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發表人:yadhiche 發表時間:2011-1-6 11:02:00  

 

 本欄論題: 玻璃退火事故案例分析  [4685]

    玻璃在成型過程中,由高溫可塑狀態的玻璃液變為室溫固態的玻璃制品,在這個過程中,由于玻璃本身是熱的不良導體,其內外層溫度梯度、硬化速度不一樣,將引起玻璃產生不均勻的內應力;這種內應力如果超過了玻璃的極限強度,就會導致玻璃破裂。因此本文介紹了浮法玻璃生產中退火的原理,列舉并分析了在退火過程中常見的各種炸裂和翹曲的問題,提出了在實際操作中的具體處理辦法。
    關鍵詞:浮法玻璃 退火 工藝 炸裂 翹曲
   
    目 錄
   
    引言 ……………………………………………………………………………1
   
    1.玻璃的退火 …………………………………………………………………2
   
    2.退火中常見的工藝問題 ……………………………………………………2
   
    2.1 玻璃帶上下表面不對稱冷卻 ……………………………………………2
   
    2.1.1 玻璃板在退火區域內的不對稱冷卻 …………………………………2
   
    2.1.2 玻璃板在退火區域內以下的不對稱冷卻 ……………………………2
   
    2.2 玻璃帶橫向溫度不均勻 …………………………………………………2
   
    2.2.1 溫度橫向對稱分布的不均勻 …………………………………………3
   
    2.2.2 玻璃板橫向溫度不對稱分布的不均勻 ………………………………3
   
    2.2.3 小結 ……………………………………………………………………3
   
    3.實際退火中事故案例分析與處理 …………………………………………4
   
    3.1 縱向炸裂 …………………………………………………………………4
   
    3.1.1 邊部縱炸 ………………………………………………………………4
   
    3.1.2 中間炸裂 ………………………………………………………………5
   
    3.1.3 不規則炸裂 ……………………………………………………………5
   
    3.1.4 蛇形炸裂 ………………………………………………………………6
   
    3.1.5 縱炸最有效的應急措施 ………………………………………………7
   
    3.2 橫向炸裂 …………………………………………………………………7
   
    3.2.1 橫向單裂 ………………………………………………………………7
   
    3.2.2 丫型橫裂 ………………………………………………………………8
   
    3.2.3 X型橫裂…………………………………………………………………9
   
    3.2.4不規則橫炸A ……………………………………………………………9
   
    3.2.5不規則橫炸B……………………………………………………………10
   
    3.2.6 橫向蛇形炸裂…………………………………………………………10
   
    3.3 混合式炸裂………………………………………………………………11
   
    3.3.1 混合炸裂A ……………………………………………………………11
   
    3.3.2 混合炸裂B ……………………………………………………………12
   
    3.3.3 A合炸裂C………………………………………………………………13
   
    3.3.4 A合炸裂D………………………………………………………………13
   
    3.3.5 混合炸裂E ……………………………………………………………13
   
    3.4 翹曲………………………………………………………………………14
   
    3.4.1 永久翹曲………………………………………………………………14
   
    3.4.2 暫時翹曲………………………………………………………………15
   
    結論……………………………………………………………………………15
   
    致謝 …………………………………………………………………………16
   
    參考文獻………………………………………………………………………17
   
    引 言
   
    玻璃制品的退火,是玻璃生產過程中一個關鍵的環節,對玻璃制品的質量起著重要的作用,直接影響到制品的成品率、生產成本、生產效率等重要經濟指標。退火不好影響到切割,會發生炸裂。
   
    本文介紹了退火工藝原理,總結了各種炸板的原因以及解決措施,從而對從事玻璃退火人員有所幫助。
   
    1 玻璃的退火
   
    玻璃退火的目的是減弱和防止玻璃制品中出現過大的殘余內應力和光學不均勻性,穩定玻璃內部的結構。
   
    玻璃的退火可分成兩個主要過程:一是玻璃中內應力的減弱或消失,二是防止內應力的重新產生。玻璃中內應力的減弱和消除是以松弛理論為基礎的,所謂內應力松弛是指材料在分子熱運動的作用下使內應力消散的過程,內應力的松弛速度在很大程度上決定于玻璃所處的溫度。
   
    玻璃在加熱或冷卻過程中,由于其導熱性較差,在其表面層和內層之間必然產生溫度梯度,因而在內外層之間產生應力。這種由于溫度梯度存在而產生的內應力稱為溫度應力或熱應力,此種內應力的大小,既取決于玻璃中的溫度梯度,又與玻璃的熱膨脹系數有關(玻璃的化學成分決定玻璃的熱膨脹系數)。
   
    熱應力按其存在的特點可分為暫時應力和永久應力。
   
    暫時應力,當玻璃受不均勻的溫度變化時產生的熱應力,隨著溫度差的存在而存在,隨溫度差的消失而消失,被稱為暫時應力。應力 的 建 立和消失過程。當制品冷卻開始時,因為玻璃的外層冷卻速度快,所以外部溫度比內部溫度低,外層收縮大,而這時內層溫度較高,且力求阻礙外層收縮,這樣造成玻璃外層產生張應力,內部產生壓應力。在張應力過渡到壓應力之間存在著中間層,其應力值為零。當冷卻接近結束時,外1層體積幾乎不再收縮,但此時玻璃內部仍有一定的溫度,其體積力求收縮,此時造成外部受壓應力,內層受張應力。由此可見,在冷卻結束時,產生的應力恰好和冷卻開始時產生的應力性質相反,兩者可以得到部分抵消。冷卻全部結束時,即當玻璃的外層溫度和內層溫度趨向完全一致時,上述兩種應力恰好抵消。我們稱這種應力為暫時應力。
   
