热工-第四章-锡槽

第四章锡槽第一节玻璃成型对锡槽的要求第二节分类与构造第三节工作原理第四节作业制度第五节锡槽设计第一节玻璃成型对锡槽的要求一、浮法玻璃成型过程图4-1（一）玻璃的摊平过程在自身重力影响下，玻璃液沿锡液表面摊开,在重力和表面张力作用下，在1025℃，达玻璃带的自然厚度(7mm左右)，此时温度是粘度约104.6Pas。得到平整玻璃带的条件：均匀的温度场，1065～996℃足够的摊平时间，在1050℃，玻璃液在锡液表面上需用1min稍多一点的时间。最佳摊平时间和温度升温并延长高温时间，能降低粘度，对平整有利；但粘度太低，拉不走玻璃。（二）薄玻璃的成型过程成型方法：压延法、压薄法、液压差法、改变玻璃张力法、拉边辊法能满足生产要求的是拉边辊法按温度制度分：低温拉薄法（加热重热法）图4-26徐冷拉薄法（正常降温法）图4-4目前常用徐冷拉薄法。1、摊平区：1065～996℃，103.7～104.2Pas，达自然厚度。2、徐冷区：996～883℃，104.2～105.28Pas，设置拉边辊，以保持宽度不变，玻璃厚度减少一半。3、成型区：883～769℃，相应粘度105.25～106.75Pas，设置若干对拉边辊，使玻璃带增宽的同时减少玻璃带的厚度。4、冷却区：769～600℃，106.75～1011Pas，玻璃带不再展薄，而是逐步冷却。（三）厚玻璃的成型过程：拉边机堆积法和挡边坝堆积法1、拉边机堆积法：生产7～12mm的厚玻璃，拉边机放置与拉薄时相反，温度940～750℃。2、挡边坝堆积法：图4-5生产12～25mm的厚玻璃，通过定边器、八字砖及挡边坝联动实现。二、浮法玻璃成型过程对锡槽的要求（一）锡槽的密封性：1、密封的必要性：防止锡液氧化污染玻璃，在锡槽中充满弱还原气体，常采用氮、氢混合气体，二者比例是（90～97）：（10～3），同时要求锡槽内氧气含量小于10ppm，国外要求小于5ppm。当锡槽高温区为正压时，低温区可能为负压；上部为正压时，下部可能为负压，当保护气量不足，或锡槽密封不好时，就会造成局部负压，使空气漏入，影响玻璃质量。因此必须密封。2、密封方法（1）气封装置：锡槽端部和操作孔处横向喷入一定速度的保护气体以形成一定压力的气幕，防止氧气扩散进入锡槽。（2）耐火挡帘：在出口处采用一道或多道耐火挡帘，形成一定阻力，提高锡槽内保护气体压力，阻止空气或氧气进入锡槽。（二）锡槽的可调性1、温度调节（1）玻璃液流的控制调节：通过调节流闸板的开度来实现。（2）电加热元件调节：通过电加热器调节锡槽内横向温度和纵向温度。（3）冷却元件调节：通过水冷或风冷装置进行调节。2、玻璃液液流调节：调节流闸板的开度来实现（1）宏观调节：指生产不同厚度的玻璃时的闸板开度的调节。（2）微观调节：电子信号调节闸板开度，保持板宽恒定。图4-73、锡液对流调节（1）锡液液流形式：图4-8一是与玻璃带前进方向相同的前进流；二是玻璃带下方锡液深层与锡液前进流相反的深层回流；三是玻璃带两侧锡液裸露部分与玻璃带前进方向相反的回流。第二种回流对玻璃成型质量影响最大，原因如下：回流在玻璃带下产生蠕动，由于锡液深度小于100mm，冷、热锡液会产生掺和，造成玻璃带由于温度不均而产生粘度不均。在锡液上移动的玻璃带在粘度不均的情况下，受到退火窑辊子拉力作用时，会在玻璃带下表面产生波纹。主要在970～880℃的温度范围内产生，很难在后续成型过程中除去，保留在固化的玻璃板上。（2）调节方法1）设置槽底挡坎：借助挡坎的阻挡作用避免回流冷锡液进入970～880℃温度范围的玻璃带下方。图4-9、102）设置线性电机：在970～880℃的温度范围内的锡液上方设置线性感应电机，引起锡液从中心向两侧的横向流，阻止回流锡液进入该区。图4-114、玻璃厚度、尺寸、形状调节调节玻璃液流量，改变拉边机对数、转数和角度，调节温度制度。5、保护气体用量及纯度调节用车间纯化装置，加压装置，微压计和气体成分分析来实现。