在加热炉内,薄玻璃加热后容易变形,所以常采用缩短加热时间、设置较高炉膛温度的方法生产。厚玻璃在加热过程中容易出现“爆炉”现象,在生产中要设置较低的炉膛温度和较长的加热时间,以使玻璃的内外层温度均匀,有利于提高钢化质量及成品率。
玻璃冷却的速度决定玻璃钢化的程度,冷却快钢化应力大、颗粒小;反之则相反。因而影响钢化度的因素是:吹风压力、风嘴高度、环境温度及湿度等。一般情况下,每种玻璃的钢化风压是固定的。玻璃在钢化过程中,要求风嘴距玻璃上下表面的距离相等,实际上玻璃在冷却时,热量向上散失,下部有传送辊会储存一部分热量,为了保证冷却均匀,常把上风栅距离设置比下风栅较小。风嘴距离根据风栅风嘴结构不同而变化较大,也是影响钢化玻璃应力斑的主要因素(参考钢化应力斑试验小结)。在风压一定的情况下,风嘴距玻璃的距离很大程度上影响了玻璃的颗粒度。钢化吹风时间取决于玻璃的厚度;热增强玻璃的钢化风压很低,玻璃冷却速度较慢,钢化吹风时间要适当延长。冷却时间以玻璃到下片段时不烫手为好,太低造成能源浪费。
目前我公司钢化机上可以实现两种加工工艺:钢化、热增强,通常钢化玻璃的基本加热时间为40s/mm,而热增强玻璃加热时间要相对缩短5~10%;热增强玻璃的风压较钢化玻璃低很多。
南星Tamglass钢化机与彩釉Cattin钢化机在炉膛结构、炉丝排列、测温点布置及控制方式等方面有所区别,但加热方式都是以热辐射为主。玻璃在加热过程中要保证上下面的均匀加热,上下炉膛温度要配置合理,这与炉膛结构等关系很大。Tamglass钢化机下部炉温设置要比上部高~40℃,Cattin钢化机下部炉温设置比上部在改造前高~25℃,改造后高~15℃。正常生产时,Tamglass钢化机由于将一些控制参数设计到控制系统内,每种厚度玻璃的炉温及加热时间设置改变较少;而Cattin钢化机则常要根据具体情况进行适当调整。对在线Low-E玻璃,由于Tamglass钢化机参数限制在一定范围内,加工比较困难,Cattin钢化机则因参数不受限制加工比较容易。
两台钢化机对同一品种玻璃的加热时间基本一致。着色玻璃由于其吸热性能高于普通白玻,在相同的炉温下,其加热时间较白玻要短,通常白玻的加热时间为40s/mm,而着色玻璃约为35s/mm,根据透光率不同而不同;LOW-E镀膜玻璃的膜层反射率较大,吸热性能不好,需要升高炉温和延长加热时间,增加加热平衡气体的压力、流量,同时钢化风压也比同厚度其他玻璃要大。彩釉玻璃由于釉料的颜色不同,影响到玻璃吸热,深色釉料加热时间要相应缩短或加热温度降低,浅色釉料与一般玻璃的工艺参数差别不大。
Tamglass钢化机炉膛设计比较合理,热容量大、热稳定性好,加工玻璃的变形量相对小一些;但由于其炉丝是从前到后排列,连续工作时由于玻璃进炉时为冷态,前段吸收热量比后段多,但是同时加热,会造成炉膛后部温度比前部高的现象,在装载率较高时,在保证后部质量时前部加热不足,应力相对小于后部,在保证前部质量时后部会出现麻点、应力过高等。Cattin钢化机由于热容量较小,温度波动较大,钢化玻璃的平整度不太好,虽然我们已对炉膛进行了一些改造,增加了热容量,但还是达不到Tamglass钢化机的钢化效果;由于其电炉丝是分成许多区域,温度分别控制,前后部温度无明显差别,应力和颗粒数相对均匀。
