鋼化玻璃的生產(chǎn)工藝

第一章緒論1.1鋼化玻璃的概述所謂鋼化玻璃就是平板玻璃經(jīng)過(guò)加熱一一淬冷或其他方法處理后在其表面形成壓應(yīng)力層，以提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱沖擊強(qiáng)度，且當(dāng)其破損時(shí)，形成顆粒狀碎片以減少致命危險(xiǎn)的一種安全玻璃。鋼化玻璃其實(shí)是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，為提高玻璃的強(qiáng)度，通常使用化學(xué)或物理的方法，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，玻璃承受外力時(shí)首先抵消表層應(yīng)力，從而提高了承載能力，增強(qiáng)玻璃自身的抗風(fēng)壓性、寒暑性、沖擊性等。對(duì)于鋼化玻璃，它還有很多的有點(diǎn)：（1）鋼化玻璃強(qiáng)度高。其抗壓強(qiáng)度可達(dá)125MPa以上，比普通玻璃大4-5倍。（2）抗沖擊強(qiáng)度也很高。0.8Kg的鋼球從1.2m米剛度落下，玻璃可保持完好。（3）鋼化玻璃的彈性比普通玻璃大得多，一塊1200mmx350mmX6mm的鋼化玻璃，受力后可發(fā)生達(dá)100mm的彎曲撓度，當(dāng)外力撤除后，仍能回復(fù)原狀，而普通玻璃彎曲變形只能有幾毫米。（4）熱穩(wěn)定性好。在手急冷急熱時(shí)，不易發(fā)生炸裂是鋼化玻璃的又一特點(diǎn)。這是由于鋼化玻璃的壓應(yīng)力可抵消一部分因急冷急熱產(chǎn)生的拉應(yīng)力之故。鋼化玻璃耐熱沖擊，最大安全工作溫度為288°C，能承受204°C的溫度變化。（5）安全性提高。鋼化玻璃受強(qiáng)力破碎后，迅速呈現(xiàn)微小鈍角顆粒，從而最大限度低保證人身安全。然而鋼化玻璃也有缺點(diǎn)：（1）鋼化后的玻璃不能再進(jìn)行切削和加工，只能在鋼化前就對(duì)玻璃進(jìn)行加工至需要的形狀，在進(jìn)行鋼化處理。（2）鋼化玻璃強(qiáng)度雖然比普通玻璃強(qiáng)，但是鋼化玻璃在溫度變化大時(shí)有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。（3）鋼化玻璃的表面會(huì)存在凹凸不平的現(xiàn)象，有輕微的厚度變薄，變薄的原因是因?yàn)椴Ａг跓崛圮浕螅诮?jīng)過(guò)強(qiáng)風(fēng)力使其快速冷卻，使其玻璃內(nèi)部晶體間隙變小，壓力變大，所以玻璃在鋼化后比在鋼化前要薄。一般情況下，4-6mm的玻璃經(jīng)鋼化后變薄0.2-0.8mm，8-20mm的玻璃經(jīng)鋼化后變薄0.9-1.8mm。具體程度要根據(jù)設(shè)備來(lái)決定，這也是鋼化玻璃不能做鏡面的原因。1.2鋼化玻璃的發(fā)展與現(xiàn)狀鋼化玻璃分為物理鋼化玻璃和化學(xué)鋼化玻璃。物理鋼化玻璃也稱(chēng)也稱(chēng)聚冷強(qiáng)化玻璃發(fā)明于二十世紀(jì)年代，開(kāi)始是采用垂直吊掛式鋼化爐生產(chǎn)，到1952年才在芬蘭出現(xiàn)第一臺(tái)水平輥道式鋼化爐?；瘜W(xué)鋼化玻璃也稱(chēng)表面離子交換玻璃，發(fā)明于1973年。鋼化玻璃發(fā)展較快，產(chǎn)量較大的是美國(guó)、日本、德國(guó)等幾個(gè)汽車(chē)工業(yè)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家。鋼化玻璃主要用于汽車(chē)工業(yè)，從近些年的使用情況來(lái)看，大有向建筑業(yè)發(fā)展的強(qiáng)力趨勢(shì)。我國(guó)自行研究的吊掛式平鋼化玻璃電爐在上海耀華玻璃廠和秦皇島耀華玻璃廠先后見(jiàn)后建成投產(chǎn)。80年代末，洛陽(yáng)玻璃廠率先引進(jìn)比利時(shí)吊掛式鋼化玻璃生產(chǎn)線(xiàn)。由沈陽(yáng)玻璃廠試制化學(xué)鋼化玻璃并批量生產(chǎn)。秦皇島耀華玻璃廠在1986年建成一條完整的化學(xué)鋼化玻璃生產(chǎn)線(xiàn)。目前，我國(guó)擁有多家汽車(chē)、建筑及家用鋼化玻璃生產(chǎn)企業(yè)，各類(lèi)鋼化玻璃生產(chǎn)線(xiàn)幾十于條，近些年來(lái)的生產(chǎn)量逐年提高。尤其體現(xiàn)在建筑業(yè)方面，使用量居多，并且有少量出口。在世界加工玻璃市場(chǎng)上，以美國(guó)為例。1972年至1988年的16年間，鋼化玻璃增長(zhǎng)了157%，夾層玻璃增長(zhǎng)了563%，而平板玻璃總量只上升44%。