浮法玻璃退火工艺专题讲座PPT.ppt

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1、浮法玻璃退火工艺,安全实业有限公司,胡文斌 13700390687,浮法玻璃退火工艺,3,4,5,6,退火基本原理,退火实践操作与分析,退火应力分析,退火窑的分类与结构,退火温度的设计依据,1,2,3,4,5,退火窑的长度与生产能力有关,（一）了解几个概念,1、什么是玻璃的退火 为了减少或消除玻璃制品在成型或热加工后，由于冷却过程内外温差而残留的永久应力，在玻璃的一定温度范围内（相当于10131014泊温度）进行热处理的过程称退火。,2、退火的目的？运用降温手段和合理的降温速度，在一定允许的范围内，减少玻璃残余应力，稳定玻璃内部结构和光学不均匀性。,（一）了解几个概念,3、应变点Ts（470）

2、此温度下玻璃为弹性体，质子不能移动，由温差引起的弹性变形或应力，会伴随温差的消失而消除，只会产生暂时应力。,4、转变点Tg（514）此温度下玻璃为半塑性体，质子会移动，由温差引起的应力，会因为质子移动的关系而松弛一部分，松弛的越多玻璃最后产生的永久应力越大，是很重要的温度。,5、退火上限：玻璃在此温度保持3min，应力消除95%的温度范围，540-570,6、退火下限：玻璃在此温度保持3min，应力消除5%的温度范围，450-480,永久应力与上下限温度范围内的降温速度有太大的关系,（一）了解几个概念,弹塑性体,弹性体,亚刚性,刚性,玻璃在冷却过程中，黏度呈指数剧增。温度由516.05 降至常

3、温，t486.05，物理特性却呈现出连续、渐变的规律。整个退火的过程是“应力与应变成正比”关系的刚体。位移终止，应力松弛现象消失，不可逆转的永久应力被固定，如与此后的暂时应力在矢量重合部位互相叠加。当单种应力或叠加应力超过玻璃的抗拉强度时，玻璃会炸裂。,退火基本原理,1,自由流动的熔体,完全弹性体,高黏滞塑性体,过渡为完全弹塑性体,弹性体初态,弹塑性体,缓慢,均热,退火前,成型,成型前,重要,2,退火应力分析,应力分类,暂时应力：随温度梯度的存在而存在，随温度梯度消失而消失的热应力。永久应力：当高温玻璃经过退火后冷却至常温并达到温度均衡后，仍存在于玻璃中的热应力，也称为残余应力或内应力。,永久

4、应力产生原因分析,玻璃是热的不良导体，在冷却过程中，相邻的地方不可能是同一个降温速度，这就注定在过程中会存在温差，这个温差，决定了谁先进行到刚性体的先后顺序，最终反映出有的地方分子停止位移，有的地方还可以位移，这种位移差将，导致在同一块玻璃上的应力松弛的不同，从而产生永久应力。,永久应力大小和产生是分子位移的结果,板芯永久应力,表面永久压应力产生了，边松也是这个道理-表示张应力+表示压应力,10-3=-7,7,7,10-3=-7,450,450,400,400,550,550,550,550,10,-10,-10,10,30,30,30,30,30,80,80,30,应力合=10+（-7）=(

5、+3),数字只示意应力大小,边部变长,平面永久应力,左,右,左中,右中,550,550,550,550,550,550,550,550,不会有应力,分子移动相同,分子都不移动,应力永久存在,30,30,400,400,+3,+3,450以上产生永久应力，以下不会,板边长于板中部,应力合-10+7=-3=应力松弛的量,无论何应力都不能超过极限，包括两者应力的叠加,30,450,450,-3,-3,30,永久应力与什么有关,1.与厚度有关 2.与退火区纵向冷却速度有关 3.与退火区横向冷却速度有关 4.与退火区上下冷却速度有关,1.对切裁的断面质量影响很大 2.对玻璃的深加工影响很大,永久应力描述