第二节分类与构造一、分类（一）按照流槽形式分1、宽流槽流槽宽度和玻璃原板宽度相近2、窄流槽600～1800mm（二）按照锡槽主体结构分1、直通型进口端宽度等于出口端宽度，配置宽流槽2、宽窄型（大小头）进口宽，出口窄，配置窄流槽（三）按照胸墙结构形式分1、固定胸墙式2、活动胸墙式3、固定胸墙加活动边封式（四）按照发明厂家分1、PB法锡槽英国皮尔金顿窄流槽宽窄型主体，图4-122、LB法锡槽美国匹兹堡宽流槽直通型主体，图4-133、洛阳浮法锡槽窄流槽宽窄型主体二、结构进口端主体结构出口端（一）进口端结构1、窄流槽锡槽进口端图4-14流道流槽闸板（1）流道收缩型直通型喇叭型图4-15（2）流槽平伸型弯钩型图4-16（3）闸板安全闸板、节流闸板图4-142、宽流槽锡槽进口端图4-18坎砖侧壁平碹闸板3、压延型锡槽进口端图4-19压延辊密封装置闸板（二）主体结构槽身胸墙顶盖钢结构电加热系统冷却系统1、槽底盛装锡液，用耐火粘土砖和耐火混凝土砌筑，外壳用钢板制作。2、胸墙密封锡槽、构成密闭空间，便于操作，吊挂电热；外壳用钢板，内衬绝热材料、耐火材料3、顶盖密封、吊装和安装电热元件、测温元件、测压元件；安装保护气体管道4、电加热成型过程是散热过程，理论上不需要加热，而且需要采用冷却水包强制冷却。电加热系统是为了满足烤窑、事故保温、以及控制成型温度。5、钢结构6、锡槽中的分隔装置空间分隔和锡液分隔锡槽空间分隔装置：温度分区不同温度区域内保护气体成份的控制固定分隔墙图4-10活动式分隔墙图4-20锡液分隔装置挡坎挡坝7、槽体保温岩棉板或纤维毡轻质硅酸钙板最好（三）出口端结构图4-21过渡辊台或称渣箱——可调辊道（4～５道挡帘）、密封罩顶盖、分隔挡板、擦锡装置、气封装置可调辊道——使玻璃带爬坡，牵引玻璃带前进，挡帘的作用是保护气体的出口压力，防止外界空气进入锡槽分隔装置——密封，目前广泛采用玻璃板下设置火管做气封装置擦锡装置——擦锡石碗，它由弹簧片顶紧辊子起作用第三节工作原理一、锡槽内锡液的流动二、玻璃带的热传递三、锡液的热交换四、锡槽内保护气体的流动一、锡槽内锡液的流动1100～600℃自然流动：温度差造成密度差，从而产生流动强制流动：平面流动——玻璃带末被覆盖部分从出口端返回进口端深层流动——锡液深层与上层前进流方向相反的回流图4-8玻璃带的带动作用是锡液流动的主导因素。影响锡液对流的因素：1、锡液深度减浅，锡液流动加剧。深度方向的前进流与回流相互干扰。冷热锡液混掺，在970～885℃会造成难以除去的玻璃带下方波纹。锡液加深，有利于合理组织对流。但锡液加深，锡槽荷重增加，锡耗出随之增大。最大深度50～100mm。2、挡坎设置合理组织和控制液流图4-9的挡坎：避开970～885℃的玻璃带下方；直接回到970℃的玻璃带下方。图4-10的挡坎：控制热锡液和冷锡液的混合。挡坎阻止热锡液流向锡槽出口端，引导到锡槽两侧，使其与从出口端回流的冷锡液汇合（混合在玻璃带两侧进行），使整个锡流的温度均匀。图4-22利用挡坎使锡液严格分区的情况3、线性电机线性电机使锡液磁化来增加锡液的横向流动，再利用锡槽侧壁伸出的横向挡板和在适当位置设置挡坎，可以形成玻璃成型区的两个闭合循环流如图4-11作用是阻止下游锡液进入成型区闭合环流中。二、玻璃带的热传递玻璃在锡槽内的成型过程可看成是向外发散热量的冷却过程。是非稳定过程。上表面：辐射和对流下表面：传导和对流上表面散热量=下表面散热量冷却速度应小于60℃/min三、锡液的热交换1、锡液面与玻璃带和锡槽空间之间的辐射2、锡液通过槽底、槽壁耐火材料和钢外壳的传导3、锡液内部对流传热及锡液与玻璃带、槽底、槽壁之间的对流。影响因素：1、玻璃带的温度和颜色温度高、颜色深，辐射能力大2、锡液的温度温度高，导热能力、辐射能力均大3、锡液的对流对流速度增加、有利于传热4、槽内分隔装置对锡液流动状态有影响，也影响传热。