浮法玻璃退火工藝演示文稿

浮法玻璃退火工藝演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)（優(yōu)選）浮法玻璃退火工藝當(dāng)前第2頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)浮法玻璃退火工藝

3456退火基本原理

退火實(shí)踐操作與分析退火應(yīng)力分析退火窯的分類與結(jié)構(gòu)退火溫度的設(shè)計(jì)依據(jù)12345當(dāng)前第3頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)退火窯的長(zhǎng)度與生產(chǎn)能力有關(guān)當(dāng)前第4頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)（一）了解幾個(gè)概念1、什么是玻璃的退火為了減少或消除玻璃制品在成型或熱加工后，由于冷卻過(guò)程內(nèi)外溫差而殘留的永久應(yīng)力，在玻璃的一定溫度范圍內(nèi)（相當(dāng)于1013—1014泊溫度）進(jìn)行熱處理的過(guò)程稱退火。2、退火的目的？運(yùn)用降溫手段和合理的降溫速度，在一定允許的范圍內(nèi)，減少玻璃殘余應(yīng)力，穩(wěn)定玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)和光學(xué)不均勻性。

當(dāng)前第5頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)（一）了解幾個(gè)概念3、應(yīng)變點(diǎn)Ts（470℃）此溫度下玻璃為彈性體，質(zhì)子不能移動(dòng)，由溫差引起的彈性變形或應(yīng)力，會(huì)伴隨溫差的消失而消除，只會(huì)產(chǎn)生暫時(shí)應(yīng)力。4、轉(zhuǎn)變點(diǎn)Tg（514℃）此溫度下玻璃為半塑性體，質(zhì)子會(huì)移動(dòng)，由溫差引起的應(yīng)力，會(huì)因?yàn)橘|(zhì)子移動(dòng)的關(guān)系而松弛一部分，松弛的越多玻璃最后產(chǎn)生的永久應(yīng)力越大，是很重要的溫度。當(dāng)前第6頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)5、退火上限：玻璃在此溫度保持3min，應(yīng)力消除95%的溫度范圍，540-570℃6、退火下限：玻璃在此溫度保持3min，應(yīng)力消除5%的溫度范圍，450-480℃永久應(yīng)力與上下限溫度范圍內(nèi)的降溫速度有太大的關(guān)系（一）了解幾個(gè)概念彈塑性體彈性體亞剛性剛性當(dāng)前第7頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)玻璃在冷卻過(guò)程中，黏度呈指數(shù)劇增。溫度由516.05℃降至常溫，Δt＝486.05℃，物理特性卻呈現(xiàn)出連續(xù)、漸變的規(guī)律。整個(gè)退火的過(guò)程是“應(yīng)力與應(yīng)變成正比”關(guān)系的剛體。位移終止，應(yīng)力松弛現(xiàn)象消失，不可逆轉(zhuǎn)的永久應(yīng)力被固定，如與此后的暫時(shí)應(yīng)力在矢量重合部位互相疊加。當(dāng)單種應(yīng)力或疊加應(yīng)力超過(guò)玻璃的抗拉強(qiáng)度時(shí)，玻璃會(huì)炸裂。退火基本原理1自由流動(dòng)的熔體完全彈性體高黏滯塑性體過(guò)渡為完全彈塑性體彈性體初態(tài)彈塑性體緩慢均熱退火前成型成型前重要當(dāng)前第8頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)玻璃應(yīng)力結(jié)構(gòu)應(yīng)力熱應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力永久應(yīng)力暫時(shí)應(yīng)力板芯應(yīng)力板芯應(yīng)力平面應(yīng)力平面應(yīng)力2退火應(yīng)力分析應(yīng)力分類暫時(shí)應(yīng)力：

隨溫度梯度的存在而存在，隨溫度梯度消失而消失的熱應(yīng)力。永久應(yīng)力：當(dāng)高溫玻璃經(jīng)過(guò)退火后冷卻至常溫并達(dá)到溫度均衡后，仍存在于玻璃中的熱應(yīng)力，也稱為殘余應(yīng)力或內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)前第9頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)永久應(yīng)力產(chǎn)生原因分析玻璃是熱的不良導(dǎo)體，在冷卻過(guò)程中，相鄰的地方不可能是同一個(gè)降溫速度，這就注定在過(guò)程中會(huì)存在溫差，這個(gè)溫差，決定了誰(shuí)先進(jìn)行到剛性體的先后順序，最終反映出有的地方分子停止位移，有的地方還可以位移，這種位移差將，導(dǎo)致在同一塊玻璃上的應(yīng)力松弛的不同，從而產(chǎn)生永久應(yīng)力。永久應(yīng)力大小和產(chǎn)生是分子位移的結(jié)果當(dāng)前第10頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)板芯永久應(yīng)力表面永久壓應(yīng)力產(chǎn)生了，邊松也是這個(gè)道理

