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摘要： 钢化最关键的技术是玻璃在炉膛内的均匀加热。Low-E镀膜玻璃钢化要保证镀膜面与玻璃面的加热均衡、表面均匀。先进的对流加热方式和精准的加热温度控制是钢化设备加工Low-E镀膜玻璃要具备的技术。本文详细介绍了目前市场上存在的几种典型的钢化设备强制对流系统的结构、特点及优势。目前普遍认为，高温风机强制对流加热系统是比较好的钢化对流加热技术，最能体现玻璃本身均匀加热的要求。
关键词： Low-E镀膜玻璃；钢化；加热均衡；对流
Abstract The most critical technology for tempering is the uniform heating of glass in the furnace. Low-E coated glass tempering must ensure that the coating surface and the glass surface are heated evenly and the surface is uniform. Advanced convection heating methods and accurate heating temperature control are the technologies required for the processing of Low-E coated glass by tempering equipment. This paper introduces in detail the structure，characteristics and advantages of several typical forced convection systems in the market. At present，it is generally believed that the forced convection heating system with high temperature fan is a relatively good tempered convection heating technology，which can best reflect the requirement of uniform heating of the glass itself.
Keywords Low-E coated glass；tempering；uniform；convection
1 Low-E玻璃对钢化技术的要求
随着《民用建筑节能管理规定》2006年的实施，节能效果良好的Low-E中空玻璃在我国进入快速发展阶段。Low-E镀膜玻璃的大量使用，促进了具有Low-E镀膜玻璃加工技术和能力的钢化设备进入快速发展期。根据近些年在中国国际玻璃工业技术展览会上所展示的钢化设备最新技术，绝大部分用于建筑玻璃加工的钢化设备都具有对流加热功能，以便更好地对高质量的Low-E镀膜玻璃进行钢化。
钢化设备的关键技术在于玻璃在炉膛内的均匀加热、在钢化段的快速均匀冷却，均匀的含义包括玻璃上下面对称均衡、玻璃表面均匀加热和冷却。由于冷却时气体的压力大且速度快，均匀冷却相对均匀加热容易实现，所以钢化最关键的技术在于玻璃在炉膛内的均匀加热。
玻璃加热有辐射、传导、对流三种方式。传统的钢化设备主要加工普通浮法玻璃，钢化设备的加热方式采取辐射加热为主，再加上少量起到热平衡作用的压缩空气对流方式来解决加热均匀性的问题；传导加热限于与玻璃接触的陶瓷辊道部分，炉膛上部没有传导加热的条件。玻璃与陶瓷辊道均属于热的不良导体、且玻璃与辊道接触为线接触，传导加热在总加热的比重并不大，据有关资料介绍约为10%。
Low-E镀膜玻璃的E值在0.02~0.2之间，大大低于普通白玻的E值0.84。Low-E玻璃节能原理是对红外辐射能量的低辐射、高反射性能，而钢化玻璃加热需要的炉膛加热温度在660~700℃之间，炉丝在此温度范围发出的热能正好是红外波段；这样Low-E膜面的高抗红外辐射特性使玻璃在传统的辐射钢化炉内加热时，玻璃的上下表面吸热性能存在明显的差别，加工难度显著增加。传统辐射炉加工Low-E玻璃时，由于膜面对辐射热能的阻挡，加热时间比普通白玻要长50%以上才能使玻璃加热到钢化所需要的温度，并且由于玻璃下表面吸收热量高于上表面，玻璃在加热炉内长时间处于上弯状态，造成玻璃变形、严重时造成光畸变。采用对流加热的方式，通过在玻璃加热的不同时间段控制玻璃上下表面的对流风量和风压，利用对流加热补偿Low-E膜面辐射加热的不足、使玻璃上下表面实现对称均衡加热，缩短Low-E镀膜玻璃在加热炉内的加热时间，提高镀膜玻璃的生产效率和质量，所以对流加热是近些年来钢化技术研究和改善的重点。
从钢化玻璃加热过程中需要玻璃上下均衡加热、玻璃表面均匀加热的要求来看，要保证镀膜面与玻璃面的加热均衡、表面均匀，一是要具有高效先进的对流加热系统、以保证加热过程中玻璃上下表面均衡加热，二是要有精准的加热温度控制以消除Low-E镀膜玻璃因对流加热易造成玻璃边部温度高于中部温度的现象。先进的对流加热方式和精准的加热温度控制是钢化设备加工Low-E镀膜玻璃要具备的技术。
2 钢化设备的Low-E镀膜玻璃加工技术
目前市场存在的钢化设备对流加热的方式主要有两种，一种是压缩空气强制对流方式，另一种是高温风机强制对流方式。凡是要加工Low-E镀膜玻璃的钢化设备，必须具有其中的一种。
2.1 压缩空气强制对流加热方式
压缩空气强制对流是将早期仅起到热平衡作用的压缩空气对流管，在设计和制造上增加对流管直径与长度、增大在炉膛内的出气口的直径、增加出气口的数量，从而加大压缩空气的对流量并经过相应的技术改进来实现对流加热功能，见图1。改进的方式之一是在炉外增加热交换装置和加热装置，压缩空气加热后再进入炉膛，使辐射炉具有一定的对流效果，可以满足生产Low-E镀膜玻璃的需要；之二是在压缩空气出口位置增加一个气流回旋装置、形成一个负压区，使炉内高温空气形成环流来加热玻璃（利用文丘里效应原理）。
压缩空气对流加热方式是早期辐射加热炉膛改造经常使用的方式，改造后的辐射炉可以加工可钢化Low-E镀膜玻璃；有些设备公司也采取此种强制对流方案制造新设备，设备造价相对较低。这种方案的优点是结构简单，可满足单银可钢化Low-E玻璃加工，但所加工Low-E钢化玻璃质量的变形相对较大，特别是光学影像变形较差。
图4 对流管和炉丝并排安装的对流加热
目前家具玻璃、太阳能玻璃、厚板等专用钢化设备主要是采用辐射加热，对于钢化平整度有较高要求的建筑工程外墙玻璃、特别是加工Low-E镀膜玻璃的钢化设备均采用对流或辐射加对流的加热方式，所以各钢化设备公司新开发的钢化设备大部分有对流加热功能，以满足市场需求。
自水平钢化设备诞生之日起，对流加热技术就有应用，早期只是作为辅助功能；进入新世纪后，随着Low-E镀膜玻璃的钢化需要，钢化对流加热技术近10年进入快速发展阶段。目前对流加热技术钢化设备加工可钢化Low-E镀膜玻璃的加热时间已经从早期设备的比同厚度普通白玻加热时间延长50%以上降低到20%以下，产品质量除了光学影像变形还有一些差别外，其他的指标已经与普通白玻钢化基本一致，Low-E镀膜玻璃的先镀膜后钢化产品已在对外观影像变形没有特殊要求的工程上获得广泛应用。
相信随着Low-E镀膜玻璃的广泛使用和质量提升的要求，钢化设备及工艺技术会不断改善。
参考文献
[1] 白振中.工程玻璃深加工技术手册.中国建材出版社.2014.4
[2] 格林斯通、北玻、兰迪、精工等公司钢化设备技术资料
论文作者:周志鹏,郝向东,谢仕武,刘霄枫,许健,李子浩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/28
标签：玻璃论文; 钢化论文; 设备论文; 压缩空气论文; 均匀论文; 炉膛论文; 加工论文; 《建筑学研究前沿》2018年第28期论文;