浮法玻璃锡槽冷修改造系统设计优化探讨

贾立彬

（漳州旗滨玻璃有限公司 漳州 363401）

0 引言

锡槽是浮法玻璃成形的重要设备，锡槽外壳密封需要不断地改进完善，同时锡槽腔内通入保护气体（N2及 H2）阻挡氧气入内与锡液反应，锡槽产生锡渣，需要清理又要做好锡渣箱周边密封技术。利用浮法玻璃生产线冷修改造机会，根据锡槽运营8年中，平时记录的生产问题的积累，针对锡槽流道结构、锡槽拉边机水包、在线镀膜器高温区、电加热功率热点分布及其锡槽监控自动化系统控制等问题，在冷修改造中一一解决，提高锡槽运行效率与使用寿命。

1 浮法玻璃锡槽

众所周知，熔窑、锡槽、退火窑是玻璃企业三大热工设备，锡槽是三大热工设备之一，也是浮法玻璃生产的核心部位，整个锡槽是一个密闭罩壳的环境下生产浮法玻璃。浮法玻璃成形原理［1］将设计制造玻璃的各种原料称量混合后，投入熔窑，经过熔化、澄清并冷却至1 100～1 000 ℃的玻璃液，通过与锡槽连接的流道连续流入锡槽内并漂浮在相对密度大的锡液表面上，由玻璃自身重力、表面张力，借助于拉边机以及其过渡辊台拉力的共同作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、拉薄（或积厚），形成上下表面平整的玻璃基片，在锡槽尾部外过渡辊台及与之连接的退火窑传动辊的牵引下，进入退火窑退火冷却消除应力，进入冷端自动化切割系统。一般玻璃熔窑运行8年后，需要停机冷修，锡槽也随之冷修，利用冷修机会，可以针对拉边机系统、锡槽流道结构、锡槽电加热分布、在线镀膜操作区域及锡渣箱及其控制系统进行设计改造，全面提升玻璃板面质量。

2 浮法玻璃机械设备冷修改造

2.1 锡槽拉边机冷修改造

设计优化了能够对水源进行过滤、调节水流量、显示出水口水温度、并提供温度偏高或者流量偏低自动报警的拉边机冷却系统。拉边机波纹管与边封连接方式改造，方便安装与拆卸，增加波纹管与机杆间的密封。

2.2 锡槽冷却水包冷修改造

将水包统一整改成悬挂式，水包滚轮调整至轨道梁上表面，高温区设三对叠插水包（叠插1 500 mm），中温区设置两对对插式水包，低温区布置单插水包，锡槽循环水改为上进水的方式，锡槽循环水管安装在轨道之上，地面干净整洁。见图1。

图1 锡槽冷却水包布置示意图

2.3 流量闸板材质及结构优化

原材质和结构的闸板，在使用一段时间后，出现了较大的变形，如再继续使用，就容易卡在盖板之间及造成流量的波动，影响生产稳定性。一是流道温度比较高，材料在高温下发生热变形（原闸板为Cr20Ni80材质，热膨胀系数约为18×10-6℃-1；二是闸板过薄，上游玻璃液的压力易造成闸板向锡槽方向弯曲。

现采用热变形量更小的铸钢材质(热膨胀系数约为11×10-6℃-1，并减小闸板高度（900 mm减为700 mm），增加闸板厚度（平均厚度约为60 mm），改善闸板受力效果明显。

2.4 锡槽胸墙边封冷修改造

边封长度由300 mm加长至350 mm，锡槽边封全部新型保温密封材料重新制作。锡槽顶盖砖及吊挂件全部拆除更换，收缩段后的下部隔墙结构保留；锡槽顶盖的胸墙高度由700 mm降到640 mm，大幅度降低能耗。

2.5 浮法玻璃锡槽锡渣箱设计改造

锡槽渣箱，位于锡槽与退火窑的过渡系统，锡渣箱，由上罩体、下箱体、石墨擦锡装置和过渡辊及其传动系统组成。上罩体内设置有多道可升降的调节挡帘，挡帘下端尽量接近玻璃上表面；下箱体内部设置多道隔板；过渡辊底部设置石墨擦锡装置，石墨块尽量接近过渡辊。玻璃带经过由锡渣箱内三根过渡辊逐步抬离锡液面从锡槽出来进入退火窑切割系统。

2.5.1 原锡渣箱

原锡渣箱长期处于500～600 ℃的工况下，上罩体和调节挡帘受热变形无法升降，下箱体的隔板受热膨胀变形划伤过渡辊，石墨擦锡装置的U形导槽受热膨胀变形，石墨块底部顶升机构长期受热失效，导致石墨块卡死或抱辊，在生产中出现了不少问题。由于锡渣箱后端很难完全密封，外界空气进入锡槽造成锡液氧化，使得玻璃底面沾锡严重影响玻璃质量。