-表示張應(yīng)力+表示壓應(yīng)力10-3=-77710-3=-7450℃450℃400℃400℃550℃550℃550℃550℃10-10-101030℃30℃30℃30℃30℃80℃80℃30℃應(yīng)力合=10+（-7）=(+3)數(shù)字只示意應(yīng)力大小邊部變長(zhǎng)當(dāng)前第11頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)平面永久應(yīng)力左右左中右中550℃550℃550℃550℃550℃550℃550℃550℃不會(huì)有應(yīng)力分子移動(dòng)相同分子都不移動(dòng)應(yīng)力永久存在30℃30℃400℃400℃+3+3450℃以上產(chǎn)生永久應(yīng)力，以下不會(huì)板邊長(zhǎng)于板中部應(yīng)力合-10+7=-3=應(yīng)力松弛的量無(wú)論何應(yīng)力都不能超過(guò)極限，包括兩者應(yīng)力的疊加30℃450℃450℃-3-330℃當(dāng)前第12頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)永久應(yīng)力與什么有關(guān)1.與厚度有關(guān)2.與退火區(qū)縱向冷卻速度有關(guān)3.與退火區(qū)橫向冷卻速度有關(guān)4.與退火區(qū)上下冷卻速度有關(guān)1.對(duì)切裁的斷面質(zhì)量影響很大2.對(duì)玻璃的深加工影響很大當(dāng)前第13頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)永久應(yīng)力描述在玻璃退火的整個(gè)冷卻過(guò)程中，玻璃體的彈性體轉(zhuǎn)化過(guò)程是有內(nèi)外差別的，外層冷卻速率高與內(nèi)層，會(huì)提前收縮，密度增加，轉(zhuǎn)化為彈性體。這種收縮對(duì)中心層分子形成向內(nèi)的壓力，使中心層受壓應(yīng)力，外層受中心層的抵制受張應(yīng)力。當(dāng)中心層隨溫度降低轉(zhuǎn)化為彈性體時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)收縮就會(huì)受表面層提前固化的固態(tài)性質(zhì)的強(qiáng)烈抑制，使熱能不能釋放，而轉(zhuǎn)化成質(zhì)點(diǎn)間離子鍵能，使中心層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松馳，密度降低，質(zhì)點(diǎn)間存在拉應(yīng)力。則構(gòu)成中心層受拉應(yīng)力，表面層受壓應(yīng)力，這種力永久存在。當(dāng)前第14頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)30℃80℃80℃30℃450℃450℃450℃450℃30℃30℃30℃30℃+10+10450℃以下所產(chǎn)生應(yīng)力隨溫差消失而消失板邊短于板中部10+（-10）=0無(wú)論何應(yīng)力都不能超過(guò)極限，包括兩者應(yīng)力的疊加暫時(shí)應(yīng)力產(chǎn)生原因分析+10+10-10-10板邊=板中部-10-1030℃30℃-10當(dāng)前第15頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)暫時(shí)應(yīng)力的描述

在玻璃低于下限溫度冷卻時(shí)，外層收縮量暫時(shí)大于內(nèi)層，此時(shí)因是完全的彈性體，玻璃的外層的收縮會(huì)受到內(nèi)層的阻礙，而使外層受到向外的推力而產(chǎn)生了張應(yīng)力，內(nèi)層相反，應(yīng)力的大小從張應(yīng)力到壓應(yīng)力呈拋物線對(duì)稱分布。在某一點(diǎn)時(shí)壓應(yīng)力和張應(yīng)力大小相等，應(yīng)力方向相反，相互抵消為零成為稱中性層。玻璃在降到室溫前，會(huì)產(chǎn)生新的相反的應(yīng)力，此時(shí)新的應(yīng)力逐漸增大，原來(lái)的應(yīng)力逐漸減小，直到溫差消失，兩種相反的應(yīng)力同時(shí)泯滅。當(dāng)前第16頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)退火溫度的設(shè)計(jì)依據(jù)3玻璃退火的起始黏度以不使制品發(fā)生變形為準(zhǔn)，這是由高溫高效退火理論決定的，就浮法玻璃而言1010.82～11ρ，600～595℃。彈性體初態(tài)彈塑性體高黏滯塑性體自由流動(dòng)的熔體完全彈性體過(guò)渡為完全彈塑性體玻璃的六個(gè)物理特性當(dāng)前第17頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)兩個(gè)階段之退火階段之三個(gè)狀態(tài)最佳次佳最次