1999年歐美鋼化玻璃用量占全美及歐洲平板玻璃需求量的60%。亞洲的日本僅交通（車(chē)、船）用鋼化、夾層玻璃量就從上世紀(jì)60年代的200萬(wàn)平方米增加到90年代的5200平方米，30年增長(zhǎng)了25倍。日本1999年全年鋼化玻璃產(chǎn)銷(xiāo)量3200萬(wàn)平方米，夾層玻璃1200萬(wàn)平方米。第二章鋼化玻璃的分類(lèi)和原理2.1鋼化玻璃的分類(lèi)鋼化玻璃作為安全玻璃的一種，因其具有機(jī)械強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好，且破碎后的碎片小、碎片無(wú)尖銳鋒利的尖角等特性。無(wú)論在公共建筑，還是普通民用建筑，以及家居、家具、汽車(chē)和裝飾材料等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。鋼化玻璃已經(jīng)進(jìn)入普通百姓的生活中，因而人們對(duì)鋼化玻璃產(chǎn)品的特性較以前也有了更加深入的了解，對(duì)鋼化玻璃的產(chǎn)品質(zhì)量也更加關(guān)注。生產(chǎn)鋼化玻璃工藝有兩種。一般分為物理鋼化玻璃和化學(xué)鋼化玻璃。這里主要針對(duì)物理鋼化玻璃的冷卻工藝及影響其質(zhì)量因素的研究。2.2鋼化玻璃的原理物理鋼化玻璃又稱(chēng)為淬火鋼化玻璃，它是將原片玻璃在鋼化爐的加熱裝置中加熱到一定溫度（該溫度應(yīng)低于玻璃軟化溫度），使玻璃本身的內(nèi)應(yīng)力被消除，然后將其迅速送入冷卻裝置中急速、均勻冷卻。因?yàn)椴ＡУ膶?dǎo)熱系數(shù)小，所以在此過(guò)程中，玻璃的內(nèi)層和表層將產(chǎn)生很大的溫度梯度，即由于玻璃內(nèi)部的溫度梯度的存在，玻璃在冷卻過(guò)程中表面的溫度低于其中心處的溫度。當(dāng)玻璃表面的溫度快速降低時(shí)，表面收縮而形成壓應(yīng)力（外應(yīng)力）狀態(tài)，此時(shí)隨著玻璃整體溫度的下降，其中心繼續(xù)收縮，呈張應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力）狀態(tài)。隨著玻璃內(nèi)部溫度梯度消失，其表面會(huì)獲得相當(dāng)大的均勻分布的壓應(yīng)力層，并且玻璃的壓應(yīng)力和張應(yīng)力會(huì)達(dá)到平衡，從而使鋼化玻璃具有很高的抵抗外界沖擊的機(jī)械強(qiáng)度、較好的熱穩(wěn)定性能及其他各種安全性能。在物理鋼化玻璃生產(chǎn)工藝過(guò)程中的冷卻階段，空氣被認(rèn)為是最理想的冷卻介質(zhì)，主要原因是：（1）介質(zhì)容易獲得且成本低；（2）冷卻過(guò)程中容易使玻璃板的各個(gè)部位獲得均等的冷卻機(jī)會(huì)；（3）冷卻過(guò)程中吹到玻璃表面的風(fēng)的壓力和速度比較容易調(diào)節(jié)；（4）冷卻過(guò)程中可以保持玻璃表面的潔凈。而化學(xué)鋼化玻璃是通過(guò)改變玻璃表面的化學(xué)組成來(lái)提高玻璃的強(qiáng)度，一般是應(yīng)用離子交換法進(jìn)行鋼化。其方法是將含有堿金屬離子的硅酸鹽玻璃，浸入到熔融狀態(tài)的鋰鹽中，使玻璃表層的鈉離子或鉀離子與鋰離子發(fā)生交換，表面形成鋰離子交換層，由于鋰離子的膨脹系數(shù)小于鈉離子、鉀離子，從而在冷卻過(guò)程中造成外層收縮較小而內(nèi)層收縮較大，當(dāng)冷卻到常溫后，玻璃便同樣處于內(nèi)層受拉，外層受壓的狀態(tài)，其效果類(lèi)似于物理鋼化玻璃。第三章物理鋼化法的生產(chǎn)流程與生產(chǎn)工藝3.1物理鋼化法的生產(chǎn)流程目前，絕大多數(shù)的物理鋼化的生產(chǎn)方式均采用以空氣作為冷卻介質(zhì)。它的一般流程生產(chǎn)流程是：玻璃原片-檢驗(yàn)-切裁-磨邊-清洗-干燥-半成品檢驗(yàn)-絲網(wǎng)印刷-加熱-成型-淬冷-成品檢驗(yàn)。說(shuō)明：（1）玻璃切裁：南玻集團(tuán)目前擁有自動(dòng)切割生產(chǎn)線(xiàn)12條，分別從瑞士百超Bystronic和意大利保特羅Bottero公司進(jìn)口。它的優(yōu)點(diǎn)是切割精度非常高，可以控制在正負(fù)0.5mm的切割精度。百超切割機(jī)是中國(guó)北方唯一能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)掰斷功能的切割設(shè)備。