2.5.2 新型锡槽渣箱结构

新型锡槽渣箱结构见图2。新型锡槽渣箱采用气体冷却的结构设计，解决了渣箱在长期高温工况下的结构变形和部件失效问题；采用气幕密封的方式提高渣箱的密封性能。锡槽渣箱设备设计改造重点在于密封，阻止外部空气进入锡槽。

图2 新型锡槽渣箱结构示意图

具体措施：

（1）在上罩体的矩形钢管骨架和石墨擦锡装置的U型导槽内都通入冷却气体，防止上罩体的钢管骨架受热膨胀变形阻卡调节挡帘的升降，防止石墨擦锡装置的U型导槽受热膨胀变形阻卡石墨块的调节与更换。

（2）上罩体的矩形钢管骨架和石墨擦锡装置的U型导槽上配钻微孔，冷却气体从微孔内喷出形成气幕，阻止外部空气进入锡槽，提高渣箱的密封性。

（3）在过渡辊下设计带有微孔的矩形钢管，通入冷却气体形成气幕吹扫清洁过渡辊，并阻隔空气进入锡槽。

3 浮法玻璃锡槽电器设备冷修改造

3.1 锡槽电加热分区及测点改造

锡槽电加热重新排布分区，电加热功率由4 709.7 kW减少至4 428.75 kW。测点按标准设计，具体测点与数量调整见表1。

表1 锡槽电加热测点及数量汇总 单位：个

从表1可以看出，600 t/d浮法玻璃生产线，在锡槽挡坎处的电加热分布较稀疏，导致底砖下部的结合水残留量远高于其他地方，锡槽加锡后由于底部温度的上升，使残留的结合水进一步分解，而石墨挡坎浮起后形成的缝隙为气体的积聚提供条件，很容易产生槽底泡。因此，在排布电加热时，需要调整石墨挡坎上部的电加热分布，使此处底砖在烤槽时能够更加充分均匀地加热，减少底部结合水的残留，从而减少槽底泡的产生。

3.2 锡槽自动化工业监控系统冷修改造

由于传统的外窥工业电视监控系统存在很多观测上的局限性，近年来推出的高温内窥式工业电视因其监控探头伸入锡槽内部，具有观察角度好、视场角大等优点，可以清晰地观察整个玻璃板的运行情况、拉边机的工作状况等，可以用少量的高温内窥式工业电视监控锡槽玻璃生产过程的全貌，为优化浮法玻璃锡槽的工艺提供有效的手段［2］。

通过设计外窥与内窥技术组合系统，满足锡槽自动化管理要求。

（1）内窥式高温电视监控系统

内窥式高温电视监控系统由CCD光电摄像系统、现场控制系统及远程监控系统等构成，见图3。

图3 锡槽内窥式高温电视监控系统示意图

光电摄像系统包括：光学系统C定焦或变焦镜头；高分辨率CCD摄像机；温度系统流量传感器；控制电路。现场控制系统主要包括现场控制箱及其连接电缆、冷却水包及导轨支架。现场控制箱主要由现场监视器、摄像头温度数显表、变焦控制电路、超温报警保护、低水流量报警系统以及用于接收传感器信息、传送实时视频图像和报警信号至中央控制室、接收并执行中央控制室的相关操作指令的接口电路组成。冷却水包由水冷却和气冷却两部分组成，保证光电摄像系统工作的环境温度小于45 ℃。远程监视器采用上、下、左、右四种切换图像画面方式。

（2）外窥式高温电视监控系统

外窥式高温电视监控系统由高清晰度进口黑白摄像机、高温针孔镜头、不锈钢水气保护罩、工业专用彩色液晶显示器、视频电缆及控制电缆组成，见图4。

图4 锡槽外窥式高温电视监控系统图

内窥式高温电视监控系统与外窥式高温电视监控系统图相结合的设计模式［3］，可以监察浮法玻璃基片在锡槽内部的相对位置、对拉边机运行情况等成形生产过程进行实时监控。操作人员可以根据监视器上显示的玻璃带、拉边机、挡边轮的工况，及时调整拉边机的位置与锡槽温度等工艺参数，在中央控制室根据系统所显示的锡槽工况直接操作推棒，以防止玻璃甩板，确保生产运行的稳定。

4 结语

通过浮法锡槽冷修改造，解决了拉边机调节水流量问题、解决了锡槽渣箱受热变形密封性差问题、解决了锡槽腔内实时高温电视监控系统问题等。尤其锡槽冷修改造后，提升了锡槽生产运行效率，实现了有效控制拉边机脱边、玻璃面沾锡、玻璃漂浮摆板以及玻璃断板等在线监视控制能力，阻止了生产事故发生，降低了锡液消耗量与员工的劳动强度，经济效益与社会效益显著。