595℃516℃玻璃作結(jié)構(gòu)調(diào)整，減小不可逆轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)差所致的永久應(yīng)力，符合制品的規(guī)定值。分別與彈塑性體、彈性體初態(tài)和亞剛體的三種物理特性相對(duì)應(yīng)。當(dāng)前第18頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)退火四個(gè)狀態(tài)特征結(jié)構(gòu)基團(tuán)位移轉(zhuǎn)為分子位移。黏度劇增使位移活度銳減，減小結(jié)構(gòu)差的調(diào)整明顯削弱。玻璃在彈性體初態(tài)階段處于次佳退火狀態(tài)。最佳退火狀態(tài)（彈塑性體）溫差所致的結(jié)構(gòu)差是玻璃冷至彈塑性體時(shí)就開始產(chǎn)生。此時(shí)玻璃的黏度較低，結(jié)構(gòu)基團(tuán)位移活度大，在均勻的溫度場(chǎng)作“順向位移”結(jié)構(gòu)調(diào)整容易進(jìn)行，減小結(jié)構(gòu)差的效果最好，對(duì)減小永久應(yīng)貢獻(xiàn)最大。次佳退火狀態(tài)（彈性體初態(tài)）當(dāng)前第19頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)這時(shí)，≥1014.5ρ位移終止，結(jié)構(gòu)調(diào)整停頓，廣義的應(yīng)力松弛現(xiàn)象消失。結(jié)構(gòu)差引起的永久應(yīng)力被固定，只有分子震動(dòng)，是單純的應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系的剛體。溫差只產(chǎn)生暫時(shí)應(yīng)力。玻璃處于暫時(shí)應(yīng)力活躍，并與永久應(yīng)力相疊加的后續(xù)退火階段。最次退火狀態(tài)（亞剛體）分子位移活度幾近衰竭，結(jié)構(gòu)調(diào)整近乎停頓，減小結(jié)構(gòu)差的功效甚微。后續(xù)退火狀態(tài)（完全剛體）退火四個(gè)狀態(tài)特征當(dāng)前第20頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)后續(xù)退火狀態(tài)（完全剛體）最次退火狀態(tài)（亞剛體）次佳退火狀態(tài)（彈性體初態(tài)）最佳退火狀態(tài)（彈塑性體）516-480℃545-516℃568-545℃600-568℃這不是A/B/C的分區(qū)哦）四個(gè)狀態(tài)的關(guān)系當(dāng)前第21頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)看一看、比一比哪個(gè)區(qū)重要B區(qū)A區(qū)600-550550～480600-568545-516516-480568-545最佳退火狀態(tài)100%次佳退火狀態(tài)79.5%次佳退火狀態(tài)20.5%最次最佳退火狀態(tài)100%后續(xù)退火狀態(tài)51%退火階段（溫降84℃）溫降50℃占59.6%溫降34℃占40.4%看來(lái)A區(qū)要重要些當(dāng)前第22頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)退火窯設(shè)計(jì)理念以A區(qū)（600-550℃）為“重心”集中了最佳和次佳退火狀態(tài)B區(qū)（550～480）℃，減負(fù)7.14%也得益頗多C區(qū)（480～390℃），減負(fù)10%意義重大挖掘換熱效率高的Ret區(qū)之潛力，以改善其余各區(qū)的工況從“六個(gè)物理特性階段、兩個(gè)退火階段和四種退火狀態(tài)”，得到了浮法玻璃退火窯設(shè)計(jì)的技術(shù)路線，要點(diǎn)有左邊四條：當(dāng)前第23頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)二、退火的溫度制度退火允許冷卻速度的計(jì)算冷卻速度光程差取30常數(shù)厚度的一半當(dāng)前第24頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)退火殘余應(yīng)力的計(jì)算殘余應(yīng)力，Kg/m2板厚mm常數(shù)B區(qū)冷卻速度，℃/min厚度mm5681012.719允許值nm/cm32376065使用值nm/cm21.525.934.444.9349.8實(shí)際值nm/cm21.525.934.44354.6181.7超允許值nm/cm-10.50-2.6-1716.7相同拉引量不同厚度應(yīng)力允許值、使用值、板芯應(yīng)力值算一下吧當(dāng)前第25頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)二、退火的溫度制度退火窯的分類與結(jié)構(gòu)4目前，浮法玻璃退火窯均為全鋼全電退火窯，就其結(jié)構(gòu)而言，它包括輥道和殼體兩部分。世界上在制造該種退火窯上較著名的公司有兩家，一家是起步最早的比利時(shí)CUND公司，另一家為法國(guó)STEIN公司，兩家產(chǎn)品各有特點(diǎn)，CUND公司以冷風(fēng)工藝為基礎(chǔ)，而STEIN公司則以熱風(fēng)工藝為基礎(chǔ)，其他部分基本上趨于一致。

