E玻璃纤维池窑生产中的若干技术问题危良才(珠海玻璃纤维厂) 珠海玻纤厂自1990年6月15日池窑点火投产以来,已经整整五年了。

在这段日子里,我厂走过了一段艰苦创业的道路。

全厂员工团结战斗、奋发图强,排除了一个个险阻,渡过了一道道难关,取得了初次年产4000吨池窑顺利投产及再次年产7500吨池窑扩建成功的巨大成绩。

尤其是这次年产7500吨池窑扩建工程,从94年11月4日拆除旧窑到12月19日砌好新窑用了46天(其中砌窑筑新窑只用了23天)。

从94年10月31日旧窑停产放玻璃水到95年元月28日新窑投产拉丝用了89天,从新窑漏板于2月4日全部装好拉丝到2月19日日产原丝22.4吨,突破日本拉丝日产22.1吨设计指标只用了16天,获得了日本专家的高度赞赏。

第一届年产4000吨池窑自1990年6月15日点火投产到1994年10月31日停窑放玻璃水共运转了1600天,计4年零4个月,超过日本原设计4年的使用寿命。

这四年多来,随着操作水平的提高及生产技术管理的加强,窑炉的原丝产量逐年提高:1990年近半年共拉制原丝1361.04吨,1991年3165.61吨,1992年5010.12吨,1993年5124.19吨,1994年10个月为4071.20吨,合计生产玻璃纤维及其制品为18005.15吨,其中主要产品有四种:印制电路板用电子级玻璃布2447.87万米,短切原丝毡5582.81吨,无捻粗纱2160.40吨,方格布172.21万米,产品百分之九十左右远销东南亚、欧美等10多个国家及港澳地区,部份产品返销日本。

产品外销金额为3445.82万美元。

内销金额5199.88万元。

下面谈谈我厂池窑生产中的几个技术问题。

1　池窑的窑型结构与自动控制池窑的窑型结构为国外流行的单元窑。

采用狭缝式金属换热器预热助燃空气,预热温度可以高达700℃左右。

全窑采用了10多种高级耐火材料:与高温玻璃液接触部位,主要使用了致密氧化铬砖;与低温玻璃液接触部位,则使用致密氧化锆砖;火焰空间使用标准锆砖,大碹为熔融莫来石砖,烟道部分使用熔铸莫来石砖;主通路及成型通路的耐火材料与熔化部分相同;漏板流液洞部分采用致密锆砖,主通路口及作业通路口均设置有包复铂膜的挡砖,窑体外层则采用各种粘土砖及不同类型的保温砖。