同時(shí)具有異性切割能力，生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大，特備適合切割厚度19mm以下的玻璃產(chǎn)品，切割厚度2mm-19mmo最大加工尺寸6100mm-3300mm。（2） 磨邊工序：南玻集團(tuán)目前擁有的磨邊線(xiàn)是意大利巴伐朗尼/德國(guó)本特勒進(jìn)口的設(shè)備還附帶有自動(dòng)鉆孔和銑槽功能，具有定位精度高、磨邊質(zhì)量?jī)?yōu)等特點(diǎn)。為滿(mǎn)足后續(xù)鋼化提供了先決條件。最小加工能力250mm-400mm，最大加工能力為2800mm-6000mm。（3） 鉆孔工序：RTZ0222型玻璃鉆孔套料機(jī)采用啟動(dòng)裝夾玻璃，上下鉆頭先后鉆孔、自動(dòng)取材，工作臺(tái)可氣動(dòng)升降，可加工面積廣。它的特點(diǎn)是：機(jī)械剛性好，鉆孔直徑大；機(jī)座懸伸空位大，可加工大尺寸玻璃；工作臺(tái)低，操作方便；下鉆頭采用氣液調(diào)速，速度穩(wěn)定，有效改善了加工性能。RTZO222型玻璃鉆孔套料機(jī)生產(chǎn)效率高，可用于批量生產(chǎn)及流水作業(yè)中，是平板玻璃深加工生產(chǎn)流程中必備的機(jī)械設(shè)備。（4） 玻璃清洗與干燥工序：玻璃清洗機(jī)主要用于清洗3-21mm的平板玻璃，采用水平臥式結(jié)構(gòu)。平板玻璃放置在傳送輥上，經(jīng)過(guò)進(jìn)料段、輥刷清洗段、干燥段到達(dá)出料檢查，整體框架由可調(diào)整高度的地腳支撐，可做水平調(diào)整。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：進(jìn)料段：外形尺寸：1600X3160X900mm主要材料：80X40方管，軸承座：①80丁菁膠制作（剛度好，重壓不變形）輥刷清洗段：外形尺寸：2030X3150X900mm主要材料：配有三對(duì)直徑①150mm滾刷，6對(duì)噴嘴管，毛刷輥上下分開(kāi)，各自用電機(jī)皮帶傳動(dòng)。配有不銹鋼接水盤(pán)，夾送輥，一個(gè)不銹鋼水箱，兩臺(tái)軌道水泵，水循環(huán)使用，機(jī)架80X40方鋼，軸承座，接觸水部件用不銹鋼材料。滾刷段水箱尺寸：1800X800X500干燥區(qū)：外形尺寸：1770X3150X900mm出料段：外形尺寸：1750X3150X900mm主要尺寸：80X40方管，軸承座，①80天然橡膠硫化輥。3.2生產(chǎn)工藝鋼化玻璃是將玻璃加熱到接近軟化溫度(這時(shí)處于粘性流動(dòng)狀態(tài))一這個(gè)溫度范圍，我們稱(chēng)為鋼化溫度范圍(620°C-640°C)，保溫一定時(shí)間，然后驟冷而成的。下面簡(jiǎn)單敘述一下物理鋼化法生產(chǎn)工藝工程中溫度變化及應(yīng)力形成過(guò)程。開(kāi)始加熱階段：玻璃片由室溫進(jìn)入鋼化爐加熱，由于玻璃是熱的不良導(dǎo)體，所以此時(shí)內(nèi)層溫度低，外層溫度高，外層開(kāi)始膨脹，內(nèi)層未膨脹，所以此時(shí)外層的膨脹受到內(nèi)層的抑制表面產(chǎn)生了暫時(shí)的壓應(yīng)力，中心層為張應(yīng)力，由于玻璃的抗壓縮度高，所以雖然快速加熱，玻璃片也不破碎。注：從這里可以了解到玻璃以進(jìn)爐，由于內(nèi)外層有溫度差，造成了玻璃內(nèi)外層的壓力。因此，厚玻璃要加熱慢一點(diǎn)，溫度低一點(diǎn)，否則因內(nèi)外溫差大而造成玻璃在爐內(nèi)炸裂。繼續(xù)加熱階段：玻璃繼續(xù)加熱，玻璃內(nèi)外層溫度縮小，等內(nèi)外層都達(dá)到鋼化溫度時(shí)玻璃板內(nèi)等應(yīng)力。開(kāi)始驟冷階段(在開(kāi)始吹風(fēng)的前1.5-2秒)：玻璃片由鋼化爐進(jìn)入風(fēng)柵吹風(fēng)，表面層溫度下降低于中心溫度，表面開(kāi)始收縮，而中心層沒(méi)有收縮，所以表面層的收縮受到中心層的抑制，使表面層受到暫時(shí)張應(yīng)力，中心層形成壓應(yīng)力。繼續(xù)驟冷階段:玻璃內(nèi)外層進(jìn)一步驟冷，玻璃表面層已硬化（溫度已降到500°C以下），停止收縮，這是內(nèi)層也開(kāi)始冷卻、收縮，而硬化了的表面層抑制了內(nèi)層的收縮，結(jié)果使表面層產(chǎn)生了產(chǎn)生了壓應(yīng)力，而在內(nèi)層形成了張應(yīng)力。（5） 繼續(xù)驟冷（12秒內(nèi)）：玻璃內(nèi)外層溫度都進(jìn)一步降低，內(nèi)層玻璃在此時(shí)降到500C左右，收縮加速，在這個(gè)階段外層的壓應(yīng)力內(nèi)層的張應(yīng)力已基本形成，但是中心層還比較軟尚未完全脫離粘性流動(dòng)狀態(tài)，所以還不是最終的應(yīng)力狀態(tài)。