4成型及锡槽(1)

4成型及锡槽 本章主要讨论浮法玻璃成型工艺过程 锡槽的结构 工作原理 作业制度及设计计算等有关内容 浮法玻璃成型工艺过程 来自池窑的经熔化 澄清 冷却的优质玻璃液 在锡槽中漂浮在熔融锡液表面 完成摊平 展薄 抛光 冷却 固型等过程 成为优于磨光玻璃的高质量的平板玻璃 4 1成型过程及其对锡槽的要求 4 1 1浮法玻璃成型工艺过程池窑中熔化好的玻璃液 在1100 左右的温度下 沿流道流入锡槽 由于玻璃的密度只有锡液密度的1 3左右 因而漂浮在锡液面上 并在其流动过程中形成厚度均匀的玻璃带 亦即玻璃原板 玻璃带冷却到600 左右时 被过渡辊台抬起 在输送辊道牵引力作用下 离开锡槽 进入退火窑退火 制成浮法玻璃 玻璃带成型时的作用力有两种 表面张力和自身重力 表面张力 阻止玻璃液无限摊开 对玻璃表面的光洁度影响极大 自身重力 促使玻璃液摊开 当表面张力与自身重力平衡时 漂浮在锡液面上的玻璃带就获得自然厚度 浮法玻璃的自然厚度约为7mm 生产薄于或厚于自然厚度的玻璃 需借助外力 4 1 2浮法玻璃成型工艺因素 起决定作用的因素有 玻璃的粘度 表面张力和自身的重力 粘度 起定型的作用 表面张力 起抛光的作用 重力 起摊平作用 生产实践证明 欲得到平整的玻璃带 必须具备下述条件 1 适于平整化的均匀的温度场 2 足够的摊平时间 4 1 3浮法玻璃成型过程对锡槽的要求 锡槽具有良好的气密性和可调性 4 1 3 1锡槽的气密性在锡槽的进口端 出口端 拉边机 挡边辊 冷却器 测量监控等操作孔 一般均采用气封装置 锡槽的密封方法有二种 1 气封装置 2 耐火挡帘 4 1 2 2锡槽的可调性 锡槽可调性是指锡槽纵向和横向的温度 玻璃液流量 玻璃带在锡槽中的形状与尺寸 锡液对流 保护气体纯度 成份和分配量等等的调节与控制 1 锡槽内温度的调节a 玻璃液流量的控制调节 b 电加热元件的调节 c 冷却元件的调节 2 玻璃液液流的调节宏观调节与微观调节 3 锡液对流的调节通过调节锡液横向纵向的流动 产生有利于玻璃生产的流动 4 玻璃厚度 形状 尺寸的调节通过调节玻璃液流量 改变拉边机的对数 转速和角度 调整温度制度及其它措施来实现 5 保护气体用量及纯度的调节 4 2浮法玻璃成型原理 浮法玻璃的成型过程原理 玻璃液在锡液面上的摊开过程 平衡厚度 抛光时间 玻璃液的拉薄或增厚 4 2 1玻璃液在锡液面上的摊开过程自然界液体自由表面是最光滑平坦的 所以密度大的液体就可以起到理想的成型模具的作用 借鉴玻璃液和锡液不起化学反应以及互不浸润原理 同时后者的密度大于前者 因而玻璃液可浮在锡液面上 两者的静态接触从物理化学上讲属于液体 液体 气体的三相平衡系统 即玻璃液 锡液 保护气体三相系统 玻璃液只是有限度地摊开 当摊开到一定程度时 玻璃液的表面张力和重力充分起作用并达到平衡 玻璃液就形成一定厚度的表面光滑平整的液层 4 2 2平衡厚度 浮在锡液表面的玻璃液 在没有外力的作用下 它的厚度取决于两个因素 一是表面张力 它力图使玻璃液收缩增厚 从而使其表面积最小 二是重力 它力图使玻璃液变薄摊开 从而使其位能最低 当这两种相反的力达到平衡时的玻璃液的厚度就被称为平衡厚度 H 7mm 4 2 3玻璃液在锡液面上的抛光时间 浮法玻璃的抛光过程主要依靠玻璃液的表面张力的作用来实现 基本上与一般器皿玻璃的所谓 火焰抛光 同理 但是浮法玻璃在锡槽中的抛光过程是通过控制较小的降温速度和均匀的温度场等 使形成表面张力充分发挥其展平作用的理想条件 浮法玻璃抛光过程的温度范围与摊平过程的相同 1065 996 这样在该温度范围内 能够使玻璃液保持适宜的粘度 并保证有足够的时间 以备抛光作用 抛光时间约为1min左右 4 3浮法玻璃成型工艺 4 3 1浮法玻璃成型工艺流程优质的熔融玻璃液由熔窑末端经流道流槽流入锡槽 玻璃液的温度约为1050 相应的粘度约103Pa s 玻璃液在重力和表面张力共同作用下 完成玻璃的平整化过程 然后逐渐降温 在外力的作用下冷却成板 待硬化后 经过退火窑的传动牵引出锡槽进入退火窑 消除应力 再经质量检测 纵横切割 装箱入库 4 3 2浮法玻璃成型方法 4 3 2 1拉薄措施拉薄所需的拉力是靠输送辊道产生的 增大拉引速度 玻璃带中的质点加速度增加 拉力增大 玻璃带被拉薄 因此 当生产薄玻璃时往往需要采用较高的拉引速度 采用较大的拉力 但是仅靠提高拉引速度是不够的 因为玻璃带在拉力作用下一方面被拉薄 另一方面其宽度方向产生收缩 必须对玻璃带施加横向拉力等措施 亦即采用拉边器以增大横向拉力 拉边器有金属拉边器 锯齿形石墨拉边器 夹棍式拉边器和单辊拉边器等 4 3 2 