生产证明,这种单元窑结构是较理想的E玻璃池窑结构,砖材的使用部位经过美国、英国及德国有关专家现场考察指出,使用部位正确、有效。

池窑由熔化部、澄清部、主通路及成型通路组成。

熔化部采用重油加热,澄清部也用重油加热,主通路及成型通路则采用液化石油气加热,拉丝漏板采用电加热。

成型通路为H型,按不同品种分为四个成型区。

在主通路未端设有一个放料口,用作排放玻璃液面的浮渣及其它杂质。

在熔化部与金属换热器之间的烟道设有一沉降室,烟气中带出的粉料绝大多数在此沉降,以便定期清理。

22窑炉的燃烧、加热分为燃油和燃气两大系统。

燃气喷枪为低压外混式喷枪,雾化介质是低压空气,助燃空气的预热温度可以高达680℃～700℃,火焰短而有力,能充分燃烧。

窑体南北两侧均匀装置了12对燃油喷枪,全窑温度控制有24个控制点,温度控制精确、稳定。

金属换热器的换热效率较高,底部烟气温度高达1300℃,顶部的排放温度约为600℃～680℃。

整个燃油系统由中间油罐、过滤器、加热器、流量计、紧急切换安全阀、调节器及燃烧器组成。

由于良好的窑体保温,加上燃油能充分燃烧及余热充分利用,所以全窑的热效率较高。

我厂四年每吨原丝耗重油平均为0.730吨:其中91年为0.841吨,92年为0.664吨,93年为0.699吨,94年为0.730吨。

窑炉的燃气系统用预先混合的空气和液化石油气体为燃料。

它由过滤器、减压阀、电磁安全阀、流量计、空气燃气混合器、火焰阻断器及无焰烧咀等组成。

我厂四年来每吨原丝耗液化气平均为0.107吨:其中1991年为0.152吨,1992年为0.093吨,1993年为0.096吨,1994年为0.102吨。

窑炉熔化部的温度、压力、液面和窑内气氛控制,以及主通路和成型通路的温度自动控制设备均采用日本东芝电气公司制造的TOSDIC-211型单回路自动控制仪。

全窑的自动控制主要分为三个部分:温度控制系统、窑压控制系统及玻璃液位控制系统。

控制仪表都是单迥路可编程直接数字控制仪。

通过现场的各控制阀进行直接参数控制,其中玻璃液位与投料系统是变频控制。

各系统既可自成体系,又可与其它系统相互配合,形成较科学的控制体系,既有控制点,也有记录点。

这些记录下来的温度数据,能够准确地反映出窑炉的温度运行全貌。

一些控制点既可用自动方式,进行单一参数的自动控制,又可用手动方式进行联络跟踪。

我厂窑炉由于采用高效率狭缝式金属换热器预热助燃空气,所以不需要进行火焰换向作业,可以绝对保证窑内热工制度稳定。

在窑底前后不同部位,还装有两排鼓泡器,以促使刚熔化的玻璃液迅速排除气泡。

气泡直径的大小及玻璃澄清的质量,可以通过窑炉控制室内的工业电视屏幕进行监视,并根据工艺要求进行调节。

熔化、澄清好的玻璃液,经过第一道包覆铂金的挡砖,垂直流入主通路,再经过4条成型通路口设置的第二道包覆铂金的挡砖,最后进入成型通路。

成型通路的结构特点是窄且浅,以达到减少玻璃液温差的目的。

实践证明,包覆铂金的挡砖,可以阻挡不均匀的玻璃液、玻璃浮渣及被侵蚀剥落的耐火材料或未熔化好的生料结石进入成型通路。

采用含氧化铬95%以上的致密铬砖和氧化锆65%以上的致密锆砖等特种优质耐火材料,可以使玻璃液第二次污染减少到最低限度,使拉丝工序获得热均匀性及化学稳定性良好的玻璃液,达到优质、高产的目的。

这座窑的熔化面积为196平方英尺,折算成公制为18.2平方米,根据日本原设计每日熔化玻璃14.35吨,熔化率为0.788吨/日・m2,实际上这四年多来,最高熔化率已达0.944吨/日m2。

各品种主要技术经济指标已经达到、部分指标并有不同程度突破日本原设计水平。

如800孔漏板拉制9微米原丝,日本设计指标为日产570公斤,我厂全年平均可达日产578.68公斤;1600孔漏板拉制11微米原丝,日本设计指标为日产1029公斤,我厂全年平均可达日产1042.32公斤; 2000孔漏板拉制17微米直接无捻粗纱,日本设计指标为日产945公斤,我厂全年平均可达日产1052.46公斤。

全员劳动生产率为7.86吨/人・年,工人实物劳动生产率为9.70吨/人・年。

2　锆弥散增强铂铑合金漏板我厂自1991年1季度起,在池窑生产线上,逐步推广使用锆弥散增强铂铑合金漏板,23数年来取得显著成效。

1990年投产时,800孔、1600孔及2000孔漏板均采用铂铑-10合金漏板,漏嘴采用焊接成型。

1991年1季度起,首先在1600孔漏板上试用锆弥散增强铂铑-10合金漏板,整台漏板采用冲压成型。

以后,又在1600孔漏板上全部推广使用。

铂铑-10合金通过锆弥散增强后,其退火硬度可由75HV提高到110HV,极限抗拉强度(退火)则由33.75Kg/mm2提高到36.2Kg/mm2,在1400℃的高温状态下,其开裂强度由0.36提高到1.75。

