钢化玻璃生产过程中的节能

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1、钢化玻璃生产过程中的节能郭防摘要：钢化玻璃是普通平板玻璃经过物理或化学方法处理，使玻璃表面产生永久压应力层，从而抵消使玻璃破坏的拉应力，而使其获得增强的一种二次加工制品。它的机械强度和热稳定性都比普通平板玻璃高，同时一般玻璃破坏时碎片块大并呈尖角状，锋利如刀，极易伤人，而钢化玻璃破碎时，碎片呈类似蜂窝状的钝角小颗粒，不易伤人，所以是应用较广的一种安全玻璃。运用物理方法钢化玻璃，必须将普通平板玻璃加热到 600 度以上，然后迅速冷却，这两项工序要耗费大量的热能与电能。因此在钢化玻璃中的节能降耗，许多科技人员作了大量卓有成效的工作，并在生产中取得良好的效果。关键字：钢化玻璃，节能，加热器。ABST

2、RACT：Toughened glass is common flat plate glass that under physics or chemistry means dispose. Inspire glass surface with permanence press stress layer,thereby counteract lead glass bitch pull stress on up to,both the one strain two degree process ware of the whereas gotten his obtain enhance Its me

3、chanism strength and hot stability big city ratio commonness flat plate glass high,at the same time commonly glass bitch hour fragment piece large combine submit needle corner account up,tartness as knife,pole easy injury human,whereas toughened glass fracture hour,fragment submit analogy alveolate

4、obtuse angle smallness grain,not easy injury human,it was application compare expand one strain security glass that so .Handle physics approach toughened glass,must should commonness flat plate glass heat to 600 degree upwards,then promptitude cooling,section be able to fell bad news among the hot b

5、e able to and electricity be able to of the this twain term process want consume slather。 Wherefore at toughened glass,the wrought of the heap science and technology personnel did know clearly slather fruitful,combine at churn suffer procure favorable effect out。KEY WORDS：Toughened glass,Economy ene

6、rgy, Heat implement一、加热过程中的节能方法原理现有的玻璃钢化工艺多采用电热丝加热，传热方式以对流为主。若将红外加热技术应用于钢化玻璃生产中，则传热方式变成以辐射为主。经理论计算，钢化温度为 650-700 度中温区内，辐射传热是对流传热的 7.9 倍，显然在加热过程中采用红外加热器可以实现节能。红外辐射加热器是基于许多材料易于吸收红外线的特点，将一般的热能转变为红外辐射能，直接辐射到被加热物体上，引起物体分子的共振，从而达到以较低的能量与较快的速度把物体加热到要求的温度。能透过大气的红外线一般分为三个波段：近红外线波段 1-2.5 微米；中红外线波段 3-5 微米；远红外线

7、波段 8-13 微米。普通红外线加热器由于辐射的波长的范围太宽，节能效果仍然不显著。为提高热效率，必须 使红外线辐射加热器的辐射波长与被加热材料的吸收波长范围一致。为此，首先必须寻找被 加热材料的有效吸收波长。每种材料都有其特殊的吸收特性，也就是它对某段波长的热能的 吸收较其他波段高。从一些资料报导，在一般加工工艺中，玻璃的有效吸收波长范围是 2.4-6 微米；在钢化玻璃加热过程中，玻璃的有效吸收波长范围是 2.7-3微米。这基本上属中红外 波段并稍靠与近红外区域，这波段相当于704-843 度。如果达不到此温度，就不能很好地钢 化玻璃；超过此温度就会浪费热能。其次就是寻找适宜的红外辐射加热器

8、。钨丝真空管可辐射近红外线，波长不对应，因此不适 合于钢化玻璃工艺。碳化硅属长波长的远红外辐射加热器，不仅波长波长不对应，其热效率 也较低，不适用。石英玻璃和陶瓷红外加热器能辐射中红外线，所以比较适用。石英玻璃品 种不同，加热器的结构也不同，辐射的红外线波长也不同。根据钢化玻璃吸收红外线的特性， 选择、研究发展适应品种的石英玻璃和适宜结构的红外加热器，是一个十分重要的问题，这 样才能调节石英玻璃加热器的红外辐射波长，以适应钢化玻璃的红外吸收特性，从而达到提 高热效率的目的。红外辐射加热的另一个特点是，辐射传热不需要介质，在真空中可传输，在大气中传输中空气的主要成分氧气和氮气很少吸收红外线，所以