（6） 鋼化完成（20秒內(nèi)）：這個(gè)階段玻璃內(nèi)外層都完全鋼化，內(nèi)外層溫差縮小，鋼化玻璃的最終應(yīng)力形成，即外表面為壓應(yīng)力，內(nèi)層為張應(yīng)力。注：鋼化設(shè)備簡(jiǎn)介：世界先進(jìn)的芬蘭鋼化玻璃連續(xù)生產(chǎn)線(xiàn)，效率極高產(chǎn)品達(dá)到英國(guó)BS62006標(biāo)準(zhǔn)，具有5倍于玻璃的強(qiáng)度，可耐300C急速溫度變化，當(dāng)受到外力破化時(shí)，鋼化玻璃會(huì)形成豆粒大的顆粒，大大較少對(duì)人們的傷害。第四章冷卻工藝中影響鋼化玻璃質(zhì)量的因素鋼化玻璃質(zhì)量的好壞，在鋼化的冷卻工藝中主要受到四個(gè)方面的影響：急冷溫度、急冷速度、冷卻時(shí)間和玻璃厚度。這些因素之間既獨(dú)立存在又相互影響，雖然在這里是單獨(dú)將這些因素提出來(lái)進(jìn)行分析，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中它們是相互關(guān)聯(lián)的。4.1急冷溫度急冷溫度是指玻璃出加熱爐進(jìn)急冷風(fēng)柵時(shí)玻璃板面的溫度。這個(gè)溫度在玻璃整個(gè)板面的上下表面、中間層及不同部位應(yīng)該是均勻的，或其各位置之間的溫度差應(yīng)盡量小。對(duì)于整個(gè)板面的玻璃來(lái)說(shuō)，當(dāng)玻璃上表面急冷時(shí)的溫度高于其下表面時(shí)，玻璃的整個(gè)板面會(huì)出現(xiàn)前后兩端向上彎曲的現(xiàn)象；反之，當(dāng)玻璃上表面的急冷溫度低于其下表面時(shí)，玻璃的整個(gè)板面會(huì)出現(xiàn)前后兩端向下彎曲（中間鼓起）的現(xiàn)象。而當(dāng)玻璃局部區(qū)域相當(dāng)于整個(gè)板面的急冷溫度相差較大時(shí)，鋼化后的玻璃會(huì)出現(xiàn)局部波形變形，甚至由于局部應(yīng)力相差過(guò)大而產(chǎn)生玻璃破碎的現(xiàn)象。在鋼化的冷卻工藝階段，由于玻璃是在鋼化爐的冷卻裝置中的輥道上做往復(fù)擺動(dòng)，這時(shí)如果玻璃整體的急冷溫度過(guò)高，玻璃板面會(huì)產(chǎn)生波浪形彎曲，這主要是由于加熱爐溫度高而致，應(yīng)及時(shí)降低爐溫及加熱時(shí)間。當(dāng)玻璃整體或局部溫度過(guò)低時(shí)，玻璃在鋼化的急冷和冷卻階段也會(huì)造成破碎。破碎后的玻璃碎屑會(huì)附著在輥道上，這時(shí)候我們必須及時(shí)清理輥道上的玻璃碎屑，嚴(yán)重時(shí)還要停爐進(jìn)行清理維護(hù)。即便玻璃沒(méi)有破碎，鋼化后的玻璃也會(huì)出現(xiàn)玻璃碎片偏大、機(jī)械強(qiáng)度低和熱穩(wěn)定性差的現(xiàn)象，造成鋼化玻璃的質(zhì)量達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。這種由于生產(chǎn)工藝控制不當(dāng)造成的產(chǎn)品缺陷，將直接影響鋼化玻璃的產(chǎn)品質(zhì)量，影響產(chǎn)品的成品率，降低生產(chǎn)效率，造成工廠不必要損耗，增加生產(chǎn)成本。4.2急冷速度為了保證鋼化玻璃的質(zhì)量，由鋼化爐的加熱裝置送入冷卻裝置中的玻璃，應(yīng)盡可能以最快的急冷速度進(jìn)行急冷，使鋼化玻璃的表面獲得足夠大的表面應(yīng)力，從而提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度。玻璃在急冷時(shí)，內(nèi)應(yīng)力與急冷速度之間的關(guān)系如（4-1）式:上式中：。：一玻璃的內(nèi)應(yīng)力a：—玻璃的膨脹系數(shù)E：玻璃的彈性模量K:急冷速度九：玻璃的導(dǎo)熱率U：泊松比b：玻璃板的1/2厚度x：所測(cè)點(diǎn)的距離從（4-1）式中可知，在其他參數(shù)數(shù)值一樣時(shí)，玻璃的內(nèi)應(yīng)力值與急冷速度成正比，即玻璃在急冷時(shí)，急冷速度越大，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力值也越大。通過(guò)鋼化玻璃的生產(chǎn)原理我們可以知道，在冷卻工藝過(guò)程中，由于玻璃內(nèi)部溫度梯度的存在，玻璃在獲得內(nèi)應(yīng)力（張應(yīng)力）的同時(shí)，其外表面也獲得了相應(yīng)的外應(yīng)力（壓應(yīng)力），也就是說(shuō)，急冷速度值越大，產(chǎn)生的外應(yīng)力（壓應(yīng)力）值也越大。