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超白太阳能压延玻璃的厚度控制

[发布日期:2018-08-06 10:25:11]

  超白太阳能玻璃是超白高强太阳能光伏电池组件的盖板玻璃,属超白低铁太阳能玻璃,具有高太阳能透过率、高机械强度、高平整度、低吸收率、低反射率、低含铁量等优异特性,是理想的太阳能光热、光电转换系统封装材料,能大大提高光电、光热转换效率。在晶硅太阳能电池组件厂,若超白太阳能玻璃板的厚度或极差超差过大,在组件层压时容易导致玻璃板的爆板,从而造成电池组件的报废。因此,在超白太阳能玻璃的成型生产过程中控制好玻璃板的厚度非常重要。

  超白太阳能光伏玻璃厚度一般为3.2±0.2mm,原板厚度极差为0.4mm,玻璃上表面为绒面,下表面为花纹面(有的为双绒面),采用压延法生产:熔融的玻璃液冷却至适合成型的温度,经过连续辊压强制成型,迅速冷却,粘度急剧增加而保持花形不变。在玻璃温度降到玻璃定型之后,除了热胀冷缩导致的厚度变化外,玻璃厚度不再变化。因此,厚度的控制要在玻璃定型之前进行。下面针对我公司的状况,对超白太阳能压延玻璃成型生产过程中的厚度控制情况进行分析。

  超白太阳能压延玻璃的成型生产中,玻璃在热端的厚度波动情况可通过A区红外温度波动情况和玻璃板的颜色反映出来。A区红外温度波动情况可通过控制室内计算机上的A区红外温度曲线直观地看出来。但通过玻璃板的颜色观察厚度情况需要很强的经验性和技巧性,尤其是在玻璃板上厚度波动不大时。

  从大的方面考虑,成型过程中影响玻璃板厚度的因素主要有设备、工艺、成型环境等三大方面。下面从这几个方面分别进行分析说明。

  

  

  1.设备

  设备是生产的基础,设备的稳定运行才能保证产品质量的稳定。成型生产中的设备主要由压延机、过渡辊台、退火炉组成,其中最核心的设备是压延机。从设备的角度考虑,影响厚度的因素主要有以下:

  1.1压延机厚度调节装置和压杠压力

  压延机厚度调节装置通过摇动两侧边的手轮对厚度进行手动控制,压杠压力通过在控制面板上输入适当的压杠压力数值自动控制。上、下压延辊的间隙和压杠压力将直接影响到玻璃的厚度:间隙越小、压力越大,压出来的玻璃厚度越薄;反之越厚。正常生产过程中的厚度调节措施主要是调整间隙大小。

  1.2压延机位置

  移动、升降压延机都将导致玻璃厚度的微量变化。具体地,靠机和压延机上升时玻璃将变薄,分机和压延机下降时变厚;

  1.3压延辊弯曲(简称辊弯)

  辊弯由2个原因造成:a、压延机上机前跳动量较大;b、生产中由于压延辊表面冷热不均,热胀冷缩导致辊弯。

  辊弯会导致压出来的玻璃厚度呈现周期性的薄厚不均现缘,造成玻璃板厚度极差大,甚至会超差,造成产品废弃。生产中出现辊弯较大时,要及时调整。

  1.4压延机耐磨套磨损

  耐磨套磨损后,耐磨套与轴头外径有一定间隙,容易出现跳动现象,导致在玻璃板上产生辊印等厚度不均缺陷,严重的产品将废弃。国产压延机普遍用轴承代替耐磨套,基本克服了辊印现象。

  

  

  2.工艺

  2.1玻璃液

  玻璃液的温度、液面高度、流动特性和散热不均都会导致玻璃厚度的变化。

  2.1.1玻璃液温度:

  影响玻璃液温度的因素很多,如水包、窑压、析晶、挡焰砖高度、拉引量、环境温度等都会对玻璃液的温度造成影响,在生产中要仔细加以控制。若流液口处的玻璃液温度高,玻璃延展性好,压制出的玻璃厚度就薄,反之就厚。但玻璃液温度过高容易发生粘辊、包辊情况,造成严重事故,过低会导致厚度压不下去。因此,玻璃液温度波动要控制在一定范围内,以保持工艺的稳定性。

