浮法玻璃成型技術(shù)

1、 浮法玻璃成型技術(shù)1、浮法玻璃成型的定義 浮法玻璃成型工藝過(guò)程為熔化、澄清、冷卻的優(yōu)質(zhì)玻璃液在調(diào)節(jié)閘板的控制下經(jīng)流道平穩(wěn)連續(xù)地流入錫槽，在錫槽中漂浮在熔融錫液表面，在自身重力的作用下攤平、在表面張力作用下拋光、在主傳動(dòng)拉引力作用下向前漂浮，通過(guò)擋邊輪控制玻璃帶的中心偏移，在拉邊機(jī)的作用下實(shí)現(xiàn)玻璃帶的展薄或積厚并冷卻、固型等過(guò)程，成為優(yōu)于磨光玻璃的高質(zhì)量的平板玻璃。 玻璃液在前進(jìn)的過(guò)程中經(jīng)歷了在錫液面上的攤開(kāi)、達(dá)到平衡厚度、自然拋光以及拉薄或積厚四個(gè)過(guò)程。浮法玻璃的成型設(shè)備因?yàn)槭鞘M(mǎn)熔融錫液的槽形容器而被稱(chēng)作錫槽，它是浮法玻璃成型工藝的核心，被看作為浮法玻璃生產(chǎn)過(guò)程的三大熱工設(shè)備之一。2、浮法玻

2、璃成型工藝過(guò)程池窯中熔化好的玻璃液，在1100 左右的溫度下，沿流道流入錫槽，由于玻璃的密度只有錫液密度的1/ 3 左右，因而漂浮在錫液面上，完成玻璃的平整化過(guò)程，然后逐漸降溫，在外力的作用下冷卻成板。玻璃帶冷卻到600620 時(shí)，被過(guò)渡輥臺(tái)抬起，在輸送輥道牽引力作用下，離開(kāi)錫槽，進(jìn)入退火窯，消除應(yīng)力，再經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)，縱橫切割，裝箱入庫(kù)。為了防止錫液在高溫下的氧化，通常通入弱還原性的保護(hù)氣體，以提高玻璃質(zhì)量。 玻璃帶成型時(shí)的作用力有兩種，即表面張力和自身重力，前者阻止玻璃液無(wú)限攤開(kāi)，對(duì)玻璃表面的光潔度影響極大；后者則促使玻璃液攤開(kāi)。當(dāng)表面張力與自身重力平衡時(shí)，漂浮在錫液面上的玻璃帶就獲得自然厚度

3、。3、浮法玻璃成型工藝因素對(duì)浮法玻璃成型起決定作用的因素有玻璃的粘度、表面張力和自身的重力。在這3 個(gè)因素中，粘度主要起定型的作用，表面張力主要起拋光的作用，重力則主要起攤平作用。但是三者對(duì)攤平、拋光和展薄都有一定作用，這三者結(jié)合才能很好的進(jìn)行浮法玻璃的生產(chǎn)。 玻璃液剛流入錫槽時(shí)，處于自身重力和液-液-氣三相系統(tǒng)表面張力的作用下。隨著玻璃液的不斷流入，在自身重力影響下，玻璃液沿錫液表面攤開(kāi)，并在錫液面上形成了玻璃液的流體靜壓，作為玻璃帶成型的源流。在1025左右的溫度范圍內(nèi)，在自身重力和表面張力的作用下，玻璃液以自然厚度（7mm 左右）向四周流動(dòng)攤開(kāi)，此過(guò)程稱(chēng)為玻璃的攤平過(guò)程。在玻璃的攤平過(guò)程

4、中，主要涉及玻璃液的平整化，亦即攤得平不平，這是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)浮法玻璃之關(guān)鍵。生產(chǎn)實(shí)踐證明，欲得到平整的玻璃帶，必須具備下述條件。（1）適于平整化的均勻的溫度場(chǎng)。玻璃液在錫液面上攤平必須有適于平整化的溫度范圍。適于浮法玻璃自身攤平的溫度范圍為1065996 。只有在此范圍內(nèi)，才能使玻璃帶攤得厚度均勻、表面平整。 （2）足夠的攤平時(shí)間。玻璃的平整化除必須有一定的溫度范圍，以達(dá)到一定的表面張力外，還必須具備足夠的攤平時(shí)間，以保證表面張力充分發(fā)揮作用。即1050 時(shí)，玻璃液在錫液表面上約需用1min 稍多的時(shí)間，即可消除波紋而攤平，達(dá)到平整化的要求。 由于玻璃液在成型過(guò)程中被逐漸地冷卻，也就是溫度逐漸降低

