浮法玻璃退火窑ABC三区长度计算的新技术

浮法玻璃退火窑Ａ．Ｂ．Ｃ三区长度计算的新技术陈正树黄利光俞新浩（中国新型建筑材料工业杭州设计研究院杭州市３１０００３）摘要本文针对浮法玻璃退火窑（国产和引进的）Ａ、Ｂ、Ｃ三区在生产中普遍存在长度偏短，尤其是ｃ区，玻璃带冷却不到工艺要求温度的情况；以传热学理论研究分析其原因，然后按玻璃退火工艺要求，用传热学理论推导Ａ、Ｂ、Ｃ三区长度计算的简便新公式．关键词退火窑冷速推导计算长度的新技术１前言浮法玻璃退火窑设计的首要任务是按设计生产规模要求计算确定各区的长度。

新式退火窑以往都是按玻璃退火工艺要求，以６ｍｍ玻璃带拉引速度来计算确定各区的允许冷却速度，ｌ＝ａｔ／Ｃｘｖ６。

式中△ｔ为该区开始和终了的玻璃温度差，Ｃ为冷速，Ｖ６为６ｍｍ玻璃拉速。

根据玻璃退火工艺要求和国外提供的技－术资料。

Ａ区的冷却速度为Ｃ＝２２－－－２８℃／ｍｉｎ，Ｂ区为Ｃ＝１６＂－－２０℃／ｍｉｎ，Ｃ区Ｒ和Ｆｌ区均为Ｃ＝４５－－一５５℃／ｍｉｎ，Ｆ２区为Ｃ＝３０一－４０℃／ｒａｉｎ，Ｆ３区为２２－～３０℃／ｍｉｎ，来计算其长度，然后根据辊距和节数确定其长度。

这从退火工艺理论来讲是正确合理的。

但在生产实践中发现其长度偏短，尤其是Ｃ区。

有的建线单位要求加长。

但加多少长亦应有所依据；盲目地加得太长也没有必要。

太长了不仅需增加退火窑的建设费用，而且对玻璃退火也未必有利。

因此，如何正确合理计算确定Ａ、Ｂ、Ｃ三区的长度，成为十分必要。

２以允许的冷却速度计算确定Ａ、Ｂ、Ｃ三区长度，在生产中发现偏短的原因一众所周知，玻璃带在退火窑中退火是有控制的冷却过程。

在此过程中，由于玻璃带受到冷却必然释放出热量，此热量必须及时被传到室外，以使炉膛空间保持确定的温度和使玻璃带按允许的冷却速度进行退火冷却到该区确定的终了温度。

如Ａ区从６００－－－５５０＂（２，Ｂ区从５５０－－４８０℃，Ｃ区从４８０－－３８０℃。

而在生产中发现冷不到终了温度，尤其是ｃ区，而且ｃ区板上下温度差大，这是什么原因？为了解分析其原因，必须从传热学角度来研究分析其原因。

玻璃带在退火窑退火冷却过程是十分复杂的传热过程。

对玻璃带本身来讲，是传导传热，因玻璃表面先冷，温度低于内层，热量由内向外流，由于Ａ、Ｂ、Ｃ三区炉膛内空气基本是静止的（不流动），根据传热学理论，是属自然对流，即以自然对流方式将玻璃带由于冷却释放出的热量传给空间，玻璃带由于冷却，从ｔｌ—ｔ２，释放出的热量为ｑ＝心ｌＣｌ．ｈｃ２）ＸＴｋｃａｌ／ｍｉｎ，此热量应与以自然对流方式传给炉膛空间的热量ｑ－＝ｃｔ（ｔ名－ｔ０２ＸＦ相等，列出热平衡方程式：ｑ＝（ｈｃｌ・ｔ２ｃｇＸ／ｒ＝ａ（ｋｔａ）２×Ｆ（１）式中：Ｘ为拉引量ｋｇ／ｍｉｎ，ｔＩ、ｔ２为玻璃带在该区开始和终了时的温度，℃：ｃｌ、Ｃ２为与ｔｌ、ｔ２相对应的玻璃比热，Ｋｃａｌ／ｋｇ・℃：０【为自然对流换热系数，Ｋｃａｌ／ｍ２・ｍｉｎ・℃：ｔｇ为玻璃在该区的平均温度，℃ｉ８８ｔａ为与ｔｇ相对应的空间温度，℃；２为玻璃带上下两个表面：，Ｆ为散热面积，Ｆ＝带宽×拉速＝ｗ・Ｖ，Ｗ为玻璃带宽度，Ｖ为拉引速度；Ｔ为玻璃带在该区运行时间，Ｔ＝Ｉ／Ｖ，ｌ为该区长度，ｍ。

