錫槽的工藝提供有效的手段［2］。

通過設(shè)計(jì)外窺與內(nèi)窺技術(shù)組合系統(tǒng)，滿足錫槽自動(dòng)化管理要求。

（1）內(nèi)窺式高溫電視監(jiān)控系統(tǒng)

內(nèi)窺式高溫電視監(jiān)控系統(tǒng)由CCD光電攝像系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成，見圖3。

圖3 錫槽內(nèi)窺式高溫電視監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

光電攝像系統(tǒng)包括：光學(xué)系統(tǒng)C定焦或變焦鏡頭；高分辨率CCD攝像機(jī)；溫度系統(tǒng)流量傳感器；控制電路?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場(chǎng)控制箱及其連接電纜、冷卻水包及導(dǎo)軌支架?，F(xiàn)場(chǎng)控制箱主要由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視器、攝像頭溫度數(shù)顯表、變焦控制電路、超溫報(bào)警保護(hù)、低水流量報(bào)警系統(tǒng)以及用于接收傳感器信息、傳送實(shí)時(shí)視頻圖像和報(bào)警信號(hào)至中央控制室、接收并執(zhí)行中央控制室的相關(guān)操作指令的接口電路組成。冷卻水包由水冷卻和氣冷卻兩部分組成，保證光電攝像系統(tǒng)工作的環(huán)境溫度小于45 ℃。遠(yuǎn)程監(jiān)視器采用上、下、左、右四種切換圖像畫面方式。

（2）外窺式高溫電視監(jiān)控系統(tǒng)

外窺式高溫電視監(jiān)控系統(tǒng)由高清晰度進(jìn)口黑白攝像機(jī)、高溫針孔鏡頭、不銹鋼水氣保護(hù)罩、工業(yè)專用彩色液晶顯示器、視頻電纜及控制電纜組成，見圖4。

圖4 錫槽外窺式高溫電視監(jiān)控系統(tǒng)圖

內(nèi)窺式高溫電視監(jiān)控系統(tǒng)與外窺式高溫電視監(jiān)控系統(tǒng)圖相結(jié)合的設(shè)計(jì)模式［3］，可以監(jiān)察浮法玻璃基片在錫槽內(nèi)部的相對(duì)位置、對(duì)拉邊機(jī)運(yùn)行情況等成形生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。操作人員可以根據(jù)監(jiān)視器上顯示的玻璃帶、拉邊機(jī)、擋邊輪的工況，及時(shí)調(diào)整拉邊機(jī)的位置與錫槽溫度等工藝參數(shù)，在中央控制室根據(jù)系統(tǒng)所顯示的錫槽工況直接操作推棒，以防止玻璃甩板，確保生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定。

4 結(jié)語

通過浮法錫槽冷修改造，解決了拉邊機(jī)調(diào)節(jié)水流量問題、解決了錫槽渣箱受熱變形密封性差問題、解決了錫槽腔內(nèi)實(shí)時(shí)高溫電視監(jiān)控系統(tǒng)問題等。尤其錫槽冷修改造后，提升了錫槽生產(chǎn)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)了有效控制拉邊機(jī)脫邊、玻璃面沾錫、玻璃漂浮擺板以及玻璃斷板等在線監(jiān)視控制能力，阻止了生產(chǎn)事故發(fā)生，降低了錫液消耗量與員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益顯著。