退火工艺中浮法玻璃缺陷及控制

全国性建材科技期刊—玻璃》《年第期总第期退火工艺中浮法玻璃缺陷及控制张战营河南理工大学摘要焦作市介绍了浮法玻璃生产中退火的原理列举并分析了在退火过程中常见的各种炸裂和翘曲的问题提出了在实际操作中的具体处理办法关健词圈分类号浮法玻璃退火工艺玻璃缺陷炸裂文章编号翘曲一一一文献标识码玻璃的退火玻璃退火的目的是减弱和防止玻璃制品中出现过大的残余内应力和光学不均匀性层体积几乎不再收缩温度但此时玻璃内部仍有一定的其体积力求收缩此时造成外部受压应力内层受张应力由此可见在冷却结束时产生的稳定玻璃内部应力恰好和冷却开始时产生的应力性质相反可以得到部分抵消两者的结构冷却全部结束时即当玻璃的上述两种应玻璃的退火可分成两个主要过程内应力的减弱或消失生一是玻璃中外层温度和内层温度趋向完全一致时力恰好抵消二是防止内应力的重新产我们称这种应力为暂时应力玻璃中内应力的减弱和消除是以松弛理论为基永久应力当温度消失时制品的表面和内部础的所谓内应力松弛是指材料在分子热运动的作温度均等于常温时残留在玻璃中的热应力称为用下使内应力消散的过程内应力的松弛速度在很永久应力又称为内应力大程度上决定于玻璃所处的温度玻璃在加热或冷却过程中差玻璃中永久应力的成因由于其导热性较是由于在高温的弹塑性阶段热应力松弛而形成的温度变形被来的缘故冻结”下在其表面层和内层之间必然产生温度梯度因当玻璃板逐渐冷却到室温均衡时玻璃而在内外层之间产生应力这种由于温度梯度存在此种内应又与玻璃中残存的应力实际等于玻璃在高温阶段松弛掉的热弹应力而产生的内应力称为温度应力或热应力但方向相反也就是说玻璃在高温区域表力的大小既取决于玻璃中的温度梯度产生及松弛的热弹应力在玻璃厚度方向表现为层张应力内层压应力且大小相等至环境室温时的热膨胀系数有关膨胀系数玻璃的化学成分决定玻璃的热而当玻璃冷却内外温度一致时玻璃的表面层处热应力按其存在的特点可分为暂时应力和永久应力于压缩状态玻璃板内层处于拉伸状态因此玻璃板中的永久内应力沿玻璃板厚度方向分布为表面暂时应力的热应力当玻璃受不均匀的温度变化时产生为压应力内层张应力大小相等由于永久应力随着温度差的存在而存在随温度差的最终影响玻璃的切割和使用因此需要严格控制消失而消失被称为暂时应力玻璃中永久内应力的大小决定于两个因素是冷却速度一应力的建立和消失过程因为玻璃的外层冷却速度快温度低当制品冷却开始时二是玻璃在退火温度下的冷却过程中而松弛速度取决于玻璃热所以外部温度比内部且力热弹性应力的松弛速度弹应力的大小因此外层收缩大而这时内层温度较高热弹应力取决于冷却速度的大小求阻碍外层收缩内部产生压应力着中间层这样造成玻璃外层产生张应力玻璃退火的关键是如何正确的确定和控制玻在张应力过渡到压应力之间存在璃在高温退火区域内的均匀冷却速度其应力值为零当冷却接近结束时外浮法玻璃生产技术及产品质控制研讨会专题作用下玻璃也会自退火过程中常见工艺问题行破裂玻璃板横向温度不对称分布的不均匀玻璃带上下表面不对称冷却玻璃板横向温度不对称分布即玻璃板面两边玻璃板在退火区域内的不对称冷却部冷却速度不相同而引起一边温度高一边温度玻璃板处在退火区域中如上下表面冷却强度低而使板面应力分