淺談超厚浮法玻璃的成型和退火

張磊

摘 要：目前，隨著我國浮法玻璃生產(chǎn)技術(shù)的不斷成熟，玻璃行業(yè)的不斷壯大。普通的3～12mm的玻璃已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代化建設(shè)的需要，由于玻璃的應(yīng)用日益廣泛，例如：玻璃幕墻、玻璃燈、玻璃大廳等需要集采光、隔音、節(jié)能等一體的時尚化潮流，但這就需要更厚的玻璃，所以對于15mm以上的超厚浮法玻璃是一種大規(guī)模需求。巨大的行業(yè)市場和明顯的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢，成為各大浮法玻璃制造企業(yè)的目標(biāo)。此文針對浮法玻璃制造過程中的退火與成型做出簡要探析。

關(guān)鍵詞：超厚浮法玻璃;成型;退火

對于一個玻璃生產(chǎn)企業(yè)來說，一條完整的超厚浮法玻璃生產(chǎn)線是這個企業(yè)工藝水平的體現(xiàn)，同時也該企業(yè)的資質(zhì)的象征。一條完整的超厚浮法玻璃生產(chǎn)線裝備是形容該企業(yè)工藝水平的最好體現(xiàn)。從超厚浮法玻璃的成型與退火的方法以及技術(shù)特點(diǎn)等做出簡要介紹。

一、超厚浮法玻璃成型技術(shù)

通過浮法玻璃靜止?fàn)顟B(tài)下的成型原理進(jìn)行分析我們可以知道，玻璃的表面張力、錫液與玻璃液的界面張力以及玻璃和錫液的密度，決定了玻璃液在錫液表面上能形成厚度約為6.7mm的自然厚度。對于自然厚度進(jìn)行分析試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)自然厚度的兩個決定因素，首先就是重力，在重力的作用下，錫液向下聚集，導(dǎo)致上層自然厚度降低，從而使它的位能降低;另一個因素就是表面張力，由于表面張力的作用，會使張力比較大的地方自然厚度加厚，進(jìn)而使玻璃液獲得最小的表面能。只有將重力與表面張力二者相平衡，才能使自然厚度均勻。

對于生產(chǎn)要求，我們希望玻璃的厚度接近自然厚度，但當(dāng)玻璃厚度大于自然厚度時，玻璃因鋪展而減薄的減薄速度是值得我們研究的。盡管鋪展減薄速度與鋪展力的大小有關(guān)，但鋪展減薄速度最根本的影響因素是玻璃的黏度大小，通過計算不同厚度玻璃帶在不同黏度（溫度），可以得出不同的鋪展減薄速度。經(jīng)過計算試驗(yàn)，得出溫度在850攝氏度及850攝氏度以下時，玻璃的鋪展減薄速度會變得非常小，而此時的玻璃厚度也是最穩(wěn)定的時候，只要此時使末對拉邊機(jī)的速度與拉引速度相接近，即可得到此時的厚度，當(dāng)厚度從8mm增加到15mm時，平均鋪展減薄速度增大了10倍。通過以上分析可知，玻璃板越厚，成型的技術(shù)難度也就越大。

二、超厚浮法玻璃的成型方法

（一）擋墻法

擋墻法簡稱FS法，是由英國皮爾金頓公司研發(fā)并具有專利的生產(chǎn)技術(shù)，它的基本工藝是在錫槽高溫區(qū)設(shè)置很長的石墨水冷擋墻，玻璃在墻之間攤平，一層一層的往上堆積，直到達(dá)到生產(chǎn)要求的厚度。這種成型方法充分利用了浮法成型的基本原理。該方法生產(chǎn)的玻璃表面平整度和光學(xué)質(zhì)量好，適合15mm以上超厚浮法玻璃的生產(chǎn)。

（二）拉邊機(jī)法

拉邊機(jī)法簡稱RADS法，是外國超厚浮法玻璃制造最常用方法，目前國內(nèi)也使用的是此方法。其基本工藝是通過拉邊機(jī)倒八字的角度給玻璃帶施加一個向內(nèi)的分力，通過該分力的作用，使玻璃帶堆積，直到達(dá)到一個厚度大于自然厚度的玻璃。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要其他的輔助設(shè)備，調(diào)整比較靈活。拉邊機(jī)法生產(chǎn)的玻璃表面平整度較擋墻法更差一點(diǎn)，更加適合8～15mm的厚玻璃。

