钠钙硅高白料玻璃全电熔炉工艺控制

2024-03-27于长友

玻璃 2024年3期

于长友

（叙永郎酒东方玻璃有限公司泸州 646499）

0 引言

尽管全电玻璃窑炉在国内已研制探索了较长时间，但大多是在硼硅浮法玻璃、高硼硅玻璃、硼硅酸盐玻璃、乳白玻璃等方面的应用报道［1-7］，在高白料玻璃上应用的公开报道较少。在碳达峰、碳中和的大环境下，我司引进了一台熔制高白料玻璃的全电熔炉，在开始投产及后续生产过程中，出现一定的熔化缺陷，通过不断地探索研究，优化料方、出料量、单耗、冷顶层方面的控制，将玻璃液合格率由92%提升至99.45%，同时保证了全电熔炉稳定运行。

1 熔炉概况

全电熔炉是上大下小“T”型六角形，熔化面积28 m2，总池深3.12 m，电极采用钼电极，18根斜底插钼电极（3根电极为一组，6根为一对，一共3对电极）、6根底部启动电极和1根流液洞电极及2根上升道电极。日常使用过程主要用斜底插电极，其余电极不开。理论设计出料量60 t/d。

2 全电熔炉料方控制

电熔窑炉的玻璃成分与火焰炉基本相似，但火焰炉可以使用的料方电熔炉不一定能使用，需要做一些调整，包括原材料颗粒度的选择、配合料水分控制、澄清剂的选择（不选择与钼电极发生反应的物质，如Na2S O4、 As2O3［8］等，且配合料气体率需控制不宜超过18%），原料用量的选择及原料纯度的控制等，要分别去调试［9］。全电熔炉玻璃基本组成及优化调整见表1。

表1 全电熔炉玻璃基本组成及优化调整 %

2.1 料方的设计及优化

（1）降低氧化钙，增加氧化镁，增加玻璃液黏度；

（2）降低氧化硅，增加氧化铝，调整玻璃性质；

（3）降低氧化硅，增加氧化硼，提高耐水性及澄清效果；

（4）增加氧化铈用量，提高澄清效果；

（5）增加氧化锆用量，调节耐水性，提高机械性能。

每次改过料方后，观察一周再进行下一次调整，要求调整幅度小。料方优化方面，达到性能及质量要求后，不频繁更改料方。通过调节后的料方，玻璃的耐水性达到HC3级以上，且条纹及气泡满足质量要求。

2.2 原材料方面控制

（1）纯碱由轻质碱改为重质碱，冷顶层控制较好；

（2）方解石由颗粒状改为粉状，冷顶层效果较好；

（3）石英砂水分控制，由原来的人工每4 h测量一次，改为在线接触式测水分仪，可及时修改料方，料方的准确性更优；

（4）配合料水分的控制，根据料的干湿度，由原来的4.2%控制在3.5%左右。

通过控制粉料的颗粒度、石英砂水分和配合料水分，最终确保了冷料层厚度在（150±30）mm，且不透红，比较稳定。

3 出料量的稳定控制

出料量增加，相应的电流要提高，如电流不增加，功率不够，会造成冷顶层偏厚，总的电阻增加，最终导致有效的熔化区域减小，导致气泡产生［10］。出料量减少，相应要降低电流，否则会出现冷顶层变薄，熔化过剩。计划性更换行列机耐材或出料量降低50%时，需要在行列机停机之前提前5 h，斜底插电极（UR项、VS项、WT项）三项各降电流20 A，待行列机停机轧料开始时，电流可以降低到保护电流，防止控制不当，产生红顶。待恢复下料目标时间提前4 h开始升电流，需注意电压，待电流恢复正常值时，需补充投入冷料需要的热量，比正常单耗稍高20%，待玻璃液质量正常后恢复正常单耗。

