浮法玻璃成型工艺

1第一部分浮法玻璃成型工艺浮法玻璃成型工艺流程：经熔化、澄清并冷却至1100℃左右的玻璃液，经流道（包括安全闸板和流量调节闸板）和流槽流进锡槽内的熔融锡液面上，在自身重力及表面张力的作用下，玻璃液开始进行摊开、抛光、均匀降温，在拉边机的作用下，进行拉薄或积厚形成一定厚度的玻璃带，在水包的强制冷却和槽体自热的降温的双重作用下，成型后的玻璃带降温到600℃左右，通过过渡辊台，出锡槽进入退火窑。一、锡槽的工艺分区1.抛光区锡槽抛光区的功能是使从流槽流入锡槽的玻璃液在这里摊平抛光。所谓抛光就是玻璃液在其重力和表面张力的作用下达到平衡，使玻璃表面光滑平整。此区必须要有足够高的温度，而且横向温度必须均匀，以使玻璃的粘度小而均匀，才能使玻璃得以充分摊平。玻璃液在此区的粘度102.7---103.2Pa·s。玻璃液在此区的温度1000--1065℃。玻璃液在此区的冷却速度不得大于60℃/min。玻璃液在此区的停留时间不得小于72秒。玻璃带的流动和边部液流玻璃液经唇砖流落在锡液面上，分为两部分流动，大部分玻璃液向下游流去，形成玻璃带的主体部分，很少一部分玻璃液反向流动，与背衬砖接触，然后缓慢的分成左右两股玻璃液流沿背衬砖和八字砖形成玻璃的左边部和右边部，这样与耐火材料接触的玻璃液形成的玻璃带边部质量较差，都将在冷端掰边作业中除去。2.预冷区玻璃液在此区的粘度103-104Pa·s。玻璃液在此区的温度1000-900℃。3.成型区玻璃液在此区的粘度104.25-105.75Pa·s。玻璃液在此区的温度900-780℃。4.冷却区冷却区长度包括收缩段在内的后面窄段的全部长度。玻璃液在此区由于快速冷却，粘度急剧增大而不再收缩。玻璃液在此区的粘度范围105.75-107Pa·s。玻璃液在此区的温度780-590℃。二、锡槽的成型机理1.玻璃的粘度粘度是液体的一种内摩擦系数.当某层液体以速度ü运动时,邻近液层也将一起运动,不过速度要小些,并且距离愈远,速度愈小.这种流动称为粘滞流动。粘滞流动是用粘度来衡量，从玻璃液到固态玻璃的转变,粘度是连续变化的,其间没有数值上的突变。粘度是玻璃的重要性质之一,它贯穿着玻璃生产的各个阶段,从熔制、澄清、均化、成型、退火都与粘度密切相关。影响玻璃粘度的主要因素是玻璃的化学成分和温度，玻璃的粘度随温度的下降而增大。在成型过程中，玻璃粘度产生的粘滞力与重力、摩擦力与表面张力形成平衡力系。22.玻璃的抛光原理玻璃的抛光时借助玻璃表面张力的作用使表面平滑，浮法玻璃成型工艺的抛光过程可以控制较小的降温速度和均匀的温度场，使表面张力充分发挥其作用。玻璃的表面张力：在两相交界处的表面层分子受到内层分子的引力与受到外界分子的引力是不相同的，这样，在液体表面层就形成了一种力图使液体收缩的力，这就是表面张力。对于一种给定体积的液体，表面张力倾向于使其维持最小的面积，因此表面张力是一种阻止表面积增大的力。气氛性质对玻璃熔体的表面张力有重要影响，一般说还原气氛下的玻璃表面张力比氧化气氛下约增加20%。硫酸盐如芒硝，氯化物如氯化钠等都能显著的降低玻璃的表面张力。表面张力随温度的升高而降低，二者呈直线关系，即当温度提高100℃时表面张力减少1%。3.玻璃的拉薄玻璃的粘度是拉薄过程的决定性因素。从表面上看，高温玻璃液的粘度小、流动性好，有利于拉薄。事实证明，高温拉薄不可能生产出更薄的玻璃，拉薄必须在较低的温度下进行。这是因为玻璃的宽度收缩远大于厚度收缩。3.1拉薄的方法：a.重新加热法玻璃离开抛光区后急速冷却到700℃左右,然后重新加热到850℃,这样就形成一个硬化的玻璃带,阻止拉引力传递到抛光区,从而保证玻璃的抛光质量.但这种方法会造成对玻璃带急冷急热的冲击,很难保证温度的均匀性,反而破坏已经抛光好的表面,而且还需要耗费大量的电能。b.徐冷法徐冷法取消了急速冷却带和重新加热区,温度平缓下降,玻璃冷却到一定的温度后,进入拉薄区。