而壓應(yīng)力（表面應(yīng)力）值的大小直接影響鋼化玻璃的抗彎、抗沖擊強(qiáng)度和碎片大小的性能。（目前正在執(zhí)行的鋼化玻璃國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，鋼化玻璃的表面應(yīng)力值不應(yīng)小于90MPa。）由于急冷速度是由風(fēng)壓、風(fēng)溫、風(fēng)柵與玻璃間的距離及熱氣墊的形成等因素來(lái)決定，因此我們將分別對(duì)各種影響因素進(jìn)行分析。4.2.1風(fēng)壓參數(shù)及風(fēng)溫在鋼化玻璃的生產(chǎn)過(guò)程中，急冷風(fēng)壓的選擇可以參考表1中的數(shù)值（以某一型號(hào)的鋼化爐為例），并根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁氐奶攸c(diǎn)、企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況與生產(chǎn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累進(jìn)行設(shè)定。表4-1不同厚度玻璃的急冷風(fēng)壓和冷卻風(fēng)壓對(duì)照表玻璃厚度/mm急冷風(fēng)壓/KPa冷卻風(fēng)壓/KPa312-16247-8253-5262-32812100.52120.32150.22190.12在設(shè)定急冷風(fēng)壓參數(shù)時(shí)，玻璃板面上下的風(fēng)壓應(yīng)當(dāng)一致。如果不一致，在急冷過(guò)程中，玻璃板面上面的空氣壓力小于玻璃板面下面的空氣壓力時(shí)，玻璃的整個(gè)板面會(huì)出現(xiàn)前后兩端向上彎曲的現(xiàn)象，可以通過(guò)增大上部吹風(fēng)量并減小下部出風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)修正。反之，在急冷過(guò)程中，玻璃板的上部空氣壓力大雨其下部時(shí)，玻璃的整個(gè)板面會(huì)出現(xiàn)前后兩端下彎曲（中間鼓起）的現(xiàn)象，則可以通過(guò)增大下部吹風(fēng)量減小下部出風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)修正。溫度一定時(shí)，風(fēng)壓參數(shù)值會(huì)直接影響鋼化玻璃的表面應(yīng)力的大小及其性能質(zhì)量的好壞。如果風(fēng)壓參數(shù)值設(shè)定的過(guò)小，則鋼化玻璃獲得的表面應(yīng)力和機(jī)械強(qiáng)度都會(huì)小，碎片面積會(huì)增大；相反，風(fēng)壓參數(shù)值設(shè)定的過(guò)大，則鋼化玻璃獲得的表面應(yīng)力和機(jī)械強(qiáng)度都會(huì)大，碎片面積會(huì)減小。但后一種情況玻璃比較容易在冷卻裝置中破碎，以及鋼化玻璃在安裝和使用中會(huì)增大自爆的風(fēng)險(xiǎn)。另外，由于急冷過(guò)程中風(fēng)壓很大，這種高壓、高速的氣流吹到接近軟化的熱玻璃上會(huì)使鋼化玻璃的應(yīng)力斑加重。這些質(zhì)量問(wèn)題也是在玻璃的急冷過(guò)程中容易發(fā)生和常見(jiàn)的，因此我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)過(guò)程中一定要引起重視，對(duì)不同厚度、種類(lèi)玻璃的風(fēng)壓參數(shù)值的設(shè)定一定要合理，避免不合格品的出現(xiàn)。在實(shí)際冷卻工藝生產(chǎn)過(guò)程中，冷卻介質(zhì)空氣由風(fēng)機(jī)從大氣中采集。季節(jié)變化、氣溫不同，會(huì)影響玻璃的急冷速度。夏季的空氣溫度高，吹到玻璃板面上的氣流溫度也會(huì)較高，在急冷風(fēng)壓一定時(shí)，最終會(huì)減慢急冷速度；相反，冬季的溫度較低，吹到玻璃板面上氣流的溫度也會(huì)較低，在急冷風(fēng)壓一定時(shí)，就會(huì)加快急冷速度。