加工Low-E鍍膜玻璃的鋼化設(shè)備

1、Low-E鍍膜玻璃鋼化設(shè)備技術(shù)一、 Low-E玻璃對鋼化技術(shù)的要求隨著民用建筑節(jié)能管理規(guī)定2006年的實(shí)施，節(jié)能效果良好的Low-E中空玻璃在我國進(jìn)入快速發(fā)展階段，可鋼化Low-E鍍膜玻璃大量使用，促進(jìn)具有Low-E鍍膜玻璃加工技術(shù)和能力鋼化設(shè)備進(jìn)入快速發(fā)展時期。根據(jù)今年4月份在上海舉辦的第25屆中國國際玻璃工業(yè)技術(shù)展覽會上展示的鋼化設(shè)備的最新技術(shù)，用于建筑玻璃加工的鋼化設(shè)備都具有對流加熱功能，以更好地加工出高質(zhì)量的可鋼化Low-E鍍膜玻璃為最新鋼化設(shè)備的特點(diǎn)。鋼化設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)是玻璃在爐膛內(nèi)的均勻加熱、在鋼化段快速均勻冷卻，均勻的含義包括玻璃上下面對稱均衡、玻璃表面均勻加熱和冷卻。由于冷卻時

2、氣體的壓力和速度較快，均勻冷卻相對容易實(shí)現(xiàn)，所以鋼化最關(guān)鍵的技術(shù)是玻璃在爐膛內(nèi)的均勻加熱。玻璃加熱有輻射、傳導(dǎo)、對流三種方式，傳統(tǒng)的鋼化設(shè)備主要加工普通浮法玻璃，鋼化設(shè)備的加熱方式采取輻射加熱為主，再加上少量起到熱平衡作用的壓縮空氣對流方式來解決加熱均勻性的問題；傳導(dǎo)加熱限于與玻璃接觸的陶瓷輥道部分、爐膛上部沒有傳導(dǎo)加熱的條件，玻璃與陶瓷輥道均屬于熱不良導(dǎo)體、且玻璃與輥道接觸為線接觸，傳導(dǎo)加熱在總加熱的比重并不大，據(jù)有關(guān)資料介紹為10%左右。Low-E鍍膜玻璃的E值在0.020.2之間，大大低于普通白玻E值的0.84。Low-E玻璃節(jié)能原理是對紅外輻射能量的低輻射、高反射性能，而鋼化玻璃加熱需

3、要的爐膛加熱溫度在660700之間，爐絲在這個溫度范圍發(fā)出熱能正好是紅外波段；這樣Low-E膜面的高抗紅外輻射特性使玻璃在傳統(tǒng)的輻射鋼化爐內(nèi)加熱時，玻璃的上下表面吸熱性能存在明顯的差別，加工難度顯著增加。傳統(tǒng)輻射爐加工Low-E玻璃時，由于膜面對輻射熱能的阻擋加熱時間要長50%以上才能使玻璃加熱到鋼化需要的溫度，并且由于玻璃下表面吸收熱量高于上表面，玻璃在加熱爐內(nèi)長時間處于上彎狀態(tài)，造成玻璃變形、嚴(yán)重時造成光畸變。采用對流加熱的方式，通過控制玻璃上下表面的對流風(fēng)量和風(fēng)壓，利用對流加熱補(bǔ)償膜面輻射加熱的不足、使玻璃上下表面實(shí)現(xiàn)對稱均衡加熱，縮短Low-E鍍膜玻璃在加熱爐內(nèi)的加熱時間，提高鍍膜玻璃

4、的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，所以對流加熱是近年鋼化技術(shù)研究和改善的重點(diǎn)。從鋼化玻璃加熱過程中需要玻璃上下均衡加熱、玻璃表面均勻加熱的要求來看，要保證鍍膜面與玻璃面的加熱均衡、表面均勻，一是要具有高效先進(jìn)的對流加熱系統(tǒng)、以保證加熱過程中玻璃上下表面均衡加熱，二是要有精準(zhǔn)的加熱溫度控制以消除Low-W鍍膜玻璃因?qū)α骷訜嵋自斐刹Ａн叢繙囟雀哂谥胁繙囟鹊默F(xiàn)象；先進(jìn)的對流加熱方式和精準(zhǔn)的加熱溫度控制是高性鋼化設(shè)備要具備的技術(shù)。二、 新型鋼化設(shè)備的特點(diǎn)建筑玻璃行業(yè)目前普遍認(rèn)為某公司近期針對可鋼化Low-E鍍膜玻璃開發(fā)的雙室鋼化設(shè)備是目前世界上加工Low-E鍍膜玻璃技術(shù)性能最好的鋼化設(shè)備。小型化對流加熱系統(tǒng)、點(diǎn)對流跟

