淺談超厚浮法玻璃的成型和退火

張磊

摘 要：目前，隨著我國浮法玻璃生產技術的不斷成熟，玻璃行業的不斷壯大。普通的3～12mm的玻璃已經很難滿足現代化建設的需要，由于玻璃的應用日益廣泛，例如：玻璃幕墻、玻璃燈、玻璃大廳等需要集采光、隔音、節能等一體的時尚化潮流，但這就需要更厚的玻璃，所以對于15mm以上的超厚浮法玻璃是一種大規模需求。巨大的行業市場和明顯的經濟效益優勢，成為各大浮法玻璃制造企業的目標。此文針對浮法玻璃制造過程中的退火與成型做出簡要探析。

關鍵詞：超厚浮法玻璃;成型;退火

對于一個玻璃生產企業來說，一條完整的超厚浮法玻璃生產線是這個企業工藝水平的體現，同時也該企業的資質的象征。一條完整的超厚浮法玻璃生產線裝備是形容該企業工藝水平的最好體現。從超厚浮法玻璃的成型與退火的方法以及技術特點等做出簡要介紹。

一、超厚浮法玻璃成型技術

通過浮法玻璃靜止狀態下的成型原理進行分析我們可以知道，玻璃的表面張力、錫液與玻璃液的界面張力以及玻璃和錫液的密度，決定了玻璃液在錫液表面上能形成厚度約為6.7mm的自然厚度。對于自然厚度進行分析試驗，我們發現自然厚度的兩個決定因素，首先就是重力，在重力的作用下，錫液向下聚集，導致上層自然厚度降低，從而使它的位能降低;另一個因素就是表面張力，由于表面張力的作用，會使張力比較大的地方自然厚度加厚，進而使玻璃液獲得最小的表面能。只有將重力與表面張力二者相平衡，才能使自然厚度均勻。

對于生產要求，我們希望玻璃的厚度接近自然厚度，但當玻璃厚度大于自然厚度時，玻璃因鋪展而減薄的減薄速度是值得我們研究的。盡管鋪展減薄速度與鋪展力的大小有關，但鋪展減薄速度最根本的影響因素是玻璃的黏度大小，通過計算不同厚度玻璃帶在不同黏度（溫度），可以得出不同的鋪展減薄速度。經過計算試驗，得出溫度在850攝氏度及850攝氏度以下時，玻璃的鋪展減薄速度會變得非常小，而此時的玻璃厚度也是最穩定的時候，只要此時使末對拉邊機的速度與拉引速度相接近，即可得到此時的厚度，當厚度從8mm增加到15mm時，平均鋪展減薄速度增大了10倍。通過以上分析可知，玻璃板越厚，成型的技術難度也就越大。

二、超厚浮法玻璃的成型方法

（一）擋墻法

擋墻法簡稱FS法，是由英國皮爾金頓公司研發并具有專利的生產技術，它的基本工藝是在錫槽高溫區設置很長的石墨水冷擋墻，玻璃在墻之間攤平，一層一層的往上堆積，直到達到生產要求的厚度。這種成型方法充分利用了浮法成型的基本原理。該方法生產的玻璃表面平整度和光學質量好，適合15mm以上超厚浮法玻璃的生產。

（二）拉邊機法

拉邊機法簡稱RADS法，是外國超厚浮法玻璃制造最常用方法，目前國內也使用的是此方法。其基本工藝是通過拉邊機倒八字的角度給玻璃帶施加一個向內的分力，通過該分力的作用，使玻璃帶堆積，直到達到一個厚度大于自然厚度的玻璃。該方法的優點是不需要其他的輔助設備，調整比較靈活。拉邊機法生產的玻璃表面平整度較擋墻法更差一點，更加適合8～15mm的厚玻璃。

（三）擋墻拉邊機法

擋墻拉邊機法簡稱DT法，通過將擋墻法和拉邊機法相結合，結合了他們共同的優點，在此基礎上進行完善和創新。擋墻拉邊機法基本原理是在錫槽高溫區設置一組很短的擋墻，使玻璃在擋墻中間堆積形成所需要的厚度，同時，在擋墻的出口處設置幾對倒八字的拉邊機來阻止玻璃帶向外攤開，以保證厚度能達到生產要求的厚度。擋墻拉邊機法可以通過調節拉邊機的角度很靈活的調整開合角度，并且根據石墨擋板所需要的溫度進行水冷或者電加熱，另外，它不僅發揮了擋墻的堆積作用，又通過短擋板克服了長擋板結構復雜等長產弊端。同時，運用多個拉邊機，使得生產效率極具提高。該方法生產出的玻璃表面平整度極好，而且適用的玻璃生產厚度的范圍也更廣泛。

三、超厚浮法玻璃的退火技術

超厚浮法玻璃的兩大核心技術，一是成型，二是退火，二者密不可分，相輔相成。很多企業在重視了成型技術卻忽略了退火技術，導致玻璃板在退火窯中嚴重炸裂，使得玻璃板被迫中斷拉引。

（一）超厚浮法玻璃的退火技術

超厚浮法玻璃的冷卻過程必然伴隨著內外溫度差，退火的目的就是通過減少內外溫度差的值，從而減小內應力的過程，是玻璃板更容易切斷，達到后期玻璃的使用。STEIN公司提供的玻璃中殘余應力的計算公式如下：

R=1.86×G ×A2

式中：R——參與應力（kg/cm2）;

G——退火窯B區的冷卻速率（C/min）;

A——玻璃板厚度（mm）;

由上式可知：殘余應力與B區的冷卻速率及玻璃厚度的平方成正比。當玻璃厚底增加一倍，殘余應力將增加三倍。

（二）成型方法對超厚浮法玻璃退火的影響

（1）采用擋板法生產超厚浮法玻璃時，由于使用的玻璃擋板橫斷面的厚度是均勻一致的，因此不會造成局部的溫度過低，只需要采用一定的局部保溫措施，就能使內應力大大減少，從而達到容易切割的目的。

（2）采用擋板拉邊機法生產超厚浮法玻璃時，由于拉邊機只在邊界起到輔助擋邊作用，齒印較淺，齒外的玻璃邊很小，因此會造成齒外的玻璃邊緣局部溫度下降過快，采用一定的保溫加熱措施可以改善局部的內用力。

（3）采用拉邊機法生產超厚浮法玻璃時，由于完全依靠拉邊機來堆積，使得拉邊機的角度、速度和壓入玻璃的深度增加。齒印外的玻璃邊比較寬，會造成較寬部位溫度降低過快，使得局部壓力增加，造成切割困難。

四、改善超厚浮法玻璃退火的措施

（1）通過上述公式分析，可以通過降低B區的冷卻速度來降低殘余應力。

（2）拉引速度和原板及拉引量有關，可以采用寬板慢速的方法降低冷卻速率G，從而降低殘余應力。

（3）減少橫向溫度差，加強退火窯外殼的保溫以及輥子軸頭的密封性。

（4）在錫槽的低溫段兩側，適當增加電加熱來降低玻璃帶兩側的溫度差。

五、結束語

通過對超厚浮法玻璃的成型和退火方式進行探析，我們了解到了成型的方法、技術原理以及各種方式的優缺點。同時對退火工藝進行分析，了解了退火工藝的方法和降低殘余應力的方法。希望在以后的生產過程中能不斷完善生產工藝，使我國超厚浮法玻璃行業充分發揮它的優勢。

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