四、锡槽内保护气体的流动图4-25保护气体从槽顶进气口—锡槽—栅子格加热气体—电热元件加热气体（800℃左右）上层：流动方向与玻璃带反向流动下层：流动方向与玻璃带相同多数在锡槽内循环（由低温向高温流动），少量从进口端、出口端或缝隙孔洞漏出。第四节作业制度温度、压力、气氛、锡液面一、温度制度沿锡槽长度方向的的温度分布，用温度曲线表示——由几个温度测定值连成的折线。用热电偶或红外测温元件测试。采用电加热控制温度。（一）薄玻璃生产的温度制度1、低温拉薄法的温度制度图4-26采用低温拉薄法生产薄玻璃，由于先对玻璃强制冷却，然后再进行重新加热，可以防止过大的拉力传至摊平区，防止玻璃带的摆动。这种方法电耗增加，用水量也增加，使用设备多，操作不方便。采用低温拉薄法生产玻璃的锡槽高温段较长。这种方法适宜于生产2mm厚度以下的浮法玻璃，可以有效地防止玻璃带的收缩。2、徐冷拉薄法又称正常降温拉薄法或一段拉薄法，如图4－4所示。玻璃带在摊平之后，缓慢冷却至885℃以下，配以若干对拉边机，在高速拉引中。能够获得表面质量比机械磨光玻璃更好的薄玻璃。我国浮法生产均采用徐冷拉浮法。图4-27表示的是这种工艺的温度分布。（二）厚玻璃生产的温度制度采用挡边坝堆积法生产厚下玻璃的温度制度见表4-3二、气氛制度锡槽内必须保持中性或弱还原气氛，防止锡液氧化保护气：N2（90～97%）+H2（3～10%）O2含量小于10ppm增加H2还原SnO2能力的方法：SnO2+H2=Sn+H2O最低温度为550℃，温度增加还原能力变大。低温区增加还原能力的方法：增加H2浓度（13%为上限，防止爆炸）H2浓度分区控制，表4-5。防止碳质加热元件与保护气反应的方法：C与H2、H2O反应生成甲烷为主的碳氢化合物。在保护气是加入适量甲烷，随H2增加而增加，H2是12%时，CH4必须在6%左右。三、压力制度锡槽内微正压，以锡液液面处的压力为基准，3～5pa锡槽内压力高—保护气散失多—气耗大。锡液处于负压状—吸入外界冷空气—锡液氧化—增加锡耗，成本增加；污染玻璃。锡槽内压力分布，图4-6。影响压力的因素：1、锡槽的温度制度。锡槽对保护气体而言用高温容器，因此保护气体在锡槽中对温度非常敏感，温度波动对压力制度有明显的影响。2、保护气体量及压力。若保护气体量不足，必然导致负压状态。对于300～400t／d级的锡槽，保护气体的用量为1100～1400Nm3／h。保护气体量压力降低，导致保护气体的量不足，锡槽就会处在负压状态。保护气体的出口压力一般维持在2000Pa左右。3、锡槽的密封情况。直接影响压力制度，密封得好。保护气体的泄漏量就少，压力稳定。四、锡液液面位置和锡液深度理论上：锡液面高应尽和锡槽沿口平齐。实际上：锡液溢出、被玻璃带带出锡槽。操作中：锡液位置低于沿口20mm左右。锡槽内锡液深度，一般在50～100mm范围内。采用两种形式：1、同一深度。即从锡槽首端至尾端锡液深度相同，一般取100～110mm。平形槽底—结构简单，施工方便，但用锡量较多。2、阶梯形深度。根据玻璃成型需要，增设槽底挡坎，控制锡液液流。阶梯形槽底—结构较复杂，但减少了用锡量，减小了锡槽荷载。国内多采用阶梯形槽底。表4-6列出长度为49m的锡槽各部位锡液深度。第五节锡槽设计一、锡槽结构设计与尺寸计算任务：确定锡槽各部位的结构形式、尺寸和材料。绘出草图。原则：结构设计要依据热工理论，锡槽工作原理和实际经验，还要进行简易的计算。对锡槽设计的具体要求：1、要保证既定的温度制度，以满足玻璃成型要求；2、要保证锡槽的密闭性，避免外界空气进入锡增，使锡液氧化，污染玻璃；3、要满足锡槽的可调性，便于控制、调节和改变锡槽内的温度、压力和气氛制度，适应多品种玻璃的生产要求；4、要满足节能降耗的要求，尽可能使锡槽均匀、合理散热，减少为强制冷却和均热所采的电加热功率；5、要做到技术选进可靠，尽量减轻日常操作的劳动强度，提高生产过程控制的自动化水平。（一）进口端结构设计1、流道设计流道宽度（1）宽流道的形式如图4-13所示，其宽度约与摊平的玻璃波同宽，流道中设置“挡坎”或“挡砖”。宽流道的宽度为3500—