钢化玻璃加工工艺理论分析

      钢化玻璃加工工艺理论分析

　　钢化玻璃的质量能否符合标准，除了玻璃原料的原因以外，工艺参数的设定是否合理是决定的因素。只有把它们的作用和相互之间的关系彻底了解，才能生产出优质的钢化玻璃。

　　所有的参数都是围绕着“均匀加热、迅速冷却”而设计的，但它们不是孤立的，是一个有机的整体，必须综合考虑，才能得到一个完美的工艺。

　　为了使用户能尽快地掌握和理解，我们把工艺参数以及为了保证工艺的实现而必须达到的机械、电气方面的设计，分为三个方面来叙述：

　　一、 加热

　　加热均匀是钢化玻璃的一个至关重要的因素，和加热有关的参数是上部温度、下部温度、加热功率、加热时间、温度调整、平衡装置、强制对流(热循环风)装置。

　　1、 上、下部温度的设定

　　由于玻璃厚度的不同，加热温度的设定也不相同。其原则是玻璃越薄温度越高，玻璃越厚温度越低。其具体数据如下: (表1)

　　厚度 上部温度 下部温度

　　3.2---4mm 720---730度 715---725度

　　5----6mm 710---720度 705---715度

　　8----10mm 705---710度 700---705度

　　12mm 690---695度 685---690度

　　15---19mm 660---665度 655---660度

　　加热温度确定后，加热时间的确定就非常关键，这是两个密切相关的参数，加热时间确定的原则是3.2—4毫米的玻璃，每毫米厚度为35—40秒左右。5—6毫米的玻璃，每毫米厚度为40—45秒左右。8—10毫米的玻璃，每毫米厚度为45—50秒左右。12毫米的玻璃，每毫米厚度为50—55秒左右。15—19毫米的玻璃，每毫米厚度为55—65秒左右。由于各单位用的原料不同、软化点不同、颜色不同、其厚度的误差也各不相同，设定的温度和功率又各不相同，我们不可能把加热时间说得那么准确，需要各单位在实践中总结，尤其是以前从未接触过钢化玻璃的单位。我们有一条经验可以供参考：当玻璃出炉后，在急冷时间段里破碎，那就说明加热时间不够;如果玻璃表面出现波筋和麻点那就说明加热时间过长。请根据具体情况作出调整。

　　2、 加热功率的运用

　　加热功率指的是钢化炉加热的能力，一般都设为100%，这是在设计的时候就已经确定了的，由于上、下部加热方法不同，上部主要是靠辐射，而下部则是靠传导和辐射来进行加热，当玻璃进炉后的初始阶段，玻璃的下表面由于先受热而卷曲，随着上部温度逐渐辐射到玻璃的上表面，玻璃也就会逐渐展平。如果在这几十秒内，玻璃卷曲得太厉害的话，出炉后玻璃的下表面的中间会有一条白色的痕迹或者光畸变。为了解决这个问题，除了要把下部温度设定得比上部低以外，还要把下部的功率降低，让陶瓷辊的表面温度降低，使玻璃在这个阶段卷曲得少一点。如果白雾消失后，又大量做玻璃的话，可能玻璃会破碎，就可以再把功率逐步加上去。

      3、 温度调整的运用

　　温度调整的功能是北玻公司采用矩阵式加温后设置的，每个加热控制点都能单独调整，它对调整钢化玻璃的工艺有很大的帮助，尤其是5型的设备，运用它比较多，由于5型的弯钢化是靠玻璃的自重而没有加压成型，如果半径比较小的话，就需要把中间的温度适当地加高，如果前端出现炸口就可以把前端的温度加高。另外，做大板面的6毫米以下的玻璃时，可能会出现玻璃中间有球面，可以把上下部中间的温度提高，就能解决。又如：导电膜玻璃由于玻璃的上表面吸热很慢，所以下表面吸热就会过快，出炉后的玻璃中间部分可能会出现光畸变，这就需要除了把下部的温度设低外，还要把下部的功率降低，由于玻璃的长和宽的比例不同，光畸变的程度也会不同，究竟降低到什么程度为好?连续生产时，玻璃表面既无光畸变，玻璃的成品率又能达到指标为佳。温度调整功能的作用较多，关键在于如何运用。