二者蠕变率相差10倍以上。

漏板采用锆弥散增强技术后,增强了铂铑-10合金的耐高温性能,故在漏板结构上,可以减少增强筋的条数,漏板厚度亦可适当减薄,同样可以达到相应的高温强度,漏板的耗铂量则可以相应降低。

如1600孔漏板的重量,原日东纺设计,由日本德力贵金属有限公司株式会社加工的标准重量为3200克/台,现在英国庄信万丰贵金属有限公司加工的重量为2975克/台,每台可以节约铂铑合金225克,即每台可以节约3600美元,折合人民币为3.16万元。

更为主要的是,由于采用锆弥散增强技术,大大提高了铂铑-10合金漏板的耐高温强度,延缓了漏板在高温状态下的蠕变速率,使寿命大为延长。

如1991年我厂池窑漏板平均寿命为7.6个月, 1992年就提高到13.3个月,1993年进一步延长到18.8个月。

为此,吨纱耗铂量也随之降低,如1991年吨纱耗铂量为1.09克,1992年下降到0.62克,1993年再度下降到0.41克。

根据我国有关科技情报部门的资料, 1992年我国原16家大中型玻璃纤维厂的吨纱耗铂量为1.50克,新增23家大中型玻璃纤维厂的吨纱耗铂量为0.93克,国外玻纤工业先进国家,如美国PPG公司为0.38克,日本NTB(日东纺)为0.375克。

为此,可以认为,我厂吨纱耗铂量已经接近国际先进水平。

3　池窑漏板温度补偿技术最近,我厂池窑漏板上推广使用一项重大技术措施——漏板温度补偿技术(简称JD 技术),取得了初步成效。

JD技术是日东纺织株式会社福岛玻璃纤维厂针对拉丝漏板瞬间飞丝停台,导致漏板温度场条件变化,使原丝号数频繁波动,而开发的一场最新工艺技术。

当拉丝漏板瞬间飞丝,拉丝机随之停止运转时,接丝成型区内高速气流也同时消失。

此时,若漏板处于手动控制状态,由于漏板温度控制的开度不变,则漏板温度的实际温度就会上升。

但在生产过程中,漏板温度均处于自动控制状态,所以,漏板瞬间飞丝,拉丝机停止运转时,为保持漏板的实际温度不变,则漏板温度控制的开度就会自动缩小。

当拉丝工处理好飞丝,重新启动拉丝机时,拉丝成型区内的高速气流也随之产生。

为使漏板达到原有的实际温度,则漏板温度控制的开度就会自动增大。

漏板温度控制的开度由小变大,有一个时间过程。

即使开度已经达到原有值,漏板上的玻璃液温度恢复到设定值也需要短暂的时间。

这就是拉丝漏板瞬间飞丝,重新上车后,刚上车一段原丝号数不合格的原因。

为了消除这段不合格原丝,提高整只原丝的号数均匀率,就必须采用JD 技术。

我厂的JD技术是通过单迥路可编程直接数字温度控制仪(简称DDLC控制仪)来实施的。

DDLC控制仪要输入特定的JD技术参数才能正确运行。

JD技术参数因每台漏板特性不同而有细微差别,要根据现场测定数据来确定。

而且初次确定后,随着漏板的老化,变换生产品种以及其它作业条件的变化而改变。

一旦上述条件变化,就必须再次现场测定,对JD 参数进行调正。

拉丝漏板漏间飞丝,造成拉丝机停台的24时间,一般为2分钟左右,最多也不会超过5分钟。

因此,对每台漏板的JD技术参数的时间确定,就按2～5分钟来计算。

测定的方法是:当漏板温度在自动控制状态下,停台2分钟取佯,测出原丝号数变化数据,接着停台5分钟取样,也测出原丝号数变化数据。

根据以上测得的原丝号数变化曲线,换算得出漏板温度变化值,再计算出漏板恢复到原定温度所需要的时间。

将上述数据全部输入到DDLC控制仪中,则可按此指导生产正常运行。

我厂在推行JD技术前,纺织纱的标准偏差为0.4264～0.5135,内不均率为0.6079～0.7317%,印制电路板用处理玻璃布的单位面积偏差率为±2.37%。