（三）擋墻拉邊機(jī)法

擋墻拉邊機(jī)法簡稱DT法，通過將擋墻法和拉邊機(jī)法相結(jié)合，結(jié)合了他們共同的優(yōu)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行完善和創(chuàng)新。擋墻拉邊機(jī)法基本原理是在錫槽高溫區(qū)設(shè)置一組很短的擋墻，使玻璃在擋墻中間堆積形成所需要的厚度，同時，在擋墻的出口處設(shè)置幾對倒八字的拉邊機(jī)來阻止玻璃帶向外攤開，以保證厚度能達(dá)到生產(chǎn)要求的厚度。擋墻拉邊機(jī)法可以通過調(diào)節(jié)拉邊機(jī)的角度很靈活的調(diào)整開合角度，并且根據(jù)石墨擋板所需要的溫度進(jìn)行水冷或者電加熱，另外，它不僅發(fā)揮了擋墻的堆積作用，又通過短擋板克服了長擋板結(jié)構(gòu)復(fù)雜等長產(chǎn)弊端。同時，運(yùn)用多個拉邊機(jī)，使得生產(chǎn)效率極具提高。該方法生產(chǎn)出的玻璃表面平整度極好，而且適用的玻璃生產(chǎn)厚度的范圍也更廣泛。

三、超厚浮法玻璃的退火技術(shù)

超厚浮法玻璃的兩大核心技術(shù)，一是成型，二是退火，二者密不可分，相輔相成。很多企業(yè)在重視了成型技術(shù)卻忽略了退火技術(shù)，導(dǎo)致玻璃板在退火窯中嚴(yán)重炸裂，使得玻璃板被迫中斷拉引。

（一）超厚浮法玻璃的退火技術(shù)

超厚浮法玻璃的冷卻過程必然伴隨著內(nèi)外溫度差，退火的目的就是通過減少內(nèi)外溫度差的值，從而減小內(nèi)應(yīng)力的過程，是玻璃板更容易切斷，達(dá)到后期玻璃的使用。STEIN公司提供的玻璃中殘余應(yīng)力的計算公式如下：

R=1.86×G ×A2

式中：R——參與應(yīng)力（kg/cm2）;

G——退火窯B區(qū)的冷卻速率（C/min）;

A——玻璃板厚度（mm）;

由上式可知：殘余應(yīng)力與B區(qū)的冷卻速率及玻璃厚度的平方成正比。當(dāng)玻璃厚底增加一倍，殘余應(yīng)力將增加三倍。

（二）成型方法對超厚浮法玻璃退火的影響

（1）采用擋板法生產(chǎn)超厚浮法玻璃時，由于使用的玻璃擋板橫斷面的厚度是均勻一致的，因此不會造成局部的溫度過低，只需要采用一定的局部保溫措施，就能使內(nèi)應(yīng)力大大減少，從而達(dá)到容易切割的目的。

（2）采用擋板拉邊機(jī)法生產(chǎn)超厚浮法玻璃時，由于拉邊機(jī)只在邊界起到輔助擋邊作用，齒印較淺，齒外的玻璃邊很小，因此會造成齒外的玻璃邊緣局部溫度下降過快，采用一定的保溫加熱措施可以改善局部的內(nèi)用力。

（3）采用拉邊機(jī)法生產(chǎn)超厚浮法玻璃時，由于完全依靠拉邊機(jī)來堆積，使得拉邊機(jī)的角度、速度和壓入玻璃的深度增加。齒印外的玻璃邊比較寬，會造成較寬部位溫度降低過快，使得局部壓力增加，造成切割困難。

四、改善超厚浮法玻璃退火的措施

（1）通過上述公式分析，可以通過降低B區(qū)的冷卻速度來降低殘余應(yīng)力。

（2）拉引速度和原板及拉引量有關(guān)，可以采用寬板慢速的方法降低冷卻速率G，從而降低殘余應(yīng)力。

（3）減少橫向溫度差，加強(qiáng)退火窯外殼的保溫以及輥?zhàn)虞S頭的密封性。

（4）在錫槽的低溫段兩側(cè)，適當(dāng)增加電加熱來降低玻璃帶兩側(cè)的溫度差。

五、結(jié)束語

通過對超厚浮法玻璃的成型和退火方式進(jìn)行探析，我們了解到了成型的方法、技術(shù)原理以及各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。同時對退火工藝進(jìn)行分析，了解了退火工藝的方法和降低殘余應(yīng)力的方法。希望在以后的生產(chǎn)過程中能不斷完善生產(chǎn)工藝，使我國超厚浮法玻璃行業(yè)充分發(fā)揮它的優(yōu)勢。

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