淺談超薄超白壓延玻璃成形工藝

蘇從含

（海控三鑫（蚌埠）新能源材料有限公司 蚌埠 233000）

0 引言

超白玻璃又稱無色玻璃、高透明玻璃、低鐵玻璃，具有高透光率、高透明性，產(chǎn)品晶瑩剔透、高貴典雅，有玻璃家族“水晶王子”之稱。透光率決定玻璃的品質(zhì)，超白玻璃透光率91.5%以上，而超薄壓延玻璃透光率可達91.7%以上，主要用于太陽能光伏發(fā)電和太陽能光熱組件的封裝或蓋板玻璃。

太陽能光伏玻璃是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的一個重要環(huán)節(jié)，屬于太陽能電池原材料的范疇，主要依附于太陽能電池的發(fā)展而發(fā)展。太陽能光伏玻璃原片生產(chǎn)的難點主要是成形，由于壓延工藝的特殊性，生產(chǎn)3 mm以下的超薄玻璃時厚薄差難以控制，同時板面本來存在的缺陷也會在生產(chǎn)中被進一步放大，通過調(diào)整熔化及成形區(qū)溫度，規(guī)范制定出符合生產(chǎn)超薄壓延玻璃的成形、退火溫度和拉引速度、出口冷卻參數(shù)等，同時對現(xiàn)有的壓延機進行技術(shù)優(yōu)化改進，調(diào)整控制參數(shù)，從而滿足生產(chǎn)超薄玻璃時的壓延成形要求。

1 成形

成形是將熔融的玻璃液轉(zhuǎn)變成具有固定形狀的固體制品。成形必須在一定溫度范圍內(nèi)才能進行，是一個冷卻過程，玻璃首先由黏性液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軕B(tài)，再轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)。壓延機由壓制成形裝置、電力系統(tǒng)、可移動的底座、輥臺和控制系統(tǒng)五部分組成。為保證壓延機能適用于生產(chǎn)不同厚度的玻璃而配置玻璃厚度、設(shè)備高度、上輥水平及副輥斜度等調(diào)整裝置。

壓延機上輥、下輥在電機的帶動下同時轉(zhuǎn)動，高溫玻璃經(jīng)過兩根輥子的滾動、碾壓后成形，成形后其溫度較高，經(jīng)冷卻風(fēng)冷卻、輥子轉(zhuǎn)動的摩擦拉伸，使高溫玻璃帶快速定型、平整。在壓延輥的表面可以加工成不同的花紋，在輥壓過程中，可在玻璃帶上壓制出相應(yīng)的花紋。

2 超薄光伏壓延玻璃主要技術(shù)指標

通過對窯爐熔化溫度、窯壓、拉引速度等工藝參數(shù)的研究及優(yōu)化和壓延機參數(shù)的合理調(diào)整，生產(chǎn)出符合產(chǎn)品標準的超薄壓延玻璃原片。超薄光伏壓延玻璃的主要技術(shù)指標：①厚度差：±0.15 mm；②透過率：≥91.7%；③氣泡：滿足國家標準［5］，見表1。

表1 氣泡標準

要完成技術(shù)指標，生產(chǎn)上必然要考慮以下幾點：成形玻璃液溫度、壓桿壓力、拉引速度。

2.1 提高成形溫度

成形溢流口的橫向溫差是影響玻璃厚度和厚薄差的重要因素。由于玻璃液邊部熱量相對中間熱量的損失大，導(dǎo)致溢流口橫向溫差大，易產(chǎn)生玻璃板兩邊厚中間薄現(xiàn)象，影響厚度的控制。降低溢流口的橫向溫差，是減小玻璃板厚薄差的重要途經(jīng)。溢流口邊部溫度低不僅容易導(dǎo)致玻璃板邊部厚，更容易造成邊部析晶的產(chǎn)生，對產(chǎn)量、質(zhì)量造成影響。溢流口作為整個超白壓延玻璃成形工藝的關(guān)鍵部位，溫度均勻、穩(wěn)定尤為重要。

大多數(shù)壓延成形玻璃廠家溢流口加熱保溫是采用傳統(tǒng)的天然氣槍進行加熱，壓縮空氣和天然氣混合燃燒，從而解決溢流口邊部熱損失大的問題，保持玻璃厚度穩(wěn)定。圖1為支通路改造示意圖。

圖1 支通路改造

為了保持支通路溫度，對原先觀察孔進行密封處理，燒火孔改為可開閉式的圓孔，用孔磚配塞磚封堵，減少熱量散失。當(dāng)成形工序更換壓延機時需使用大閘板擋住玻璃溢流口，此時溢流口玻璃液不流動，支通路內(nèi)溫度散失較快，此時可取下塞磚打開燒火孔，對內(nèi)進行加熱處理，維持支通路溫度。