拉薄区设置拉边机并控制其速度,利用拉边机的节流作用,阻止拉引力向抛光区传递，这样避免了热冲击,玻璃温度比较均匀,拉薄过程对表面没有明显的影响。3.2拉薄的措施a.拉薄所需的拉力是靠辊道产生的，因此增大拉引速度,玻璃中的质点加速度增加,拉力也就增加。b.生产薄玻璃时需要较大的拉力,因此用高速度拉引薄玻璃较低速度容易.c.玻璃带在纵向被拉伸的同时，在宽度方向上向中心收缩，因此利用拉边机对玻璃施加横向拉力。d.拉薄时首对拉边机速度远低于主传动速度，末对拉边机速度略低但接近于主传动速度，拉边机摆角为正角度。3.3拉薄参数自由拉薄：玻璃离开末对拉边机后，仍处于可塑性的中间状态。由于粘度很大，由表面张力产生的增厚力可忽略，因此玻璃在拉引力的作用下继续拉薄，这种情况称为自由拉薄。强制拉薄：从第一对拉边机到最后一对拉边机的区域。收缩率：玻璃带离开末对拉边机时的板宽与最终定型后板宽的差值与玻璃在末对拉边机时板宽的比值。ε=1-Wn/Wi速比：又称拉薄比，即各对拉边机之间的速度比值。自由拉薄区的拉薄比只与温度有一定的关系，而强制拉薄区的拉薄比可通过拉边3机的速度调整，如强制拉薄区的拉薄比过大，就会使第一对拉边机前的玻璃宽度增加，同时加大了玻璃中部与边部的速度差，从而使玻璃受到剪切应力而影响玻璃板质量。拉边机的摆角：能否控制一定的拉薄比数，除速比这个重要的参数外，在很大程度上决定于拉边机的摆角，摆角愈大，产生的横向拉力愈大，但如摆角过大，对于同一对拉边机之间的微小差别就会比较灵敏，容易造成玻璃的摆动。4.玻璃的堆厚4.1堆厚的方法a.挡坝法挡坝法是在锡槽的高温区安装石墨挡坝，使玻璃堆至设定厚度成型，并用少量拉边机附助，玻璃冷却到一定的温度后,进入冷却区，挡坝法一般可以生产12-30mm厚度。优点：1、挡坝法成型温度较低，板摆小，成型稳定。2、挡坝法比拉边机法更容易生产超厚玻璃。缺点：1、挡坝法安装设备时对锡槽工况影响很大。2、由于成型温度低，边部析晶较难控制。b.拉边机法拉边机法是在锡槽的高温区安装多对拉边机，生产厚度越厚，则需要更多的拉边机进行堆厚。拉边机法一般生产12mm时使用7-8对拉边机.生产15mm时使用9对拉边机，生产19mm时使用10对拉边机。首对拉边机速度远高于主传动速度，末对拉边机速度略低或接近于主传动速度，拉边机摆角为负角度。优点：1、拉边机法成型温度比较稳定，工艺调整幅度小。2、拉边机法比挡坝法成型温度高，不容易产生边部析晶缺陷。缺点：1、拉边机法生产的厚度较挡坝法低。2、拉边机法边部因牙印变形而产量损失大。3、拉边机法易板摆，较难控制，另对拉边机要求高。4.2改进横向厚度分布的手段a.拉边机速度(增加则边部变厚)b.电加热的分布(在厚的部位上方加热)c.拉边机角度的分布d.选择性局部冷却(在薄的部位上方冷却)e.机头的压深(增加机头压深边子变薄)f.锡液深度(增加锡液深度板带中部变厚)三.锡槽中的物化反应及缺陷1.氧化锡密度6.7-7.0g/cm3,莫氏硬度6-7,熔点2000℃，因此在锡槽中常为固体，往往以浮渣形式出现在低温锡液面上。化学反应Sn+O2=SnO22SnO+O2=2SnO242.氧化亚锡熔点1040℃，沸点1425℃，固体为蓝黑色粉末，能溶解于锡液中，其蒸气多为多分子聚合物（SnO)4。在中性气氛中，氧化亚锡只有在1040℃以上才是稳定的，低于1040℃，它是不稳定的，有以下分解：4SnO=Sn+Sn3O42SnO=Sn+SnO2在还原气氛中，氧化亚锡可以存在，但往往溶解于锡液中或以蒸气形式存在于气氛中。3.硫化亚锡密度5.27g/cm3，固体为蓝墨色晶体，熔点865℃，沸点1280℃，具有很大的蒸气压（易挥发）。在正常生产中极易挥发进入气氛中，在900℃时它的挥发性是600℃时的1000倍.化学反应SnS=Sn+SSnS+H2=Sn+H2S4.保护气体（N2+H2)如在氮气中加入一定比例的氢，那么氢气就与氧化锡SnO2产生如下反应：SnO2+2H2〈=〉Sn+2H2O在700℃以上，只要较小比例的氢，就很易使反应向右进行。