2拉薄方法薄玻璃的生产方法又可分为低温拉薄法 或称加热重热法 和徐冷拉薄法 或称正常降温拉薄法 徐冷拉薄法是目前常用的薄玻璃生产方法 徐冷拉薄法的工艺过程可分为四个区 1 摊平 抛光 区该区温度为1065 996 相应的粘度范围为102 7 103 2Pa s 该区目的是使刚进锡槽的玻璃液能够充分摊平和抛光 达到自然平衡厚度 2 徐冷区该区温度为996 883 相应的粘度范围为103 2 104 25Pa s 3 成型区 或拉薄区 该区温度为883 769 相应的粘度范围为104 25 105 75Pa s 在该区根据生产需要 设置若干对拉边器 给玻璃带以横向和纵向拉力 使玻璃带横向拉薄 在玻璃带增宽的同时减小玻璃带的厚度 4 冷却区该区温度范围为769 600 相应的粘度范围为105 75 1010Pa s 玻璃带在该区不再展薄 而是逐步冷却 玻璃带出锡槽的温度为600 左右 4 3 2 3薄玻璃的生产 在玻璃带适当位置设置若干对拉边机 对玻璃带两边施加横向拉力 同时适当加快玻璃带的拉引速度把玻璃拉薄 一般情况是 5mm玻璃设1 3对 4mm玻璃设3 4对 3mm玻璃设4 6对 2mm玻璃设6 8对 1mm以及小于1mm的超薄玻璃生产时需要10对以上的拉边机 主要参数是拉边机的对数 拉边机放在锡槽内位置 拉边机辊头伸入锡槽的距离 压入深度 机杆摆角等 4 3 2 5厚玻璃的生产方法 当玻璃液厚度大于其自然平衡厚度时 重力和侧向力的合力大于表面张力的合力 其作用结果使玻璃展薄 玻璃愈厚 展薄作用愈强 要想生产厚玻璃 必须施加一个阻挡展薄的力 使得玻璃液层较厚情况下 也能够处于平衡状态 一般采用负角度摆角的拉边机 利用这种设置产生的反推力使玻璃积厚 或采用在玻璃带两边设置石墨挡墙 阻挡玻璃液的横向流动来实现 1 拉边机法 ReverseAissistedDirectStrecth简称RADS法 采用的拉边机和拉薄法相同 只是拉边机放置方向与拉薄时相反 或者说拉边机的摆角为负角配置 拉边机倒八字的角度给玻璃带施加一个向内的分力 即向锡槽进口端倾斜一定角度 使产生由玻璃带边部向里推挡的力 阻止玻璃带向两边摊开展薄 使得已摊薄的玻璃带堆积至大于自然厚区的玻璃 达到增厚的目的 2 挡墙拉边机法 简称 法 工艺特点是在高温区设置短挡墙 使玻璃液在其间堆积成所需的厚度 在挡墙出口处设置几对倒八字拉边机来阻止玻璃带向外摊开 其操作灵活 厚度可调范围大 3 石墨挡墙法 生产19mm以上厚玻璃时 采用拉边机倒推法已不能完成 必须采用石墨挡墙法 其基本工艺是在锡槽高温区设置很长的石墨水冷挡墙 玻璃在其间摊平 堆积成所需的厚度 此法要解决的技术关键是高温下石墨不与玻璃沾连 玻璃液流量与厚度的控制 4 4工作原理 4 4 1锡槽内锡液的流动在锡槽的工作温度1100 600 范围内 锡液处于流动状态 造成锡液流动的原因有二 一是锡液的温度差 造成自然流动 二是玻璃带的带动 造成强制流动 在锡槽中 当玻璃带受牵引辊拉力作用向前移动时 就会带动锡液由进口端返回进口端的平面回流 另外存在锡液深层与上层前进流方向相反的回流 影响锡液对流的因素有 1 锡液深度锡槽中锡液的最佳深度为50 100mm 2 挡坎设置 3 线性电机 4 5作业制度 锡槽的作业制度包括温度 气氛 压力 锡液面等项 4 5 1温度制度温度制度指的是沿锡槽长度方向的温度分布 用温度曲线表示 温度曲线是一条由几个温度测定值连成的折线 锡槽中温度的测量一般使用热电偶或红外测温元件 4 5 1 1薄玻璃生产的温度制度薄玻璃指小于自然厚度的玻璃 其生产工艺方法有低温拉薄法和徐冷拉薄法 4 5 1 2厚玻璃生产的温度制度厚玻璃指的是大于自然厚度的玻璃 厚玻璃的生产常采用正常降温法的温度制度 4 5 2气氛制度锡液在1000 左右与玻璃液的浸润角为175 基本上不浸润 锡的氧化物 SnO2 SnO 却严重污染玻璃 使玻璃出现雾点 锡滴 沾锡等缺陷 严重时玻璃甚至不透明 热处理 如钢化 呈现虹彩 因此 浮法玻璃生产要求锡槽内必须保持中性或弱还原气氛 以防止锡液氧化 过去锡槽中曾采用半水煤气做保护气体 现在都采用N2 H2混合气体 其中N2含量为90 97 H2含量为3 10 有些工厂甚至采用含H2 12 的混合气体 O2含量控制在10ppm以下 国外一般控制在5ppm以下 4 5 3压力制度因为锡槽内压力过高 保护气体就散失越多 增加了保护气体的耗量 这就会破坏保护气体的生产平衡 给生产带来不利影响 同时也会增加电耗 若锡槽处于负压状态 就会吸入外界空气 使锡槽内氧气含量超过允许值 10ppm 就会有锡的氧化物产生 这样一则增