浮法錫槽直線電機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)

      1.概述

      浮法錫槽要求具有良好的可控制性能，使操作者能方便靈活地對(duì)錫槽中的各項(xiàng)參數(shù)及玻璃與錫液的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)加以調(diào)控。錫槽直線電機(jī)是用于控制錫液運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的專用設(shè)備。

      直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的電力裝量。當(dāng)直線電機(jī)三相繞組通入交變電流時(shí)，產(chǎn)生“行波磁場”，位于“行波磁場”中的導(dǎo)體因切割磁力線而感應(yīng)出電流，電流與磁場相互作用便產(chǎn)生電磁力。在錫槽中，這種電磁力推動(dòng)錫液運(yùn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的參數(shù)，就可方便地控制錫液流動(dòng)的方向與速度。

      國外應(yīng)用錫槽直線電機(jī)的歷史已近30年。我國則起步較晚，第一對(duì)應(yīng)用于日常生產(chǎn)的國產(chǎn)直線電機(jī)是1994年安裝在江蘇華潤集團(tuán)浮法一線的一對(duì)由本公司生產(chǎn)的LIMOT-95型直線電機(jī)，主要用于清除槽內(nèi)錫灰。此后，陸續(xù)由蚌埠、成都、廈門、洛陽、當(dāng)陽等廠采用直線電機(jī)，應(yīng)用目的也逐漸擴(kuò)展到厚薄玻璃生產(chǎn)、提高玻璃質(zhì)量等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國約有15條生產(chǎn)線采用此項(xiàng)技術(shù)，其中5條先進(jìn)線采用進(jìn)口直線電機(jī)，上海耀華皮爾金頓使用最多，總數(shù)達(dá)10臺(tái)以上。

      浮法錫槽直線電機(jī)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)

      國內(nèi)技術(shù)
      序號(hào)
      浮法線
      噸位
      電機(jī)型號(hào)
      數(shù)量（臺(tái)）
      主要用途
      始用時(shí)間
      備注

      1
      江蘇華潤一線400LIMOT-952
      清除錫灰
      1994/11
      2
      江蘇華潤二線450LIMOT-952
      清除錫灰1995/10
      3
      江蘇華潤三線400LIMOT-93、956
      清除錫灰1997/1
      4
      蚌埠浮法
      300LIMOT-952清除錫灰1996/1
      5
     廈門明達(dá)一線400LIMOT-932清除錫灰、均勻板溫1996/11
      6
      廈門明達(dá)二線500LIMOT-91、934提高質(zhì)量、均勻板溫、清除錫灰1997/2
      7
      成都玻璃廠500LIMOT-952清除錫灰1997/1
      8
      當(dāng)陽玻璃廠400LIMOT-952清除錫灰1997/11
      9
      洛陽一線600LIMOT-952清除錫灰1998/2
      10
      南方超薄500LIMOT-932提高質(zhì)量、均勻板溫、清除錫灰1998/11
國外技術(shù)
      11上海耀皮一線700長距（相當(dāng)LIMOT-91）、短距（相當(dāng)LIMOT-93）、清灰（相當(dāng)LIMOT-95）
      12提高質(zhì)量、均勻板溫、清除錫灰1987/12皮爾金頓技術(shù)
      12上海耀皮二線400多種10提高質(zhì)量、均勻板溫、清除錫灰1996/3皮爾金頓技術(shù)
      13臺(tái)玻青島浮法450多種6提高質(zhì)量、均勻板溫、清除錫灰1995/10皮爾金頓技術(shù)
      14臺(tái)玻昆山浮法450多種6提高質(zhì)量、均勻板溫、清除錫灰1996/12皮爾金頓技術(shù)
      15南方超薄500一種7未用美國SEACO技術(shù)
      16江門二線500多種6提高質(zhì)量、均勻板溫、清除錫灰日本板硝子技術(shù)

      2.LIMOT-90系列直線電機(jī)簡介

      LIMOT-90系列直線電機(jī)是由杭州聚能公司設(shè)計(jì)制造的專用于浮法錫槽的產(chǎn)品。共有三種型號(hào)規(guī)格：LIMOT-91、LIMOT-93型為多用途型；LIMOT-95型為專用型。

      LIMOT-91、93型直線電機(jī)成套裝置都由電機(jī)本體、控制系統(tǒng)、變壓系統(tǒng)及支承小車四部份組成，采用三相380V交流電。三種型號(hào)規(guī)格電機(jī)的長度不同，分別適應(yīng)不同噸位錫槽及錫槽不同區(qū)域的使用要求，其他各項(xiàng)參數(shù)基本相同。主要技術(shù)參數(shù)如下：