低于700℃，很难使反应向右进行，需要使用较大比例的氢。作为保护气体提供的氮气和氢气必须满足一定的技术特性要求，即一般要求保护气体中含有的氧少于5ppm，含有的水蒸气要少于10ppm。5.锡缺陷的产生5.1沾锡在正常生产中，锡对玻璃的浸润角为175度，接近于完全不浸润，因此玻璃不会沾锡。但当锡槽中有亚锡离子存在时，亚锡离子会侵入玻璃表面层从而改变玻璃表面的非金属性质，对金属锡产生粘附力。玻璃表面层中亚锡离子越多，玻璃对金属锡产生粘附力越大，当玻璃表面层中亚锡离子超过一定浓度时，玻璃下表面就会发生沾锡现象。形态：以点、线或条纹形式出现在下表面的金属锡。检查：一般在墙灯下可见。原因：是由于锡被氧严重污染所导致的，一般认为是氧化锡灰污染提升辊附近的玻璃板下表面，从而造成金属锡的粘附。处理：1.提高保护气体的纯度，降低含氧量。2.要加强锡槽的密封减少事故，保证气体的供应量，锡槽内维持正压。3.锡槽出口的氧化物及时清理。5.2锡印形态：位置固定，常以团状、条状、磨砂状形式出现在玻璃下表面的脏物。检查：一般在侧面灯下可见。原因：主要是锡槽密封质量差或锡槽工况差，导致1#过渡辊被锡和氧化锡严重污染，一般认为是锡槽中的硫化亚锡在575℃以下在过渡辊上冷凝所致。处理：1.在过渡辊下用木棍清洁过渡辊。2.对于磨砂状锡印降低锡槽出口温度很有效。3.在过渡辊下洒一些硫粉。54.做好锡槽的密封工作，特别是过渡辊台的密封质量，以减少锡槽出口的出气量。5.3光畸变点锡的氧化物在870℃以上呈气态存在，870℃以下呈固态存在。在锡槽的顶盖下部低于870℃的地方凝聚着金属氧化物和硫化物。因为锡槽内温度、压力变化，或由于长时间凝聚的氧化物和硫化物因自身的重力作用掉落下来，砸在未定形的玻璃带上，局部玻璃表面上出现光学变形的斑点，这种缺陷叫光畸变点。原因：1.保护气体的纯度低，含氧量高。2.保护气体波动，供应量不足，压力不稳。3.锡槽密封较差。处理方法：1.锡槽顶盖结构设计要合理，平整度要好。2.提高保护气体纯度，供量供压要稳。3.加强锡槽相关部位的密封，及时密封各操作门、孔。4.定期吹扫锡槽，清除积灰。5.4钢化彩虹原因：锡槽中保护气体含氧量偏高，锡被氧化，生成氧化亚锡，溶解于锡液或蒸发到气氛中去。氧化亚锡渗入玻璃表面，下表面多于上表面。在进行热处理时，空气中的氧和氧化亚锡发生化学反应，生成氧化锡，由于氧化锡的晶胞体积比氧化亚锡体积大，使玻璃表面发生体积膨胀，形成折皱，对着光线有彩虹出现，此种缺陷叫钢化彩虹。处理方法：1.提高锡槽内的保护气体纯度和供应量。2.加强锡槽密封，维持锡槽内正压操作。6.锡槽缺陷上表面滴落物：硫化锡－－来自水包或低温表面隐影滴落物：小变形点－－上表面上的挥发物质锡石：氧化锡－－来自于高温区或闸板的密封上表面锡：元素锡－－来自于出口区槽顶和出口端冷却水包霜雾：弯曲时下表面发雾－－氧化锡LOBB’s：大的底部开口泡－－槽底砖释放出的气体SOBB’s：小的底部开口泡/一般成线状或带状－－背衬砖出问题6.1小波纹产生原因和处理产生原因：1.玻璃液温度不均匀和锡液温度不均匀。2.锡液受外力振动。3.玻璃在摊平区停留的时间太短。4.玻璃液的化学不均匀和热不均匀。5.高温区降温速度过快。6.由于厚度方向上粘度不均匀，造成玻璃表层不均匀的变形。处理方法：1.流入锡槽的玻璃液应良好的化学均匀性和热均匀性。2.在玻璃液摊平区和成形过程中，应有合理的温度制度，横向温差6要小，降温速度不能快。3.减少锡槽周围振动，保持锡液表面稳定。6.2麻点产生原因和处理产生原因：1.凝聚在锡槽顶盖的脏物受到锡槽内部气流的冲击和振动落到玻璃带上，在高温下脏物挥发掉，使玻璃板上留下小坑。2.进气管初用或保护气体压力突然增高，使管内脏物突然吹到高温玻璃板面上。3.在锡槽高温区顶盖或分隔闸板缝中落下脏物。4.锡槽冷却水包渗水。5.锡槽红外高温计或别的用水设备漏水。解决办法：1.提高保护气体纯度，保证压力稳定。