玻璃制造过程中产生黑结石的原因及对策

高永锋 郭远飞 芦东立

摘 要：本文介绍了在玻璃生产中频繁产生的一种金属黑结石，分析了其形成原因及主要对策措施，取得了良好效果，对同行企业有一定的借鉴作用。

关键词：黑结石;冷却风;光高计;料桶支架

1 引言

黑结石曾是在一段时间内影响我公司玻璃池炉生产的重要缺陷，由于种种原因经常批量激发，严重时100%产品废弃，严重影响了公司的生产稳定运行，必须从根本上消除黑结石的产生。黑结石的表现形式全部一致，为纯黑色结石，成片状、线状等多种形状。

2 成分及来源分析

我们对黑结石进行了取样分析，分析结果一致，主要成份为铁、铬、镍等不锈钢成份。根据成分分析黑结石的产生需要具备以下几个条件：1、有不锈钢金属物质;2、不锈钢抗氧化最高温度为1200℃，金属物质处的环境要高于1200℃;3、被氧化的金属物质进入通道玻璃液流中就能够形成黑结石缺陷。

我们公司玻璃窑炉通道采用的是艾姆哈特540式通道，该通道结构的显著特点为冷却功能强大、冷却系统结构复杂，通道的燃烧空间与冷却空间相互隔开，通道上部冷却空间与燃烧空间由一层瓦楞板分隔开。瓦楞板采用国产的，厚度较薄，为通道的薄弱环节。经过查阅图纸资料并结合现场仔细勘察，我们发现通道瓦楞板已经有断裂出现，因此判断黑结石产生途经在通道上。产生源为不锈钢金属物质，统计通道上采用不锈钢制作的主要设备和管道有：1、通道冷却系统的冷却风管和风咀;2、测温系统的光高计;3、通道燃烧系统的烧咀;4、成型料桶支撑架。

3 现场原因分析

3.1 通道冷却风管和风咀

冷却风管长时间与1300℃以上的高温接触会造成通道风管的氧化，在调整冷风的过程中已经氧化的剥落物从瓦楞板断裂的缝隙中掉入通道内，会在玻璃液中形成黑色结石。通过现场实际调查，可以明显观察到风咀正下方有发暗的地方，说明风咀底部已经被高温氧化。

3.2 测温光高计

通道上温度监控共有6根光高计和8根热电偶组成，热电偶采用的是陶瓷管外套不会产生黑结石，光高计设计上为防止氧化腐蚀加有仪表空气冷却，但现场实际仪表空气压力为零。由于缺少了冷却同时又处于1500℃高温的火焰空间中，不可避免被高温氧化，在通道压力波动时光高计上高温氧化物脱落，会直接进入通道玻璃液中而形成了黑结石。

3.3 通道燃烧系统的烧咀

通道燃烧系统由助燃空气和天然气混合后通过插入到烧咀砖中的烧咀进行燃烧，由于靠近火焰根部的温度低于1200℃不会造成烧咀的氧化，因此该部位不会形成黑结石。

3.4 成型料桶支撑架

成型料桶支架与炉头锅的距离非常接近，从炉头锅盖砖缝隙中穿出的高温气流造成料桶支架的氧化，在频繁调整料桶高度的过程中，料桶支架上的氧化物受震动脱落进入玻璃液中会形成黑结石。

3.5 通道温度工艺控制方式

通道温度的控制方式主要采取調整冷却风达到稳定玻璃液成型温度要求，这种控制方式温度反应快但不稳定。一方面由于操作人员调整冷却风较频繁，另外我们现场调查发现，设备本身也存在一定的波动，电动执行机构的电机在自动状态下不停进行阀门开度的微调，造成通道内部压力经常波动，这样极易导致风管内氧化物脱落进入玻璃液而形成黑结石的大量激发。

4 对策改进措施

4.1 加强光高计的冷却保护

在光高计支架下铺垫76mm的耐火材料，使光高计离开通道表面150mm，减少高温火焰空间对光高计本身的侵蚀，同时恢复仪表空气对光高计进行冷却，降低光高计护套的温度。

4.2 减少火焰空间对料桶支架的影响

对料桶支架下阻挡火焰上窜的盖砖进行改造加工，使其靠近料桶缩小与料桶之间的缝隙，一方面阻挡玻璃液热量的散失，同时降低料桶支架附近的温度到1200℃以下，防止料桶支架受高温氧化。

4.3 改变通道温度控制方式

改变通道温度控制方式：一方面由原来的调整冷却风量改为调整各区燃烧大小，不仅满足了料滴温度的要求，同时玻璃液温度的控制精度得到了很大提升，另一方面将电动执行机构的状态由自动改为手动模式，避免了电机自身不断的微调。另外为保证冷却风量的稳定，风机进风口滤布更换周期由原15天缩短为7天，避免冷却风量出现大的波动。

4.4  更换破损的瓦楞板

利用成型大修换型期间，在通道入口用水冷板进行闸料，待通道冷却后进行冷修，更换破损有裂缝的瓦楞板共计7块，从途经上减少氧化物进入玻璃液的可能性。

5 实践效果

通过采取上述对策后效果非常的明显，黑结石缺陷从对策前占比4.1%降低到0.28%，玻璃质量恢复到正常生产水平，保证了公司年度计划的顺利完成。

6 结束语

在本次对策黑结石的过程中，我们结合同行企业经验以及新型耐火材料的发展，建议在通道结构设计和新建上还可以进一步优化，将金属材质的冷却风管和燃烧风咀改造为高强度耐火材料材质，进一步降低黑结石产生的概率。

参考文献

[1]玻璃制造过程中的缺陷.H-基甫生-马威德和R-布吕纳克主编

[2]机械设计师手册.机械工业出版社

[3]《玻璃工艺学》.西北轻工业学院主编

[4]《玻璃配料与熔解》