5、蹤加熱、自動輥道加熱控制及配套的控制技術(shù)是該設(shè)備的最新技術(shù)特點(diǎn)。1、 設(shè)備的特點(diǎn)-高效先進(jìn)的對流加熱系統(tǒng)1）、大功率的對流風(fēng)機(jī)高效先進(jìn)的對流加熱系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是爐膛上部采用了多臺大功率高溫風(fēng)機(jī)。對于2440*6000mm爐膛，上部對稱安裝了6臺大功率高溫對流風(fēng)機(jī)，圖1，可以提供以往采用壓縮空氣對流加熱10倍以上的對流風(fēng)量，用來滿足更低E值得Low-E玻璃膜面加熱要求；強(qiáng)大的高溫對流風(fēng)量使Low-E鍍膜玻璃進(jìn)入到爐膛后，玻璃膜面吸收的對流熱能和少量輻射熱能以平衡玻璃面吸收的輻射、傳導(dǎo)和對流熱能，使玻璃在爐膛內(nèi)一直保持平直，避免鍍膜玻璃因膜面對輻射熱能的阻擋造成的玻璃兩面不均衡，玻璃在爐內(nèi)上翹的現(xiàn)

6、象。2）、小型化對流加熱區(qū)域高效先進(jìn)的對流加熱系統(tǒng)的特點(diǎn)之二對流風(fēng)管的小型化，上部加熱爐絲安裝在小型化的對流風(fēng)管內(nèi)部，并且對流風(fēng)管成小角度傾斜，見圖2。對流風(fēng)管的小型化使得加熱區(qū)域細(xì)化，溫控區(qū)域由原來的預(yù)熱爐的22個區(qū)增加為200多個區(qū)，每一區(qū)有一條加熱爐絲、一個測溫?zé)犭娕?，借助?qiáng)大的調(diào)功控制功能，根據(jù)設(shè)定溫度和測量的實(shí)際溫度、設(shè)定或自動檢測到的玻璃在加熱爐膛內(nèi)的位置、溫度變化趨勢等，實(shí)時進(jìn)行加熱爐絲投入加熱的功率進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)溫度的精準(zhǔn)控制，加熱溫度的精準(zhǔn)控制為玻璃表面的均勻加熱提供了技術(shù)支持。為了保證運(yùn)動的玻璃加熱更均勻、避免出現(xiàn)此前鋼化設(shè)備加熱爐絲與玻璃運(yùn)動方向一致、出現(xiàn)條狀加熱溫度不均

7、的情況，小型化的對流加熱風(fēng)管帶一定小角度傾斜，圖2；使得玻璃在爐膛內(nèi)前后運(yùn)行過程中，消除對流風(fēng)管間隙和風(fēng)管下部溫度不一致造成的影響，使玻璃的加熱溫度更加均勻。玻璃加熱溫度均勻是保證鋼化玻璃的波形變形小、應(yīng)力斑均勻的前提條件。 圖1：高溫風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對流加熱系統(tǒng) 圖2：帶一定傾角小型化加熱區(qū)2、 點(diǎn)對流加熱技術(shù)：點(diǎn)對流加熱技術(shù)充分考慮了對流風(fēng)嘴的構(gòu)造，每個風(fēng)嘴的獨(dú)立可控，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的加熱控制。該對流加熱控制技術(shù)解決了早期的對流加熱，一旦開啟對流加熱功能，無論風(fēng)嘴下面有無玻璃風(fēng)嘴一直吹氣，見圖3；點(diǎn)對流加熱技術(shù)科根據(jù)玻璃在爐膛內(nèi)實(shí)際位置，有玻璃的位置吹氣對流加熱、無玻璃的位置對流停止，見圖4。該項(xiàng)技術(shù)通

