電助熔氧化錫電極在液晶玻璃基板中的運用技術(shù)

范 勇,段美勝,王 健

(成都中光電科技有限公司,成都 610000)

在當今的玻璃行業(yè)中，電助熔作為熔爐加熱技術(shù)越來越重要，采用電助熔對窯爐輔助加熱或者全電助熔加熱已經(jīng)在越來越多的玻璃行業(yè)中使用。采用電助熔技術(shù)不僅對窯爐品質(zhì)有較大幅度的提升，同時由于日趨嚴格的環(huán)保技術(shù)要求，也使各大廠家重視廢棄排放問題，也采用了許多辦法解決，但是最廣泛的一種辦法就是增加窯爐電助熔在窯爐熱量使用的比重。我司電助熔在窯爐加熱中的比重從以前的30%調(diào)整到70%，不僅提高了玻璃品質(zhì)，也大大地降低了煙氣排放。

1 采用氧化錫電極的原因

當今的電熔爐玻璃技術(shù)中，使用的電極材料主要有兩種：鉬和氧化錫，鉬電極通常用在還原氣氛的玻璃熔爐中,氧化錫電極通常用在高品質(zhì)的氧化氣氛的玻璃窯爐中，例如鉛玻璃電熔爐，電極材料都用氧化錫。氧化錫作為玻璃熔爐的電極材料，有許多優(yōu)點，氧化錫電極本身是一種陶瓷材料，屬于N型半導(dǎo)體，當溫度升高到800 ℃時，其電導(dǎo)率呈指數(shù)形式增加，在600 ℃以上就能成為一種良導(dǎo)體，高溫時的導(dǎo)電性能比鉛玻璃和電熔AZS磚都好，只是比鉬稍差。氧化錫電極是通過靜壓成型后在高溫下燒結(jié)而成的，外形一般根據(jù)不同要求做成塊狀或圓柱形狀，具有其他耐火材料沒有的導(dǎo)電性能[1]。在熔融的玻璃中，它具有很強的耐腐蝕能力。而氧化錫被還原出的金屬錫對玻璃無著色作用，由于更換氧化錫電極相當困難，必須在停爐的情況下才能進行，且更換氧化錫電極的費用相對較高，因此除了設(shè)計窯爐時必須考慮到氧化錫電極的損耗最小外，在使用操作過程中，就需要維護好氧化錫電極。SnO2在不同溫度下的電阻率曲線如圖1所示。

2 在窯爐生產(chǎn)過程中推進氧化錫電極的原因

2.1 電極正常使用中壽命影響因素

電極在窯爐中會受到高溫、化學(xué)及電化學(xué)反應(yīng)等因素作用。合理選擇電流密度可以減緩電極腐蝕速率，如果選擇電極時截面積過小，電流密度就會過大，電極消耗量也就越大，同時還會造成玻璃液污染，氣泡增多等不良問題。氧化錫電極表面溫度是電極損耗的最重要因素，電極表面溫度越高，電極損耗越快。電極表面溫度主要受兩個因素影響：電極表面的電流密度和電極區(qū)域的玻璃液溫度即熔化池溫度。

為了保護氧化錫電極，延長其使用壽命，氧化錫電極表面的電流密度承受最大為0.3 A/cm2。越過這個極限，氧化錫電極損耗加快，甚至開裂，熔化池溫度控制在1 400～1 550 ℃之間。在操作過程中需要增加功率時，增加量不能一步到位，應(yīng)緩慢進行，如果突然增加的幅度較大，電極表面的電流密度就突然增加，這樣電極表面的溫度就會急速上升，氧化錫電極不能適應(yīng)就容易出現(xiàn)損壞。這一點在操作中應(yīng)該切記[2](如圖2)。

2.2 不推進電極對窯爐產(chǎn)生的影響

生產(chǎn)中窯爐高溫玻璃液對氧化錫電極不斷侵蝕，會增加耐火材料缺陷的隱患，會影響電助熔對玻璃液的加熱效率和窯爐的安全，同時從電氣角度來看，隨著電極磚的腐蝕增加，電極之間玻璃液的長度增加[3,4]。根據(jù)公式R=ρ·L/S，在ρ值沒有其他因素改變的情況下，L增加會導(dǎo)致R增大，在恒定電流模式下，就會使功率間接增大，既增加了耗電量又會使電極接觸面溫度升高，對電極以及四周的池壁磚壽命都有很大的影響。為確保窯爐安全和工藝生產(chǎn)穩(wěn)定，因此需要定期(暫定3個月/次)對電極磚進行推進。推進數(shù)量根據(jù)不同窯爐結(jié)構(gòu)進行確定。

