产品结石与配合料质量.doc

产品结石与配合料质量产品结石与配合料质量何旭远(常州市裕华玻璃厂，江苏常州213033)摘要：以玻璃瓶持续出现结石和气泡现象为突破口，根据缺陷产生的因果关系，全面分析了形成结石和气泡的原因。关键词：结石；气泡；配合料；质量中图分类号：TQ1716 5 文献标识码：B 文章编号：10002871(2006)04002006Stone Detect of Product and Batch QualityHE Xu一 0凡我厂窑炉自2003年11月底投产以来，生产一直都很正常，19m 的窑炉出料量达38td左右。自2004年1月中旬开始，持续20余天出现结石、气泡，成品率和产品质量严重下降。1 原因分析我们根据以下现象对结石的形成原因做了如下分析(见图1)。a结石的类别及其自身特征：蜂窝状、白色瓷质状、白色粉末夹杂物、灰色结石。b熔制上：配合料熔化速度异常缓慢，加料机加料困难。C制品上：料散，料性短，光洁度差，成型困难。d加料机械：故障频次升高。图l 结石特性要因图 11 人主要体现在三个方面：一是主管领导重视程度不够，当出现大量结石和气泡时正值除夕，所以在面对问题时没有立即处理，认为没有什么大事，也许过过就正常了；二是员工思想僵化，他们老是认为自己的工作没 收稿日期：2005一lo一10维普资讯 第34卷第4期 玻璃与搪瓷 2l有任何问题，他们一直都这样周而复始地从事着同样的工作许多年；三是管理层权力交叉使用，严重挫伤管理人员与员工的工作积极性，工作缺乏沟通与协调，延误了问题的解决。12 机121 混料机械 我们是采用混凝土搅拌机来制备配合料，这种搅拌机由于其自身结构的缘故，无法制得高质量的配合料，加之每副配合料制备仅有不到30s的时间，所以配合料均匀度差就不足为怪了。122 液面自动控制仪灵敏度差 熔窑作业稳定的典型标志是玻璃液面状态保持稳定不变。在玻璃工艺中，要求液面波动稳定在05mm内。而我厂使用的自制固定探针式液面控制仪灵敏度较差，它加料lOmin，停料20min(当时日出料3Or)，这种加料方式肯定达不到工艺要求，它根本无法实现玻璃液面的稳定控制和薄层加料。当然，玻璃液面的稳定还与炉内温度分布和窑内气氛的控制也密切相关。13 料131 原料1311 原料的化学组成 为了尽快查到原因，我们首先分析产品化学组成，意在通过产品化学组成与设计组成的差距去推断主要原料化学组成的变化，然后有针对性地进一步查辅助原料。产品化学组成与配方设计组成的对比结果见表1。表1 产品化学组成与配方设计组成对比(质量分数l从产品化学组成和配方设计组成的对比结果看，实际组成和设计组成差距不是很大，变化主要源自碎玻璃的使用。由此可大致推断，主要原料化学组成的变化，对配合料的熔制不可能造成如此大的影响。辅助原料主要涉及到助熔剂、澄清剂和着色剂，重点考虑助熔剂，特别是一些矿物类的原料，我们认为萤石对产品结石形成最有可能，对所用萤石进行分析结果见表2。表2 萤石化学组成(质量分数)从表2数据可看到，当前使用的萤石氟化钙含量仅有1509 ，在配合料中引入的氟为0078 ，配方设计要求引入氟05 ，由此可见，这种萤石达不到应有的助熔和澄清效果，势必严重影响配合料的熔化。1312 原料的粒度组成 主要是考虑石英砂、长石、方解石、白云石、萤石等矿物原料的粒度变化，特别是石英砂，因为石英砂的颗粒度对熔制的影响最为显著，过大的石英砂颗粒会显著地延长玻璃熔制时间，还会产生结石、条纹等缺陷。所以首先对石英砂粒度进行了分析，结果见表3。表3 石英砂粒度组成的变化维普资讯 22 玻璃与搪瓷 2006生从表3可看出，前后两次石英砂的粒度变化很大，主要集中在+6O目和一100目，原料粒径明显变粗。粒度分布不符合正态分布，粒度控制处于失控状态。1313 原料的水分含量 通常情况下，含水量最多的原料主要是石英砂。但在检查原料的过程中我们发现方解石和长石却含有大量的水分，50kg袋的长石已经结成一整块，粉末状的方解石也已不同程度地结块，而石英砂的水分实测只有520 ，石英砂的这种水分含量应该不会对配合料的熔化有太大的影响；配合料的水分含量在4O左右也比较正常。方解石和长石的水分含率会如此之高，经调查得知：堆放长石的仓库房顶已破，遇到下雨天雨水从上面漏到包装袋上，同时地面还有积水，这样就使得放在下层的长石浸泡在水里，时间一长就结块了。