      最大功率：10KW

      最大推力：》=16N

      電流范圍：0~200A

      電機(jī)頭部外形尺寸：91型1380X290X195MM

      93型750X290X195MM

      直線電機(jī)本體及變壓系統(tǒng)均安裝在支承小車上，整體可以移動(dòng)，高度也可以調(diào)節(jié)。使用時(shí)，直線電機(jī)頭部從操作孔伸入錫槽內(nèi)，根據(jù)工藝要求調(diào)整電機(jī)高度，封好操作孔即可。

      直線電機(jī)頭部工作環(huán)境溫度高度達(dá)1000攝氏度以上，所以整體采用特殊耐火材料外殼保護(hù)，內(nèi)部采用兩路水內(nèi)冷，確保安全可靠。控制系統(tǒng)組合安裝在DK-2B型臺(tái)式控制柜中，操作臺(tái)面上裝有電源電壓、輸出電壓、電機(jī)電流等指示表，以及各操作開關(guān)、按鈕及其工作狀態(tài)指示燈。柜內(nèi)部安裝有調(diào)壓系統(tǒng)，通過面板的調(diào)壓按鈕即可改變直線電機(jī)的出力。

      LIMOT-95型專用于錫槽尾部清除錫灰，故又名“誘導(dǎo)式扒渣機(jī)”。成套裝置由電機(jī)本體、變壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成，無支承小車。使用時(shí)，電機(jī)本體直接安裝在錫槽尾部兩側(cè)特殊設(shè)計(jì)的清灰耳池上。此型號(hào)體積很小，最大推力達(dá)20牛頓以上，其余參數(shù)基本與其他型號(hào)電機(jī)一致。

      3.應(yīng)用技術(shù)

      應(yīng)用技術(shù)是用好直線電機(jī)的關(guān)鍵。由于浮法工藝技術(shù)的復(fù)雜性及相關(guān)性，任何一種裝備均不能孤立地應(yīng)用，直線電機(jī)也不例外，必須根據(jù)不同玻璃品種及各廠不同操作習(xí)慣制定應(yīng)用方案及操作參數(shù)，才能最大限度地發(fā)揮裝備的作用?？傊?yīng)商不僅要會(huì)制造直線電機(jī)，還必須掌握其在不同條件下的應(yīng)用技術(shù)。出于技術(shù)保密考慮，下面只描述應(yīng)用方面的總體概況，很少涉及具體工藝參數(shù)。

      直線電機(jī)的作用主要?dú)w納為以下幾類：(1)提高薄玻璃表面質(zhì)量，改善厚薄差。(2)穩(wěn)定厚玻璃成型質(zhì)量。(3)穩(wěn)定玻璃帶，防止拉邊機(jī)脫邊。(4)傳遞電加熱熱量，均化溫度。(5)減少橫向溫差，有利良好退火。(6)減少錫液冷流股回流。(7)阻止錫液在出口處溢出。(8)清除錫灰。

      3.1清除錫灰

      清除槽內(nèi)錫灰等污染物宜采用LIMOT-95型或LIMOT-93型直線電機(jī)。95型電機(jī)須與錫槽尾部特殊設(shè)計(jì)的扒渣耳池配合使用，可于新錫槽加錫后引頭之前及正常生產(chǎn)期間使用，可發(fā)揮較好作用。

      浮法玻璃在攤平拋光成型過程中，始終與錫液接觸，因此，錫液的純凈度對(duì)玻璃質(zhì)量甚至產(chǎn)量均有很大影響。正常生產(chǎn)時(shí)錫槽中雖有N2+H2氣氛保護(hù)，然而錫液受污染的途徑是不可能消除的。首先玻璃本身給錫液帶進(jìn)了許多CO2、H2O、SO2、O2等污染物。其次各種操作觀察孔洞及錫槽尾部出口處無時(shí)不在滲入空氣。實(shí)際操作者都知道：錫灰的存在是發(fā)生沾錫的根本原因，但用一般方法不可能清除錫灰，尤其是玻璃板下面三角區(qū)的錫灰。

      直線電機(jī)除灰的原理是給錫液施加定向推力，將被污染錫液導(dǎo)入兩側(cè)小耳池中，將錫灰留在耳池中，干凈錫液則回流入錫槽內(nèi)。這種除灰工藝是目前最先進(jìn)的方法，主要特點(diǎn)是：