9、损耗在介质和介质流动过程中的能量就很少，据热工计算，在 700-1000 度下辐射传热的利用率是对流传热的 5.7-7.4 倍。另外，红外辐射加热的还具有加热十分均匀的特点。为了更好的发挥这个特点，加热器的形状十分重要。对于钢化平板玻璃来说，从宏观看，管形加热器的加热均匀性不如板形加热器。实践证明，平板型加热器比较适宜，它利于提高钢化玻璃质量，提高产品成品率和用于钢化难度更大的釉面玻璃。所以，必须强调，钢化平板玻璃用平板加热器效果最好，任何需要反射器的加热器都不如平板玻璃有效。因为在大多数情况下，由于加热器产生的高温，反射表面不可避免地变黑，过一段时间，从它的背面放射热量，使反射器变成吸热器。

10、此外，红外线具有反射性，在加热器中安装反射、聚焦部件，使红外能定向辐射，集中加热，这就是红外节能常用的方法。二、急冷过程中的节能方法1、采用变速电机调节鼓风机为了获得钢化所要求的适宜空气量和压力，往往采用以下三种方法调节：1. 利用排气管中的蝶阀调节。2. 利用多叶片进口阀调节。3. 利用鼓风机的变速电机，进行变速调节。现在蝶阀调节已很少应用，下边比较进口阀调节和变速调节的能耗。（1） 加工玻璃厚度假定加工的玻璃，50%为4mm厚，30%为5mm厚，10%为6mm厚，10%为6mm以上。（2） 工作条件厚度（mm） 4 5 6 8加工周期（s）160 200 240 330吹风时间（s） 90

11、 100 110 130压力（总数的%） 100 55 40 15（ 3）要求功率厚度（ mm） 4 5 6 8进口阀角度（。） 0 30 45 65要求功率（总数的%） 100 75 65 55旋转速度（总数的%） 100 75 60 35（ 4）能耗的统计经验表明，在空载是采用关闭调节阀，鼓风机还要使用其功率的约30%。采用变速电动机调节，鼓风机仅使用它功率的约10%。直流电机从无效速度到工作速度的加速时间，对4mm厚的玻璃约需要15s,对5mm厚的玻璃约12s，对6mm厚的玻璃约需要10s对更厚的玻璃约5s。减速时间几乎与加速时间相等。采用变速电机调节钢化风量和压力，每年节电几乎达 18

12、万千瓦时。而鼓风机直流电机增加的资金可以在三年内得到补偿，同时，变速调节还可以大大降低噪音。2、采用鼓风机和空压机降低总功率根据经验，钢化薄于4mm的玻璃，要大大提高鼓风机的功率。如：mm玻璃的最佳功率为3.5kw 每平方米，5mm玻璃为10-20kw每平方米,4mm玻璃为40-80kw每平方米,3.8mm玻璃为 50-100kw每平方米,3.2mm玻璃为140-280kw每平方米,3mm玻璃为200-400kw每平方米。可以看出，3.8mm以下玻璃所要求的鼓风机功率就不经济了，所以对薄于4mm的玻璃，常常 使用鼓风机加空压机的办法，以减小设备的总负荷。空压机连续工作，在每次急冷后再把空 气充

13、入储气罐。例如芬兰Tamglass公司的钢化炉，在钢化3mm玻璃时，使用40-50kw每平 方米的鼓风机，加功率15kw每平方米的空气压缩机，使设备的总功率减小了 100-300kw每 平方米。三、结束语经验证明，在钢化玻璃加热过程中，采用石英玻璃红外加热器，可使玻璃吸收的热量增加2-3 倍。红外加热技术是节约能源，提高成品率，改进质量的有效途径。在急冷过程中，对于 4mm 以上的玻璃，采用直流电机或带有变频器的交流电机，改变电机的速度，可以变化鼓风机的旋转速度，从而调节风量和风压，使同一台钢化设备每年节电近20万kw/h.。参考文献：夏大全主编玻璃工业技术。C平板玻璃的钢化贾飞摘要：玻璃的生

