如何持續(xù)保持好鋼化玻璃平整度的技術(shù)分析

閱讀：3436發(fā)布時間：2015-6-30

目前市場上對鋼化玻璃平整度的要求越來越高，zui終的檢驗效果是玻璃（單片或鋼化后的中空玻璃）安裝到建筑物上，玻璃上反射的外界景物在幾十米外看存在多大的扭曲變形，目前大部分玻璃均存在明顯的變形現(xiàn)象。當然中空玻璃由于環(huán)境溫度或海拔高度的變化，造成內(nèi)外壓差導致玻璃凸起或凹陷現(xiàn)象，也會產(chǎn)生明顯的扭曲變形現(xiàn)象。如果中空玻璃生產(chǎn)時的環(huán)境溫度和海拔高度與現(xiàn)場安裝使用時的條件一致，并且安裝良好，則中空或者安裝因素不會對玻璃變形造成大的影響。這里我們只討論鋼化平整度對以上變形現(xiàn)象造成的影響。
目前衡量鋼化玻璃的平整度主要有兩個技術(shù)指標：弓形度和波形度，國家標準都有定義，波形度又分為中部波形度和邊部波形度（翹曲），目前先進的鋼化爐可以做到批量生產(chǎn)過程中，6MM透明鋼化玻璃弓形度≤1‰、中部波形度≤0.05/300MM、邊部波形度≤0.10/300MM，遠遠優(yōu)于國家標準。但在有些情況下，遠處看玻璃成像，依然能看到玻璃的邊部反射成像存在扭曲現(xiàn)象。
左邊一片玻璃邊部扭曲現(xiàn)象明顯，右邊一片玻璃要好很多。通過大量的觀察、總結(jié)及分析，玻璃的成像效果和波形度有一定的關(guān)系，對于玻璃的邊部翹曲來說，波形度不好，成像效果不會好；波形度良好，成像效果一般會較好，但不是的。主要是一片鋼化玻璃在傳送方向的前端和尾端，變形現(xiàn)象更明顯。
造成這一問題的主要原因是玻璃在爐內(nèi)加熱，前端和尾端加熱比中部要快，并且由于傳送輥道間距離較大，通常間距約120MM左右，玻璃前端和尾端有變軟下垂現(xiàn)象。在進入到鋼化段急冷時，也會造成玻璃邊部和中部冷卻收縮的不同，玻璃前端和尾端與中部相比，玻璃內(nèi)局部密度有些差異，存在突變現(xiàn)象，造成微觀結(jié)構(gòu)上不均勻。當光線入射到玻璃上，在玻璃上下表面分別產(chǎn)生反射、折射和干涉現(xiàn)象，由于邊部與中部微觀結(jié)構(gòu)的差異，反射景物如一條電線，到邊部明顯折彎，線條變粗，甚至變成一個光圈。一般情況邊部波形越大，現(xiàn)象越明顯；波形較小，會有所好轉(zhuǎn)。通過大量的實驗分析，要減小玻璃邊部的變形現(xiàn)象，除盡可能減小邊部波形外，還應重點改善玻璃加熱的均勻性、爐內(nèi)及鋼化段的傳動輥道水平及跳動和冷卻均勻性等因素，下面就影響玻璃平整度的主要因素及如何能持續(xù)地保持好鋼化玻璃的平整度進行深入的分析。
2 影響鋼化玻璃平整度的因素
對鋼化玻璃平整度產(chǎn)生影響的因素較多，但主要來自于三個方面，傳動的水平和跳動、加熱的均勻性和冷卻的均勻性，下面對這三個問題分別進行技術(shù)分析和說明。
2.1傳動的水平度和跳動對鋼化玻璃平整度的影響
2.1.1硅輥的水平度
一般情況下，鋼化爐在安裝完成時，硅輥的水平度很好，用光學水平儀測量，可以達到≤0.5MM，但是在以后使用過程中，隨著各種因素的變化，水平度可能逐漸會變差，半年檢查測量一次。如果硅輥水平度不好，在爐內(nèi)前、中、后、左、右等部位存在偏差，首先會對玻璃的下表面?zhèn)鲗Ъ訜峋鶆蛐杂休^大影響，從而影響到玻璃的變形；其次由于硅輥的高低不平，會直接影響到玻璃的變形，尤其是玻璃表面比較軟的時候。
2.1.2硅輥的跳動
水平鋼化爐的硅輥是由熔融石英或陶瓷材料制成的，其具有很好的耐熱沖擊性和熱穩(wěn)定性，但由于有時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻性可能導致在加熱時特別是高溫下產(chǎn)生熱變形。硅輥的熱變形必然引起輥道的彎曲而轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生跳動，另外硅輥兩端金屬頭松動也會引起硅輥跳動，導致玻璃在跳動的硅輥上運動而產(chǎn)生變形。正常情況下，硅輥中間的徑向跳動應≤0.2MM。