由式（１）可求得对流换热系数Ⅸ，即为要求的对流换热系数：口：—（ｔｉｃｌ－ｔ—２ｃ２）ｘ：—（ｔｉｃＩ－－ｔ—２Ｃ２）Ｘ２・Ａｔ・Ｔ・Ｆ２・Ａｔ・Ｚ・ＷｋａＪ／ｈ１２．ｍｉｎ℃（２）玻璃带表面以自然对流传给炉膛空间的热量，由窑体辊道及玻璃带上下方的冷却器中的冷却风带走（据计算由冷却风带走的热量约占ｑ的８０＂－＇８５％，其余传给车间）。

以使炉膛空间保持玻璃退火冷却所要求的温度，即设定的温度ｈ＝ｃｏｎｓｔ。

现在的问题是玻璃受冷释放出的热量，是否与玻璃带表面以自然对流方式传给空间的热量相等。

为了了解和分析这个问题，找出长度偏短韵原因。

举例计算列表于下。

某浮法线ｘ－－４００ｔ／ｄ＝２７７．８ｋｇ／ｍｉｎ，ｗ＝３．４ｍ，则Ｖ６＝３３５．３８３ｍ／ｈ＝５．５９０ｍ／ｍｉｎ区别ＡＢＣ６００５５０５５０４８０４８０３８０１、玻温≈℃５７５５１５４３０２、区长ｌｍ１０．８２１１２３、冷却速度＂Ｃ／ｒａｉｎ２５．８８１８．６３４６．５８４，４韩一岛３３３０９０５、炉膛空间温度ｋ５４２４８５３４０６、自然对流换热系数ｃＬ板上噼１．６４７ａ上＝１．３４１Ｃｔ上＝０．９０７ｋｃａＹｍ２・ｍｉｎ・℃板下断＝１．５９０ｃ【下＝１．２８７Ｃｔｒ－－－－０．８３５７、（ｔｔｃｔ—ｔ２ｃ２）＝ｑＫｃａｌ／Ｋｇ１５．９３５２１．６２５３１．１３４８、Ｘｋｇ／ｍｉｎ２７７．８２７７．８２７７．８９、（ｋ・ｋ）＝ＡＴ℃３３３０９０，１０、Ｗｍ３．４３．４３．４１１，咯ｍ／ｍｉｎ５．５９０５．５９０５．５９０１２、ＴｍｉＩｌ１，／５．５９０＝１．９３２Ｉ拶．５９０＝３．７５７ｌｄ５．５８８＝２．１４７ｔｘ＝（１５．９３５ｘ２７７．８）／Ｑ×ｃｔ＝（２１．６２５ｘ２７７．８ｙＱ×ｃｔ＝（３１．１３４ｘ２７７．８ｙｃｚｘｇｏ１３、要求的对流换热系数ａ３３ｘ１．９３２ｘ３．４ｘ５．５９０）＝３０ｘ３．７５７ｘ３．４ｘ５．５９）ｘ２．１４７×３．４ｘ５．５９）ｋｃａＹｍ２・ｍｉｎ・℃１．８２７＝１．４０２＝１．１７７辜说朗：玻璃退火工艺理论，其最高退火温度时的粘度为１０１３ｐ蹈，则ｋ产５４５℃，而上表定为５５０＂（２，因不少线冷不到５４５＂Ｃ就进入Ｂ区，这样对保证退火质量有好处，而无不利影响．为方便起见，这里的热量单位仍用ｋｅａｌ如用灯为单位，则乘以４．１８６。