方解石是使用另一车间生产白料时剩下的堆放在露天的原料，和长石堆放的环境基本相似，下层方解石长时间受到水分的浸泡和上层原料的压力，也就结块了。132 燃料 我厂使用重油作为大炉熔制燃料，由于当时在出现结石前和后使用的是同一批次的燃油，所以此次的结石和气泡问题与燃料质量没有太大关系。而且从大炉熔制温度的“单值控制图”上也可看出温度的高低和稳定情况都是比较良好的。当时我们也曾适当提高了温度，想以此来达到改善配合料熔制状况的目的，但效果不明显。这些现象都说明此次生产不正常不是燃油所致。133 配合料1331配合料水分 适量的配合料水分含率可以加速配合料熔化、促进玻璃液的澄清和均化，同时还可减少粉尘飞扬，有利于改善工作环境和减少对耐火材料的腐蚀；但水分含量过高会造成配合料结块和分层，熔化过程中也会吸收大量的热，严重影响配合料的熔制，极易造成产品气泡和结石及其它相关缺陷的产生。本次配合料水分实际分析结果在36o 420 ，这个水分含量满足工艺要求，不会对配合料熔制造成不良影响。1332 配合料的均匀度 配合料的均匀度不合格主要表现在两个方面，一是均匀度指标不合格(050)。我们对2月7日到14日1周的配合料均匀度进行了连续分析，分析结果见表4。表4 2004年2月1周内配合料均匀度波动情况由于石英砂粒度偏粗，其粒度分布偏离正态分布，石英砂分层引起配合料分层。同时由于石英砂中含有产品结石与配合料质量431的AI：O，而石英砂又是所有原料中最难熔的，所以石英砂的质量控制至关重要。被雨淋湿过的方解石和被水浸渍过的长石是形成配合料料团的直接原因，这种料团是纯粹原料团，大的比拳头大，小的为2em左右的汤圆状。从产品中粉末状夹杂物的分析结果(见表5)也可说明，结石的产生与方解石和长石结块有着必然的联系。表5 粉末状夹杂物化学组成(质量分数)14 法141 油枪位置不正确 我厂采用的是两只油枪交替使用来对配合料进行熔制，但两只油枪分别使用时炉温温差达到100C左右，靠加料机一边的油枪燃烧温度更低一些，因为油枪下倾严重，喷出的油来不及完全燃烧就直接喷射在配合料上。炉温的偏差导致了如下现象的发生。维普资讯 第34卷第4期 玻璃与搪瓷 231411 加料机故障频次升高 温度偏低，加之配合料自身含有大量的原料团且料团水分含量高，使得配合料熔化异常缓慢；供料机正常供料使得炉内料线下降，料线下降液面自动控制仪动作，加料机持续不停地自动加料。这样，加进去的配合料不能及时熔化尽快前移，加料机的持续加料造成配合料堵塞加料口，当配合料阻力大于加料机电机的最大功率时，电机烧毁。这就是加料机械故障的根本原因。1412 配合料熔化困难 料堆熔化过程及温度分布见图2。熔化过程的速度取决于熔窑空间温度和料堆下面玻璃液与配合料料堆的传热过程，熔窑空间温度提高必然会明显地降低熔体的粘度，增加其流动性，流淌下去能更快地加热下面的粉料层。料堆中部温度随着熔融过程逐渐升高，接近下面玻璃液的温度。从图中还能看出，料堆的上层比下层熔化快，易流动的熔融体从斜坡流下，就会渗透下去扩大热交换面积，通过辐射和对流强烈地加热配合料的松散部分(料堆中心)。我们的配合料含有大小不等的料团，且原料团水分高，要吸收大量的热，油枪下倾燃烧不充分，温度偏低，料堆表层熔化速度减慢，从而导致整个料堆熔化减慢。为了维持正常生产，常采用人工方式把堵塞到加料口的配合料强制推进炉内，使配合料在人为作用力下向前推进，这样将使配合料更加难熔，从而形成产品结石和气泡，甚至出现小原料团夹杂在玻璃瓶上的现象大大降低了熔窑的生产能力。 12613I Aj2旺 2业 图2 配合料料堆及其内部温度分布l一上吸热层2一含少量液相的粉料3一下吸热层4一玻璃液1413 热点和泡界线偏移 热点是一个带状的等温区域(见图3)，左边是泡沫区，右边是镜面区，泡界线的顶端位于玻璃液热点的内侧。泡界线是投料机堆料前进的力与投料回流的力相平衡的结果，随炉内温度控制、玻璃液流状况、成型作业和投料情况的变化而变化。若因热点变化泡界线移向加料口，则料层的面积缩小，接受热辐射量减少，熔化速度减慢，在投料量不变的情况下，熔化不充分；相反，泡界线远移，料堆占据面积加大，虽然上层熔化速度加快，但料堆下层熔化减慢，且含有未熔化完全的硅砂颗粒的泡沫区太远，容易发生“跑料”。