　　4、 热平衡装置

　　它是一个利用压缩空气，在炉内形成对流的装置，并可以根据需要手动调节压力，起到加快辐射，均衡温度的作用。

　　5、 强制对流(热循环风)装置

　　强制对流(热循环风)装置是北玻集团最新推出的供用户选配的装置，它的作用是加强炉内的对流，缩短加热时间，是钢化离线LOW—E玻璃的理想装置。

　　6、和温度有关的玻璃缺陷及纠正的方法

　　(1)、波筋

　　如果设定的温度过高，加热时间又过长的话，玻璃就会出现波浪，这是由于玻璃的加热已经超过临界点，玻璃已经开始软化，出现这种缺陷的话只要把加热时间缩短就能解决。

　　(2)、麻点

　　加热时间过长还会造成玻璃的下表面出现麻点，麻点可以分为两种，一种是密集性的，呈桔皮状，这是加热时间过长造成的，(尤其是12毫米以上的厚玻璃，有的单位为了让它不碎而把加热时间设定得很长，)可以根据情况作出调整。另一种是个别的呈星点状的麻点，它是由于上片台和陶瓷辊表面不干净，或者是风栅辊道的玻璃碎没有清理干净造成的。

　　(3)、白雾

　　白雾就是在玻璃下表面的中间，出现一条白色的痕迹，它一般出现在初始生产的前几炉，这是由于陶瓷辊的表面温度过高造成的，当玻璃进炉的初始几十秒内，玻璃下表面直接受到热传导而四角卷曲，玻璃与陶瓷辊的接触面变小，与陶瓷辊的摩擦力加大而造成的，随着陶瓷辊表面温度的下降会消失。我们可以在初始生产时把下部温度设定得低一些，把下部的功率也设定得低一些，另外一定要连续生产，不能让炉子空运转，如果暂时不生产可以把加热开关关掉，防止出现白雾。

　　(4)、弯曲

　　我们在生产钢化玻璃时，如果出现弯曲一般是靠调整风压，或者调节吹风距离来解决的，非常有效快捷。但有的操作工并不明白上下温度的差异也会造成玻璃的弯曲，假设风栅段的吹风距离，风压的大小是相等的话，如果玻璃四角向上弯，就说明下部温度过低，相反如果玻璃的四角向下弯的话，说明下部的温度过高，如果需要靠调节温度来使玻璃平整的话，并非一两炉就能解决，需要几炉以后才行。

　　(5)、球面

　　这是在做6毫米以下薄玻璃而且版面比较大的时候出现的，可以通过温度调整的功能把中间纵向的上下温度各调高就可以了，有时候需要调高30度左右。(由纵向两边第2排起向中间递增)。

　　一个优秀的操作工应该明白，温度和光学性能的关系是：温度高加热时间长，成品率会高，但光学性能会差;反之温度低，或加热时间短，光学性能好，但成品率会低。这就需要我们认真总结，寻找最佳的效果。

　　温度的高低与钢化玻璃的颗粒度有很大的关系;在风压相等的条件下，温度高颗粒小，温度低颗粒大。

      二、 冷却

　　与冷却相关的参数：急冷风压、急冷时间、冷却风压、冷却时间、滞后吹风时间、风机等待频率、风机提前时间、出炉速度以及其他与冷却有关的机械方面的保证：上下风栅吹风距离、风管导流板的高低、进风口的流量调节螺栓。

　　1、 急冷风压是指玻璃钢化时需要的风压，其原则是玻璃越薄风压越大，玻璃越厚风压越小。NORTH GLASS钢化炉的风压大小是通过电脑设置，改变进风口的开启度，其数值是百分比。有风机变频器的单位是通过电脑改变风机的频率达到需要的风压，其数值也是百分比。各种厚度的玻璃急冷时所需要的理论风压如(表2单位：帕)