  2.1.2玻璃液面高度:

  玻璃液面的高低将影响辊前玻璃液温度的稳定状况。假设压延机高度不变,玻璃液位过高,将导致辊前玻璃液温度升高,上辊接触到的玻璃液多,其表面温度也会升高,压出来的玻璃厚度变薄;反之,玻璃液位过低,将导致玻璃液供应不足,玻璃液温度降低,尤其是边部玻璃液易凉,造成生产不稳定,玻璃将变厚。

  2.1.3由于玻璃液从窑炉内拉出时的流动特性以及流液口处玻璃液边部与中部的散热不均(边部易凉),一般会形成玻璃板中间薄、两边厚的情况。

  2.2速度参数设定

  这也是影响玻璃板厚度的重要因素。它直接决定了牵引率(主传动速度与下辊速度的比值)的大小。根据实际测量,在冷端玻璃板上,辊子旋转一周的长度近似等于辊子周长与牵引率的乘积值。牵引率大,板宽也有所变窄(变化很小),根据体积不变原则,厚度也变薄;反之变厚。实际生产中可利用这一点来辅助调节厚度(但牵引率过大会导致板面粗糙,这一点应当注意)。

  2.3托板风

  其作用是辅助冷却玻璃板使其定型。托板风大,对玻璃板的冷却效果就好,玻璃板定型快,厚度也就会厚些;反之薄些。

  2.4辊子(包括主辊、副辊和过渡辊)的表面温度

  这三种辊子的冷却都是水冷方式,从辊子的一侧进水,另一侧出水;由于进水温度低,通过与辊子内壁的热交换,出水温度要比进水高,这种水冷结构会导致辊子两侧的表面温度不一致,造成压出来的两侧厚度不一致:表面温度低的地方,玻璃厚度厚,表面温度高的地方玻璃厚度薄,尤其是主辊。为保证厚度等的稳定性,要控制好进水温度(进水温度每日温差不超过5℃,10分钟之内进水温差不超过±1.5℃)和出水温度。但在实际生产中,该问题并不明显,生产中可通过两侧手轮调节厚度来消除此原因造成的主辊两侧的厚度不一致。

  

  

  3.成型环境

  3.1气温变化

  由于一年四季的季节变换和白天、夜晚温差大而造成成型环境温度变化大。假设各项成型条件不变,气温下降,玻璃厚度会向变厚趋势发展,反之会变薄。

  3.2环境温度

  现场所采取的封闭措施将导致成型区玻璃液和热的玻璃板热量散发慢,玻璃厚度会变薄。

  

  

  4.厚度控制措施

  通过从以上设备、工艺、成型环境等几大方面对影响玻璃板厚度的因素的分析,除正常所采取的成型厚度控制措施外,我们可有针对性地提出厚度控制改进措施。

  4.1设备

  (1)适当调整压杠压力或玻璃液温度等,并及时消除厚度调整机构的间隙:

  (2)压延辊(主要是上辊)中部内壁加工出沟槽以加大中部冷却效果;

  (3)A区红外温度波动较小时(5℃以下)上下辊打同步,以保证厚度均匀、极差小;

  (4)通过摸索和向同行业学习,在实际使用中,通过定期对耐磨套加油润滑,能大大延长耐磨套的使用寿命,减少辊印的发生;或对压延机进行改造,将耐磨套结构改为球轴承结构。但此改造会使压延辊辊径增大,或轴头处外径减小,两者都会造成与目前使用的压延辊不能通用,需重新购置。

  4.2工艺

  (1)流溢口处边郜加烧边枪或在守砖内侧加电加热设施,对两侧边部的玻璃液进行加热,保证边部和中间厚度的均匀;

  (2)在副辊处加吹边风,对玻璃带边部进行冷却;

  (3)压延机上辊的上部加吹风冷却装置,重点对上辊的中部进行冷却,保证压延辊表面温度的均匀;

