浮法玻璃锡缺陷产生的原因及治理措施(论文)

浮法玻璃锡缺陷产生的原因及治理措施摘要：锡槽是浮法玻璃生产线的成型设备，在成型过程中由于浮托介质锡液和保护气氮、氢气受到污染而使玻璃产生了与锡有关的缺陷，我们俗称锡缺陷。主要有光畸变点、锡石、虹彩和沾锡等几大类。玻璃板在锡槽中形成的缺陷，不仅影响了产品合格率，而且限制了浮法玻璃在汽车、镀膜等深加工玻璃上的使用。为了生产高档浮法玻璃，除了控制熔化缺陷外，还应采取措施减少与锡槽有关的缺陷。根据生产的实际经验，对与锡槽有关的玻璃缺陷锡石、沾锡、钢化彩虹、锡滴、雾点、光畸变点的特征、来源、形成机理和防治措施进行论述。

关键词：锡缺陷预防与解决常用方法

1、锡缺陷的形成机理

我们把锡槽作为一个动态平衡系统来考虑，该系统是由锡槽结构(入口端、出口端和本体)锡液、保护气体、玻璃带等几个要素来构成的。我们在设计上对每一个构成要素都有明确的要求，比如锡槽的气密性要好，锡液纯度要高，保护气纯度要达到PPM级，玻璃成分设计要合理，等等。按理说，如果我们按上述要求做到了，就可高枕无忧了。但实际上是锡缺陷依然存在，甚至还很严重。这又是为什么呢?原因是我们把锡槽作为一个静态的理想系统来考虑了。首先，即使我们达到了上述要求，污染依然存在，每时每刻都在进行，只是污染程度轻一些，速度慢一些，而随着时间的推移，累计污染也会造成缺陷的产生：更为主要的是，锡槽作为一个动态平衡系统，构成要素也在发生变化，例如水的引入、氢气的引入、硫

的引入，等等。这些后来引入的系统元素，恰恰是造成锡缺陷的主要原因。

一般由锡引起的浮法玻璃外观缺陷统称为锡缺陷，包括顶锡、滴落物、沾锡、锡结石、钢化彩虹、光畸变点等。

纯净的锡熔点为232℃，沸点为2271℃，在1093℃的条件下，蒸汽压力0.002㎜Hg。这说明锡在玻璃成型温度下是非常稳定的。但当有氧和硫存在时，锡极易与它们反应，以氧循环为例，当氧气进入锡槽后，虽有与氢气反应，但仍有部分溶解到锡液里，形成SnO，其蒸发后，在锡槽温度低的地方，如水包，槽顶以Sn和SnO2形式沉积。当沉积物遇到氢气时，发生还原反应，形成锡。一旦锡槽环境发生变化，如机械震动，温度变化等等，就会产生锡缺陷。

2锡缺陷的种类以及产生原因：

2.1顶锡和滴落物

顶锡，即沾在玻璃上表面的锡点。根据锡点的形状和在玻璃表面形成的深度，可以判定锡是来自锡槽的热端还是冷端。如果锡点呈圆形，并很容易从玻璃表面剥离，那么锡点来自冷端锡槽顶。生产薄玻璃时，如果锡点呈椭圆形而且嵌入玻璃较深，则锡点来自热端锡槽顶。

滴落物，即沾在玻璃表面象灰一样的物质。与顶锡一样，滴落物来自锡槽的热端或冷端。如果滴落物看起来象白灰（如锡槽末端水包上的浮灰）,白灰擦掉后，玻璃表面上似乎有擦不掉的油污，则可判定滴落物来自锡槽冷端。如果滴落物形状看起来象棕色橄榄球，围绕着中间缺陷有变形，则来自热端。

2.2钢化彩虹

彩虹是指浮法玻璃进行钢化或热弯时，玻璃下表面（成形时与锡液接触的表面）呈现光干涉色----彩虹。彩虹产生的原因主要是在锡槽内存在微量氧（特别是同时存在微

量硫等），高温下Sn被氧化生成SnO2、SnO2等，其Sn4+和Sn2+渗入玻璃下表面，当热弯、钢化时，其板表面的Sn2+被氧化成Sn4+，由于Sn4+比Sn2半径大，使其玻璃表面产生微小裂纹，在光照射下产生光干涉现象，出现彩虹。

