浅谈超厚浮法玻璃的成型和退火

张磊

摘 要：目前，随着我国浮法玻璃生产技术的不断成熟，玻璃行业的不断壮大。普通的3～12mm的玻璃已经很难满足现代化建设的需要，由于玻璃的应用日益广泛，例如：玻璃幕墙、玻璃灯、玻璃大厅等需要集采光、隔音、节能等一体的时尚化潮流，但这就需要更厚的玻璃，所以对于15mm以上的超厚浮法玻璃是一种大规模需求。巨大的行业市场和明显的经济效益优势，成为各大浮法玻璃制造企业的目标。此文针对浮法玻璃制造过程中的退火与成型做出简要探析。

关键词：超厚浮法玻璃;成型;退火

对于一个玻璃生产企业来说，一条完整的超厚浮法玻璃生产线是这个企业工艺水平的体现，同时也该企业的资质的象征。一条完整的超厚浮法玻璃生产线装备是形容该企业工艺水平的最好体现。从超厚浮法玻璃的成型与退火的方法以及技术特点等做出简要介绍。

一、超厚浮法玻璃成型技术

通过浮法玻璃静止状态下的成型原理进行分析我们可以知道，玻璃的表面张力、锡液与玻璃液的界面张力以及玻璃和锡液的密度，决定了玻璃液在锡液表面上能形成厚度约为6.7mm的自然厚度。对于自然厚度进行分析试验，我们发现自然厚度的两个决定因素，首先就是重力，在重力的作用下，锡液向下聚集，导致上层自然厚度降低，从而使它的位能降低;另一个因素就是表面张力，由于表面张力的作用，会使张力比较大的地方自然厚度加厚，进而使玻璃液获得最小的表面能。只有将重力与表面张力二者相平衡，才能使自然厚度均匀。

对于生产要求，我们希望玻璃的厚度接近自然厚度，但当玻璃厚度大于自然厚度时，玻璃因铺展而减薄的减薄速度是值得我们研究的。盡管铺展减薄速度与铺展力的大小有关，但铺展减薄速度最根本的影响因素是玻璃的黏度大小，通过计算不同厚度玻璃带在不同黏度（温度），可以得出不同的铺展减薄速度。经过计算试验，得出温度在850摄氏度及850摄氏度以下时，玻璃的铺展减薄速度会变得非常小，而此时的玻璃厚度也是最稳定的时候，只要此时使末对拉边机的速度与拉引速度相接近，即可得到此时的厚度，当厚度从8mm增加到15mm时，平均铺展减薄速度增大了10倍。通过以上分析可知，玻璃板越厚，成型的技术难度也就越大。

二、超厚浮法玻璃的成型方法

（一）挡墙法

挡墙法简称FS法，是由英国皮尔金顿公司研发并具有专利的生产技术，它的基本工艺是在锡槽高温区设置很长的石墨水冷挡墙，玻璃在墙之间摊平，一层一层的往上堆积，直到达到生产要求的厚度。这种成型方法充分利用了浮法成型的基本原理。该方法生产的玻璃表面平整度和光学质量好，适合15mm以上超厚浮法玻璃的生产。

（二）拉边机法

拉边机法简称RADS法，是外国超厚浮法玻璃制造最常用方法，目前国内也使用的是此方法。其基本工艺是通过拉边机倒八字的角度给玻璃带施加一个向内的分力，通过该分力的作用，使玻璃带堆积，直到达到一个厚度大于自然厚度的玻璃。该方法的优点是不需要其他的辅助设备，调整比较灵活。拉边机法生产的玻璃表面平整度较挡墙法更差一点，更加适合8～15mm的厚玻璃。