因此，在設(shè)定急冷速度時(shí)就必須考慮到環(huán)境氣溫的變化因素4.2.2風(fēng)柵與玻璃間距在冷卻工藝工程中，鋼化爐的風(fēng)壓參數(shù)、施加在玻璃表面的風(fēng)壓和風(fēng)柵與玻璃的間距之間存在著相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)鋼化爐的風(fēng)壓參數(shù)設(shè)置好后，即吹風(fēng)風(fēng)壓一定時(shí)，風(fēng)柵與玻璃的間距變小，就以為著施加在玻璃表面的風(fēng)壓相對(duì)增加了，因此鋼化玻璃表面會(huì)獲得更大的表面應(yīng)力，其破碎數(shù)量、機(jī)械強(qiáng)度和安全性能都會(huì)得到提高；反之，風(fēng)柵與玻璃的間距變大，則會(huì)使施加在玻璃表面的風(fēng)壓相對(duì)減小，鋼化玻璃表面獲得較小的表面應(yīng)力，其碎片數(shù)量、機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較差，甚至?xí)逛摶ＡУ漠a(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，，設(shè)計(jì)風(fēng)柵與玻璃的間距參數(shù)時(shí)，一定要考慮到風(fēng)壓參數(shù)值對(duì)其的影響。當(dāng)鋼化爐的風(fēng)壓參數(shù)不變時(shí)，我們就可以通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)柵與玻璃的間距來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)鋼化玻璃的產(chǎn)品質(zhì)量的目的，而且也能起到一定的節(jié)電效果。但也不能一味的追求節(jié)能和鋼化效果，而將風(fēng)柵與玻璃間的距離降得很小，這會(huì)加大應(yīng)力斑的出現(xiàn)。表2列出了急冷不同厚度的玻璃時(shí)，選擇風(fēng)柵與玻璃之間的距離參數(shù)值，可供參考。表4-2不同厚度玻璃的風(fēng)柵與玻璃之間的距離對(duì)照表/mm玻璃厚度風(fēng)柵與玻璃之間的距離310-15410-20520-30630-40835-451040-501250-601560-701970-804.3冷卻時(shí)間與玻璃厚度玻璃鋼化實(shí)在最短時(shí)間內(nèi)是玻璃內(nèi)部獲得較大的溫度梯度，從而使鋼化玻璃的表面獲得更大的表面應(yīng)力。而表面應(yīng)力的大小與其表面和內(nèi)部形成的溫度差值成正比。“送入冷卻裝置中的玻璃應(yīng)將空氣均勻、迅速地噴吹到玻璃的上下兩個(gè)表面，使玻璃表面迅速冷卻。這一冷卻速度取決于玻璃厚度及玻璃的其他機(jī)械性能?！弊鳛椤袄鋮s工藝”的基本要求之一，我們可以看出：玻璃在冷卻時(shí)其冷卻時(shí)間應(yīng)盡量短，而這個(gè)盡量短的時(shí)間又與被冷卻的玻璃厚度有關(guān)系。那就是：在玻璃鋼化過(guò)程中，厚度越薄的玻璃在冷卻時(shí)，溫度下降的越快。厚度越厚的玻璃在冷卻時(shí)，溫度下降的越慢；相反，玻璃在加熱時(shí)厚度越薄越易加熱，厚度越厚越難加熱。并且厚玻璃的冷卻時(shí)間是薄玻璃的數(shù)倍。在實(shí)際生產(chǎn)中，12mm玻璃的冷卻時(shí)間大約是6mm玻璃的4倍。當(dāng)玻璃成分相同時(shí)，玻璃越厚，冷卻時(shí)玻璃表面與其內(nèi)部的溫度差越大，也就是玻璃中的溫度梯度越易形成，同時(shí)在玻璃表面的表面應(yīng)力也越大；反之，對(duì)于薄玻璃，溫度差越小，溫度梯度也不易形成。因此，薄玻璃要想獲得理想的表面應(yīng)力，冷卻時(shí)應(yīng)達(dá)到以下要求：（1）急冷時(shí)板面溫度要高；（2）急冷速度要快；（3）冷卻時(shí)間要短。表3 不同厚度玻璃的急冷時(shí)間和冷卻時(shí)間對(duì)照表玻璃厚度/mm急冷時(shí)間/s冷卻時(shí)間/s35-1030415-2060530-4080650-6090880-1001501012020020015280-30040019350-400500為了避免在冷卻過(guò)程中玻璃在鋼化設(shè)備的冷卻部發(fā)生呢個(gè)自爆和在玻璃的日常使用中發(fā)生自爆現(xiàn)象，對(duì)于需要打孔的玻璃在進(jìn)入鋼化爐前應(yīng)注意下列情況：（1）孔徑必須大于玻璃的公稱(chēng)厚度；（2）打孔的數(shù)量較多時(shí)，孔間距必須大于板厚的2倍；（3）邊部的孔，要求孔與邊部的距離大于板厚；（4）角部的孔，距角應(yīng)為板厚的6.5倍以上。所以只有在冷卻工藝過(guò)程中控制好急冷溫度、急冷速度、冷卻時(shí)間和玻璃的厚度等因素之間的關(guān)系，才能獲得高質(zhì)量的鋼化玻璃。4.4自曝現(xiàn)象鋼化玻璃在無(wú)直接機(jī)械外力作用下發(fā)生的自動(dòng)性炸裂叫做鋼化玻璃的自爆。