关键词：浮法玻璃；退火窑；热风工艺；冷风工艺；残余应力；温度
引言
从上世纪80年代初，国内一些浮法玻璃厂相继引进比利时CNUD公司和法国STEIN公司的退火窑。但整体引进价格较高，仅有少量具备资金实力的玻璃厂有条件实施。后来，国内的玻璃设计院通过消化、吸收国外先进技术，开发出全钢全电的浮法玻璃退火窑。通过专业技术人员的努力，我院于90年代中期开发出热风工艺浮法玻璃退火窑，已申报了国家专有技术。在后来若干年的设计及使用中，又进行了相应的技术改进，以满足生产优质浮法玻璃的需要。
一、热风工艺退火窑生产的技术特点
（1）在A区、B区板上采用热风工艺，冷却风与玻璃板温差较小，使玻璃板在柔和、均匀的冷却风的作用下，按照一定温度制度控制逐渐冷却，退火后玻璃的平面应力曲线平滑，玻璃易切裁。
（2）退火窑壳体为节能型的保温结构。其内壳体是活动的，通过螺栓与外壳体相连接。此结构可保证壳体在制造时保温材料填充得均匀密实。提高了壳体的保温隔热效果，为玻璃板的退火降温创造了良好的基本条件。
（3）电加热装置设置在退火窑壳体外的冷却风系统中，便于安装和维修。可有效地调整玻璃板不同区域的温度并能满足退火窑烤窑升温的要求。电加热器的功率可在控制室进行调节。
（4）退火区采用板上、板下冷却按比例控制，可减少玻璃板的温度波动，改善玻璃的冷却均匀性，因此也改善了残余应力。
（5）在D区前设隔离区及窑压监控系统，减少气流对前面各区的影响。
（6）C区板下采用矩形风箱做冷却器，改变了以前投产的退火窑的C区板下温度高，玻璃板上、下温差大的状况。
二、超厚玻璃退火问题的分析及对策
（一）横向温差控制不好
受成形工艺的影响，拉边机牙印外边子相对薄、玻璃中间偏厚、厚薄差较大，易造成玻璃边子冷却过快［５］。从上述表格可见锡槽出口横向温差达到２０℃，超出要求值１０℃，这说明锡槽成型后的冷却区内横向温差控制不理想。这２０℃的横向温差传递到退火窑内，让均热区Ａ区来消化，无疑给Ａ区造成负担。因为Ａ区窑体长度限制及其侧墙及轴头保温质量不一等原因，Ａ区的横向温差调整并不完美，过大的横向温差还是会依次传递至后续几个区。在退火区边部温度过高的一侧产生的永久应力表现为张应力，在冷却区边部温度偏低的一侧产生的暂时应力表现为张应力，在冷却区和室温条件下残余应力表现为张应力的地方容易炸裂。
改进方法：
（１）减小锡槽南侧边部电加热功率降低该侧温度。
（２）增大退火窑Ａ、Ｂ区温度过高的一侧边部的冷却强度。
（３）减小冷却区温度过低一侧边部的冷却强度。
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（二）退火窑进口玻璃温度偏高
退火窑入口温度增高１０～２０℃以后，带来了一系列问题：
（１）实际退火区间后移，跨到Ｃ区首，把Ｂ、Ｃ区之间温降拐点囊括到退火区内，对减小永久应力不利。
（２）实际退火区间长度缩短了２０％，相当于将Ｂ区冷却速度提高了２０％，对减小永久应力不利。
（３）Ｃ区出口温度提高了１５℃，增大Ｄ区调节难度。
（４）Ｆ区进口温度提高了１５℃，加大Ｆ１区玻璃与风温之间的温差ΔＴ，会导致产生过大暂时应力。
（５）实际Ｆ区末出口玻璃温度达到了１３５℃，给后续切掰工序带来困难。以冷却到７０℃为例，Ｆ区长度实际偏短１２～１６ｍ，是理论偏短值的２倍。
改进方法：
（1）增设若干对锡槽窄段水包，加强玻璃冷却强度，以降低锡槽出口玻璃温度。
（2）提高Ａ区风机风量风压值，加大Ａ区内风管流通量，以加大Ａ区换热效率减小Ａ区出口温度。
（3）在冷端输送段辊道上增设一个冷却吹风段（Ｆ３区），在条件允许下尽可能做长，以降低板面温度。
（三）退火窑冷却区及冷端切掰区炸板
炸板原因分析：
（１）Ｄ１区是退火工艺中冷风间接辐射冷却过渡到热风直接对流冷却的开始区域，玻璃在Ｄ１区入口开始与混合热风相遇，此时玻璃温度为３５０～３７０℃，Ｄ１区混合热风设定温度２００～２２０℃，玻璃与风温之间温差ΔＴ为１５０℃左右，ΔＴ值增大意味着玻璃冷却速度加快，速度太快会产生较大暂时用力。Ｄ区混合风温的调节至关重要，风温过小导致炸板，风温过大导致冷却效果不佳。对超厚板而言，Ｄ区玻璃的炸裂形式主要表现为纵炸，原因是厚板边部容易过凉，中部表面及芯部容易过热。当上文所述的两种应力不断累加到一定极限，玻璃从边部过大张应力处开始向上游中部延伸炸裂。
（2）Ｆ１区是退火工艺中热风直接对流冷却过渡到冷风直接对流冷却的开始区域，玻璃在Ｆ１区入口开始与室温风相遇，此时超厚玻璃温度高达２２０℃以上，Ｆ１区处室温风温度为４０℃左右，玻璃与风温之间温差ΔＴ为１８０℃左右，过大的ΔＴ值也会导致玻璃在Ｆ１区产生过大暂时应力而炸裂［１］。同样Ｆ１区中玻璃的炸裂形式也主要表现为纵炸，炸板原因与Ｄ区相似。
（3）改进方法：一是增大Ｃ区边部电加热器使用功率，提高边部温度，减少对Ｃ、Ｄ区边部的冷却，防止边子过凉。二是适度提高Ｄ区混合热风温度，加大Ｄ区风机冷却风量，在不致引起炸板的前提下提高Ｄ区温降效率。三是生产超厚板时，少开或关闭Ｆ１区风机。将Ｆ１区变为自然对流冷却区，增加缓冲段以减小ΔＴ。四是在冷端输送段辊道上增设一个Ｆ３区，在条件允许下尽可能做长，以降低切裁工序前板面温度。
结语
热风工艺退火窑经过多年的完善，已日臻成熟、可靠，可满足生产优质浮法玻璃的要求。但需要注意在壳体等设备制造过程中对保温材料的质量及其填充必须按设计要求进行。电器元件及风机、蝶阀等设备、材料必须保证质量。只有在设计、制造、安装各个环节给予充分重视，才能保证制造出高质量的退火窑。
参考文献
[1]赵彦钊,殷海荣.玻璃工艺学[M].化学工业出版社.
[2]左泽方,王四清,唐淳.浮法退火窑C区板下温度偏高原因探讨及解决措施[J].中国玻璃,2003(6).
论文作者:付少飞
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷第13期
论文发表时间:2019/12/3
标签：玻璃论文; 温度论文; 应力论文; 温差论文; 热风论文; 工艺论文; 壳体论文; 《建筑实践》2019年第38卷第13期论文;