6、,在玻璃退火的整个冷却过程中，玻璃体的弹性体转化过程是有内外差别的，外层冷却速率高与内层，会提前收缩，密度增加，转化为弹性体。这种收缩对中心层分子形成向内的压力，使中心层受压应力，外层受中心层的抵制受张应力。当中心层随温度降低转化为弹性体时，质点的网络结构收缩就会受表面层提前固化的固态性质的强烈抑制，使热能不能释放，而转化成质点间离子键能，使中心层网络结构松驰，密度降低，质点间存在拉应力。则构成中心层受拉应力，表面层受压应力，这种力永久存在。,30,80,80,30,450,450,450,450,30,30,30,30,+10,+10,450以下所产生应力随温差消失而消失,板边短于板中部,1

7、0+（-10）=0,无论何应力都不能超过极限，包括两者应力的叠加,暂时应力产生原因分析,+10,+10,-10,-10,板边=板中部,-10,-10,30,30,-10,暂时应力的描述,在玻璃低于下限温度冷却时，外层收缩量暂时大于内层，此时因是完全的弹性体，玻璃的外层的收缩会受到内层的阻碍，而使外层受到向外的推力而产生了张应力，内层相反，应力的大小从张应力到压应力呈抛物线对称分布。在某一点时压应力和张应力大小相等，应力方向相反，相互抵消为零成为称中性层。玻璃在降到室温前，会产生新的相反的应力，此时新的应力逐渐增大，原来的应力逐渐减小，直到温差消失，两种相反的应力同时泯灭。,退火温度的设计依据,

8、3,玻璃退火的起始黏度以不使制品发生变形为准，这是由高温高效退火理论决定的，就 浮法玻璃而言1010.82 11，600 595。,玻璃的六个物理特性,两个阶段之退火阶段之三个状态,玻璃作结构调整，减小不可逆转的结构差所致的永久应力，符合制品的规定值。,分别与弹塑性体、弹性体初态和亚刚体的三种物理特性相对应。,退火四个状态特征,结构基团位移转为分子位移。黏度剧增使位移活度锐减，减小结构差的调整明显削弱。玻璃在弹性体初态阶段处于次佳退火状态。,最佳退火状态（弹塑性体）,温差所致的结构差是玻璃冷至弹塑性体时就开始产生。此时玻璃的黏度较低，结构基团位移活度大，在均匀的温度场作“顺向位移”结构调整容易

9、进行，减小结构差的效果最好，对减小永久应贡献最大。,次佳退火状态（弹性体初态）,这时，1014.5位移终止，结构调整停顿，广义的应力松弛现象消失。结构差引起的永久应力被固定，只有分子震动，是单纯的应力与应变成正比关系的刚体。温差只产生暂时应力。玻璃处于暂时应力活跃，并与永久应力相叠加的后续退火阶段。,最次退火状态（亚刚体）,分子位移活度几近衰竭，结构调整近乎停顿，减小结构差的功效甚微。,后续退火状态（完全刚体）,退火四个状态特征,这不是A/B/C的分区哦）,四个状态的关系,看一看、比一比哪个区重要,B区,A区,600-550,550480,600-568,545-516,516-480,568

10、-545,最佳退火状态100%,次佳退火状态79.5%,次佳退火状态20.5%,最次最佳退火状态100%,后续退火状态51%,退火阶段（温降84）,温降50占59.6%,温降34占40.4%,看来A 区要重要些,退火窑设计理念,以A区（600-550）为“重心”集中了最佳和次佳退火状态,B区（550480），减负7.14%也得益颇多,C区（480390），减负10%意义重大,挖掘换热效率高的Ret区之潜力，以改善其余各区的工况,从“六个物理特性阶段、两个退火阶段和四种退火状态”，得到了浮法玻璃退火窑设计的技术路线，要点有左边四条：,二、退火的温度制度,退火允许冷却速度的计算,冷却速度,光程差取

11、30,常数,厚度的一半,退火残余应力的计算,残余应力，Kg/m2,板厚mm,常数,B区冷却速度，/min,相同拉引量不同厚度应力允许值、使用值、板芯应力值,算一下吧,二、退火的温度制度,退火窑的分类与结构,4,目前，浮法玻璃退火窑均为全钢全电退火窑，就其结构而言，它包括 辊道和壳体两部分。世界上在制造该种退火窑上较著名的公司有两家，一 家是起步最早的比利时 CUND 公司，另一家为法国 STEIN 公司，两家产品 各有特点，CUND 公司以冷风工艺为基础，而 STEIN 公司则以热风工艺为 基础，其他部分基本上趋于一致。,二、退火的温度制度,CUND退火窑的划分,F区,C区,F区,F区,A区,

