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浮法薄玻璃热膨胀系数与退火之间的关系分析

玻璃熔窑 2019/8/22 9:57:18

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中玻网】在浮法薄玻璃生产过程中,其退火会出现如翘曲、炸板、切割破损等问题,这些问题影响着玻璃的成品率和质量,影响产品链下游厂家的使用。为提高浮法薄玻璃板的质量,减少生产损失,需要加强对浮法薄玻璃退火相关问题的了解和研究,以此来改善浮法薄玻璃退火质量,从而提高浮法薄玻璃板成品率和质量。

  玻璃的热膨胀系数是一个非常重要的参数,玻璃的软化温度、转变温度、退火上限温度以及退火下限温度(应变点)在玻璃热膨胀系数的曲线上都可以显示,玻璃的这些特征点温度对玻璃的生产具有一定的指导意义,并可以为玻璃生产工艺的调控提供一定的参考依据,因此玻璃的热膨胀系数这个物理量对浮法薄玻璃板的生产工艺具有十分重要的意义。

  本文对浮法玻璃生产线上组分相同的1.1mm的浮法普通钠钙硅薄玻璃的热膨胀系数进行研究,并初步探究了浮法薄玻璃的热膨胀系数与退火之间的关系。利用高温热膨胀仪分别测试了超薄玻璃的热膨胀系数,对超薄玻璃板横板方向的南中北样品的热膨胀结果进行曲线拟合,并进行理论分析,发现了其热膨胀系数与玻璃的退火工艺有着密切的关系,因此高温热膨胀仪对浮法玻璃生产线的退火工艺有着重要意义,在浮法玻璃生产线的技术服务中占据重要地位。

  实验

  实验仪器采用林塞斯高温线膨胀仪L75,此膨胀仪的测试原理是采用石英玻璃对比法,在测试过程中选用同一个标样测试曲线减少误差,选择升温速率为5℃/min,升至800℃后降温,林塞斯高温线膨胀仪具有软化点自动保护程序,到玻璃软化点自动降温。

  采用该膨胀仪测试浮法玻璃生产线上组分相同的1.1mm的普通钠钙硅玻璃,对生产不正常时的炸板玻璃和生产正常时的玻璃进行热膨胀系数的测试。在玻璃板的板宽方向上,选用生产不正常(炸板)时的南中北3个样品,即玻璃板的两个边部位置和中间位置,和生产正常时的玻璃南中北3个样品,分别将样品制成长约20mm,宽约5mm的样品,以便进行高温线膨胀系数的测试。

  结果与讨论

  2.1生产正常时的玻璃热膨胀系数

图1为玻璃生产正常时南板、中板、北板(沿板宽方向)的热膨胀曲线图。

2.2生产不正常时的玻璃热膨胀系数

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图2分别是玻璃生产不正常时南板、中板、背板(沿板宽方向)的热膨胀系数

  表1和图3是根据在100~500℃温度范围内玻璃的热膨胀测试结果制成的表格和图。从表1和图3可以明显观察到,在100~500℃温度范围内,在玻璃板的横板方向,同一温度下生产正常时和生产不正常时南板、中板和北板的热膨胀系数都略有差异,但是对于生产正常时的玻璃,其热膨胀系数波动明显较小,其波动幅度从图3中可以明显观察到,说明在生产正常时,玻璃板横板方向,南中北板的热膨胀系数比较接近,在单位长度内玻璃横板方向的膨胀是相近的,对于生产不正常时的玻璃,其热膨胀系数波动明显较大。

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表1玻璃南板、中板、北板的热膨胀系数测试结果(E-06)/℃-1

  玻璃热膨胀系数的这种波动有一部分原因是玻璃板的退火温度制度所引起的,薄玻璃板在离开成型锡槽进入退火炉退火的时候,在玻璃板的横向方向上,玻璃板边部厚度约为中间厚度的3~10倍,由于薄玻璃板边部厚、中间薄,边部带入的热量稍多,中间带入的热量较少,导致薄玻璃板在退火阶段在横向存在温差,中间温度低,边部温度高,并且在自然条件下,中间降温较快,边部降温较慢。中间降温较快时,玻璃内部结构来不及调整到能量优化,内部结构较为疏松,玻璃的热膨胀系数较大,同理,边部降温较慢时,玻璃内部结构有相对较多的时间可以优化内部结构,玻璃较为密实,其热膨胀系数较小。因此,薄玻璃退火时,若是在不适宜的退火温度制度下,在玻璃横板方向上,边部和中间的热膨胀系数不匹配或者相差较大时,就有可能引起玻璃炸裂等现象。

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图3玻璃热膨胀系数随温度变化图

  结论

  综上所述,根据玻璃的热膨胀系数的测定,制定合理适宜的退火温度制度,即通过控制退火炉横向降温速率和横向温度分布,从而降低玻璃板由于横向厚度差引起的温度差,调控玻璃板中间和边部的热膨胀系数,是提高薄玻璃退火质量的一条有效途径。因此,玻璃的膨胀系数不仅可以用来衡量玻璃热稳定性的好坏,还可以通过对玻璃热膨胀曲线的测定,来确定玻璃在生产过程中工艺上的一些参数,为生产提供参考。

  但是在薄玻璃实际生产过程中,由于其厚度的限制,相对于厚玻璃,薄玻璃的退火更加复杂,需要很多的科学研究和生产实践经验相结合,才能更有效地提高薄玻璃生产质量。

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