布也不对称若处于退火温度不同则当玻璃冷却到室温均衡时会引起应力分区域同样凉边变长受压应力热边变短受张应布不对称压应力就会向冷得快的那一面偏移冷力玻璃带会向热的一边偏移走偏若玻璃处于退却快凉的表面受压应力冷却慢热的表面火温度之下则凉边受张应力热边受压应力暂受张应力如果玻璃原片足够大玻璃中应力分布时应力超过允许值时出现炸裂的不平衡必将引起变形弯曲或翘曲若玻璃板的下这时玻璃板面的理论应力值是不能测量的表面比上表面冷却得快则压应力大的一边在下表因为一部分应力由于变形而消除了面板向上弯曲反之向下弯曲若产生的应力玻璃带离开退火区域可以比较快的速度进行超过允许值时会发生炸裂冷却因玻璃不会再产生水久应力了但必须指玻璃在退火区域温度以下不对称冷却出此时如果冷却速度过快或横向温差太大则玻璃在退火区域温度以下上下表面冷却速度不会产生过大的暂时应力或应力分布不平衡而使玻璃一致则会产生暂时应力冷却速度快凉的表面在退火窑中破裂这是在实际生产中经常发生的受张应力冷却速度慢热的表面受压应力结玻瑞带横向温度不均匀综上所述在退火温度范围内玻璃带横向温温度横向对称分布的不均匀度的不均匀当玻璃冷却到室温时将产生永久应温度对称于中心线分布但边部比中部凉或边力在退火窑中板面较热部分是处在受张状况较部比中部热玻璃带宽度方向有温差存在同样也冷的部分是处在受压状况在退火温度范围而以会产生热应力下板面较热部分是处在受压状况较冷的部分是当玻璃带边部比中部凉时若处于退火温度区处在受张状况从对玻璃造成破裂的情况来看玻域边部凉受压应力中部热受张应力璃带在退火区域以下两边冷得太快要比中部冷得若玻璃处于退火温度之下则边部凉受张应力快更为不利因此必须加以防止这种情况往往是中部热受压应力由于辊子两端轴头漏进冷空气所造成因此轴头当玻璃板边部比中部热时则板面方向所受应密封是至关重要的力与上述相反上面几种情况所产生的应力可以用应力仪测实际退火操作中玻璃缺陷的分析与处理量通常也可以用手指来作定性的检验即在离切,纵向炸裂割机位置相当距离的地方用两个或三个手指头将外观现象玻璃带边子很紧很难用手把边部轻轻抬起如果边部成波状而且很容易被抬玻璃带从棍子上提起与玻璃带拉引方向趋于平行起那么边部承受压应力中部承受张应力如果的炸裂这种纵裂一直可以回升到退火窑进口端边部很紧而且不易被抬起则边部承受张应力纵裂纹头一般是逆向于玻璃带运动方向延伸炸裂而中部承受压应力一般是从边部开始从所周知玻璃的抗压强度比抗张强度约大十产生原因玻璃在冷却过程中由于横向倍所以玻璃板通常首先在承受张应力的板面上发温度梯度不均匀温差使边部区域出现收缩变生破裂然后裂纹可能继续向压应力区发展因短的趋势中部会对边部产生防止收缩的逆向力此暂时应力对玻璃破坏性最强只要产生的张应玻璃带边部受到张应力而在玻璃带边部收缩变短力等于或稍大于玻璃的抗张强度在没有任何外力的同时又会对中部区域施加防止伸长的逆向力全国性建材科技期刊—倍《玻瑞》年第期总第,期使玻璃带中部区域受到压应力产生原因玻璃所受张力超过玻璃强度时会发生纵裂这是因玻璃带中部区域处于较高的压应力所致由于玻璃的抗压强度比抗张强度高因此措施对裂纹状纵裂在边部呈张力的情况下边部本身在任何一种弱点增加炸裂处