      (1)作用范圍大，自由錫液面及玻璃板下面的錫灰均能消除。

      (2)可于引頭子前工作，將整座錫槽錫面恢復(fù)光亮。

      (3)正常生產(chǎn)時(shí)低溫區(qū)錫液面光亮無錫灰。

      (4)清灰能力范圍大，可任意調(diào)節(jié)，適應(yīng)引頭子、改板、事故及正常生產(chǎn)等不同條

      件下的不同要求。

      (5)直線電機(jī)無運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行可靠性高，窯期內(nèi)免維護(hù)。

      3.2提高玻璃表面質(zhì)量

      玻璃表面質(zhì)量一般用斑馬法變形角來度量。影響變形角的因素較多，主要有玻璃液化學(xué)及溫度均勻性、拉邊機(jī)好壞、玻璃厚度等。一般薄玻璃問題較嚴(yán)重，采用常規(guī)方法調(diào)控溫度及工藝制度作用不大，2~3mm玻璃的變形角一般在45度以下，達(dá)不到制鏡及車用級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

      薄玻璃波筋主要由玻璃寬度收縮引起。2~3mm玻璃的收縮率達(dá)20%以上，如果攤平拋光區(qū)玻璃表面微區(qū)溫度均勻性差，這種大收縮會(huì)產(chǎn)生條狀波筋，收縮愈大，波筋愈顯著。

      在拋光區(qū)適當(dāng)位置使用1-2對(duì)直線電機(jī)可以顯著改善變形角，可以選用LIMOT-91或93型，根據(jù)錫槽噸位，拉薄工藝，玻璃等級(jí)等因素選用不同型號(hào)電機(jī)及操作參數(shù)。實(shí)踐證明，在同等條件下，采用直線電機(jī)平均可使變形角提高3-7度，最大達(dá)10度以上。

      直線電機(jī)作用原理是在拋光區(qū)產(chǎn)生可以控制的橫向錫液流動(dòng)，這種流動(dòng)對(duì)玻璃表面產(chǎn)生“輕撫”作用，表面的不均勻微區(qū)得以消失，并使拋光區(qū)溫度均一，自身拋光作用得到徹底發(fā)揮。

      3.3控制厚薄差

      控制厚薄差的方法，薄玻璃與厚玻璃兩者差別較大。薄玻璃厚薄差主要依賴于成型區(qū)橫向溫度分布及拉邊機(jī)參數(shù)，一般要求成型區(qū)中部溫度稍高，常規(guī)措施是增開中部電加熱。然而，電加熱主要靠輻射傳熱，玻璃各處溫度上升幅度勢必會(huì)不同，對(duì)于使用硅碳棒作為加熱元件的錫槽，這種現(xiàn)象尤為突出。這種不均勻性反過來影響玻璃表面質(zhì)量，加重波筋。解決的方法之一就是使用直線電機(jī)，借助錫液流動(dòng)均化加熱作用。

      厚玻璃，尤其用擋墻法生產(chǎn)厚玻璃時(shí)，控制玻璃的厚薄差主要靠調(diào)節(jié)溫度，一般感覺邊部溫度過低，玻璃邊部板厚不穩(wěn)定。原因主要是大量玻璃液堆積在錫槽中部，造成中部熱量過剩，而兩側(cè)得不到足夠的熱量，導(dǎo)致邊部溫度過低。如主要采用開啟邊部電加熱的方法升高邊部溫度，勢必同時(shí)引起中部溫度更高，最好是想辦法將中部熱量輸送到邊部，直線電機(jī)能起到這種熱量輸送作用。一般做法是在錫槽頭部安裝直線電機(jī)，同時(shí)采用活動(dòng)導(dǎo)流板，將高溫錫液導(dǎo)入石墨擋墻外側(cè)，順著玻璃運(yùn)動(dòng)方向向下游流動(dòng)，在擋墻端部返入錫槽中部，然后反方向朝板根方向回流，回流過程中不斷從玻璃吸收熱量，在頭部再次被直線電機(jī)引向邊部，從而實(shí)現(xiàn)輸送熱量的功能。

      3.4退火準(zhǔn)備

      浮法玻璃退火是最大限度地減小玻璃熱應(yīng)力的過程。熱應(yīng)力可分兩類：一類是由表及里冷卻引起的玻璃厚度方向不可避免的溫度梯度所形成的普通應(yīng)力，主要靠緩慢冷卻加以控制，一般退火窯設(shè)計(jì)長度足以滿足低速冷卻的要求，操作者很容易掌握控制普通應(yīng)力的方法。玻璃愈薄，普通應(yīng)力就愈小。另一類應(yīng)力是由玻璃帶寬度方向溫差引起的平面應(yīng)力，玻璃帶不平整、荷葉邊、切裁困難、縱裂等生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的退火問題皆由平面應(yīng)力引起。由于薄玻璃帶剛性較差，平面應(yīng)力對(duì)其的影響較大。控制平面應(yīng)力比控制普通應(yīng)力困難得多，因此，調(diào)控平面應(yīng)力手段的多少及靈活程度是衡量退火窯優(yōu)劣的最重要標(biāo)志。

