超薄浮法玻璃的发展

超薄浮法玻璃的发展

透明玻璃产品主要用于电子信息产业，如计算机显示器、手机、仪表检测器、医疗、工业设备等。薄玻璃（通常称为1.5.2mm厚的浮法玻璃）经过进一步的改进，形成了安全玻璃。它也用于工业和贸易行业。超薄玻璃在电子信息产业中很大一部分是用作平面显示器的基片。液晶显示器自1968年问世以来,已被广泛地应用到电子手表、计算器、数字式仪表、游戏机、照相机、传呼机、电话机、移动电话机、传真机、复印机、办公用的各种字符显示终端、笔记本电脑、台式电脑、便携式电视机、大型平板显示器,并开始用于29寸电视机等一系列需要显示的地方,在各个领域获得了广泛的应用。液晶显示器主要分为3类,第1类为TN型液晶显示器,黑白单色;第2类为STN型液晶显示器,伪彩色,响应速度较慢;第3类为TFT型液晶显示器,真彩色,响应速度较快。超薄浮法玻璃产品正是用来做TN和STN型液晶显示器的基片的,目前我国已是全球TN和STN型液晶显示器的主要生产国和输出国。这2种显示器由上下两片基板玻璃组成,基板玻璃上先镀SiO2膜再镀氧化铟锡薄膜即ITO膜,制成导电玻璃,再与液晶、偏振片、控制电路等一起组成液晶显示器。由于技术所限,国内市场上超薄玻璃的大部分仍然依赖进口解决。近年来,国内超薄浮法玻璃生产得到了很大的突破,先后建成了数条超薄浮法玻璃生产线,目前已经能够成批稳定的生产1.1～1.6mm厚度的超薄玻璃,并可生产0.55mm厚度的产品。为便于总结和提高超薄玻璃生产,现对作者曾参与设计的某厂400t/d超薄生产线的基本概况和创新点进行简单的论述。1超细玻璃的生产目前世界上采用浮法技术生产超薄玻璃,大多吨位在50～200t/d之间,而选择规模400t/d级生产线成批稳定的生产超薄玻璃尚不多见。该生产线的建成填补了国内空白。1.1生产的主要工艺和技术11熔池浸出能400t/d25非冷修复玻璃产量按5%计算mm计算):221万重量箱3冷贮藏年份玻璃产量166.5万重量箱4平均年玻璃产量214万重量箱5玻璃原板宽度2800～3300mm6玻璃厚度1.1～6mm7产品类型无色透明玻璃81熔渣冷却周期8年9产品大会78%102屋顶利用率97%1.2熔窑结构特点1)重油燃烧系统采用底烧式喷枪,每个喷枪设有流量计及调节阀以实现流量定值自动控制,每对小炉的助燃风量与每对小炉的油量进行比例调节,以确保燃料的充分燃烧及窑内气氛的控制。2)助燃空气采用中央烟道形式,每对小炉支风管设有流量计量和自动调节及换向装置。烟气与助燃风采用交换器进行支烟道换向。每个支烟道设转动式调节闸板,以控制废气流量,总烟道设等双翼调节闸板自动控制窑压。助燃风机采用交流变频调节技术,以达到节能降耗的目的。3)冷却部微调风采用变频风机控制风量,使流道玻璃液温度波动范围为±1℃。4)在卡脖处设置水平搅拌器,同时在卡脖处设置结构新颖的水包。5)在热点附近设置鼓泡装置。6)玻璃熔窑(1)主要技术指标熔化能力:400t/d窑龄:8年热耗:≤1750×4.187kJ/kg玻璃液熔化率:1.95t/(m2·d)小炉对数:6对一侧小炉口总宽占熔化带比例:51%熔化部面积:205m2冷却部面积:114.75m2全窑池深:1.2m小炉间距3.1m一侧格子体换热面积:8000m2(2)熔窑结构特点①采用新型前脸吊墙,配有高压风冷却系统,延长前脸使用寿命,提高熔化能力,改善熔化操作条件。②设计中尽量加大1#小炉至前脸的距离(本次设计为4.0m),充分发挥1#小炉强熔化作用,并可减轻飞料对格子体侵蚀和堵塞。③全窑采用平底浅池结构。④采用窄卡脖形式,并在该处设有可调式小吊墙结构,隔断了熔化部与冷却部的火焰空间,可减少熔化不稳对成型的影响。⑤合理优化小炉口结构设计,一方面有效的增大小炉口火焰的覆盖面;另一方面要满足熔窑的“双高”热负荷操作。1.3制造工艺和锡槽1锡槽加热时间生产规模:400t/d产品厚度:1.1～6mm原板宽度:2800～3300mm玻璃带出锡槽温度:590～600℃生产周期:8年锡槽电加热最大使用功率:4200kW锡槽电加热区:38个区锡槽保护气体用量氮气:2400Nm3/h氢气:80～160Nm3/h锡槽冷却风量:约340000m3/h2锡槽槽底钢结构(1)选用适合生产的喇叭型深池流道,其顶部设有隔断窑炉出口空间的吊墙装置,胸墙上预留有LPG喷火孔及电加热元件。流道上设有2道调节闸板。(2)锡槽支撑钢结构采用框架式结构,槽底钢结构为纵向滚动式,槽顶用钢结构密封,为吊挂式结构。(3)槽底砖结构按成形工艺要求,沿锡槽纵向分为几个不同的深度区,并在关键部位设置石墨挡坎,以减少纵向冷锡液流返回高温区。(4)槽顶采用全组合式吊挂平顶结构,并在锡槽进、出口设置隔墙。