簡析浮法錫槽直線電機的應用及注意要點

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錫槽中的各項參數及玻璃與錫液的運動狀態(tài)加以調控。錫槽直線電機是用于控制錫液運動狀態(tài)的專用設備。
　　直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能的電力裝量。當直線電機三相繞組通入交變電流時，產生“行波磁場”，位于“行波磁場”中的導體因切割磁力線而感應出電流，電流與磁場相互作用便產生電磁力。在錫槽中，這種電磁力推動錫液運動，通過調節(jié)電機的參數，就可方便地控制錫液流動的方向與速度。
　　國外應用錫槽直線電機的歷史已近30年。我國則起步較晚，第一對應用于日常生產的國產直線電機是1994年安裝在江蘇華潤集團浮法一線的一對由本公司生產的LIMOT-95型直線電機，主要用于清除槽內錫灰。此后，陸續(xù)由蚌埠、成都、廈門、洛陽、當陽等廠采用直線電機，應用目的也逐漸擴展到厚薄玻璃生產、提高玻璃質量等。據統(tǒng)計，目前全國約有15條生產線采用此項技術，其中5條先進線采用進口直線電機，上海耀華爾金頓使用最多，總數達10臺以上。
　　浮法錫槽直線電機應用統(tǒng)計

序號	浮法線	噸位	電機型號	數量(臺)	主要用途	始用時間	備注
國內技術
1	江蘇華潤一線	400	LIMOT-952		清除錫灰	1994/11
2	江蘇華潤二線	450	LIMOT-952		清除錫灰	1995/10
3	江蘇華潤三線	400	LIMOT-93、956		清除錫灰	1997/1
4	蚌埠浮法	300	LIMOT-952		清除錫灰	1996/1
5	廈門明達一線	400	LIMOT-932		清除錫灰、均勻板溫	1996/11
6	廈門明達二線	500	LIMOT-91、934		提高質量、均勻板溫、清除錫灰	1997/2
7	成都玻璃廠	500	LIMOT-952		清除錫灰	1997/1
8	當陽玻璃廠	400	LIMOT-952		清除錫灰	1997/11
9	洛陽一線	600	LIMOT-952		清除錫灰	1998/2
10	南方超薄	500	LIMOT-932		提高質量、均勻板溫、清除錫灰	1998/11
國外技術
11	上海耀皮一線	700	長距（相當LIMOT-91）、短距（相當LIMOT-93）、清灰（相當LIMOT-95）	12	提高質量、均勻板溫、清除錫灰	1987/12	皮爾金頓技術
12	上海耀皮二線	400	多種	10	提高質量、均勻板溫、清除錫灰	1996/3	皮爾金頓技術
13	臺玻青島浮法	450	多種	6	提高質量、均勻板溫、清除錫灰	1995/10	皮爾金頓技術
14	臺玻昆山浮法	450	多種	6	提高質量、均勻板溫、清除錫灰	1996/12	皮爾金頓技術
15	南方超薄	500	一種	7		未用	美國SEACO技術
16	江門二線	500	多種	6	提高質量、均勻板溫、清除錫灰		日本板硝子技術