在炉温设定好的情况下,适当调整加热时间可以调整玻璃出炉温度。加热时
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间的一些使用原则:粗磨边玻璃的加热时间比精磨边玻璃长5%;边部钻孔玻璃的加热时间比无孔玻璃长5%;大片玻璃的的加热时间比小片玻璃长5~10%;镀膜玻璃的加热时间比普通玻璃长;本体着色玻璃的加热时间比无色玻璃短5%。 3.2 玻璃钢化工艺要求
①、钢化工艺最基本的要求就是玻璃必须快速加热到要求的温度,玻璃板面各个部分的升温速率不能相差太大,表面与中央的速度不能相太大。玻璃必须以最适当的冷却速度尽可能均匀地冷却,两个表面的冷却要均衡,在钢化过程中玻璃要不停地往复运动,玻璃表面不能有任何划伤及变形留下的痕迹。玻璃加热后玻璃必须尽可能快地开始冷却。
②、一般钢化炉的加热功率是一定的,通常设定的加热时间(炉子的操作时间),约为每毫米厚度玻璃40秒。在正常操作情况下,在炉子中央加热元件加热的区域内,总有玻璃在吸热,辊子转动时把热传给辊子上面的玻璃,玻璃得到的大约20~30%的热是由辊子的辐射得到的,这样炉子的这个区域的热耗超过加热效果,该区域的温度就会下降,且玻璃的边缘区域是一个温度变化较大的区域,在这个区域内,玻璃底部温度低,玻璃板边缘的邻近区域温度高,使玻璃加热不均匀。这些问题可从玻璃原片情况、炉内底部加热温度和传送系统上待钢化玻璃的放片布置情况来解决。
③、钢化玻璃边部质量一定要好,不允许有崩边、暗裂、暗伤和尖角等缺陷。保证边部平齐,光滑。下部温度一般比上部温度约高10~20℃左右。放片台上玻璃板的布置要注意炉子内纵向和横向负载的均匀性,也就是说,每炉玻璃的放片布置及各炉的间隙时间要均匀。
④、如果玻璃板在钢化炉内一直以相同的放片布置向前运动,各个辊子的温差就相对明显,结果放片布置一变化,新位置放的玻璃就会在急冷室里破裂。为了得到最好的钢化效果,要记住下列放片原则:
a、玻璃板间空隙要保持在50~100mm之间,在放片时纵向出现的空隙,下一次放片时要补上这个空隙,(见图1、图2、图3和图4)
b、比较长的纵向空隙(大于等到于二分之一)内放下一炉的玻璃时要有充分的回炉时间才能使温度均衡下来,不要马上进炉。
图1. 放片例子 图2. 放片例子 图3. 放片例子 图4. 放片例子
第一炉 第二炉 第一炉 第二炉
c、要钢化的玻璃越薄,温度越高;玻璃越厚,温度就要越低,各种厚度的玻璃都有一定的升温速度。当玻璃加热到内应力完全松弛(消失)时迅速冷却,便可获得最佳钢化程度的钢化玻璃,最佳玻璃加热温度应选择这样一个温度区内,即玻璃由脆性状态变为塑性状态时,玻璃的内应力
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完全松弛。但平钢化玻璃不允许产生变形,因此,最佳加热温度只能在接近软化温度的某一温度区内选取,温度范围以低于软化温度5--20℃为宜。各种形式的加热炉,因其炉膛结构不同,测温的仪表所处的位置及其周围状态也不同,实际生产中设定的加热温度(炉膛温度)比玻璃温度高90~130℃。不可能明确的指出哪种温度设定最好,因为温度的选择在很大的程度上决定于产品和采取的生产方法。
3.3 特殊玻璃钢化说明: 3.3.1 带孔和槽的玻璃