冷却区或前一冷如结石析晶等的作用下边部首先破裂却区内中间区域的冷却强度对裂缝状纵裂玻璃在退火过程中出现上述的宽度方向应力在退火区内降低裂缝处中间区分布有两种可能玻璃在退火下限以前①玻璃带域的冷却强度边部冷却速度比中间慢玻璃在退火下限后②玻不规则炸裂璃带边部冷却速度比中间快外观现象如图和图下面针对丁二呈现不规则炸裂、因纵裂又可以分为不同情况和现象每一种现象给予论述并给出措施边部纵炸二二一一足」一外观现象如图所示纹较直产一发生在最靠近玻璃带边部区炸图不规则炸裂月图不规则炸裂产生原因一般是因炸裂处的冷却区上一冷却区或内控制不稳造成冷却区的温度场在因炸裂形状有明显的纵局部出现大幅度波动所致炸趋势图边部纵向炸裂把它归为纵炸的一种措施①稳定冷却区系统控制②在措施①的基础上产生原因再根据实际情况分别采①炸裂呈裂纹状②炸裂呈裂缝状措施一般是因冷却区炸裂处炸裂取图图的措施蛇形炸裂的一侧张应力过大造成的缝隙较大一般是因退火区外观现象裂长如图所示该炸裂为蛇形炸域炸裂一侧产生了过大的张应力而致对原因①减小炸裂处冷却区炸裂的裂纹呈明显的波浪式蛇形纹炸裂的末端相对于退火窑位置固定持续时间炸裂末端或上一冷却区一般不会偏斜使炸裂纹头向边部发展气域炸裂侧的冷却强度对原因②增加炸裂处退火区域内炸裂侧边部的冷却强度七乙屯又一门图蛇形纵向炸裂中间炸裂外观现象如图所示区域炸裂发生在中间「裂纹相对较直呈龟裂状或者裂缝状裂缝较大产生原因该炸裂是由于玻璃带在前部丈「一一的退火区受到了较强的冷却产生了较强的永久应力玻璃呈现了相当程度的“钢化”纵炸倾向措施在退火区或退火区前使玻璃带宽度方向整体温度升高几度同时还要使中间比边部多升图中部纵向炸裂浮法玻瑞生产技术及产品质纵炸最有效的应急措施控制研讨会专题延伸至退火窑封闭区内的炸裂裂的上游玻璃带上放置一块石棉板或约可在炸左右的木板条以防止纵炸进一步延伸处在退火窑区以后包括区纵图裂可以先将风阀全关使玻璃瞬时升温而后快横向单裂速将风阀全开使玻璃带受急冷采用这种方法可快产生原因一般是因玻璃带进人退火窑前速地将纵裂纹移向玻璃带的一边使其中断纵裂制止后理措施对症处理横向炸裂期边缘存在的微裂纹或存在的应力所致有在锡槽中主要原因可依照图图及图的处边部接触异物如挡边器等偶然出现在边缘的小气泡板中结石措施炸裂是由退火以外的因素造成的外观现象玻璃带边子很松用手很容无需在退火方面采取措施丫型横裂易把玻璃带从辊道上提起的变形肉眼可观察到边部明显甚至可听到边松在某些极端场合波浪外观现象如图所示炸裂呈字型变形拍打辊子的响声产生原因在炸裂前分支侧玻璃板往往出现波浪形炸裂后变形又的一段时间内温度高于波浪形消失一段时间后①在退火或永久应力区域℃重新出现炸裂再次发生如果玻璃带边部比中间凉松边会形成轻薄或柔韧的边部②在冷却或暂时应力区域玻璃带边部比中间热松边温度℃如果会形成轻薄或柔韧的边部丫图丫型炸裂是由于玻璃板炸裂产生分支③松边使玻璃带的边部趋向于比玻璃带中部长的趋势这时中部会防止边子变长从而使边部产生原因受到压应力受到张应力等生反之边子会使中部变长中部区域的一侧存在较大的压应力当玻璃中出现弱区如结石析晶措施或玻璃中的应力超过自身强度时玻璃在退火下限以前横炸就