12、Ret区,600-550,550480,480390,390230,23090,加热均热带,重要冷却带,缓慢冷却带,快速冷却带,急速冷却带,退火冷却速度按6mm计算一般选18.52/min,1.5:1冷却速度,5:1冷却速度,2.5:1冷却速度,3:1冷却速度,3:1冷却速度,1.75:1冷却速度,各区长度就可以算出了,B区,CUND退火窑的结构,电加热,下部辐射管,上部辐射管,热电偶,进风口,传动辊道,出风口,风机,A区的结构,CUND退火窑的结构,电加热,下部双辐射管,上部双辐射管,热电偶,出风口,传动辊道,进风口,风机,B/C区的结构,CUND退火窑的结构,热风出口,退火辊道,上部混合风

13、,下部混合风,Ret区的结构,退火实践操作与分析,5,较为理想的玻璃带应力分布是；两边部有一定的压应力,中间为较小的张应力，也就是说我们在退火区两侧的温度要控制的比中部稍低一些，这样既可以减少纵炸的危险，又把应力控制在了允许的范围之内。,退火常见的现象,(1)边紧 边部张应力大，从侧面看，板的中部有稍微起鼓的现象，在横掰时易出现板中部纵炸现象，中部的断面会有模糊的毛擦，厚板掰边易劈边。,(2)边松 边部压应力大，退火敞开部有拍辊现象，横掰时边处裂纹不走直线，多缺角现象多。,张应力,张应力,压应力,压应力,退火常见的现象,(4)向下弯曲 板下永久压应力板上，边部有些向下紧绷的现象，底面与底面对板

14、时中部有明显的缝隙。,(3)向上弯曲 板下永久压应力板上，边部有些上翘的现象，底面与底面对板时边部有明显的缝隙。,张应力,压应力,板下,板上,板下,板上,降温梯度是退火的关键,均热最关键,减少永久应力,进口温度要稳定，不要板摆横向要稍有梯度,降温要慢，减少散热量,避免过大暂时应力,不要在此处炸板就可,尽力而为减小压力,过高F区压力会大过低没有必要,小的松紧在此调整,看板的整体平整度,F,Ret,C,B,A,温度的对称性至关重要,在实际生产运行中，玻璃带在退火窑内往往出现跑偏，甚至是摆动（或两侧保温强度有差别），这时即使我们通过调温手段把两边温度调成一样，它的实际降温速度也是不一样的，就会失去对

15、工况的准确判断与控制，过程中所形成的热应力就会失去平衡，如果强行调整，就会形成单边过大的暂时应力，或两侧的应力截然相反使板发生扭曲，这对退火是相当不利的，就像板上板下降温速度不同而引起的板弯曲一样。,旋转90看看，是不是与板弯的应力有类似,玻璃的退火控制，对于不同的品种来说主要的控制区别，就是纵向降温梯度不同而已，如假设玻璃在进口端，横向温度是均匀的，那么要想保证纵向降温的一致性，就应该是；各个区域的阀体开度是一样的，现实生产中这种情况是不可能的，不管怎样努力，玻璃的边部温度都是低于中部的，而退火窑的散热也符合这一理论，因而我们在玻璃进退火窑时就进行了努力的校正，通常的做法是将阀体程倒V字形排列，这一排列理论上应该延续到F区，如果不一致，就说明在纵向降温上各点的降温速度不一致，显然是不合理的。,前后阀体控制的一致性是退火良好的表现,1、合理降低拉引量2、减少板的摆动和跑偏3、板面质量要优良，减少结构应力的危害4、厚板纵向降温梯度要趋向减少5、厚板板边的特征是较有效板厚度薄，要对边部进行热量补偿，必要时开启边部电加热，或使用边火6、避免C区过大的暂时应力，最好边部有一定的压应力，以保证绝对不在次区域断炸8、充分利用Ret区，降低F区的风险8、温度退火温度，尽量少做调整,厚板退火操作建议,怎样做好退火工作,永久应力是基础,我是合格的退火工,Thank You!,