8、過控制對流和加熱絲成組控制，提供非常精準(zhǔn)的對流曲線設(shè)置，根據(jù)玻璃不同部位需要熱能的不同對流壓力不同，實(shí)現(xiàn)玻璃本身加熱溫度均勻，消除邊部過熱變形，見圖5。采用這種對流加熱技術(shù)的鋼化加熱爐，由于爐膛內(nèi)玻璃邊部和中部的溫度可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，所加工的鋼化玻璃的光學(xué)變形更小、應(yīng)力更均勻，應(yīng)力斑也可得到相應(yīng)的改善。 圖3：普通的吹氣方式 圖4：點(diǎn)對流吹氣方式 圖5：玻璃不同位置對流壓力不同 圖6：自動軌道加熱控制3、 自動輥道加熱控制鋼化爐內(nèi)的陶瓷輥道不但是傳動的支撐輥，還起到熱傳導(dǎo)和熱輻射的作用，陶瓷輥道的加熱控制，對于玻璃在爐膛內(nèi)的加熱均勻性至關(guān)重要；輥道加熱溫度如控制不好將導(dǎo)致熱的傳遞不均，從而影響

9、玻璃的均勻加熱、進(jìn)而影響鋼化玻璃質(zhì)量。設(shè)備采用了自動輥道加熱系統(tǒng)，在靠近輥道的位置安裝輥道溫度檢測熱電偶，系統(tǒng)自動采集輥道溫度并將溫度信息傳遞到控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)定的輥道溫度與實(shí)際測量的輥道溫度的差值，快速調(diào)整加熱器的功率，自動調(diào)節(jié)底部加熱功率從而控制輥道溫度在一個合適的范圍內(nèi)，見圖6。自動輥道加熱控制系統(tǒng)，有效地消除輥道加熱的干擾問題，可以有效提高鋼化玻璃質(zhì)量?？刂葡到y(tǒng)采用了具有獨(dú)立溫度控制模塊的德國倍福Beckhoff工業(yè)PC系統(tǒng)，速度更快、實(shí)現(xiàn)位置和溫度的實(shí)時控制，提高了該型號鋼化設(shè)備的溫控制精度，從而實(shí)現(xiàn)Low-E鋼化玻璃質(zhì)量的提升。三、 國產(chǎn)鋼化設(shè)備應(yīng)對Low-E玻璃加工技術(shù)對流加熱的

10、方式主要有兩種，一是壓縮空氣強(qiáng)制對流方式，二是高溫風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對流方式。凡是要加工Low-E鍍膜玻璃的鋼化設(shè)備，必須具有其中的一種。1、 壓縮空氣強(qiáng)制對流方式：壓縮空氣強(qiáng)制對流是將早期僅起到熱平衡作用的壓縮空氣對流管，在設(shè)計(jì)和制造上增加在爐膛內(nèi)的出氣口的數(shù)量與對流管的長度，加大壓縮空氣的對流量并經(jīng)過相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)對流加熱功能，見圖7。改進(jìn)的方式一是在爐外增加熱交換裝置和加熱裝置，壓縮空氣加熱后再進(jìn)入爐膛，使輻射爐具有一定的對流效果，可以滿足生產(chǎn)Low-E鍍膜玻璃的需要；二是在壓縮空氣出口位置增加一個氣流回旋裝置、形成一個負(fù)壓區(qū)，使?fàn)t內(nèi)高溫空氣形成環(huán)流來加熱玻璃（文丘里效應(yīng)、Tam早期專利）。

11、壓縮空氣對流加熱方式是早期輻射加熱爐膛改造經(jīng)常使用的方式、改造后的輻射爐可以加工可鋼胡Low-E鍍膜玻璃；有些設(shè)備公司也采取此種強(qiáng)制對流方案制造新設(shè)備，設(shè)備造價相對較低。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可滿足加工單銀LOW-E鋼化玻璃，但所加工LOW-E鋼化玻璃質(zhì)量的變形相對較大，特別是光學(xué)影像變形較差。2、 高溫風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對流方式：高溫風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對流方式是目前普遍采用的方式，基本原理類似電吹風(fēng)，即風(fēng)機(jī)和加熱爐絲安裝風(fēng)道內(nèi)，風(fēng)機(jī)將爐膛內(nèi)的高溫空氣吸入到對流風(fēng)管內(nèi)，再吸收加熱爐絲發(fā)出的熱量通過風(fēng)機(jī)在風(fēng)道內(nèi)形成的氣流將熱量快速吹到玻璃表面、對玻璃進(jìn)行加熱。這種對流方式又有大風(fēng)箱和小風(fēng)箱兩種。1）、大風(fēng)箱結(jié)構(gòu)