5、粘度不斷增大，所以在錫槽設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，適當(dāng)延長(zhǎng)高溫區(qū)長(zhǎng)度或延長(zhǎng)高溫區(qū)作用時(shí)間，都對(duì)玻璃的平整化有利。但是，提高玻璃液和高溫區(qū)溫度，以降低玻璃粘度，雖然有利于加速玻璃帶平整化過(guò)程，但若玻璃粘度降低過(guò)多，不足以克服玻璃本身的慣性，就可能拉不走，這樣就會(huì)降低產(chǎn)量。4、浮法玻璃成型原理 浮法玻璃的成型過(guò)程原理主要是描述玻璃液在錫液面上的攤開(kāi)過(guò)程、平衡厚度、拋光時(shí)間、玻璃液的拉薄或增厚。（1）玻璃液在錫液面上的攤開(kāi)過(guò)程 自然界的液體自由表面是最光滑平坦的，所以密度大的液體就可以起到理想的成型模具的作用。借鑒玻璃液和錫液不起化學(xué)反應(yīng)以及互不浸潤(rùn)原理，同時(shí)后者的密度大于前者，因而玻璃液可浮在錫液面上。玻

6、璃液只是有限度地?cái)傞_(kāi)，當(dāng)攤開(kāi)到一定程度時(shí)，玻璃液的表面張力和重力充分起作用并達(dá)到平衡，玻璃液就形成一定厚度的表面光滑平整的液層。（2）平衡厚度 浮在錫液表面的玻璃液，在沒(méi)有外力的作用下，它的厚度取決于兩個(gè)因素: 一是表面張力，它力圖使玻璃液收縮增厚，從而使其表面積最小; 二是重力，它力圖使玻璃液變薄攤開(kāi)，從而使其位能最低。當(dāng)這兩種相反的力達(dá)到平衡時(shí)的玻璃液的厚度就被稱(chēng)為平衡厚度。（3）玻璃液在錫液面上的拋光時(shí)間浮法玻璃的拋光過(guò)程主要依靠玻璃液的表面張力的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。浮法玻璃在錫槽中的拋光過(guò)程是通過(guò)控制較小的降溫速度和均勻的溫度場(chǎng)等，使形成表面張力充分發(fā)揮其展平作用的理想條件。浮法玻璃拋光過(guò)程的

7、溫度范圍與攤平過(guò)程的相同（1065996），這樣在該溫度范圍內(nèi)，能夠使玻璃液保持適宜的粘度，并保證有足夠的時(shí)間，以備拋光作用。 實(shí)踐證明，若流入錫槽的是均質(zhì)玻璃液，則它在均勻的溫度場(chǎng)（拋光區(qū)內(nèi)）停留1min左右的時(shí)間，就可以獲得光潔平整的拋光表面。（4）玻璃液的拉薄 浮玻璃液在重力和表面張力平衡時(shí)，在錫液面上形成自然厚度約7mm 的玻璃帶。拉引厚度小于自然厚度的玻璃時(shí)，必須對(duì)玻璃帶施加一定的拉力。但是當(dāng)增加拉引速度時(shí)，隨著拉引力的增加，玻璃寬度和厚度就成比例地減小，因?yàn)樵诓ＡП焕〉耐瑫r(shí)，表面張力的作用使得玻璃帶增厚或使帶寬有所收縮，因此要使拉薄過(guò)程有效地、順利地進(jìn)行，必須選擇適宜的溫度范圍