14、产已经有上千年的历史，一直到近代才有较大的发展。由于玻璃的结构以及生产过程中产生的各种缺陷，使得玻璃的实际强度远低于理论强度。为了提高强度，我们采用热处理和化学处理的方法，使玻璃表面产生永久压应力层，从而抵消使玻璃破坏的拉应力，而使其获得增强的一种二次加工制品。它的机械强度和热稳定性都比普通平板玻璃高，即使破碎了，碎片呈类似蜂窝状的钝角小颗粒，不易伤人，所以是应用较广的一种安全玻璃。现代生产工艺主要是对其热处理，但其操作却不好控制，尤其是均匀受热和快速冷却。经过众多科技人员的努力，在实际生产过程中不断的改进，使得钢化玻璃的产品成功率越来越高。关键字：钢化玻璃，热处理，化学处理，均匀受热，快速冷

15、却。ABSTRACT:Vitreous produce already has upper kilo years,the different kinds of vice of the all the while to near generation ability have got compare large develop 。 Owing to vitreous structure as well as produce course suffer brought,make vitreous prac tice int ens ity fart her under t heory int en

16、si ty。In order to bump int ensi ty up,the meansofthebothusadoptheattreatmentandchemistrydispose,inspireglasssurface withpermanencepressstresslayer,therebycounteractleadglassbitchpullstress onupto,boththeonestraintwodegreeprocesswareofthewhereasgottenhisobtain enhance。 Its mechanism strength and hot

17、stability big city ratio commonness flat plate glass high, inspite of fracture know clearly, fragment submit analogy alveolate obtuse angle smallness grain, not easy injury human, it is versus his heat treatment to it was application compare expandone strain security glass that so .modern times prod

18、uce craft prime,but his operate refuse be out of condition to ConTRoL,effort of both especially yes uniformity be heated and celerity cooling。 Transit throng science and technology personnel,in the course of practice production incessant improve on,the product success rate went over came went over h

19、igh of the so as to toughened glass。KEY WORD:Toughened glass,Teat treatment,Chemistry dispose,Uniformity beheated,Celerity cooling。一、玻璃钢化原理（热处理）玻璃送入加热炉里加热，其表面膨胀并进入暂时压应力，继续加热，玻璃表面温度超过软化温度，压应力因液流收缩而消除，现在快速均匀地骤冷玻璃，在这一过程中，所有已软化的玻璃表面必须伸张，直到温度变的足够低为止，结果因热收缩而产生的进一步收缩从实际拉伸边为企图拉伸，这一企图拉伸就是张应力。当然，玻璃底面谅必已经达到软化温

20、度，这时就有可能存在流动，因为玻璃表面到骤冷到低于玻璃内部温度时必须继续伸张，以便最后温差收缩能使玻璃表层“较长”（最后室温压应力），玻璃内层“较短”（最后室温张应力）。在骤冷剂中冷却的最后阶段，玻璃内部已经冷却到接近表面温度，暂时张应力约位于中点处，即将变成压应力。玻璃表面上的压应力与中间张应力最后达到了平衡。经过这样的热处理，玻璃的强度就比一般的平板玻璃的强度增强了许多，能够经受的起一颗测试钢球从 2M 高的空中落下来而不会被砸坏，而未钢化的平板玻璃，钢球从 0。 3M 高的地方落下来就能砸坏。二、加热由于钢化玻璃内部的张应力和压应力已经处于平衡状态，如果受到外部强力的破坏，即使钢 化平板

21、玻璃只损坏了一点，整个玻璃也就碎了，因为它内部的力平衡被打破了。所以钢化好 了的玻璃决不能再加工，那就必须在钢化前把它切割成最终制品的样式，再进行钢化处理。 将一块切割好了的平板玻璃送入加热炉里，关键是能不能均匀加热，以及加热的时间和温度。 首先是玻璃的支撑，当温度上升到软化温度时，玻璃就具有一定的流动性，若支撑不好就会 在制品上留下“印记”。现代大型平板玻璃的支撑方法是采用参照冰钳子原理制作的钳子。 由于钳子会出毛病，而且各个部位之间的加热和冷却程度不一致，因此很难保持大玻璃板平 而不弯曲。小玻璃板可以用底边支撑着，在顶上用细金属丝制作的U型夹夹持着竖直地钢化, 这样的话，温度一定要严格控制