我厂情况属于前者，泡界线前移导致料堆熔化不好。玻璃液温度图3 池窑熔化部纵剖面l一配合料料堆2一泡沫区3一热点4一镜面区A一投料回流B一成型回流+一热流方向1414 玻璃液回流强度减弱 炉内玻璃液流动的主要因素是由于炉内温差造成玻璃液密度不同而产生的。池窑各处玻璃液在纵向、横向和竖向都存在温差，温度高的地方密度小，玻璃液上浮，温度低的地方密度大，玻璃液下沉。另一个使玻璃液产生流动的原因是加料机将料堆向前推进，成型取出玻璃液而产生的(见图3和图4)。窑炉温度的高低和稳定与否及出料量的大小直接影响炉内玻璃液回流的强弱。我厂两只油枪是定时自维普资讯 2 玻璃与搪瓷 2006生动交替燃烧加热的，现在靠加料口一边配合料熔化遇到麻烦，料加不进，而里面的油枪燃烧时又没有配合料可熔，即使人工把料硬推进去，料堆也得不到很好的熔化，反而加速未熔料堆向热点移动形成结石，严重时未熔原料团夹杂在玻璃液中，在成型时出现在产品上。同时，配合料流动轨迹的改变使得沿窑炉纵向两侧温度出现一边高一边低的情况，直接影响供料温度，进而导致产品在成型过程中产生诸多缺陷。142 配合料制备时间不正确 我们规定配合料制备时间是35min，而实际配合料制备时间只有不到30s的时间，如此配料肯定会影响配合料均匀度。143 加料不均 涉及到三个方面的问题：一是配合料本身均匀度差，二是配合料和碎玻璃的配比和混合不均匀(我厂是碎玻璃垫底，粉料放在碎玻璃上面)，三是加料时加料不均匀，操作工图方便，有时全部加粉料，有时全部加碎玻璃。 图4 熔化部横向液流144 出料量 主要涉及出料过甚和出料不稳两个方面，造成的原因有二：一是客观上我们更换产品规格频次比较高，不同的产品质量不同，机速不同，进而导致出料量波动；二是为了片面追求产量使窑炉超负荷运行导致出料过甚。我厂正常生产时出料37td左右，后来出料量达到39td。但是当出现问题后随即将出料量逐渐降至2830td，结石、气泡仍然不消失。所以出料量过甚导致结石、气泡的产生只是一个诱因，而不是根本原因。145 原料称量不准确 配料人员对部分原料没有计量，凭感觉往料斗里加料进行配合料的制备。2 采取措施21 人由厂主管领导任组长，生产主管任副组长，车间主任与相关技术人员为组员成立事故攻关小组，全面分析形成结石和气泡的原因。由组长统一指挥，对影响结石形成的全部相关因素一一排查。中层管理人员与技术人员轮班24h立足生产第一线，全面观察和确认对已经采取措施的效果跟踪。同时加强各工艺关键点的质量控制。22 机221 混料机械 混凝土搅拌机制备配合料的效果确实不很好，但是在出问题以前也是使用同样的配料机械没有出问题，考虑到根本问题可能不在配料机械上，所以暂时没有更换配料机械。222 液面自动控制仪 由于液面自动控制仪灵敏度太差，需要立即予以解决，首先将探针由钢针换为铂针，同时对电子电路的灵敏度及压缩空气的稳定性进行了改进。23 料231 立即停用被雨水淋湿过的方解石和被雨水浸渍过的长石，换用粉末状的方解石和长石，杜绝原料团在配合料中产生。232 暂停目前使用的粗石英砂，使用以前剩余的粒度较细的石英砂，以此来解决石英砂分层和大粒砂难熔的问题。233 立即停用现有萤石，马上采购并配入氟化钙含量达9612的萤石，以加速配合料的熔化和玻璃液的澄清。23424 法241242立即从已经制备好的配合料中把原料团彻底清除干净，不得再将原料团JJnk炉内熔制。更换油枪并调整位置，使油枪能够正常燃烧，尽量使得炉内温度分布平衡。加强配合料均匀度控制，一是延长配合料制备时间，由原来的每副料不到30s延长到3min；二是维普资讯 第34卷第4期 玻璃与搪瓷 25所有原料全部称量，包括碎玻璃用量，杜绝凭感觉往料斗里面加料；三是对已制备好的配合料在加料时杜绝粉料与碎玻璃分别加入的情况。243 稳定出料量，一是在更换产品规格时，根据产品质量和滴料速度严格控制出料量；二是杜绝在夜班擅自“偷料”(为求产量，人为增加出料量)的现象发生。3 结果3、1 人在事故期间厂领导统一指挥，所以完全避免了由于人为因素给事故处理带来的问题。3、2 机液面控制仪灵敏度提高，加上炉料的稳定熔制，基本实现了加料机的薄层加料功能。33 料控制大粒石英砂及结块长石和方解石的使用，杜绝了配合料中原料团的产生；剔除已经存在配合料里面的原料团也有效地加速了配合料的熔制；更换劣