2.3沾锡

沾锡即沾在玻璃下表面的锡灰或锡。沾锡除了本身造成玻璃缺陷外，同时沾在玻璃上的锡损坏了提升辊或退火窑辊子的表面，又对玻璃产生表面缺陷。纯净锡液对玻璃液的浸润角为175°，接近于完全不浸润，玻璃不沾锡。当锡中有铝、镁、氧、硫等杂质时，锡的表面张力或润湿性发生改变，便产生了沾锡现象。另外当锡槽出口端存在锡灰时，玻璃的下表面将沾有锡灰。

2.4雾点

雾点是浮法玻璃下表面的开口微气泡，直径只有几微米，数量多时每平方厘米可达几十万个。肉眼观察隐约可见在玻璃表面上有一层薄雾。程度轻者仅在强光黑背景中可看出，严重时可使玻璃表面粗糙，玻璃本身好像磨砂毛玻璃而不透明。

形成雾点的原因是由于浮法生产条件急剧变化，锡槽中原来溶解的气体（如氢气等），氧气、氢气高温溶解度大低温溶解度小的特点，当锡液由高温区到低温区流动时，有可能从饱和状态到不饱和状态而释放出来，被夹持到玻璃液和锡液面之间，如果此处玻璃带温度仍较高，即软化状态，气体在玻璃下表现留下痕迹，就形成较小的开口气泡，即“雾点”。雾点的特征，同时也是与板下小气泡的区别是直径更小，只有几微米，肉眼看不出来，此外数量巨大，每平方厘米可达几十万个。保护气体量过小，纯度不达标，补充加锡，高温区锡液温度急剧下降，例如往锡液中插水管等生产工业参数不正常也可能产生雾。

2.5锡石

锡石外观呈白色或浅灰色，紧贴在玻璃板的上表面。主要成分为SnO2。它往往是聚集在流液道、闸板附近的氧化锡掉到玻璃上形成的。根据其物理形态可以判定来源：如果结石的上面有玻璃覆盖，在显微镜下观察成针状，则来自闸板的上游，流液道区域。如锡结石上面没有玻璃液覆盖，显微镜下观察呈珊瑚状，则锡结石来自闸板的下游。锡结石形成的机理和顶锡、滴落物形成的机理一样。主要是锡槽的热端闸板附近

密封不好。锡的氧化物在该区域沉积，当保护气体、锡槽温度等发生变化时，就产生了锡结石缺陷。防制措施仍是加强密封，严重时，应用氮气吹扫流道盖板和闸板。保持适当的槽压，不要使之过高。

2.5.1锡石产生的机理

纯净的锡，熔点231.96℃，沸点2270℃.蒸汽压极低,1027℃时,为1．9×10-4mmHg。但当气氛中含有10ppm氧或硫，蒸气就会大大提高，这通过含微量氧气或硫时锡液的挥量可以看出：

氧和硫是锡槽存在的两个最大的污染源。氧和硫的来源主要是由玻璃体带入，其次是锡槽密封差渗入的氧气，锡槽出口端渗入的SO2，保护气体质量差。

锡槽在有氧气的存在下，Sn与O2生成氧化亚锡SnO，SnO是极易挥发，挥发温度为1425℃，因此锡槽高温区便成了SnO极易挥发的部位。挥发的SnO随保护气体流动，遇冷而凝洁。锡槽进口闸板处，水包、拉边机杆、观察窗等部位。

硫流染与氧污染相似。以硫酸钠为澄清剂的玻璃含有0.3%~0.5%的SO3置换出来,转化生成SO2、S和H2S(再转化成S),与Sn反应生成极易挥发、升华、凝洁的SnS。