全电熔炉熔化需服务于生产成形，有计划地调整出料量，是合理安排成形生产的必要保障。出料量需要调整时，生产部门需提前3天制定好调整计划，并提前24 h通知熔化部门，熔化部门根据下列调整步骤进行调整：

在全电熔炉运行稳定（即出料量固定）阶段，根据出料量和熔化部输入功率计算出熔化单耗（即kW·h/kg玻璃液）。

（1）出料量提高范围在1%～2%的，提前4 h开始调整参数，分2～3次完成，以现有熔化单耗为依据，逐步调整。在成形调整完成后，根据生料层厚度情况逐步、缓慢地调整参数到合理的熔化单耗。若降低出料量，则向相反的方向调整。

（2）出料量提高范围在2%～5%的，提前8 h开始调整参数，每2 h调整1次，以现有熔化单耗为根据，逐步调整。在成形调整完成后，根据生料层厚度情况逐步、缓慢地调整参数到合理的熔化单耗。若降低出料量，则向相反的方向调整。

（3）若出料量提高5%～10%（原则上不这样操作，因为会对窑炉的寿命和料质造成极大的影响），为了尽量保证生产稳定，调整分为两步进行。第一步先调整一半，待稳定2～3天后，观察料质没有变化，再调整另外一半。

在所有换产的过程中，料道不能停止出料，除了更换剪刀外，必须按照生产运行的机速进行冲、剪料，保证出料量和熔化的参数稳定。

4 加料及液面的控制

液面调整可影响有效熔化深度、炉内电流运动状态及料道不动层变化，控制不当易产生气泡、条纹缺陷。我司采用华富制造的全自动加料机，工作原理：料仓的料下到小皮带上，小皮带传送到大皮带，大皮带在冷顶层上面摆动，料经过分料装置均匀分布在冷料层上。可控制大小皮带速度，边缘加料及加料过程，加料量在冷料层中下料速度等。

（1）液面对全电熔炉的控制非常重要，且比火焰炉更严格，不同的是火焰炉要求控制在±1 mm，而全电炉液面控制在-0.7 mm到+0.3 mm之间为宜，确保加料机均匀的连续加料，且加料量要稳定。

（2）在液面控制中要特别注意加料机的堵料，尤其注意加料机前端的分料装置。分料装置的设置及选择：根据混合料的干湿程度，颗粒度等，确保配合料均匀地掉落在粉料装置上，保证冷料层的全覆盖。应特别注意大小皮带的配合及大小皮带的速度匹配性。

（3）无特殊情况，确定好标准液面后，不轻易调整标准液面。

5 冷料层的控制及测量

本厂采用人工测量，每1 h测量一次，观察冷顶层均匀程度。冷顶层的影响因素很多，几乎所有的工艺控制，最终都反馈在冷顶层厚度上。通过实践经验得出冷顶层厚度在（150±30）mm时利于排泡［10］。不同的窑炉设计，冷顶层厚度可能会有一定差异，要因地制宜，探索出全电熔炉合适的冷顶层厚度。

6 电流控制

全电熔炉的电流控制至关重要，我司采用恒流控制熔化单耗，正常控制在1.0 kW·h/kg玻璃液。值得注意的是各项电流须均衡，我司控制的斜底插电极（UR项、VS项、WT项）三项电流大致是相差100 A。优质玻璃液固化工艺范围见表2。

表2 优质玻璃液固化工艺范围

7 意外停电和计划性停电检修

停电对全电熔炉影响很大，一旦意外停电，需要按停电流程逐渐启动。首先第一时间切换电极水套水，使用备用水对电极冷却，确保电极处不出现漏料并迅速启动发电机，开冷却池壁、流液洞风机，开启保护电极（底插电极、流液洞电极及上升道电极），来电后，需要按来电流程逐渐启动，并补充停电时间投入冷料的热量需求。如计划性检修停电，需注意做好计划安排，停电后对电炉再次系统检查，避免重复停电检修。