8、、采用合理的工藝參數(shù)和拉薄措施。實(shí)踐證明，溫度范圍883769，有利于玻璃帶的拉薄，同時(shí)，玻璃帶在拉薄區(qū)內(nèi)獲得了展薄。為了得到并維持玻璃帶在拉薄區(qū)內(nèi)所獲得的寬度，在拉薄區(qū)玻璃帶的兩邊，可根據(jù)工藝要求安置若干個(gè)拉邊機(jī)。5、影響成型質(zhì)量的因素浮法玻璃成型需要多方面的配合，任何一方面出現(xiàn)問(wèn)題均會(huì)造成玻璃質(zhì)量的下降，嚴(yán)重者可導(dǎo)致停產(chǎn)，其中影響成型質(zhì)量的因素主要包括 錫槽溫度制度、氣氛制度、壓力制度等項(xiàng)。 （1）溫度制度 溫度制度指的是沿錫槽長(zhǎng)度方向的溫度分布。錫槽的溫度制度也可用錫槽內(nèi)平面上各區(qū)的溫度來(lái)表示。溫度制度是錫槽成型作業(yè)基礎(chǔ)，對(duì)玻璃帶的拉引速度、錫液的對(duì)流狀態(tài)、玻璃的品種、規(guī)格及產(chǎn)量、質(zhì)量等

9、都有一定的影響。溫度制度的確定取決于所生產(chǎn)的玻璃成分、帶厚及拉引速度。 流道溫度過(guò)高時(shí)，玻璃液粘度降低，進(jìn)入錫槽后攤開(kāi)面積變大，造成玻璃帶過(guò)薄、過(guò)寬，這樣容易引起沾邊、滿(mǎn)槽等事故。而且在拉邊機(jī)處會(huì)感到成型困難。流道溫度過(guò)低時(shí)，玻璃液粘度增大，攤平和拋光的條件不充分，玻璃表面質(zhì)量會(huì)受到影響，并容易引起脫邊、斷板等事故，同時(shí)存在成型時(shí)不易拉薄或積厚的困難。流道溫度波動(dòng)時(shí)，玻璃帶的板根會(huì)忽大忽小變化不穩(wěn)定，玻璃帶薄厚也會(huì)隨之變化，這樣容易引起脫邊、沾邊等事故。流道溫度不均勻時(shí)，攤開(kāi)的玻璃帶在橫向上會(huì)由于溫度的不均勻而造成粘度的不均勻，這時(shí)生產(chǎn)出來(lái)的玻璃產(chǎn)品容易出現(xiàn)“條紋”等質(zhì)量缺陷。（2）氣氛制度錫

10、的氧化物（SnO2、SnO）嚴(yán)重污染玻璃，使玻璃出現(xiàn)霧點(diǎn)、錫滴、沾錫等缺陷，嚴(yán)重時(shí)玻璃甚至不透明，熱處理（如鋼化）呈現(xiàn)虹彩，因此，浮法玻璃生產(chǎn)要求錫槽內(nèi)必須保持中性或弱還原氣氛，以防止錫液氧化?，F(xiàn)在錫槽中都采用N2+H2混合氣體做保護(hù)氣體。 H2對(duì)SnO2的還原能力與溫度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明H2對(duì)SnO2的還原能力隨溫度升高而增強(qiáng)，隨溫度降低而減弱。在錫槽中為了彌補(bǔ)低溫區(qū)段H2對(duì)SnO2（或SnO）的還原能力，常采用增加H2含量的做法。（3）壓力制度 錫槽內(nèi)的壓力制度比之玻璃熔窯要嚴(yán)格得多，因?yàn)殄a槽內(nèi)壓力過(guò)高，保護(hù)氣體散失就越多，增加了保護(hù)氣體的耗量，這就會(huì)破壞保護(hù)氣體的生產(chǎn)平衡，給生產(chǎn)帶來(lái)不利影響

11、，同時(shí)也會(huì)增加電耗。若錫槽處于負(fù)壓狀態(tài)，就會(huì)吸入外界空氣，使錫槽內(nèi)氧氣含量超過(guò)允許值（10cm3/ m3），就會(huì)有錫的氧化物產(chǎn)生，這樣一則增加錫耗，增加玻璃成本; 二則嚴(yán)重污染玻璃，產(chǎn)生各種由錫氧化物造成的缺陷，如沾錫、霧點(diǎn)、鋼化虹彩等等。 正常生產(chǎn)情況下，錫槽內(nèi)應(yīng)維持微正壓，一般以錫液面處的壓力為基準(zhǔn)，要求其壓力為35Pa ，有時(shí)甚至維持在10Pa 左右。 影響錫槽壓力制度的因素： 錫槽的溫度制度錫槽。對(duì)保護(hù)氣體而言屬高溫容器，因此保護(hù)氣體在錫槽中對(duì)溫度非常敏感，溫度波動(dòng)對(duì)壓力制度有明顯的影響。 保護(hù)氣體量及壓力。錫槽空間應(yīng)充滿(mǎn)保護(hù)氣體，若保護(hù)氣體量不足，必然導(dǎo)致錫槽處于負(fù)壓狀態(tài)。保護(hù)氣體量