在钢化带孔和切口的玻璃前,孔位的布置,直径的大小及开槽的要求必须符合如下的规定,否则钢化时这些部位就会炸裂,甚至会造成下部加热元件短路。
①、 孔边部距玻璃边缘最小距离必须大于等于1.5倍的玻璃厚度(3~6mm玻
璃);8~19mm玻璃必须大于或等于2倍的玻璃厚度;孔与孔边距应大于等于孔的半径。见图5
a D 图 5 图 6
a dmin≥5mm a≥1.5t(3~6mm) dmin≥5mm a≥2t(8~19mm) dmin a≥0.5D t—厚度
②、 玻璃最小宽度是玻璃厚度的8倍,玻璃板上最小孔径不得小于5mm,
且不得小于玻璃的厚度,最大孔径不能超过玻璃板最窄点间长度的三分之一。见图6
③、 玻璃上开槽时,槽宽和槽高不得小于玻璃宽和高的三分之一,且槽边
部距玻璃边缘最小不能小于对应槽宽和槽高的二分之一,槽角边必须开圆角,见图7 a
图 7 x≤1/3B y y≤1/3A A 图8 a≥4*t a≥0.5y x b a t—厚度 b≥0.5x ④、 玻璃上孔边距玻璃角的最小距离应不小于4倍的玻璃厚度,见图8 ⑤、 在玻璃边部切槽其尖角处必须以圆弧过度,其弧半径应大于等于玻璃
厚度,见图9
7
t
R 图9 R R≥t 图10 t=2~3mm T—厚度
说明:a、孔边距较小时可以从这个孔向最近的边上开一个小口就可以避免
钢化爆炉的问题,见图10
b、孔或槽的玻璃板钢化时比同种质量的平玻璃板需要多2.5℅的加
热时间,这样既带孔又带槽的玻璃板钢化时比普通玻璃的加热时间要多5%。
3.3.2 带尖角的玻璃
带尖角的玻璃(角度小于30゜)钢化时,加热时间要比同质量的方形玻璃大约多2.5%,且尖角部应倒小圆角。 3.3.3 压花玻璃
原则上压花玻璃的花面钢化时应朝上,加热时间要根据玻璃最厚地方的厚度来决定,如果玻璃原料不是单一的,其加热时间要另加5~10%,吹风压力也要根据玻璃最厚地方的厚度来决定。 3.3.4 吸热玻璃
吸热玻璃的加热时间与一般同样厚度玻璃相比要减小大约5%。 3.3.4 镀膜玻璃,热反射玻璃
为了保护镀膜面,操作时应戴干净手套,且镀膜面朝上,膜面上不得有水渍和手印,上部加热温度可视需要提高5~10℃,加热时间与同样厚度的普通玻璃相比要增加大约2.5~10%。不要使用二氧化硫气体,装载不应超过满载的60~70%。
3.3.5 釉面玻璃,丝网印刷玻璃
钢化前,釉料一定要干,上部温度定在705℃,底部温度定在800℃,玻璃可能会弯曲,但可以用调节风压的方法校正。加热炉的热平衡压力可以降低大约50%,不要使用二氧化硫气体,釉面的颜色对加热时间也会有影响。 3.3.6 厚玻璃钢化说明
厚玻璃,特别是19mm玻璃由于原片本身的特殊性,决定其钢化时炸炉的机率较大,特别是那些退火不好的玻璃,也就是我们通常所说的硬回火玻璃,仍残留有剩余应力,此玻璃本身就已具备钢化玻璃的性质,从其在炉内爆破的碎块可以看出来。钢化这种玻璃,等于是玻璃的再次钢化,一般钢化炉所要求的玻璃,必须是软回火玻璃,而二次钢化是绝对不允许的。
厚板玻璃,特别是19mm玻璃并不是不能钢化,只是在钢化过程中,炸炉的机率较高,因此,钢化厚板玻璃,必须从玻璃的原片、切割、磨边、钢化工艺参数等方面加以特殊的控制要求。
①、 原片必须是软回火的浮法玻璃,玻璃本身不应有汽泡、结石、砂粒等