会发①在炸裂区及前一冷却区分别增加裂纹分支侧的冷却强度玻璃带边部冷却速度比中间快②如果措施①的效果不理想可在退火区进行④产生上述宽度方向应力分布有两种可能一是玻璃在退火下限以前反方向相对于冷却区的调整方法调整型横裂玻璃带边部冷却速度比中间快二是玻璃在退火下限以后玻璃带边外观现象如图所示部冷却速度比中间慢炸裂呈型⑤实际生产中的横向炸裂多因冷却区的暂时应力所致下面针对每一种具体横向炸裂情况的措施给出相应横向单裂外观现象如图所示裂纹接近于直线型图型炸裂全国性建材科技期刊—《玻璃》年第期总第,期产生原因大的压应力所致是由于玻璃带两侧均存在较措施①在炸裂区及前一冷却区分别增加两边部的冷却强度或减小中部区域的冷却强度②如果措施①效果部不明显图可在退火区进行横向蛇形炸裂这种炸裂与反方向相对于冷却区的调整方法调整不规则横炸产生原因的炸裂原因相同中所述的图型但这种炸裂也说明玻璃在退火区外观现象如图所示内纵向冷却强度较大措施板面永久应力较大适当减小退火区的冷却强度升叹高退火区的末端温度一「二少图不规则横炸混合式炸裂外观现象状分布玻璃炸裂形状大多如蜘蛛网裂纹形状极不规则炸裂持续时间较长该炸裂对生产影响较严重可能堆在辊子下最终最重时”玻璃炸裂碎片来不及敲掉的抱死棍子玻璃碎片卡在棍子中间产生原因是在横向单裂的基础上这种炸裂阻止玻璃带运行造成恶性由在循环于某区横向温度发生变化而引起的产生原因多因玻璃局部区域应力发生玻璃带的两个中腰部存在稍大的张应力措施急剧变化生自裂使玻璃带产生瞬时较大变形的过程中发只须略微降低两个中腰部位的冷以下针对具体现象进行论述却强度混合炸裂不规则横炸外观现象如图所示外观现象如图所示放射性炸裂一侧许多炸口并未达尸尸到玻璃带的边缘但有向纵向发展的趋势「一月不规则横炸一图沼黔图一产生原因基本相同与中所述的图型炸裂原因一不规则的混合形炸裂如果该炸裂在某段时间内频繁出现措施般是由于生产现场两侧的环境气流存在较大的差异所致①在炸裂的前一冷却区加强该侧腰部及边部的冷却强度同时适当减少中部的冷却强度措施现问题检查现场的所有气流通道如发②如果措施①的效果不明显反方向可在退火区进行调整采取相应措施横向蛇形炸裂相对于冷却区的调整方法混合炸裂外观现象波浪形如图所示裂纹呈横向小外观现象以上的厚玻璃生产中如图所示多出现于且炸裂的重复性强浮法玻璃生产技术及产品质控制研讨会专题混合炸裂外观现象如图、所示的炸裂队、‘图不规则的混合形炸裂自的类型为一产生原因产生原因基本与图」一、一相同黔一所不同的是牙印的自然边存在较大张应力图不规则混合形炸裂措施在如图的处理方法的同时产生原因炸裂所在区的冷却强度突然考虑采用边部电增大引起应力突变所致措施加热或烧边来提高牙印外的自然边温度混合炸裂外观现象如图所示应适当减缓炸裂区及前一区的冷却过渡可整体增强前一区的冷却强度体冷却强度翘曲永久翘曲同时适当降低该区的整永久翘曲又分为厚向和宽向翘曲图不规则混合炸裂厚向翘曲又可分为板带和检测到“碗头”凹形翘曲“覆碗状凸形翘曲永久翘曲是退火区应力分布不均造成产生原因措施否稳定室温可以观察是由于炸裂所在侧退火区内是退火区永久应力分布不均所致的冷却强度突然增大引起应力突变所致有无控制系统故障厚