  (4)压延辊上辊在厂家进行加工时,将上辊表面加工成中部内凹形状,以克服一艘隋况下玻璃两边厚、中间薄的现缘;

  (5)改进主辊进水和出水方式,使进水在主辊全长上均匀喷到辊子内壁,再通过中间的回流管流出去,热交换很均匀;

  (6)考虑在热端增加玻璃厚度测量措施,测量值去掉热胀冷缩变化量,根据热端测量的厚度值即可及时了解厚度波动情况,厚度调整会更及时,进一步减少产品损失。

  4.3成型环境

  根据季节变化和温差选择现场封闭和保温措施,减少环境温度变化对厚度造成的影响;

  

  

  5.其他事项

  由于引头子时玻璃液温差大、压延辊表面温度低,引头子后的厚度控制更要引起注意:

  (1)要尽可能缩短换机或换唇砖时间,以减少玻璃液的冷却时间,使引头子后的唇砖排泡过程用时尽量缩短,厚度或其它尽快达到正常。

  (2)引头子时的上、下辊间隙4.5mm左右,引头子成功后及时开烧边枪对玻璃液边部升温;

  (3)开始时由于上下辊表面温度很低,导致玻璃厚度波动很大,A区红外温度波动甚至能达到几十摄氏度,此时根据玻璃颜色很容易就能判定出局部玻璃温度的高低(发暗红低、发白高)。拉引一段时问后,玻璃液温度趋于均匀,A区红外温度波动变小,此时可以逐步压厚度,压厚度时两侧要同时进行。

  (4)厚度正常后,出现压延辊弯曲情况要及时调整,在温度波动最小的时候(5℃以下)上下辊打同步,开始进入正常生产。

  小技巧:为使玻璃液温度较快上升,开始时采用稍大些的拉引量,待玻璃液温度达到均匀之后再降下来,以缩短玻璃液温度上升到正常温度所需的时间(需谨慎,防止粘辊或其它异常情况发生);通过厚度、主传动速度和牵引率等的调整,使A区红外温度与平常正常生产时相近,此时玻璃厚度基本接近于正常,冷端测厚度后再对厚度稍加调整即可。

  在厚度控制过程中,需注意以下事项:

  (1)偏下限管理厚度。这能减少玻璃原料的用量。若厚度整体减少O.1mm,按照450cm/min的主传动速度、板宽按2350mm计算,每天每条线能减少玻璃用料3.17吨。

  (2)压延辊每次使用下机后,都会有一定的弯曲量。多次加工后,会造成辊子多处壁厚不均匀,从而影响玻璃厚度的均匀性。

  (3)要根据实际测量数据来微调厚度,并统筹兼顾以下方面:

  假设厚度调整幅度大,拉引量不能超标;

  调节厚度时幅度要小,调节这一侧时,也要兼顾另一侧;

  两侧同时调整厚度时要兼顾中间和边部温度:压厚度时考虑中间厚度不要超标,抬厚度时考虑边部厚度不超标:

  (4)主辊排水量要微调,幅度要小,杜绝猛开猛关,以防止人的调整量导致辊子的弯曲。

  (5)在辊压时大的结石或硬物能将上辊自动抬起,结石或硬物所在的玻璃板的横向条状位置将变厚。大的结石或硬物有可能造成压延辊、厚度调节装置和压杠的损坏,因此辊前玻璃液内的结石或杂物要及时发现并挑出。

  (6)勤测量厚度,及时进行调整,并及时积累、总结经验和技巧。

  小技巧:定时测量掰边厚度,这样做快而方便,中间厚度可以视A区温度波动情况,根据边部温度来估算出中间厚度;厚度调整后,A区红外温度也将变化,根据其波动情况可估算出厚度的调整变化量。

  总之,根据超白太阳能压延玻璃的厚度控制要求,要做到“一稳、一微、三勤”,“一稳”是指玻璃液温度要稳,温度波动要控制在一定范围内;“一微”即速度参数和厚度调整时要微调;“三勤”即:勤测流液口处玻璃液温度、勤看控制室内A区红外温度曲线、勤测冷端玻璃厚度。

作者:惠瑞松
来源:安彩高科研发中心