在凝聚处的特定环境下，聚结物中的SnO、SnS不断发生如下反应：

SnO＋O2 SnO2

7SnO 5SnO+ SnO2+ Sn

2SnO SnO2+Sn

形成氧化亚锡、硫化锡的集合物。氧化锡一般呈白色，硫化锡呈黑色。

2.6光畸变点

光畸变点时玻璃表面上的微小凹坑，其形状呈平滑的圆形，直径一般为：

0.06~0.1mm，深度为0.05mm。

由于浮法玻璃的成型是在锡槽内完成的，所以该缺陷的形成主要在锡槽玻璃成型

过程当中。锡槽内SnS、SnO2、Sn等物质，在唯独较低的位置冷凝，当聚集到一定程度，由于自重或受到外力（气流波动、槽压变化等）而落下，如果落到玻璃板上，则产生光畸变点缺陷。

3、各种锡缺陷的处理措施：

3.1预防顶锡和滴落物产生的措施

3.1.1首先防止氧气进入锡槽。外界空气中的氧气浓度远远高于锡槽内的氧气，氧气很容易扩散到锡槽内。一般氧气会从锡槽侧封、拉边机杆周围、锡槽观察窗等进入到锡槽内，应加强这些区域的密封。应选择良好的密封泥，抹密封泥前，应用耐火棉塞紧缝隙。定期检查密封是否出现裂缝（特别是冬季，由于白昼温差大密封泥更容易开裂）。锡槽出口端和过渡辊台提升辊应设计和使用密封效果好的挡帘。可以通过测定和监视锡槽的压力来评估锡槽密封是否良好。

3.1.2控制氢气的使用。浮法玻璃生产中，为使锡槽内熔融锡液不被氧化，同时避免因锡液被氧化而使玻璃表面造成上述缺陷，需要连续不断地向锡槽内通入高纯度的氮气和氢气组成的保护气体。氢气太多，与锡槽里的沉积物（SnO2）发生反应，生成顶锡。氢气用量减少，顶锡减少，但滴落物（SnO2+Sn）增多。氢气的量应控制在恰好消耗尽锡槽中的氧气。一般氢气的量为保护气体总量的1﹪到2﹪.通过测定锡槽中气体的露点，可以确定锡槽中氧气量。

3.1.3在锡氧化生成沉积前，把其排除掉。方法是在锡槽的1区或2区安装排气装置。在低温区保护气体内的的锡氧化物将沉积在水包上。安装排气装置使处在锡槽温度高的区域内的保护气体（含锡氧化物）排除掉，以减少顶锡和滴落物的形成。

3.1.4吹顶。所谓吹顶，就是用氮气吹扫锡槽的槽顶。不仅外界空气中的氧气有可能扩散到锡槽内，玻璃中的氧气和硫也会扩散到锡槽内。特别是穿有冷却水包位置处的槽顶要认真吹扫。

3.2钢化彩虹的预防及解决措施

3.2.1提高锡槽内的保护气体纯度和供应量，减少渗氧量；

3.2.2加强锡槽密封，维持锡槽内正压操作；

3.2.3定期开放排污阀；

3.2.4重新分配气体，以解决锡槽“死点”，防止死点局部的挥发物发生冷凝的现

象。

3.2.5在生产中防止钢化彩虹的解决措施除了防止氧气进入锡槽外，防止彩虹的措施除了防止氧气进入锡槽外，还有一个有效的办法是在锡液中加铁片，铁片的杂质要求控制在碳含量小于0.03‰，镁含量小于0.2‰﹪、磷含量小于0.08‰，硫含量小于0.2‰.与锡相比，铁更容易与氧气反应。作为控制彩虹的一个手段，可以定期测定锡液中铁的含量，一般应控制铁含量在0.02‰左右。

3.3沾锡的预防及解决措施

3.3.1避免镁、铝、氧、硫等杂质污染锡液，使用的锡的纯度应严格控制。

3.3.2保证锡槽出口端锡液面干净，没有锡灰。除密封好锡槽，防止氧气进入锡槽外，

锡槽出口端应定期清理。

3.3.3保证玻璃板下离开锡槽时有足够的提升高度。提升高度太小会引起沾锡，太大有断板的危险。提升的高度可以通过1#提升辊的高度和锡槽出口端的温度来控制。

3.3.4在生产中为防止沾锡，采取实质性措施：

3.3.

