浮法玻璃成型工艺详解

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- 105.75 Pa·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105.75-107 Pa·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。

2.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

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+O

2=SnO

2

2SnO+O

2=2SnO

2