      控制玻璃帶橫向溫差是調(diào)控平面應(yīng)力的根本措施，一般要求進(jìn)入退火窯的玻璃帶橫向溫差小于正負(fù)2攝氏度，光靠錫槽電加熱調(diào)溫是不可能達(dá)到此要求的。生產(chǎn)薄玻璃時(shí)，由于拉邊機(jī)齒印內(nèi)外側(cè)玻璃厚度相差一倍左右，玻璃冷卻速度差別很大，出錫槽時(shí)齒印外側(cè)玻璃溫度往往比齒印內(nèi)側(cè)高20攝氏度以上，進(jìn)入退火窯后，此溫差進(jìn)一步增大，最終使齒印內(nèi)側(cè)玻璃產(chǎn)生極大的平面壓應(yīng)力，宏觀表現(xiàn)就是荷葉邊嚴(yán)重、玻璃帶平整度很差。所以，生產(chǎn)薄玻璃時(shí)，一般在錫槽窄段設(shè)置2對(duì)直線電機(jī)，均勻玻璃帶橫向溫差。此時(shí)，玻璃帶已固化，抗干擾能力強(qiáng)，直線電機(jī)可以投入較高功率，形成較強(qiáng)的橫向錫液流動(dòng)，有較顯著的均化溫度效果。錫槽窄段宜用LIMOT-93型直線電機(jī)。

       3.5傳遞電加熱熱量

      錫槽電加熱元件一般采用三相硅碳棒或電熱絲。在正常生產(chǎn)條件下，僅用少量電加熱調(diào)溫，在烤窯，事故等情況下，須用電加熱進(jìn)行加熱或保溫。對(duì)于采用硅碳棒的錫槽，電熱元件一般是非均勻布置的。有許多區(qū)域不安裝硅碳棒。眾所周知，電熱元件主要靠輻射傳熱加熱物體，非均勻布置方式勢必引起加熱不均，有些區(qū)域溫度很高，另一些區(qū)域則溫度較低。以生產(chǎn)3.5米板寬的500噸級(jí)錫槽為例，一般高溫區(qū)內(nèi)寬在7米左右，首端約10米范圍內(nèi)只在兩側(cè)布置電加熱，中間部分無硅碳棒區(qū)域約為4米寬。烤窯時(shí)，邊部溫度達(dá)1000攝氏度時(shí)，中間溫度往往只有700~800攝氏度?？靖G溫度越高，溫差越大。這種巨大的溫差一方面極易造成錫槽耐火材料特別是槽底磚開裂，另一方面降低了烤窯質(zhì)量，中間部分烤不透，對(duì)今后正常生產(chǎn)不利。解決此問題的方法是首端邊部烤到700~800攝氏度時(shí)開始加錫，加完錫后再升溫，并在硅碳棒非均勻布置區(qū)域(通常在重?zé)釁^(qū)的上下游及收縮段)設(shè)置直線電機(jī)，利用強(qiáng)制錫液橫向流動(dòng)傳遞加熱熱量，使錫槽各區(qū)域均達(dá)到理想的烘烤溫度。

      4.總結(jié)

      直線電機(jī)的應(yīng)用技術(shù)涉及四個(gè)方面即：何時(shí)用？如何用？如何調(diào)？最佳參數(shù)如何？這四點(diǎn)形成了較復(fù)雜的組合，使用戶難以一下子掌握，因此前幾年不少人認(rèn)為直線電機(jī)用處不大，甚至認(rèn)為國外已淘汰直線電機(jī)。經(jīng)過近四年的實(shí)踐，本公司已較全面地掌握了如何用好直線電機(jī)的技術(shù)，并根據(jù)實(shí)際使用要求，不斷改進(jìn)完善直線電機(jī)裝備，逐漸形成了產(chǎn)品系列。隨著國內(nèi)浮法水平提高，行內(nèi)人士已基本解決了該不該用直線電機(jī)這個(gè)爭論多年的問題，對(duì)于國外直線電機(jī)的使用情況也有了較全面科學(xué)的認(rèn)識(shí)，逐漸放棄了單憑走馬觀花式考察及主觀判斷得出的片面結(jié)論，直線電機(jī)正被越來越多的浮法廠所接受，相信在不長時(shí)間內(nèi)必將為我國浮法趕上世界先進(jìn)水平作出應(yīng)有的一份貢獻(xiàn)。