12、：風(fēng)箱尺寸大，內(nèi)部安裝有多個爐絲，見圖8；這種結(jié)構(gòu)的高溫對流加熱方式，可以實(shí)現(xiàn)Low-E鍍膜玻璃上下表面均衡加熱的需求，避免Low-E鍍膜玻璃在加熱爐內(nèi)上翹的現(xiàn)象，消除玻璃底部畸變，但由于對流使?fàn)t膛大面積溫度均勻，易使玻璃邊部吸熱多于中間，造成Low-E鍍膜玻璃鋼化加熱時邊部溫度相對偏高，邊部過熱變形較重。目前Glaston CCS900預(yù)熱爐，國內(nèi)蘭迪、精工等公司的新型鋼化設(shè)備采用這種大風(fēng)箱型的高溫風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對流方式。2）、小風(fēng)箱結(jié)構(gòu)：是一個風(fēng)管或幾個風(fēng)管內(nèi)安裝一條爐絲，每個風(fēng)管組成單獨(dú)的對流加熱單元，見圖9；這種方式使對流加熱的區(qū)域小型化，通過對細(xì)分的加熱區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的加熱溫度控制，對流加熱

13、功能除了使玻璃上下表面均衡加熱、避免在加熱階段Low-E玻璃上翹造成玻璃底部變形外，小型化的溫度控制區(qū)域可以在爐膛內(nèi)根據(jù)玻璃位置形成玻璃中間溫度高、邊部溫度低的球面加熱場，從而使玻璃表面溫度均勻；目前普遍認(rèn)為這種強(qiáng)制對流加熱方式是比較好的鋼化對流加熱技術(shù)，最能體現(xiàn)玻璃本身均勻加熱的要求。目前Glaston新型的FC500上部對流、國內(nèi)運(yùn)通公司等采用小風(fēng)箱結(jié)構(gòu)。小風(fēng)箱結(jié)構(gòu)可以將加熱區(qū)域分的更細(xì)，但要實(shí)現(xiàn)小區(qū)域溫度檢測和控制，需要控制系統(tǒng)增加更多的控制點(diǎn)，即需要配合更大的加熱控制系統(tǒng)才可以實(shí)現(xiàn)玻璃加熱溫度更均勻的控制。3、 加熱爐絲和對流風(fēng)管分開安裝的強(qiáng)制對流技術(shù)，小型化的風(fēng)管和加熱爐絲并排安裝，

14、圖10。風(fēng)管將發(fā)熱絲旁邊的熱空氣吹向玻璃表面對玻璃進(jìn)行加熱，北玻的新型鋼化設(shè)備采用的這種強(qiáng)制對流方式。與爐絲安裝在風(fēng)管內(nèi)的方式相比，這種方式由于爐絲處于裸露狀態(tài)，傳到玻璃表面的熱能中輻射占的比重較多，屬于輻射對流混合加熱方式；相對而言將爐絲全部包含在對流風(fēng)管內(nèi)的方式稱為全對流加熱方式。即使是全對流方式、由于風(fēng)管風(fēng)箱在高溫下也有大量的輻射能，實(shí)際也是輻射+對流，不同結(jié)構(gòu)，輻射和對流的比例不同而已。同樣的結(jié)構(gòu)，溫度越高輻射所占的比重越大，溫度越低則對流占的比例大；加工Low-E鍍膜玻璃鋼化時爐溫的設(shè)定溫度相對加工白玻鋼化時較低，可以更好地發(fā)揮對流加熱效果，提升Low-E鍍膜玻璃鋼化質(zhì)量。 圖7：壓縮空氣對流加熱 圖8：爐絲在大風(fēng)箱內(nèi)的對流加熱 圖9：爐絲在風(fēng)管內(nèi)的小風(fēng)箱對流加熱 圖10：對流管和爐絲并列的對流加熱目前家具玻璃、太陽能玻璃、厚板等專用鋼化設(shè)備主要是采用輻射加熱，對于鋼化平整度有較高要求的建筑工程外墻玻璃、特別是加工Low-E鍍膜玻璃的鋼化設(shè)備均采用對流或輻射加對流的加熱方式，所以各鋼化設(shè)備公司新開發(fā)的鋼化設(shè)備大部分有對流加熱功能，來滿足市場需求。自水平鋼化設(shè)備的誕生之日起，對流加熱技術(shù)就有應(yīng)用，早期只是作為輔助功能；進(jìn)