　　2.LIMOT-90系列直線電機簡介
　　LIMOT-90系列直線電機是由杭州聚能公司設計制造的專用于浮法錫槽的產品。共有三種型號規(guī)格：LIMOT-91、LIMOT-93型為多用途型；LIMOT-95型為專用型。
　　LIMOT-91、93型直線電機成套裝置都由電機本體、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。三種型號規(guī)格電機的長度不同，分別適應不同噸位錫槽及錫槽不同區(qū)域的使用要求，其他各項參數基本相同。主要技術參數如下：
　　最大功率：10KW
　　最大推力：》=16N
　　電流范圍：0~200A
　　電機頭部外形尺寸：91型1380X290X195MM
　　93型750X290X195MM
　　直線電機本體及變壓系統(tǒng)均安裝在支承小車上，整體可以移動，高度也可以調節(jié)。使用時，直線電機頭部從操作孔伸入錫槽內，根據工藝要求調整電機高度，封好操作孔即可。
　　直線電機頭部工作環(huán)境溫度高度達1000攝氏度以上，所以整體采用特殊耐火材料外殼保護，內部采用兩路水內冷，確保安全可靠。控制系統(tǒng)組合安裝在DK-2B型臺式控制柜中，操作臺面上裝有電源電壓、輸出電壓、電機電流等指示表，以及各操作開關、按鈕及其工作狀態(tài)指示燈。柜內部安裝有調壓系統(tǒng)，通過面板的調壓按鈕即可改變直線電機的出力。
　　LIMOT-95型專用于錫槽尾部清除錫灰，故又名“誘導式扒渣機”。成套裝置由電機本體、變壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成，無支承小車。使用時，電機本體直接安裝在錫槽尾部兩側特殊設計的清灰耳池上。此型號體積很小，最大推力達20牛頓以上，其余參數基本與其他型號電機一致。
　　3.應用技術
　　應用技術是用好直線電機的關鍵。由于浮法工藝技術的復雜性及相關性，任何一種裝備均不能孤立地應用，直線電機也不例外，必須根據不同玻璃品種及各廠不同操作習慣制定應用方案及操作參數，才能最大限度地發(fā)揮裝備的作用?？傊滩粌H要會制造直線電機，還必須掌握其在不同條件下的應用技術。出于技術保密考慮，下面只描述應用方面的總體概況，很少涉及具體工藝參數。
　　直線電機的作用主要歸納為以下幾類：(1)提高薄玻璃表面質量，改善厚薄差。(2)穩(wěn)定厚玻璃成型質量。(3)穩(wěn)定玻璃帶，防止拉邊機脫邊。(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
　　清除槽內錫灰等污染物宜采用LIMOT-95型或LIMOT-93型直線電機。95型電機須與錫槽尾部特殊設計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，錫液的純凈度對玻璃質量甚至產量均有很大影響。正常生產時錫槽中雖有N2+H2氣氛保護，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不在滲入空氣。實際操作者都知道：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。
　　直線電機除灰的原理是給錫液施加定向推力，將被污染錫液導入兩側小耳池中，將錫灰留在耳池中，干凈錫液則回流入錫槽內。這種除灰工藝是目前最先進的方法，主要特點是：
　　(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光亮。
　　(3)正常生產時低溫區(qū)錫液面光亮無錫灰。
　　(4)清灰能力范圍大，可任意調節(jié)，適應引頭子、改板、事故及正常生產等不同條
　　件下的不同要求。
　　(5)直線電機無運動部件，運行可靠性高，窯期內免維護。
　　3.2提高玻璃表面質量
　　玻璃表面質量一般用斑馬法變形角來度量。影響變形角的因素較多，主要有玻璃液化學及溫度均勻性、拉邊機好壞、玻璃厚度等。一般薄玻璃問題較嚴重，采用常規(guī)方法調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，達不到制鏡及車用級質量標準。
　　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，這種大收縮會產生條狀波筋，收縮愈大，波筋愈顯著。
　　在拋光區(qū)適當位置使用1-2對直線電機可以顯著改善變形角，可以選用LIMOT-91或93型，根據錫槽噸位，拉薄工藝，玻璃等級等因素選用不同型號電機及操作參數。實踐證明，在同等條件下，采用直線電機平均可使變形角提高3-7度，最大達10度以上。
　　直線電機作用原理是在拋光區(qū)產生可以控制的橫向錫液流動，這種流動對玻璃表面產生“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參數，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不同，對于使用硅碳棒作為加熱元件的錫槽，這種現象尤為突出。這種不均勻性反過來影響玻璃表面質量，加重波筋。解決的方法之一就是使用直線電機，借助錫液流動均化加熱作用。
　　厚玻璃，尤其用擋墻法生產厚玻璃時，控制玻璃的厚薄差主要靠調節(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，而兩側得不到足夠的熱量，導致邊部溫度過低。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，同時采用活動導流板，將高溫錫液導入石墨擋墻外側，順著玻璃運動方向向下游流動，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引向邊部，從而實現輸送熱量的功能。
　　3.4退火準備
　　浮法玻璃退火是最大限度地減小玻璃熱應力的過程。熱應力可分兩類：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力，主要靠緩慢冷卻加以控制，一般退火窯設計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力的方法。玻璃愈薄，普通應力就愈小。另一類應力是由玻璃帶寬度方向溫差引起的平面應力，玻璃帶不平整、荷葉邊、切裁困難、縱裂等生產中經常遇到的退火問題皆由平面應力引起。由于薄玻璃帶剛性較差，平面應力對其的影響較大。控制平面應力比控制普通應力困難得多，因此，調控平面應力手段的多少及靈活程度是衡量退火窯優(yōu)劣的最重要標志。
　　控制玻璃帶橫向溫差是調控平面應力的根本措施，一般要求進入退火窯的玻璃帶橫向溫差小于正負2攝氏度，光靠錫槽電加熱調溫是不可能達到此要求的。生產薄玻璃時，由于拉邊機齒印內外側玻璃厚度相差一倍左右，玻璃冷卻速度差別很大，出錫槽時齒印外側玻璃溫度往往比齒印內側高20攝氏度以上，進入退火窯后，此溫差進一步增大，最終使齒印內側玻璃產生極大的平面壓應力，宏觀表現就是荷葉邊嚴重、玻璃帶平整度很差。所以，生產薄玻璃時，一般在錫槽窄段設置2對直線電機，均勻玻璃帶橫向溫差。此時，玻璃帶已固化，抗干擾能力強，直線電機可以投入較高功率，形成較強的橫向錫液流動，有較顯著的均化溫度效果。錫槽窄段宜用LIMOT-93型直線電機。
　　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。在正常生產條件下，僅用少量電加熱調溫，在烤窯，事故等情況下，須用電加熱進行加熱或保溫。對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3.5米板寬的500噸級錫槽為例，一般高溫區(qū)內寬在7米左右，首端約10米范圍內只在兩側布置電加熱，中間部分無硅碳棒區(qū)域約為4米寬。烤窯時，邊部溫度達1000攝氏度時，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量，中間部分烤不透，對今后正常生產不利。解決此問題的方法是首端邊部烤到700~800攝氏度時開始加錫，加完錫后再升溫，并在硅碳棒非均勻布置區(qū)域(通常在重熱區(qū)的上下游及收縮段)設置直線電機，利用強制錫液橫向流動傳遞加熱熱量，使錫槽各區(qū)域均達到理想的烘烤溫度。
　　4.總結
　　直線電機的應用技術涉及四個方面即：何時用？如何用？如何調？最佳參數如何？這四點形成了較復雜的組合，使用戶難以一下子掌握，因此前幾年不少人認為直線電機用處不大，甚至認為國外已淘汰直線電機。經過近四年的實踐，本公司已較全面地掌握了如何用好直線電機的技術，并根據實際使用要求，不斷改進完善直線電機裝備，逐漸形成了產品系列。隨著國內浮法水平提高，行內人士已基本解決了該不該用直線電機這個爭論多年的問題，對于國外直線電機的使用情況也有了較全面科學的認識，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論，直線電機正被越來越多的浮法廠所接受，相信在不長時間內必將為我國浮法趕上世界先進水平作出應有的一份貢獻。