4.1加强密封，减少进入锡槽内的O2、H2O、SO2量，主要方法有

1、在锡槽入口出口两边增加纯氮气箱、改进流道盖板的结构，减少砖缝，阻止空气和窑气进入锡槽；

2、在锡槽出口端采用纯氮气气封，阻止空气和SO2进入锡槽；

3、加强边封观察窗、操作孔的密封；

4、合理调整槽内保护气体用量，加大前区和后区用量，阻碍外界气体向槽内布朗运动；

5、除了经常操作的部位用活动边封，其余全用固定边封；

6、增大槽压，防止外界气体进入。

3.3.

4.2对锡液进行净化，减少SnO、SnO2、SnS2的产生，主要方法有：

1、在锡液中加入锂、钠、钾、铁等微量元素使之先与氧和硫反应；

2、相对运动，使锡液杂质气化加速，还可以增大气体与锡液接触表面形成气泡，气

泡能够收集高温锡液中的氧、硫等气态杂质，并从锡液中带出；

3、增设锡液循环装置，使锡液维持一种循环状态而不断更新锡液表面，从而保证气体最大限度的与锡液接触，并与锡液内的杂质发生反应而清除，保持锡液面和玻璃面的洁净。

4、在过渡辊台处使用SO2气体，处理玻璃下表面。

5、采用高压氮气处理槽内、流道上的冷凝物。

3.4雾点的预防及处理措施：在保证保护气体还原性的情况下，减少氢气的用量，一般不大于10％.

3.5锡石的预防及处理措施：

3.5.1降低锡槽中的氧含量（浓度）

首先要加强锡槽的密封，每天设专人检查锡槽的密封情况，发现密封不严要及时处理。在可能的情况下，尽量少打开操作孔，减少外部空气进入锡槽。另外，出口处是锡槽密封的薄弱环节，要重点处理。我厂将出口挡帘由原来的钢挡帘换成软挡帘，同时加设气封装置。这一上一下措施，有效地减少了外界空气进入锡槽。

对于流道处的密封，我厂的做法是，在确保流量调节闸板运行灵活的基础上要三面严格密封，即流道闸板两侧面与胸墙砖间隙要尽量小；流道闸板至锡槽间的缝隙要密封好，尽量避免槽内气体从这些部位溢出。而流量调节闸板与大窑间以及安全闸板口处不宜密封，作为窑压的“泄气孔”。

其次要保证氮氢保护气体的纯度，含氧量<5ppm。同时，必须保证保护气体量持续、稳定供给，适当地提高锡槽前部H2的含量。

3.5.2在锡槽前部设置排气孔

在保证锡槽内压力足够大的基础上，在锡槽前部设置2至4个排气孔，定期排气，将锡槽内含有氧和氧化亚锡的气体置换掉，可以有效地防止这一问题的发生。

3.5.3保证流道处工艺制度的稳定

（1）流道作为连接熔窑和锡槽的通路，其内部工艺的稳定受大窑和锡槽两方面的影响。因此，既要保证大窑冷却部玻璃液温度、液面以及压力的稳定，又要保证锡槽内温度、压力的稳定。只有这样，才能避免已形成的结石掉落。

（2）定期清理流道，避免锡石的过多积累。

4、锡缺陷的综合控制：

4.1应用系统动态平衡的方法进行预防控制：

4.1.1我们把锡槽作为一个动态平衡系统来考虑，该系统控制要遵循以下几项原则和方法：，

从系统结构和布局来看：要求锡槽、流道上部空间结构缝隙、孔洞少；锡槽前区、中温区上部冷却器尽量少。流道全密封，流道闸板与侧壁间隙热态不大于15mm；锡槽拉边机采用与槽体软连接技术，这样可最大限度减少锡缺陷的产生。