由上表计算结果，将理论计算的ａ与要求的ａ列表如下：区别ＡＢＣ１、理论计算的仅旺上＝１．６４７０【上＝１．３４１ｔｘ上＝０．９０７ｃｃ下＝１．５９０Ⅸ卞＝１．２８４ｃｔ－ｖ＝Ｏ．８３５ｋｃａｌ／ｍ２・ｍｉｎ．℃２、要求的ａｔｘ＝１．８２７ｃｔ＝１．４０２ｃｔ＝１．１７７ｋｃａｌ／ｍ２・ｍｉｎ．℃３、要求的甜理论ｃｔ／ｃ【上＝１．８２７／１．６４７＝１．１ｌ８ｔｘ／ｃ【上＝１．４０２／１．３４１＝１．０４５ａ／ｔｘ＝１．１７７／０．９０７＝１．２９７计算的仪例乜下＝１．８２７／１．５９０＝１．１４９ｅ．／ａ＝１．４０２／１．２８４＝１．０９２ｏ√ａ下＝１．１７７／ｏ．８３５＝１．４１０板上（１．８２７—１．６４７Ｎ１．８２７板上（１．４０２—１．３４１）／１．４０２板上（１．１７７－０．９０７）／１．１７７＝０．０９８５２＝９．８５２％＝ｏ．０４３５＝４．３５％＝Ｏ．２２９４＝２２．９４％４、相差％板下（１．８２７－１．５９０）／１．８２７板下（１．４０２—１．２８４）／１．４０２板下（１．１７７．０．８３５）／１．１７７＝０．１２９７＝１２．９７％。

Ｏ．０８４２＝８．４２％＝Ｏ．２９０６＝２９．０６％上表根据传热学理论计算的自然对流换热系数，只有Ｂ区板上的ｃ【上与要求的ａ相差较小，其他相差都比较大，尤其是Ｃ区。

因此玻璃带温度冷却不到其终了的温度：Ａ区６００－＋５５０℃，Ｂ区５５０－＋４８０℃，Ｃ区４８０ｊ３８０℃是可想而知的。

也就是说冷却速度Ａ区为２５．８７℃／ｍｉｎ，Ｂ区为１８．６３℃／ｍｉＩｌ，Ｃ区为４５．９７℃／ｍｉｎ虽然从玻璃退火工艺角度考虑是正确的，但实际上冷不来，其原因是自然对流换热系数低，玻璃带的热量散不出去。

即（ｔｉｃｌ－ｔ２ｃ２）ｘ厂ｐａ（ｔ。

也）２ｘＦ，尤其是Ｃ区。

其结果：Ａ区ｔ２＞５５０＂１２，Ｂ区ｔ２＞４８０℃，Ｂ区ｔｒＹ３８０＂１２，显然会影响玻璃退火质量，这就成为玻璃带在Ａ、Ｂ、Ｃ三区中退火冷却主要矛盾，为使玻璃带在Ａ、Ｂ、Ｃ三区中冷却到终了温度，必须要解决这个主要矛盾。

实际上就是说根据玻璃退火工艺要求允许，冷却速度来计算确定Ａ、Ｂ、Ｃ三区的长度是不合生产要求的，必须根据实际情况由传热学角度来研究推导Ａ、Ｂ、Ｃ三区长度新的计算技术。