當(dāng)前第26頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)二、退火的溫度制度CUND退火窯的劃分F區(qū)C區(qū)

F區(qū)F區(qū)A區(qū)Ret區(qū)600-550550～480480～390390～230230～90加熱均熱帶重要冷卻帶緩慢冷卻帶快速冷卻帶急速冷卻帶退火冷卻速度按6mm計(jì)算一般選18.52℃/min1.5:1冷卻速度5:1冷卻速度2.5:1冷卻速度3:1冷卻速度3:1冷卻速度1.75:1冷卻速度各區(qū)長(zhǎng)度就可以算出了B區(qū)當(dāng)前第27頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)CUND退火窯的結(jié)構(gòu)電加熱下部輻射管上部輻射管熱電偶進(jìn)風(fēng)口傳動(dòng)輥道出風(fēng)口風(fēng)機(jī)A區(qū)的結(jié)構(gòu)當(dāng)前第28頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)CUND退火窯的結(jié)構(gòu)電加熱下部雙輻射管上部雙輻射管熱電偶出風(fēng)口傳動(dòng)輥道進(jìn)風(fēng)口風(fēng)機(jī)B/C區(qū)的結(jié)構(gòu)當(dāng)前第29頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)CUND退火窯的結(jié)構(gòu)熱風(fēng)出口退火輥道上部混合風(fēng)下部混合風(fēng)Ret區(qū)的結(jié)構(gòu)當(dāng)前第30頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)退火實(shí)踐操作與分析5較為理想的玻璃帶應(yīng)力分布是；兩邊部有一定的壓應(yīng)力,中間為較小的張應(yīng)力，也就是說(shuō)我們?cè)谕嘶饏^(qū)兩側(cè)的溫度要控制的比中部稍低一些，這樣既可以減少縱炸的危險(xiǎn)，又把應(yīng)力控制在了允許的范圍之內(nèi)。

當(dāng)前第31頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)退火常見的現(xiàn)象

(1)邊緊邊部張應(yīng)力大，從側(cè)面看，板的中部有稍微起鼓的現(xiàn)象，在橫掰時(shí)易出現(xiàn)板中部縱炸現(xiàn)象，中部的斷面會(huì)有模糊的毛擦，厚板掰邊易劈邊。(2)邊松邊部壓應(yīng)力大，退火敞開部有拍輥現(xiàn)象，橫掰時(shí)邊處裂紋不走直線，多缺角現(xiàn)象多。張應(yīng)力張應(yīng)力壓應(yīng)力壓應(yīng)力當(dāng)前第32頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)退火常見的現(xiàn)象(4)向下彎曲板下永久壓應(yīng)力＜板上，邊部有些向下緊繃的現(xiàn)象，底面與底面對(duì)板時(shí)中部有明顯的縫隙。(3)向上彎曲板下永久壓應(yīng)力＞板上，邊部有些上翹的現(xiàn)象，底面與底面對(duì)板時(shí)邊部有明顯的縫隙。張應(yīng)力壓應(yīng)力板下板上板下板上當(dāng)前第33頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)降溫梯度是退火的關(guān)鍵均熱最關(guān)鍵減少永久應(yīng)力進(jìn)口溫度要穩(wěn)定，不要板擺橫向要稍有梯度降溫要慢，減少散熱量避免過(guò)大暫時(shí)應(yīng)力不要在此處炸板就可盡力而為減小壓力過(guò)高——F區(qū)壓力會(huì)大過(guò)低——沒(méi)有必要小的松緊在此調(diào)整看板的整體平整度FRetCBA當(dāng)前第34頁(yè)\共有37頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)溫度的對(duì)稱性至關(guān)重要在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，玻璃帶在退火窯內(nèi)往往出現(xiàn)跑偏，甚至是擺動(dòng)（或兩側(cè)保溫強(qiáng)度有差別），這時(shí)即使我們通過(guò)調(diào)溫手段把兩邊溫度調(diào)成一樣，它的實(shí)際降溫速