（三）挡墙拉边机法

挡墙拉边机法简称DT法，通过将挡墙法和拉边机法相结合，结合了他们共同的优点，在此基础上进行完善和创新。挡墙拉边机法基本原理是在锡槽高温区设置一组很短的挡墙，使玻璃在挡墙中间堆积形成所需要的厚度，同时，在挡墙的出口处设置几对倒八字的拉边机来阻止玻璃带向外摊开，以保证厚度能达到生产要求的厚度。挡墙拉边机法可以通过调节拉边机的角度很灵活的调整开合角度，并且根据石墨挡板所需要的温度进行水冷或者电加热，另外，它不仅发挥了挡墙的堆积作用，又通过短挡板克服了长挡板结构复杂等长产弊端。同时，运用多个拉边机，使得生产效率极具提高。该方法生产出的玻璃表面平整度极好，而且适用的玻璃生产厚度的范围也更广泛。

三、超厚浮法玻璃的退火技术

超厚浮法玻璃的两大核心技术，一是成型，二是退火，二者密不可分，相辅相成。很多企业在重视了成型技术却忽略了退火技术，导致玻璃板在退火窑中严重炸裂，使得玻璃板被迫中断拉引。

（一）超厚浮法玻璃的退火技术

超厚浮法玻璃的冷却过程必然伴随着内外温度差，退火的目的就是通过减少内外温度差的值，从而减小内应力的过程，是玻璃板更容易切断，达到后期玻璃的使用。STEIN公司提供的玻璃中残余应力的计算公式如下：

R=1.86×G ×A2

式中：R——参与应力（kg/cm2）;

G——退火窑B区的冷却速率（C/min）;

A——玻璃板厚度（mm）;

由上式可知：残余应力与B区的冷却速率及玻璃厚度的平方成正比。当玻璃厚底增加一倍，残余应力将增加三倍。

（二）成型方法对超厚浮法玻璃退火的影响

（1）采用挡板法生产超厚浮法玻璃时，由于使用的玻璃挡板横断面的厚度是均匀一致的，因此不会造成局部的温度过低，只需要采用一定的局部保温措施，就能使内应力大大减少，从而达到容易切割的目的。

（2）采用挡板拉边机法生产超厚浮法玻璃时，由于拉边机只在边界起到辅助挡边作用，齿印较浅，齿外的玻璃边很小，因此会造成齿外的玻璃边缘局部温度下降过快，采用一定的保温加热措施可以改善局部的内用力。

（3）采用拉边机法生产超厚浮法玻璃时，由于完全依靠拉边机来堆积，使得拉边机的角度、速度和压入玻璃的深度增加。齿印外的玻璃边比较宽，会造成较宽部位温度降低过快，使得局部压力增加，造成切割困难。

四、改善超厚浮法玻璃退火的措施

（1）通过上述公式分析，可以通过降低B区的冷却速度来降低残余应力。

（2）拉引速度和原板及拉引量有关，可以采用宽板慢速的方法降低冷却速率G，从而降低残余应力。

（3）减少横向温度差，加强退火窑外壳的保温以及辊子轴头的密封性。

（4）在锡槽的低温段两侧，适当增加电加热来降低玻璃带两侧的温度差。

五、结束语

通过对超厚浮法玻璃的成型和退火方式进行探析，我们了解到了成型的方法、技术原理以及各种方式的优缺点。同时对退火工艺进行分析，了解了退火工艺的方法和降低残余应力的方法。希望在以后的生产过程中能不断完善生产工艺，使我国超厚浮法玻璃行业充分发挥它的优势。

参考文献：

[1]应浩，嵇训烨.超厚浮法玻璃的成形与退火[J].玻璃，2002，29（5）：9-12.

[2]冯丽荣.浮法玻璃的退火特点及其在厚、薄玻璃上的应用[J].玻璃， 1999（1）：10-12.

[3]孙保华，解丽丽.浅谈15mm浮法玻璃的生产[C]//中国浮法玻璃及玻璃新技术发展研讨会.2007.

[4]吴华亭，高自强.15mm超厚玻璃的生产实践[C]//山东材料大会.2007.