12、與其本身的壓力成正比，壓力降低，同樣會(huì)導(dǎo)致保護(hù)氣體的量不足,錫槽就會(huì)處在負(fù)壓狀態(tài)。 錫槽的密封情況。直接影響壓力制度，密封得好，保護(hù)氣體的泄漏量就少，壓力穩(wěn)定。6、錫槽結(jié)構(gòu)錫槽是浮法玻璃的關(guān)鍵成型設(shè)備，其結(jié)構(gòu)大致分為三部分: 進(jìn)口端、出口端、主體部分。 進(jìn)口端是連接熔窯末端和錫槽的通道，它由流道、流槽、安全閘板、調(diào)節(jié)閘板、頂碹、側(cè)墻、擋焰磚、蓋板磚、擋氣磚等部分組成。 錫槽和退火窯之間的一段熱工設(shè)施，叫出口端，也稱(chēng)過(guò)渡輥臺(tái)，其結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了錫槽氣密性的好壞。 錫槽的主體分為等寬型和前寬后窄型兩種，現(xiàn)在一般使用后者。主體部分即錫槽的主體結(jié)構(gòu)包括槽底、胸墻、頂蓋、鋼結(jié)構(gòu)、電加熱、保護(hù)氣體、

13、冷卻裝置等部分。為了避免錫液氧化，從頂部或側(cè)壁導(dǎo)入保護(hù)氣體。錫槽頂部還設(shè)有電加熱裝置，以便滿(mǎn)足投產(chǎn)前的烘烤升溫，臨時(shí)停產(chǎn)的保溫以及正常生產(chǎn)時(shí)的溫度調(diào)節(jié)等需要。錫槽底部應(yīng)有一定的空間高度，以便布置風(fēng)管冷卻槽底，減少槽底鋼殼的熱變形。7、錫槽的附屬設(shè)備錫槽在操作過(guò)程中,還需要配備拉邊機(jī)、擋邊輪、冷卻器、電加熱、槽底風(fēng)機(jī)、攝像頭、監(jiān)視器等一些必要的附屬設(shè)備相輔助。 拉邊機(jī) 拉邊機(jī)是浮法玻璃生產(chǎn)的主要裝備之一，它起著節(jié)流、拉薄、積厚和控制原板走向的重要作用。 依靠拉邊機(jī)最前端的拉邊輪牽引浮在錫槽液面上的玻璃帶前進(jìn)，并通過(guò)調(diào)節(jié)拉邊輪的線(xiàn)速度以及拉邊輪的水平擺角、平面傾角等，達(dá)到控制玻璃帶厚度及穩(wěn)定玻璃帶寬度的目的。 拉邊機(jī)按結(jié)構(gòu)可分為落地式拉邊機(jī)和懸掛式拉邊機(jī)兩種形式。對(duì)拉邊機(jī)的基本要求是輥頭前后伸縮調(diào)節(jié)靈活，上下控制方便，能做水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，速度調(diào)節(jié)精度高，在高溫還原性氣氛下能長(zhǎng)期連續(xù)使用。 拉邊機(jī)的“四度”是指： （a）拉邊機(jī)的機(jī)頭壓入玻璃帶的深度； （b）拉邊機(jī)與玻璃帶走向所形成的角度； （c）拉邊機(jī)自身的速度； （d）拉邊機(jī)機(jī)桿伸入玻璃帶的長(zhǎng)度。 擋邊輪擋邊輪設(shè)置在錫槽內(nèi)兩側(cè)適當(dāng)位置上，防止玻璃帶擺動(dòng)跑偏。擋邊輪的材質(zhì)選用石墨,因而和玻璃帶不黏結(jié)，與錫液也不浸潤(rùn)，且旋轉(zhuǎn)