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内部缺陷,这些缺陷部位是玻璃应力集中的地方,加热过程中,应力易从此处释放出来,导致玻璃破碎。 ②、 由于厚玻璃从浮法线上下来时,其边部冷却较快,所以边部一般情况
下退火不好,因此在原片上切割时,必须至少切掉100mm以上的边,才可切成品玻璃。(来料钢化玻璃,却无法知道切割的情况,爆炉机率较高) ③、 厚玻璃切割后其边部存在很多微裂纹,这些微裂纹也是应力集中的地
方,必须消除,所以在磨边方面要求必须是金刚砂轮细磨边、抛光即精磨边处理,一般手工打磨边部质量都较差,爆炉隐患较大。
以上是对厚玻璃钢化提出的基本要求,在实际生产中,有些要求可以做到,有些要求却无法达到,特别是来料钢化玻璃,有很多因素不能满足钢化的要求,为了尽量减少玻璃炸炉的发生,还应从以下几个方向加以控制。 ④、 加强对玻璃进炉的检查工作,发现玻璃上有结石、气泡、、砂粒等严重
缺陷应严禁入炉,边部质量不好的要用砂轮或砂布再处理打磨一次。 ⑤、 在温控方面采取低温延长加热时间的方法,19mm玻璃最佳温度应控制
在670℃~675℃之间(设定温度),弯钢化相应提高10℃左右,为尽量满足这一温度要求,建议玻璃进炉温度顶部650℃~660℃,底部690~700℃,玻璃进炉一段时间后,确认玻璃不会炸炉时,可将温度升10℃左右,加热时间可视玻璃的装载量而定。
⑥、 钢化厚玻璃,钢化风压不宜过大,建议钢化19mm玻璃时,钢化风压为
0.01Kpa左右,为保证其碎片颗粒数适当提高一点风压是可以的,但绝对不可以过高,过高的风压将导致玻璃在风栅内炸裂并容易自爆。 ⑦、 钢化厚板玻璃(12~19mm)。其板面最好不要太大,特别是弯钢化玻璃,
由于玻璃需弯曲变形,很容易产生炸口,为解决炸口的产生,一般采取增加炉温和加热时间,这样就使得玻璃表面质量较差,麻点很重。 ⑧、 清洁完炉后,因炉温不均匀,不要立即做大板厚玻璃,应先做其它玻
璃,待炉温均匀后,再做大板厚玻璃,如此时炉温过高,可做几炉6mm的玻璃冲一下炉温,待炉温降至适合钢化厚玻璃的温度为止。 ⑨、 在厚板玻璃上钻孔、切槽、开口必须严格按标准执行,否则禁止钢化。
3.4 SO2气体的使用
SO2气体能在硅辊表面形成一个很薄的隔离层,有助于玻璃下表面平滑地加热。SO2气体只能在一般钢化过程中使用,SO2气体阀门只能在钢化前开5~10分钟。SO2不是在任何时候都可使用,因使用过多没有什么好处,用多了玻璃全变成兰色,这种气体也会在辊子表面结出褐色斑点。钢化厚玻璃时玻璃表面易出现点状痕迹,同时还会增加清洁辊子表面的次数,并且对加热元件的寿命也会有影响。所以建议只能在必要时候才使用SO2气体,在辊子清洁后开始生产前用得最多,如果需要使用应尽量使用。SO2气体一般用量为1~4立方厘米/分,压力为0.5巴,最大用量为7立方厘米/分,停止钢化后,气体的阀门要关紧。 3.5 洗炉注意事项
钢化玻璃(包括热增强玻璃)不能再次钢化(即二次钢化),如果钢化玻璃在加热室加热的候很容易爆炉。玻璃爆炉后,在任何情况下,碎玻璃都不能留在钢化炉里,炉子要尽快清理,因为玻璃碎片留在底部加热元件上会影响炉子内温度的平衡,也会损坏辊子。
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