光伏玻璃熔制压延工艺研究

张旭 王俊宏

摘要：光伏玻璃作为特种玻璃。其光学和热力学性能优良，但是将石英砂等材料在熔制池窑内高温加热制成玻璃液的熔制生产过程中存在熔化难、硬度高、成型难等问题，导致玻璃成品可能存在质量缺陷。所以，熔制池窑的合理选型及熔制工艺的恰当选择是优质光伏玻璃生产的重要保障。光伏压延玻璃借鉴了传统建筑压延玻璃的生产工艺，让低铁的高温玻璃液通过压延机的上、下辊间压制延展而成。一般下辊刻有花纹或上、下辊都刻有花纹图案。

关键词：光伏；玻璃熔制；压延工艺

引言

玻璃的性质是非金属无机材料的两大支柱之一，与玻璃的结构、组成和工艺密切相关。玻璃的组成决定玻璃的结构，结构决定玻璃的性能。 因此，玻璃组成的设计方式和配方中各成分的比例是决定玻璃性能的重要因素。 玻璃成分的设计必须在玻璃理论的指导下进行，设计依据为玻璃成形图和相图，玻璃熔制的工艺制度对其性能有重要影响。

1光伏玻璃熔窑结构特点

光伏玻璃熔通常包括预熔池、熔化池、澄清部、卡脖、横通路、支通路、溢流口、监控系统、冷却水系统、成型系统等部分。采用等宽的投料口和深窑池结构，铺面砖采用逐步抬高的方式，该种结构能够保证熔窑熔解效率高、能耗低、投资少、占地面积少。在使用光伏玻璃熔窑的过程中，必须加强对熔窑各工艺参数及原材料质量、窑体寿命等影响的控制。在使用光伏玻璃熔制窑的过程中，必须配备高精度的液位计已保证玻璃液面相对稳定，以减少玻璃液的波动对池壁砖的侵蚀。

2熔制时间对玻璃质量影响

光伏玻璃对其熔化质量要求较高，因此在熔制过程中要尽量避免缺陷的产生。实际生产中往往需要采取加大澄清面积延长澄清时间来获得优质玻璃液目前窑型结构方面采用了加大预熔池面积、增加熔化区火焰覆盖面积、等宽投料等方式来加大熔化量。对应的，必须加大玻璃液的澄清时间来保证玻璃液的均化效果。同时，为降低玻璃能耗，可以采用逐步抬高池底、降低玻璃液深度减少玻璃液回流来实现。

3熔制过程

光伏玻璃熔化温度高，具有较强的挥发性、分层性和分相性等特征。为进行光伏玻璃熔制，应首先通过机械方式将配合料放入熔窑，玻璃液熔化后在澄清部停留一定的时间，玻璃中的气泡继续析出，最终形成均一的玻璃液，经卡脖流入横通路、支通路至压延机。在硅酸盐形成阶段，玻璃原料在高温下转化成800～1000℃的硅酸盐和SiO2混合烧结物。在玻璃形成阶段硅酸盐和SiO2扩散后混合烧结物成为1200～1500℃的含有大量气泡的透明状玻璃液。但化学成分并不稳定，在玻璃液澄清阶段，随着玻璃液黏度降低，气泡逐渐排除，并在其均化阶段，化学组分更加均匀，玻璃液内节瘤条纹等不断熔解和扩散。通过以上各个阶段在同一时间不同空间内完成，玻璃质量逐渐符合规范要求，玻璃液温度冷却至200～300℃后黏度达到102～103Pa·s。

4光伏压延玻璃洗辊的现状

目前的光伏压制玻璃生产线上、下辊的清洗主要用自来水或循环水进行。但在目前的工艺中，自来水或循环水的水质不太干净，而且输送水质的管道为钢制管道〔PV塑料管因使用环境温度高，烘烤变形〕 水在管道内的时间一长，管道内就容易生锈，清洗压辊清时生锈等异物容易喷射到压辊表面，损害压辊表面，造成更换的。第二个原因是水的温度一般较低，通常为25~35℃。 清洗压辊的时间较长或需要多次重复清洗时，很容易降低压辊表面温度。 这样热玻璃通过冷辊的表面后，容易产生玻璃冷裂，导致产品质量不合格。 第三，冷玻璃容易在火窑中形成炸板，也不利于之后的切割。 四是自来水或循环水水压较低，一般在清洗压辊时配合压缩空气提高水压，压缩空气的清洁度也不高，且里面经常含有油质等锈蚀异物，容易产生压辊损伤和其他新问题，因此必须采用纯净水来洗辊以达到良好的洗辊效果。

5窑炉熔化

玻璃配合物在高温的作用下经过硅酸盐的形成、玻璃的形成、玻璃液的澄清、玻璃液的均质化、玻璃液的冷却五个阶段，形成合格的玻璃液。 玻璃熔融制的五个阶段不同，但它们之间相互关联，并不是按照这五个阶段的顺序严格执行，有时也同时进行。 玻璃配合物通过窑炉的熔融过程，达到玻璃成型所需的玻璃液。 制造光伏玻璃的窑炉与其他玻璃窑炉略有不同，主要是溢出口。 在溢出口的横向，玻璃液两侧的温度比中间的温度低。因此，自压延辊出来的玻璃板会出现因温度差而形成的色差，这种情况会严重影响产品的产量和质量。在生产过程中必须要消除色差，可以在溢流口两侧加装火枪以提高边部玻璃液的温度，以达到边部和中间玻璃液温度相差不大的效果。

6压延成型

将玻璃液冷却到适合成形的温度，就可以压制成形。 压制成形是由两个直径合适的水冷却的上下金属辊，速度可以无级调节，上下间隙也可以无级调节，上下辊相对旋转，玻璃液被从两个辊之间压制带出，送到退火窑，板的厚度和宽度在一定范围内任意调节。 压制成型工序中，设备的安装质量至关重要，水平必须平整，压辊与唇砖的间隙必须在1mm以下。 否则，玻璃液流下部，容易冷却成晶体，在成型的热玻璃下板形成拉痕，严重影响产品的质量和产量。

结束语

随着高能耗、高污染经济增长方式的转变，光伏新型玻璃材料的应用领域越来越广泛。光伏玻璃的熔解质量与占地面积、熔解面积、投资额、产出量、单位能耗、设备寿命、材料消耗、人工消耗等密切相关。 该玻璃材料具有良好的光学性能和热力学性能，但热熔解温度和成形温度高，选择科学合理的熔解工艺，在其生产过程中实现能耗、产量和效率之间的均衡是值得玻璃生产企业深入研究的问题。

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