向翘曲厚向翘曲如图所示应首先考虑退火区该侧的工况是玻璃板摆幅度是否较大而后对症处理混合炸裂外观现象向四周呈放射状炸裂、如图巧所示是从板的中心图厚向翘曲示意图夕,掣爵图不规则混合炸裂其采取的措施为如图所示凹形是由于玻璃带在退火区内上表面比下表面热冷却强度低造成的可在退火区适当降低玻璃板上表面温度或提高玻璃带的下表面温度如图偏高所示凸形是由于玻璃带在退火区内下表产生原因配合料成分波动可能是化学不均或热不均如面比上表面热冷却强度低造成的可在退火区适当成形出口温度波动从降低玻璃板下表面温度或提高玻璃带的上表面温度宽向翘曲而造成整体玻璃板面在退火区产生的永久应力过大区在急速冷却区再次叠加应力所致区出口冷却速度过大时明显即在宽向翘曲又叫硬翘曲和波浪翘曲又可分为边部抬起翘曲属于室温下仍然保留的翘曲变形该措施度适当降低退火区的整体冷却强翘曲有在退火辊道上缠绕的倾向产生原因大致有以下两方面升高退火区末端的玻璃板温度即可采取挡风①退火区玻璃板保温措施降低急速冷却强度带宽度方向上存在温差玻璃带两边部的冷却强度全国性建材科技期刊—玻璃》《年第期总第期玻璃熔窑全氧燃烧技术的开发刘志付赵恩录张文玲陈福秦皇岛玻璃工业研究设计院秦皇岛市摘要主要介绍了玻璃熔窑全氧燃烧技术概况及其优点对全氧熔窑和空气熔窑的技术经济指标进行了对比最后介绍了玻璃熔窑全氧燃烧在国内外的应用状况关健词玻璃熔窑全氧燃烧文献标识码技术节能降耗一一一圈分类号文章编号天然气,全氧燃烧是最好的节能减排提高玻璃质玻璃熔窑全氧燃烧技术的意义和必要性我国玻璃工业产能已经高居世界首位量和增加产量的技术手段同时一些特种浮法玻璃到目前产品如超白光学平板玻璃电子基板玻璃高硼我国已拥有浮法玻璃生产线上是采用重油作燃料余条其中条以硅耐热平板玻璃等也需要采用更为先进的燃烧熔随着重油价格的持续走高化工艺燃料在玻璃制造成本中所占比例越来越大响着行业的经济效益低生产成本染严重影玻璃熔窑全氧燃烧技术是在玻璃熔制过程中利用纯氧代替空气与燃料进行燃烧因此降低玻璃能耗对降这样可大大加我国在冶金提高企业的市场竞争力减少环境污快燃烧速度使燃料燃烧充分完全缓解能源短缺等都具有重大意义化工等领域已开始应用高温冶炼全氧燃烧技术为玻璃行业提供宝贵经验可针对我国玻璃熔窑普遍使用高热值燃料重油和玻璃熔窑全氧燃烧技术与中部不一致在差异所致法使玻璃板两边部和中部在结构上存的温度的方法调整②锡槽出口温度高造成的变形②对原因③采取处理边紧边松的方法调整采取的措施有松的处理方法①参考边紧及边松的处理方波浪翘曲参考边抬起翘曲参考边紧处理方法结陷中语②降低锡槽出口端温度③加强退炸裂和翘曲变形是玻璃退火工艺中的常见缺产生的主要原因是温度不均造成玻璃的应力集根据玻璃炸裂的形状和现象火窑进口处的冷却暂时翘曲分析应力分布的暂时翘曲也分为厚向和宽向翘曲两种外观现象在较高的温度下大小判断发生炸裂和翘曲的原因是生产管理者可以观测和操作者必须掌握的常识到的一种变形室温下翘曲消失产生原因①冷却区暂时应力不均在温差妙②厚向翘曲是由于玻璃板上板下在退火区后存板向较冷的一侧弯曲③宽向翘曲是由于玻璃带在退火后上存在温差所致宽度方向措施①对原因②采取提高凹面温度或降低凸面一侧