３、退火窑Ａ、Ｂ、Ｃ三区长度计算的新技术问题的原因已找到，有如医生看病找到了病因，对症下药就好办了。

这个病因就是自然对流换热系数太少，尤其是Ｃ区，但自然对流换热系数大小是由玻璃退火工艺要求确定的温度制度决定时，不论拉引量大小都一样。

所不同的只是玻璃带宽度和拉引速度。

正如上所述自然对流换热系数大孙，是由玻璃带退火工艺要求的温度决定的，人们无法改变。

由（２）式可知，为使要求的ａ降低，在带宽ｗ确定的情况下只能适当加长其长度，以降低玻璃带的冷却速度。

自然对流换热是自然现象，在现有Ａ、Ｂ、Ｃ三区冷却方式情况下，我们只能以Ａ、Ｂ、Ｃ三区最小的自然对流换热系数ｏ【来求Ａ、Ｂ、Ｃ三区所需的长度。

由公式（１）（ｔｌｃｉ—ｔ２ｃ２）ｘ／Ｔ＝ｔｘ（ｋ—ｔ｜）２×Ｆ以Ｔ＝ｌ／ｖ，和Ｆ＝ｗ・Ｖ，代入求得长度的计算公式：，：—（ｔｉｃｃ－ｔ—２ｃ２）ｘ２・口・址・ｗｍ（３）式中（ｔｌＣｌ－ｔ２ｃ２）和Ａｔ为玻璃退火工艺要求的参数，与生产规模无关，是个定数，对流换热系数伐是与Ａ、Ｂ、ｃ三区的温度制度有关的函数。

对Ａ区ａ下＝１．５９０，Ｂ区坼＝１．２８４，ｃ区疆下卸．８３５。

只有拉引量Ｘ和玻璃带宽度ｗ是交数，经运算代入式（３）则得：ｔ＝——————————－———————————一＝：一＝～２Ｘ１．５９０Ｘ３３×形１０４，９４形。

２１．６２５Ｘ“２云ｉ赢ｉ而３１．１３４Ｘ：兰！：丝！茎：０．２８１Ｘ／ＷＩ：：・—－———————一＝７７．０４Ｗ：—３１．１３—４Ｘ：０．２０７Ｘ／Ｗ＝一＝（４）（５）２ＸＯ．８３５Ｘ９０Ｘ矽１５０．３０Ｗ（６）从上面推导的Ａ、Ｂ、Ｃ三区的长度，与拉引量Ｘ成正比，与玻璃带宽度成反比。

现以根据传热学角度推导的退火窑Ａ、Ｂ、Ｃ三区长度计算的新公式，来计算Ｘ＝４００ｔ／ｄ＝２７７．８ｋｇ／ｍｉｎ，Ｗ＝３．４ｍ和Ｘ＝６００ｔ／ｄ＝４１７ｋｇ／ｍｉｎ，Ｗ－－－４．５ｍ时，Ａ、Ｂ、Ｃ三区的长度：然后根据整数节数来确定其长度。

Ｘｖ＇ａ４００ｔ／ａ＝２７７．８ｋｇ／ｍｉｎ６００ｔ／ｄ２４１７ｋｇ／ｍｉｎ～Ｗｍ３．４。

４．５Ｖ６ｒｒｄｍｉｎ３３５．２９４ｍ／ｈ＝５．５９０３．８０ｍ／ｈ＝６．３３５ｌａｍｌａ．＝０．１５２ｘ２７７．８／３．４＝１２．５０兰２．７ｘ５－－－－－１３．５ｍｌ棚．１５２ｘ４１７／４．５＝１４．０８５＝５ｘ３＝１５．ＯｍＣ℃／ｍｉｎＣ＝５０／１３．５ｘ５．５９０＝２０．７０Ｃ＝５０／１５ｘ６．３３３＝２１．１１ｌｂｍｌｂ＝Ｏ．２８１ｘ２７７．８／３．４＝２２．９５９－－＿２４．Ｏｍｌｂ＝Ｏ．２８１ｘ４１７／４．５＝２６．６８８－－＿２７．ＯｍＣ℃／ｍｉｎＣ＝７０／２４ｘ５．５９０＝１６．３０Ｃ＝７０／＇２７ｘ６．３３５＝ｌ６．４２ｌｃｍｌｃ＝Ｏ．２０７ｘ２７７．８／３．４＝１６．９１８兰１８．Ｏｍｌ却．２０７ｘ４１７／４．５＝１９．１８２－－＿２１．ＯｍＣ℃／ｒａｉｎＣ＝１００／１８ｘ５．５９０＝３１．０５Ｃ＝１００／２１ｘ６．３３５＝３０．１７至于Ｃ区以下各区的长度，如Ｒ和Ｆ区，都是直接强制对流冷却，不受自然现象限制，其长度可按往常方法，由允许冷却来计算确定。