自爆是鋼化玻璃固有的特性之一。4.4.1自爆的原因產(chǎn)生自爆的原因很多，簡(jiǎn)單的歸納一下幾種：（1）玻璃中有結(jié)實(shí)、雜質(zhì)：玻璃中有雜質(zhì)是鋼化玻璃的薄弱點(diǎn)，也是應(yīng)力集中處。特別是結(jié)實(shí)處在鋼化玻璃的張應(yīng)力區(qū)是導(dǎo)致炸裂的重要因素。結(jié)實(shí)存在于玻璃中，與玻璃體有著不同的膨脹系數(shù)。玻璃鋼化后結(jié)實(shí)周?chē)鸭y區(qū)域的應(yīng)力集中呈倍的的增長(zhǎng)。當(dāng)結(jié)實(shí)膨脹系數(shù)小于玻璃，結(jié)實(shí)周?chē)那邢驊?yīng)力處于受拉狀態(tài)，伴隨結(jié)實(shí)而存在的裂紋擴(kuò)展極易發(fā)生。（2）玻璃種含有硫化鎳結(jié)晶物硫化鎳夾雜物一般以結(jié)晶的小球體存在，直徑在0.1-0.2mm。外表呈金屬狀，這些夾雜物是NI3S2,NI7S6和NI-XS，其中X=0-0.07。只有NI1-XS是造成鋼化玻璃自發(fā)炸碎的主要原因。（3）玻璃表面因加工過(guò)程或操作不當(dāng)造成有劃痕、炸口、深爆邊等缺陷，易造成應(yīng)力集中或?qū)е落摶Ａё员?。?）玻璃在加熱或冷卻時(shí)沿玻璃厚度方向產(chǎn)生的溫度梯度不均勻、不對(duì)稱(chēng)。（5）鋼化程度的影響。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)鋼化程度提高到1級(jí)/cm時(shí)自爆數(shù)達(dá)20-25%。由此可見(jiàn)應(yīng)力越大鋼化程度越高，自曝量也越大。4.4.2如何控制自爆的產(chǎn)生（1）控制鋼化應(yīng)力。因?yàn)殇摶瘧?yīng)力越大，硫化鎳結(jié)石的臨界半徑就越小，能引起自爆的結(jié)石就越多。顯然，鋼化應(yīng)力應(yīng)控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。這樣既可保證鋼化碎片顆粒度滿(mǎn)足所需標(biāo)準(zhǔn)，也能避免高應(yīng)力引起的不必要自爆風(fēng)險(xiǎn)。（2）均質(zhì)處理（HST）。均質(zhì)處理是公認(rèn)的徹底解決鋼化自爆有效措施。將鋼化玻璃再次加熱到290°C并保持一定時(shí)間，使硫化鎳在玻璃出廠前完成晶體轉(zhuǎn)變，讓今后可能自爆的玻璃在工廠內(nèi)提前自爆。這種鋼化后再次熱處理的方法，國(guó)外稱(chēng)作“HeatSoatTest”，簡(jiǎn)稱(chēng)“HST”。我國(guó)通常將其譯成“均質(zhì)處理”，也俗稱(chēng)“引爆處理”。（3）浮法玻璃生產(chǎn)工藝。玻璃中的硫化鎳夾雜物是導(dǎo)致鋼化玻璃自爆的本質(zhì)原因。人們自然的想到是否有可能在浮法玻璃生產(chǎn)過(guò)程中減少或消除此雜質(zhì)。從技術(shù)上看，目前世界上最先進(jìn)的玻璃缺陷自動(dòng)檢測(cè)儀也只能檢測(cè)到大于0.2mm的點(diǎn)缺陷，試圖在浮法生產(chǎn)線(xiàn)上將有缺陷的玻璃全部挑出來(lái)幾乎是不可能的。有報(bào)道在浮法原料中添加硫酸鋅或硝酸鋅能有效地減少硫化鎳結(jié)石的數(shù)量。硫酸鋅或硝酸鋅都是強(qiáng)氧化劑，能將玻璃中的硫化物氧化成硫酸鹽，后者能被玻璃液吸收，從而減少或消除硫化鎳結(jié)石。硫化鎳相變是導(dǎo)致鋼化玻璃自爆的主要原因。徹底解決鋼化玻璃自爆的唯一辦法，就是進(jìn)行科學(xué)有效地均質(zhì)處理。在日常生產(chǎn)中控制鋼化應(yīng)力及鋼化均勻度也能有效低減少自爆的發(fā)生。第五章影響玻璃質(zhì)量的解決辦法5.1天津南玻工程玻璃有限公司簡(jiǎn)介天津南玻工程玻璃有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：天津南玻），為中國(guó)南?？萍伎毓桑瘓F(tuán)）股份有限公司與美國(guó)WellGuideLimited共同投資組建的中外合資公司，于2002年6月12日在天津市工商局注冊(cè)成立。天津南玻一期廠區(qū)占地138000平方米，首期總投資額為10多億元人民幣。2006年9月，南玻二期工程---天津南玻節(jié)能玻璃有限公司正式成立，目前投資額為3億多元人民幣，占地面積97900平方米，新建生產(chǎn)車(chē)間55000平方米，增建兩棟員工宿舍樓。二期工程預(yù)計(jì)在2007年7月份工程完畢并引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備開(kāi)始投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)總投資高達(dá)10億元以上。