顶部电加热元件采用三相硅碳棒。(5)采用17对悬挂式拉边器,有利于稳定生产及改变玻璃板的厚度。(6)采用保护气体导流技术,设置2对导流装置。(7)为减少锡液横向温差和玻璃带厚薄差,锡槽宽段设置两对直线电机。此外在锡槽尾部配有1对诱导式扒渣机。1.4防火车间1玻璃板出窑温度生产能力:400t/d原板宽:2800～3300mm原板厚度:1.1～6mm玻璃板进窑温度:600±20℃玻璃板出窑温度:≤70℃玻璃板进窑横向温差:≤15℃玻璃板出窑B区温度波动:≤±3℃6mm玻璃残应力:≤8.76kgf/cm22风机叶片使用功率总长:105.1m内宽:4600mm保温段长:64.3m非保温段长:40.8m加热功率:1165kW风机装机功率:415kW风机实际使用功率:346kW3表2显示了加热和火臂的分类1.5转运功能功能区冷端选用国外设备,分别设置了应急、质量检测、切割掰断、防护、堆垛包装及成品转运等功能区。主要技术参数原板宽度:2800mm玻璃厚度:1.1～6mm在线切割最大尺寸:2440mm×3000mm在线切割最小尺寸:914mm×1220mm横掰前辊道速度:75～1200m/h2玻璃生产厚度的影响超薄玻璃从厚度2mm开始依次生产1.6mm、1.3mm、1.1mm。生产2mm时,熔化量为400t/d,随着玻璃生产厚度的减薄,熔化量逐渐减小,其他生产指标也随之相应的调整,见表3～表5。生产主要技术指标:总成品率:87%一级品率:95%切裁率:85%光学变形:60°～64°气泡:无≥0.3mm夹杂物:无≥0.3mm点状缺陷密集度:无划伤:无对角线差:小于对角线平均长度的0.2%尺寸偏差:-1～+1mm厚薄差:<0.3mm弯曲度:<0.2%3将超细玻璃作酰氯化整设原料,在工艺设计技术的进步中突出应用薄弱环节和防护1)配方调整配方调整见表6,从表中可以看出,超薄玻璃在实际生产中降低R2O和Al2O3的含量,并提高CaO的含量,满足超薄玻璃高速拉引的特性。2)选用优质硅质原料超薄玻璃产品主要用于电子信息产业,因而对玻璃质量和透光率要求更高。选用海砂替代石英岩粉磨砂,超细粉含量从10%几乎降到了零,提高了熔化质量。Fe2O3含量从0.15%降至0.05%,降低了玻璃成分中Fe2O3的含量,使超薄玻璃透光率达到91%以上。3)优化熔窑结构设计(1)400t/d普通浮法线熔窑的熔化率通常为2.03～2.05t/(m2.d),而超薄浮法线为得到更高的玻璃液质量,熔化率设计为1.95t/(m2·d)。同时将1#小炉中心线到前脸距离由通常的3.5m增加到4m,加强了玻璃的预熔。(2)生产超薄玻璃时需减产,因此,为保证成型特性的要求,熔窑澄清带应适当缩短,使其即能满足2mm以下的超薄玻璃的生产,又能满足生产2mm以上的普通玻璃。(3)熔窑热点处设置鼓泡系统,以强化玻璃液的均化,减少换料的时间,稳定热点温度、加强玻璃液对流。同时对提高熔化能力,提高产品质量,节能降耗有明显的作用。(4)冷却部备有液化石油气加热系统,可根据实际生产状况决定是否使用,以满足生产不同规格超薄玻璃产品的要求。4)锡槽特点(1)400t/d超薄线锡槽平面尺寸几乎与600t/d规模的锡槽相当,这是综合考虑超薄玻璃生产特点及设置更多拉边器等因素所决定的。超薄线锡槽氮气用量2400m3/h,较相同规模的锡槽增加了40%,一方面减少了锡耗,另一方面提高了槽压,避免了锡滴和光畸变等缺陷。(2)电加热分区更细致,电加热功率适当增加。当生产超薄玻璃时,因拉引量降低,玻璃的成型温度得不到保证,此时,一方面提高流液道温度(提高至1200℃),另一方面可全部开启锡槽电加热,以满足成型区温度的自由调节,保证拉薄成型区的温度制度。(3)设计中增加了宽段的长度,取消了成型区后的冷却器,提高了玻璃的表面质量,使1.1mm超薄玻璃的光学变形提高至60°以上。(4)根据超薄玻璃生产特点,各区段不同程度的加深锡液深度,较一般锡槽深5～20mm。石墨挡坎由普通浮法线的二道增加到四道,位置分别位于:末对拉边器～收缩段之间二道;收缩段出口和锡槽出口前段各一道。同时在高温区和中温区各设置一对直线电机。上述措施可有效地控制锡液对流,减少锡液横向温差,使玻璃的平整度达到0.15μm/20mm。(5)依据拉薄成型区的温度制度确定拉边机的布置区域,根据拉边机对超薄玻璃的作用效果确定拉边机的间距。拉边机间距为1200～1500mm,有的超薄线甚至为900mm,较一般生产线拉边机间距1800mm相比要小许多。5)退火窑采用热风工艺。常规玻璃生产线退火窑A、B、C区一般在边部设置加热元件,中部不再布置电加热,而超薄线生产由于拉引量降低,玻璃板带入的热量减少,同时由于玻璃板薄