22、，否则玻璃会翘曲或下垂。加热采用电炉加热，因为它能提供均匀的热辐射，而且控制也很简便。炉内的加热元件划分为几个单独的区域，以便自动调节以适应大小不同的玻璃板，并有助于补偿来自炉底的分气流。也可以用辐射管式和马费式煤气炉，虽然它们的灵活性较差，操作也不好控制，但煤气的成本较电力要低的多，因考虑当地的实际情况来选则最佳的加热设备。无论是水平钢化还是竖直钢化，平板玻璃的 2 表面的温度要一样，而且温度上升速度也要一致，受热面积要相同，平板玻璃与孔眼的距离不能太近，否者位于孔眼和边缘之间的那部分玻璃会因表面积增大而热的太快，从而有可能破裂。一般孔眼与边缘的距离至少因该好似玻璃厚度的 6 倍。若玻璃内层

23、在加热期间处于张应力之下。内层产生的裂纹也有可能造成玻璃的破裂。现代工艺加热时通常是先加热空气，再用空气来加热玻璃板。还可以先加热液体，再用热液 体来加热玻璃板，但热液体回给玻璃带来污染，而且也不容易去净玻璃上的液体，工业上现 已经不采用了。升高玻璃板的温度要快一点,加热时间也不能太长（6MM的玻璃一般为240S）, 若太长，玻璃太软，那么支撑架就会在其表面留下印记；太短，玻璃内部的力不能达到平衡， 就达不到钢化的效果了。三、冷却当玻璃内部的张应力和压应力达到平衡时，需要对其进行快速冷却。现代通常对平板玻璃采用气冷，在玻璃的 2 表面上用多部喷嘴吹入冷气体（一般为空气）进行制冷，冷却的速度要尽

24、量的快，整个玻璃板的速度要均匀一致的降低，否则就有可能产生有害的应力，甚至玻璃板炸裂。在玻璃钢化中，玻璃是最理想的冷却介质，其原因有如下4点。1、 冷却期间可以保持玻璃板表面的清洁；2、 改变吹风的压力，易于获得的正确的玻璃冷却速度；3、冷却均等的作用与玻璃板的各个部分；4、从技术上和经济上看，风机是一种简单、可靠和高效益的构造。冷却过程中产生的缺陷：1、 前后两端向上弯曲原因：当玻璃从钢化炉出来进入冷却装置，玻璃上表面比下表面高，或是急冷区上部的空气比下部低。校正办法：如果空气压力在急冷范围内，则低部温度必须升高。如果炉子设定是正确的，则增大上部吹风量并减小下部吹风量来调节风压。2、 玻璃中

25、间鼓起原因：当玻璃从钢化炉出来进入冷却装置，其上表面温度比下表面的低；或是急冷区上部空气压力比下部的高。校正办法：降低炉底温度；增加急冷下部压力或降低上部压力。四、总结平板玻璃的钢化是一个精细的操作过程，尤其在加热和骤冷这2 个阶段，由于生产条件的种种限制，现代钢化玻璃的工业化生产量依然提高不上去。众多科学人员也不断的寻找新方法，其中新型的钢化炉和冷却系统已经在实验中，新兴的技术也投入了应用（化学钢化）。相信将来钢化平板玻璃的大规模生产离我们不远了。参考文献：西北轻工业学院编.玻璃工艺学.北京：中国轻工业出版社（1982）武汉工业大学译丛.（第七卷第三期）玻璃钢化基本原理（Ralph k.D著，张玉智译）平板玻璃热处理中的实际问题（ H.A.McMaster 著，蒋爱生译）玻璃钢化的改进（Harald A.Me Mas ter著，唐炳文译）有关玻璃钢化的一些原理（Juhanl Myyra著，唐炳文译）