　　3mm 4mm 5mm 6mm 8mm 10mm 12mm 15mm 19mm

　　16000 8000 4000 2000 1000 500 300 200 200

　　由于各国和各地的海拔高度和空气密度不同，环境温度不同以及风路的走向不同，实际需要的风压与表2上的数值有所不同，须作调整，以满足颗粒度的要求。

　　2、 急冷时间是指玻璃钢化时所需要的时间(表3单位：秒)

　　3mm 4mm 5mm 6mm 8mm 10mm 12mm 15mm 19mm

　　3--8 10--30 40-50 50--60 80--100 100-120 150--180 250-300 300-350

　　3、 冷却风压和冷却时间是指玻璃急冷后，冷却时需要的风压，它的作用仅仅使玻璃冷却到需要的温度。其设定的原则是薄玻璃冷却风压要小于急冷风压，厚玻璃冷却风压要大于急冷风压。

　　(表4 单位：帕)

　　3mm 4mm 5mm 6mm 8mm 10mm 12mm 15mm 19mm

　　1000 1000 1000 1000 1500 1500 2000 2000 2000

　　(表5 单位：秒)

　　3mm 4mm 5mm 6mm 8mm 10mm 12mm 15mm 19mm

　　20 30 50 60 80 120 180 250 300

　　由于只是为了让玻璃冷却，冷却风压和冷却时间的设置，要求并不严格，但要注意如果玻璃的自爆比较多的话，就应该把急冷风压降低。如果风压已经较低但自爆还是比较多，除了原料的中硫化镍含量过高外，那就要检查急冷时间是否太短了，如果有多工位的话，一般都有专门的冷却段，冷却时间和冷却风压可以不用设定。

　　4、 滞后吹风时间是为了做弯玻璃而单独设定的一个参数，玻璃出炉后不能马上吹风，必须等到玻璃成型后才能吹风，它与玻璃的形状和颗粒有很大的关系，滞后时间长，玻璃软态时在风栅里的往复时间长，弧度会好，但玻璃的破损会多，颗粒会差，这就需要将这两个参数有机地结合，找到最佳点。

　　5、 风机等待频率和风机提前时间这两个参数是为有风机变频器

　　的单位单独设置的，玻璃在炉内加热的时候并不需要风机作高速运转，可以将频率设低，等到玻璃出炉前再把速度提到需要的程度，其设置的原则是：玻璃薄等待频率要高一些，玻璃厚等待频率应该低一些，一般等待频率比工作频率低10—15赫兹较好。风机提前时间也就是从等待频率提升到工作频率所需要的时间，10赫兹约15—20 秒。如果等待频率设定得低那么风机提前时间就要长一些，如果等待频率设得高，风机提前时间可以短一些，设置得当可以节约电耗。

      6、 出炉速度也是一个与冷却密切相关的一个参数。它的作用不容忽视，尤其是5型的设备为了减少炸口，一般出炉速度都调到600。

　　7、 上下风栅距离和玻璃的颗粒度以及平整度有极大的关系，在风压不变的情况下，风栅距离越近，颗粒越好，一般平玻璃有弯曲的情况基本上是靠调节上风栅的距离来解决的。(表6 单位：毫米)

　　3mm 4mm 5mm 6mm 8mm 10mm 12mm 15mm 19mm

　　12mm 15mm 20mm 25mm 30mm 40mm 50mm 60mm 70mm

　　小弯钢化的风栅由于调节距离比较麻烦，可以将其归结为(表7单位：毫米)

　　3.2mm 3.5mm 4mm 5mm 6mm 8mm 10mm 12mm

　　15mm 15mm 15mm 20mm 20mm 30mm 30mm 30mm

　　由于半径不同可能如果距离太近，玻璃上表面会有风栅的擦伤，只需要把上风栅的距离调大就可以了。

　　8、 风管导流板是在上下风路的中心设置的一个机构，用于调节风压的大小。向下调是上面风大，向上调是下面的风大。

　　9、 进风口流量调节螺栓(它安装在进风蝶阀的汽缸杆上)是用来调节进风流量的，两台风机的工作应该是均等的，如果两台有差异，可以靠它来调一致。如果其中一台风压高电流大，就把这一台的调节螺栓向下调，直到两台一致即可。