    永久應力 ,當溫度消失時(制品的表面和內部溫度均等于常溫時),殘留在玻璃中的熱應力稱為永久應力,又稱為內應力。
   
    玻璃中永久應力的成因,是由于在高溫的彈塑性階段熱應力松弛而形成的溫度變形被“凍結下”來的緣故。當玻璃板逐漸冷卻到室溫均衡時,玻璃中殘存的應力實際等于玻璃在高溫階段松弛掉的熱彈應力,但方向相反。也就是說,玻璃在高溫區域產生及松弛的熱彈應力在玻璃厚度方向表現為:表層張應力,內層壓應力,且大小相等;而當玻璃冷卻至環境室溫時,內外溫度一致時,玻璃的表面層處于壓縮狀態,玻璃板內層處于拉伸狀態。因此,玻璃板中的永久內應力沿玻璃板厚度方向分布為:表面為壓應力,內層張應力,大小相等。由于永久應力最終影響玻璃的切割和使用,因此需要嚴格控制。
   
    玻璃中永久內應力的大小決定于兩個因素:一是冷卻速度,二是玻璃在退火溫度下的冷卻過程中熱彈性應力的松弛速度,而松弛速度取決于玻璃熱彈應力的大小,熱彈應力取決于冷卻速度的大小,因此,玻璃退火的關鍵是如何正確的確定和控制玻璃在高溫退火區域內的均勻冷卻速度。
   
    2 退火過程中常見工藝問題
   
    2.1 玻璃帶上下表面不對稱冷卻
   
    2.1.1 玻璃板在退火區域內的不對稱冷卻
   
    玻璃板處在退火區域中,如上下表面冷卻強度不同,則當玻璃冷卻到室溫均衡時,會引起應力分布不對稱,壓應力就會向冷得快的那一面偏移,冷卻快(涼)的表面受壓應力,冷卻慢(熱)的表面受張應力,如果玻璃原片足夠大,玻璃中應力分布的不平衡必將引起變形彎曲或翹曲。若玻璃板的下表面比上表面冷卻得快,則壓應力大的一邊在下表面,板向上彎曲;反之,向下彎曲。若產生的應力超過允許值時會發生炸裂。
   
    2.1.2 玻璃在退火區域溫度以下不對稱冷卻
   
    玻璃在退火區域溫度以下,上下表面冷卻速度不一致,則會產生暫時應力,冷卻速度快(涼)的表面受張應力,冷卻速度慢(熱)的表面受壓應力。
   
    2.2 玻璃帶橫向溫度不均勻
   
    2.2.1 溫度橫向對稱分布的不均勻
   
    溫度對稱于中心線分布,但邊部比中部涼或邊部比中部熱。玻璃帶寬度方向有溫差存在,同樣也會產生熱應力。當玻 璃 帶 邊部比中部涼時,若處于退火溫度區域,邊部(涼)受壓應力,中部(熱)受張應力;若玻璃處于退火溫度之下,則邊部(涼)受張應力,中部(熱)受壓應力。當玻璃板邊部比中部熱時,則板面方向所受應力與上述相反。上面幾種 情況所產生的應力。可以用應力儀測量。通常也可以用手指來作定性的檢驗,即在離切割機位置相當距離的地方,用兩個或三個手指頭將邊部輕輕抬起。如果邊部成波狀而且很容易被抬起,那么邊部承受壓應力,中部承受張應力;如果邊部很緊,而且不易被抬起,則邊部承受張應力,而中部承受壓應力。從所 周 知 ,玻璃的抗壓強度比抗張強度約大十倍,所以玻璃板通常首先在承受張應力的板面上發生破裂,然后裂紋可能繼續向壓應力區發展。因此,暫時應力對玻璃破壞性最強,只要產生的張應力等于或稍大于玻璃的抗張強度,在沒有任何外力作用下,玻璃也會自行破裂。
   
    2.2.2 玻璃板橫向溫度不對稱分布的不均勻
   
    玻璃板橫向溫度不對稱分布,即玻璃板面兩邊部冷卻速度不相同,而引起一邊溫度高一邊溫度低,而使板面應力分布也不對稱。若處于退火溫度區域,同樣涼邊變長受壓應力,熱邊變短受張應力,玻璃帶會向熱的一邊偏移走偏;若玻璃處于退火溫度之下,則涼邊受張應力,熱邊受壓應力,暫時應力超過允許值時出現炸裂。這時,玻璃板面的理論應力值是不能測量的,因為一部分應力由于變形而消除了。玻璃 帶離開退火區域,可以比較快的速度進行冷卻,因玻璃不會再產生水久應力了。但必須指出,此時如果冷卻速度過快,或橫向溫差太大,則會產生過大的暫時應力或應力分布不平衡而使玻璃在退火窯中破裂,這是在實際生產中經常發生的。
   
    2.2.3 小結
   
    綜上所述 ,在退火溫度范圍內,玻璃帶橫向溫度的不均勻,當玻璃冷卻到室溫時,將產生永久應力,在退火窯中板面較熱部分是處在受張狀況,較冷的部分是處在受壓狀況。在退火溫度范圍而以下,板面較熱部分是處在受壓狀況,較冷的部分是處在受張狀況,從對玻璃造成破裂的情況來看,玻璃帶在退火區域以下,兩邊冷得太快要比中部冷得快更為不利,因此必須加以防止。這種情況往往是由于輥子兩端

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