改造后：（1）支通路尾端溫度高5 ℃左右；（2）支通路封閉，阻擋外來夾雜進入；（3）換機換磚時，燒火孔打開關(guān)閉方便，燒火保持支通路溫度，觀察孔封閉散熱減少，溫度比改造前提升要快，生產(chǎn)1.5 mm厚度玻璃燒火方便、保溫。

第一道擋焰磚加頂鐵，擋焰磚兩邊用壓鐵螺絲固定松緊，減少擋焰磚中間的縫隙，減少散熱和夾雜。增加第二道擋焰磚到溢流口，進行溢流口保溫。

邊部玻璃液溫度相對較低，為了維持玻璃液溫度，首先對邊磚進行改造。邊磚的改造主要有兩個方面，一是前嘴增加下斜面和卡槽，卡槽貼合唇磚前沿如圖2所示。

圖2 玻璃溢流口結(jié)構(gòu)及溢流口邊磚形狀

改造后的邊磚能夠縮小壓延機下輥和唇磚間隙的大小，減少環(huán)境溫度對邊部玻璃液溫度的影響；二是將邊磚接觸玻璃液的側(cè)面切割成一個倒流斜面，形成前窄后寬的形狀（沿玻璃液流動方向），這樣可以避免邊磚超出八字磚導(dǎo)致玻璃液流受阻形成死角而產(chǎn)生大量析晶；三是調(diào)節(jié)邊火火焰大小及槍口位置，使得火焰噴到液面后形成類似蘑菇云的形狀且盡量覆蓋整個邊部液面，槍口靠近邊磚，加熱邊磚，通過邊磚的溫度提升玻璃液溫度。

2.2 壓延機系統(tǒng)改造

壓力系統(tǒng)改造：生產(chǎn)厚度為2 mm玻璃時，老式壓延機自身設(shè)計影響壓力為40000 N，需要人工加壓達到要求，長時間生產(chǎn)壓桿容易變形。改造壓延機系統(tǒng)后，壓力增加為90000 N，壓桿材質(zhì)更好，尺寸更大。

大輥徑：生產(chǎn)薄玻璃時直徑小的壓延輥轉(zhuǎn)速較快，玻璃壓延時帶出熱量多，使壓延輥的表面溫度增高，增大了玻璃板面發(fā)熱和卷輥等危險。直徑300 mm的壓延輥和直徑260 mm的壓延輥在玻璃液壓延拉引出同等長度玻璃的情況下，前者比后者要轉(zhuǎn)的圈數(shù)少，故大輥徑壓延輥可有效減少壓延輥轉(zhuǎn)速過快造成的風(fēng)險。同時為保護壓延輥、保障成形玻璃板面質(zhì)量，需加大壓延輥內(nèi)冷卻水進水量，將壓延輥內(nèi)冷卻水通水內(nèi)徑160 mm改為205 mm，通水內(nèi)徑增大20%，達到成形工藝要求。

2.3 拉引速度

生產(chǎn)薄玻璃時，在保證溫度的情況下速度和壓力尤其重要，如生產(chǎn)1.8 mm厚度玻璃，速度滿足要求，壓力不足時，玻璃厚度厚，因速度快玻璃厚帶出熱能多，玻璃液容易粘輥子。當(dāng)壓力滿足要求，速度不足時，會造成中間厚兩邊薄。生產(chǎn)1.8 mm厚度玻璃時壓力初始目標值70000 N，拉引速度10.5 m/min，可再微調(diào)，拉引量在200 t/d。為了保證超薄玻璃厚度（1.5 mm～2.0 mm），壓延速比一定要合適，一般要達到40以上。

2.4 退火窯

因拉引速度快，退火功率達不到，因此需要更換退火窯風(fēng)機電機。A區(qū)風(fēng)機功率由11 kW改為15 kW，B區(qū)風(fēng)機功率由11 kW改為15 kW，C區(qū)風(fēng)機功率由4 kW改為11 kW。生產(chǎn)薄玻璃時，玻璃退火實施分階段控溫，A區(qū)控制在560～570 ℃；B區(qū)控制在465 ℃左右；C區(qū)控制在350 ℃；RET區(qū)控制在105 ℃，并在實際生產(chǎn)中進行微調(diào)。

3 結(jié)語

超薄壓延玻璃的成形工藝，需要保證玻璃溢流口的溫度穩(wěn)定，減少橫向溫差，再經(jīng)過速比和壓延輥壓力的調(diào)整，來保證玻璃的厚度。通過退火消除臨時應(yīng)力，避免原片切割時的缺陷問題，從而生產(chǎn)出符合產(chǎn)品標準且滿足客戶需求的超薄玻璃。在實際生產(chǎn)過程中影響超薄壓延光伏玻璃質(zhì)量問題的相關(guān)工藝參數(shù)較多，需要不斷摸索、總結(jié)，匹配各工序最佳工藝參數(shù)，完善質(zhì)量管理體系，追求更優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。