　　10、 和冷却有关的玻璃缺陷与纠正方法

　　(1)、弯曲

　　这是做平玻璃常见的缺陷，前面已经讲到温度也会造成弯曲，那么假设温度是平衡的话，如果玻璃向下弯，说明在冷却时，上部的冷却速度快于下部，如果玻璃向上弯，说明下部的冷却速度快于上部。一般玻璃向下弯上风栅高度往上调，向上弯向下调。

　　(2)、炸口

　　在做平钢化大版面厚玻璃的时候，玻璃加热时间已经足够长了，但在吹风时玻璃的前端先开始出现裂纹，然后就破碎或一分为二。这是由于版面大，出炉速度慢，导致玻璃前后冷却不一致而破碎。一般只要将出炉速度加快就可以解决。

　　(3)、自爆

　　一般的自爆是指玻璃钢化以后，在相当长的一段时间后发生自己爆裂，这是钢化玻璃的一个特性，但这里所说的是在吹风快结束的时候玻璃自爆，其原因除了原料以外，急冷风压过大，或急冷时间太短加上冷却风压高也是一个因素，可根据具体情况加以解决，但要注意玻璃的颗粒是否达到要求。

      三、 成型

　　与成型有关的参数是：变弧速度、进栅距离、风栅有效长度、急冷往复速度、边辊下压时间、上压辊作用时间、定位器作用时间、上风栅预提升时间、玻璃长度。

　　1、 变弧速度

　　它是指玻璃进入风栅后，风栅由平变弯的速度，其设定的原则：

　　半径小、玻璃薄要求快一些;半径大玻璃厚要求慢一些。SM 2型的设备一般不要超过350，SM 5型的设备一般不要超过400。

　　2、 进栅距离

　　它是指玻璃出炉后，玻璃的前端达到风栅的位置。

　　3、 风栅有效距离

　　它是指玻璃进入风栅后，玻璃的后端达到的位置与玻璃达到最前端之间的距离。

　　4、 急冷往复速度

　　它是指玻璃在风栅里摆动的速度。它设定的原则是玻璃薄半径小速度快;玻璃厚半径大速度慢一些。但必须注意，如果急冷往复速度快了以后，玻璃的后端可能会跑出风栅，就必须对风栅有效距离作适当的调整。

　　5、 边辊下压时间

　　它是SM 2的一个参数，指风栅两头的压辊作用时间，当玻璃出炉后先到达前面第1根压辊，靠汽缸把压辊下压，但玻璃还必须跑到后端把玻璃的后端也压一下，以消除直边，由于生产的玻璃弧长不等，玻璃由前往复到后需要一段时间，这就是边辊下压时间。只有玻璃两端都压过后才能吹风，不然玻璃会断裂。尤其是SM 2—2 5型的设备。

　　6、 上压辊作用时间

　　由于SM 2小弯段的适用范围比较大可以达到半径450，为了使形状达到要求，采用了对

　　压成型的方法，当玻璃出炉后在风栅里是靠上压辊压住玻璃成型的，一般弧度在半径1000以上的可以不用压力，靠压辊的自重就可以了。半径在1000以下的可以用压力，那就需要一个加压的时间，这就是上压辊作用时间。一般可以把它设为与急冷时间差不多就行了。

　　7、 定位器作用时间

　　由于玻璃比较窄而且比较长，玻璃从上片台到加热炉，经过一段时间的加温，出炉时高速到风栅，有可能跑偏，玻璃常常会翘角，为了解决这个问题，在风栅里安装了一个定位装置，它能使玻璃调正，消除翘角。它的设定原则是：玻璃出炉到达位置，向后摆动时，就可以下落。

　　8、 上风栅预提升时间

　　小弯段的上风栅是跟下风栅一起变弧的，变弧后它的链条松的，当吹风结束后，下风栅展平时，它也会展平把玻璃砸坏，这就需要有一个将链条事先收起来的动作，这就是上风栅预提升，它的时间设置的原则是：半径小时间长，半径大时间短，但千万注意链条不能收得太紧，尤其是半径小的时候，太紧了会把风栅拉坏。