3 推進氧化錫電極的措施

設(shè)計初期需要考慮到采用適宜推進輔助工具(機械底座，推進螺釘?shù)?。提前一天對窯爐周圍進行絕緣檢測(立柱對地、鋼構(gòu)對地 、底板對地、大梁對地、加料機A、B對地等部位的絕緣情況，收集相關(guān)數(shù)據(jù)作為推進后的數(shù)據(jù)參考比對)。同時準備相關(guān)工具，勞保用品若干。推進過程中擠料、漏料應(yīng)急措施準備：窯爐兩側(cè)各準備壓縮空氣冷卻風(fēng)管兩根，窯爐兩側(cè)各準備消防水袋一根。當天推進前窯爐本體及附屬結(jié)構(gòu)檢查(主要檢查：池壁磚裂紋、電極磚、陶瓷絕緣塊、螺桿是否緊固、水電氣風(fēng)管是否有干涉等)。進行推進電極前一小時相關(guān)操作，降加料機頻率，降液位到一定范圍，避免在推進過程中液位波動較大對后續(xù)工序產(chǎn)生不利影響。

為確保推進過程安全，采用左右兩側(cè)鋼構(gòu)接地。推進操作中需要帶上絕緣手套，使用棘輪扳手先推電極底部兩根頂絲前進，上部同時、同速度推進。如果阻力非常大，推進暫時停止，繼續(xù)保溫。當推進阻力較小時，開始繼續(xù)推進。如果阻力還是比較大，則停止此電極磚推進作業(yè)，待查找原因后進行。在推進過程中，兩人一定要基本同步同速度地進量，且采用先底部1/4圈，再上部跟進1/4圈，依次進行，不斷重復(fù)上述過程，直至推到預(yù)定圈數(shù)。

在推進過程中，隨時注意觀察池壁磚與池壁磚縫、過橋磚縫等是否有明顯的移位和磚縫異常變大的情況，防止磚炸裂發(fā)生漏液異常，推進過程中，及時用扳手擰緊池底和池壁磚所有頂緊絕緣塊，防止掉落?？刂剖胰藛T密切注意液位，根據(jù)液位變化情況，調(diào)整基準頻率；同時注意控制碹頂溫度、爐壓及其它工藝。以每30 min 20%開度逐漸開啟電極冷卻風(fēng)，至開度恢復(fù)原值，控制室維持冷卻風(fēng)總風(fēng)壓。重復(fù)上述步驟，依次完成各對電極的推進工作。

4 推進氧化錫電極后的效果分析

4.1 窯爐壽命提高分析

推進電極后由于電極磚與池壁磚墻面持續(xù)保持水平后，減少了玻璃液對池壁磚側(cè)面的腐蝕情況，因此電極的電流多數(shù)從玻璃液內(nèi)通過，不會有電流作用于池壁磚的側(cè)面。如果不及時對電極進行推進，玻璃液會占據(jù)腐蝕電極的位置，從而對池壁磚側(cè)面進行腐蝕，極大地加快池壁磚的腐蝕速度，從而縮短窯爐的使用壽命。

我司通過定期推進電極后，窯爐壽命從以前5年爐齡提高到6年左右，池壁磚的耐用性能得到充分的保護，不僅降低了設(shè)備投資成本，間接提高了生產(chǎn)效率，而且由于池壁磚腐蝕程度減小，玻璃液中雜質(zhì)也相應(yīng)減少，工藝情況也相當?shù)姆€(wěn)定。

4.2 工藝能耗變化分析

推進電極后，根據(jù)公式R=ρ·L/S，由于L變小,會導(dǎo)致R變小，在恒定電流情況下，所需要的功率也會變小，從而節(jié)約了能源。

5 結(jié) 論

通過以上分析，在使用電極窯爐時，不僅在設(shè)計初期要考慮到電助熔的選型(電流密度計算)，在升溫階段也要保護電極的被氧化，最后階段就是按照相應(yīng)的步驟對電極進行定期推進，任何一項出現(xiàn)事故或故障，電助熔都不能正常工作，所以精益求精、按圖施工，定期規(guī)范作業(yè)是窯爐良好運行的前提。