到2007年末整個(gè)天津南玻總投資會(huì)在20億元以上，將成為中國(guó)北方最大的玻璃深加工生產(chǎn)基地5.2影響玻璃質(zhì)量因素的解決辦法（1）玻璃表面呈波浪形，即在玻璃表面上有許多能讓肉眼看到的麻點(diǎn)或用手摸玻璃表面手能感覺(jué)到玻璃表面的高低不平。原因①：鋼化爐內(nèi)溫度過(guò)高，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成你的。解決辦法：降低鋼化爐溫度和減少加熱時(shí)間。鋼化在生產(chǎn)時(shí)盡量避免空爐而造成爐內(nèi)空加熱而引起的溫度過(guò)高。原因②：石英輥道彎曲變形或輥徑、輥高超標(biāo)。解決辦法：更換或調(diào)整輥道高度。原因3：陶瓷輥加熱往復(fù)或傳輸速度過(guò)慢。解決辦法：適當(dāng)調(diào)整陶瓷輥的加熱往復(fù)速度和傳輸速度。（注：有些玻璃原片上的缺失，本身就帶有波筋，也會(huì)造成玻璃的波浪性。（2）玻璃產(chǎn)生蝶形變形。原因①：玻璃中間下凹，周邊上翹時(shí)，上表面周邊溫度過(guò)高、收縮多，中部溫度低、收縮少。解決辦法：調(diào)節(jié)爐內(nèi)上部溫差，打開(kāi)加熱平衡均化爐溫。原因②：玻璃中間上鼓，中間下彎時(shí)，下表面中間溫度高、收縮多，中部溫度低、收縮少。解決辦法：調(diào)節(jié)爐內(nèi)下部溫差，打開(kāi)加熱平衡均化爐內(nèi)溫度。（3）玻璃在鋼化爐內(nèi)破損。原因①：使用了退火不好的玻璃或使用了有氣泡、又大雜物的玻璃。解決辦法：使用高質(zhì)量的玻璃，玻璃原片一定要好。原因②：玻璃鉆孔邊部未處理好或玻璃孔直徑小于玻璃的厚度。解決辦法：處理好鉆孔的邊緣，加大玻璃鉆孔的直徑。原因③：玻璃鉆孔的位置離玻璃的邊部太近。解決辦法：可以在鉆孔離邊的位置用切割機(jī)開(kāi)一個(gè)直線(xiàn)槽，以便鋼化時(shí)能充分吸熱。原因④：鋼化過(guò)的玻璃進(jìn)行二次鋼化。解決辦法：鋼化過(guò)的玻璃已經(jīng)形成顆粒，再次進(jìn)行鋼化時(shí)，就相當(dāng)于進(jìn)行玻璃引爆一樣，如玻璃有缺陷，很容易在鋼化爐內(nèi)破碎。嚴(yán)格的講，是嚴(yán)禁將玻璃進(jìn)行二次鋼化的。（4）玻璃中央有一道白霧帶。原因：鋼化爐底部陶瓷輥表面溫度過(guò)高、進(jìn)爐時(shí)間間隔長(zhǎng)、長(zhǎng)期未使用二氧化硫氣體造成的，其主要原因是由于輥軸散發(fā)至玻璃底部的熱量比加熱管散發(fā)至頂部來(lái)的快，使玻璃在加熱爐內(nèi)首先發(fā)生邊緣向上彎曲，使玻璃的中心部分壓到加熱爐的陶瓷輥，壓力過(guò)大造成的。（5）鋼化彩虹。原因：浮法玻璃成型時(shí)，著錫面滲入二氧氮化硫，使體積膨脹，玻璃表面受壓出現(xiàn)細(xì)微皺折，使光線(xiàn)產(chǎn)生干涉色。解決辦法：選擇優(yōu)質(zhì)原片加熱溫度掌握在下限，用細(xì)拋光粉進(jìn)行拋光即可。（6）鋼化后玻璃有明顯的風(fēng)斑。原因①：玻璃出爐后，風(fēng)柵的擺動(dòng)鍵被停止了，使玻璃的風(fēng)嘴對(duì)著玻璃一個(gè)部位一直吹風(fēng)。解決辦法：風(fēng)柵的擺動(dòng)要一直進(jìn)行，玻璃在風(fēng)柵內(nèi)破碎時(shí)，我們要及時(shí)進(jìn)行清理。原因②：風(fēng)柵離玻璃的高度太低。解決辦法：在不影響玻璃的顆粒度及其他質(zhì)量要求時(shí)，我們適當(dāng)提高風(fēng)柵的高度。（7）抗沖擊強(qiáng)度低。原因①：加熱溫度低或內(nèi)外層溫差大，玻璃未被完全燒透，應(yīng)力不足。解決辦法：增加爐溫或延長(zhǎng)加熱時(shí)間。原因②：急冷吹風(fēng)時(shí)風(fēng)壓小，溫度梯度不夠，應(yīng)力小。解決辦法：提高急冷風(fēng)壓或降低風(fēng)柵高度，使其玻璃的應(yīng)力增大。原因③：爐內(nèi)玻璃傳送到風(fēng)柵，速度過(guò)低。玻璃后部的玻璃進(jìn)入風(fēng)柵太遲，降溫過(guò)多。解決辦法：提高玻璃的出爐速度。結(jié)論要想提高鋼化玻璃的成品率，在玻璃的冷卻中，要嚴(yán)格控制好急冷速度、急冷溫度、冷卻時(shí)間及玻璃厚度等因素，并且有效控制鋼化玻璃的自爆率。均質(zhì)處理是控制自爆的有效措施，這一方面還有很多事情要做。鋼化玻璃現(xiàn)在需求量越來(lái)越多，在鋼化玻璃冷卻工藝中，控制好各因素之