　　9、 玻璃长度

　　这是小弯段多工位设备必须设定的一个参数，玻璃在炉内的位置，完全取决于玻璃长度。玻璃长度设长了，会使玻璃在炉内的往复的距离缩短，出炉后会使风栅有效距离缩短。应该按玻璃的实际长度设定。

      10、 小弯钢化玻璃的缺陷常见的有：

　　直边、弧度不稳定，压痕太深等为了使用户比较快的理解各参数的运用我们把如何做好小弯玻璃，专门列出供用户参考。

　　SM 2小弯段上压棍调整方法及各参数的运用

　　洛阳北玻的小弯段是采用对压成型的方法来满足生产的需要，它的特点是适应范围广，可以做R450及各种弧度的玻璃，但有的单位对上压棍的调整方法以及各个参数的运用还不够熟练，现将小弯段上压棍的调整方法以及各个有关参数运用，专门列出供用户参考：

　　1、 上压棍的调整方法：用需要生产的同厚度玻璃，切两片长条，放入小弯段两边，将上风栅落下展平，检查上压棍的气压，将其调到0.5公斤的压力，然后逐个调节每个压棍的锥面轮，调到压棍能用手转动，但又感到比较重即可。每一根都是这样的感觉，千万不要只调了一根就去量锥面轮外面的丝杆的长度，然后统一调丝杆的长短，这是一个误区，因为丝杆并不是一个基准。调整压棍的工作是一项细致的工作，必须认真。

　　2、 上压棍压力的使用：如果玻璃曲率R在1000以下的或者比较厚的玻璃可以使用压力，压力一般在2公斤左右，无须过大，如果压力过大的话，玻璃表面的光学性能会受到影响。消除直边的关键并不仅仅取决于压力的大小。如果R在1000毫米以上的弧度可以不用压力，仅仅靠压棍的自重就可以。

　　3、 定位器(Locating)的选用：定位器的作用是为了防止狭长玻璃在长时间运行中发生跑偏而造成翘角，如果玻璃的弧长在600毫米以下的话，可以用第3根，如果玻璃的弧长在600毫米以上的话最好用第1根风刀作为定位器，这样玻璃在风栅里就可以有足够的往复距离。如果上压棍的间隙调整得好的话，那么往复距离越长，玻璃的弧度就越好，直边就会相应减少或消除。定位器的作用时间可以设定，原则是当玻璃出炉后到达定位器，向反方向运动时它就可以下落。使玻璃校正就可以了。

　　4、 进栅距离 (Enter quench Distance) 的确定：运用定位器后，进栅距离是一个很重要的参数，必须调整到：玻璃到达定位器后马上就向反方向运动。千万不要让玻璃接触定位器后还向前运动，这样不仅会将定位器顶弯，而且会使玻璃的直线边向前凸出，严重的可达4-5毫米。定位器上面的这根压棍的间隙应该相应地调高防止它转动时将定位器向前带弯。和进栅距离密切相关的参数是风栅有效长度(Effecting quench length)，它决定了玻璃在风栅里往复的距离，应该充分利用风栅的长度，但如果急冷往复速度比较快的话，可能会使玻璃摆出风栅，需要调整风栅有效长度来控制玻璃往复的位置。

　　5、 滞后吹风时间(Biow postpone time)的设定：它是做好弯玻璃的一个很关键的参数，它与玻璃的颗粒度密切相关，由于玻璃出炉后不是马上就吹风，而必须在玻璃成形后才能吹风，但此时玻璃的温度会以每秒20—30度左右的速度在迅速下降，如果滞后吹风时间过长的话，玻璃就会在吹风时破碎，尤其是3.2、3.5和4毫米的玻璃，为了达到良好的弧度要求，又不影响玻璃的颗粒要求，滞后吹风时间设定应该是：当玻璃达到定位器就向后运动，到位后，再向前运动时吹风为佳。

　　为了使颗粒度达到要求，可以将急冷往复速度(Quench Oscillating speed)加快，如果R小的话还应该加快变弧速度(ARC—Fotming

　　speed)。我们应该明白玻璃在软态时，它在风栅里往复的时间越长，弧度就越好。吹风以后就无法改变玻璃的形状了(如果加快了急冷往复速度后，相同的风栅有效长度，玻璃可能会摆出风栅，需作适当调整)。当然如果玻璃厚度在6毫米以上的话可以将滞后吹风时间适当加长。由于各单位生产的玻璃厚度、形状、大小以及运用的其他参数各不相同，我们无法在此确定具体的时间是多少秒。需要各单位摸索，形成最佳工艺参数。

　　6、 压棍下压时间(Quench upper roller ACT time)的设定：这是压棍在使用压力后需要设定的一个参数，如果你的产品是每炉只能做一片的话，压棍下压的时间原则上是急冷风吹了几秒钟后就可以不压了，如果产品是一排能放多片的话，就应该将下压时间设定得长一些，防止因为风压大而造成玻璃互相碰撞。

　　7、 变弧速度ARC-Forming speed 的设定：这个参数必须在调弧以前就要设定好，其原则是R越小速度要越快，但一般不要超过400，R越大速度则越慢。如果调弧后再设定变弧速度的话有可能玻璃的弧度会与风栅的弧度不一致。

　　8、 温度和弧度的关系：有的单位反映为什么刚开始调弧的时候玻璃的弧度和直边都很好，但做了一段时间后弧度会变浅，直边也出现了，实际上刚开始做的时候炉膛里的温度比较高，玻璃烧得比较软，做了一段时间后，炉膛里的温度相对低一些，玻璃就发生了变化，如果对弧度和直边要求比较高的话，可以适当地增加加热时间，或者把弧度调小一些就可以了。

　　9、 进炉间隔时间Enter Interval (F)是做多工位时必须设定的参数，它的计算方法是：急冷时间乘n，用加热时间减去它们的和，再减两个陶瓷辊的反转时间约20秒，除以n就是进炉间隔时间，(例如：4毫米玻璃的加热时间是220秒，急冷时间是30秒，乘3(工位)等于90秒，220-90等于110，减20秒 ，等于90再除以3等于30秒，所以可以设定为25秒。应该明白每炉玻璃的出炉时间越平均其吻合度越好。

　　10、 几个需要注意的问题：如果发现玻璃的弧度不是很规则的话，就应该注意是否压棍的间隙太小了或者压力太大了，如果发现玻璃的前端(先出炉的一端)弧度是好的，而后出炉的一端有直边而且较长，就应该注意是否往复距离太短了、滞后时间太短了或者压辊的间隙太大了，如果玻璃的前端(直线边)向前凸出，就应该注意出炉距离是否太长了或者定位器作用时间过长了(往往多几个毫米就会造成直线边前凸，尤其是淋浴房窄长条形的玻璃)。如果直边过长需要调整的话，应该明白调整那两根压辊，有的单位只调整定位器附近的压辊，但效果不明显，你应该注意玻璃在风栅里往复吹风时的一瞬间，玻璃在哪个位置上，这就是需要调整的压辊。如果用了定位器，玻璃还有翘角，要注意进栅距离是否太短了，定位器没有起到作用。另外如果上压辊不用压力的话，当风栅打开时玻璃的位置应该在风栅的中心为好，可以避免玻璃的两直边有轻微擦伤。如果不在中心的话，可以将急冷时间缩短或加长1—2秒就行了。

　　11、 有的单位反映玻璃厚度改变时，压棍的间隙需要重新调整很麻烦，我们建议你可以做一些专用垫片，直径为30毫米内孔为12毫米，开一条槽和内孔一样宽，厚度为2毫米，当你做完4毫米要做5毫米的话，可以将锥面轮向里推，将垫片插入丝杆即可，一个2毫米的垫片可以提高压棍1毫米左右。做6毫米的就再插一片。这个方法可以大大地提高效率。