2.1.3石棉輥的水平度
石棉輥的水平度應參照硅輥的水平度調(diào)整到一致，如果各個部位石棉輥的高度存在較大偏差，或石棉繩磨損導致輥道平面偏差較大，玻璃在加熱爐加熱后迅速被傳遞到風柵石棉輥上，此時玻璃仍處于軟化狀態(tài)，風柵輥道水平度不好必然影響玻璃的平整度，石棉輥道的水平度應≤1MM。
2.1.4石棉輥的跳動
石棉輥在長時間的使用過程中，有可能會造成輥道的彎曲及軸承座或軸承的磨損而產(chǎn)生跳動現(xiàn)象，也會對剛出爐時表面較軟的玻璃變形產(chǎn)生影響，越靠近出爐口的輥道影響越大。石棉輥道的跳動應≤1MM。
2.2加熱均勻性對鋼化玻璃平整度的影響
由于玻璃的熱膨脹系數(shù)比較高（玻璃的線膨脹系數(shù)為9×10/。C），如果玻璃上表面和下表面加熱不均勻，或中間與邊部加熱不均勻，同樣會對玻璃的變形和平整度造成較大影響，玻璃有可能直接在加熱爐內(nèi)產(chǎn)生變形，也有可能在冷卻過程中平整度發(fā)生變化，造成玻璃的整體或局部彎曲等。所以控制加熱均勻性是非常重要的一個因素，當然對于一臺特定的鋼化爐來說，其加熱均勻性首先取決于其設(shè)計和制造水平；其次取決于各加熱模塊的工作狀態(tài)，下面對影響加熱均勻性的各個模塊進行分析和說明。
2.2.1加熱元件對加熱均勻性的影響
加熱元件主要指加熱絲、對流風機等，要求加熱絲電流偏差控制在±2%之內(nèi)；對流風機工作穩(wěn)定，無明顯震動、異響、對流風嘴沒有堵塞等，對流壓力及風量滿足設(shè)計指標。以上加熱元件的損壞及磨損等都會影響到玻璃加熱均勻性，因此對加熱元件要經(jīng)常進行檢查維護，使其恢復到*水平。
2.2.2測溫元件對加熱均勻性的影響
爐內(nèi)測溫元件主要指測溫熱電偶，熱電偶的損壞、精度的下降及位置的變化都會對加熱均勻性控制造成很大影響，因此對熱電偶要定期進行檢查、校準。對于常用的熱電偶，要建立一套溫度、毫伏值標準對應曲線及測量儀表，方便對不同溫度下熱電偶校準使用；此外每一個熱電偶的標準安裝位置也應測量并記錄，存檔備查。
爐內(nèi)元件變形對加熱均勻性的影響
爐內(nèi)元件主要指對加熱有影響的一些主要部件，主要有爐絲套管（或鑄鋼）、輻射板、對流風嘴板、熱平衡管等與輻射和對流加熱有直接關(guān)系的部件，在高溫下，這些部件在長期使用過程中受各種因素的影響，肯定會存在一定程度的變形。如果這些部件變形較大，會造成各個部位到玻璃表面的距離發(fā)生較大變化，從而影響到輻射和對流加熱的均勻性。
2.3冷卻均勻性對鋼化玻璃平整度的影響
玻璃加熱到接近于軟化點溫度從爐內(nèi)出來后被迅速冷卻，如果玻璃上下表面冷卻不均勻或局部冷卻不均勻，會造成玻璃的整體或局部收縮不同，對鋼化玻璃的平整度及應力會產(chǎn)生較大影響，因此鋼化風柵段影響冷卻均勻性的主要有兩個方面的因素，風柵高度偏差和風嘴吹風均勻性。
2.3.1風柵高度偏差對冷卻均勻性的影響
在鋼化風柵前、中、后、內(nèi)、外側(cè)各個部位，如上風柵到玻璃上表面的距離不相等，或下風柵到玻璃下表面的距離不相等，都會造成玻璃冷卻不均勻而影響平整度，因此風柵高度要定期進行校準，偏差控制在≤1MM。
2.3.2風嘴對冷卻均勻性的影響
風嘴如果堵塞或開裂，也會造成玻璃冷卻不均勻而影響平整度，由于風機房清潔不好或沒有過濾棉等原因，經(jīng)常會發(fā)生風嘴有堵塞現(xiàn)象，風柵外側(cè)風嘴更容易堵塞。因此保證風機房空氣的潔凈度非常重要。
3 如何保持鋼化玻璃質(zhì)量的穩(wěn)定性
我們經(jīng)常會遇到以下三個問題：
（1）工藝參數(shù)沒有改變，玻璃質(zhì)量變差了
（2）設(shè)備正常維護保養(yǎng)，狀態(tài)會變嘛
（3）如何確保設(shè)備的正常狀態(tài)呢
要確保玻璃質(zhì)量的穩(wěn)定性，要對以上三個問題進行認真分析，從設(shè)備及工藝上針對性地找出解決對策，經(jīng)過大量的實踐經(jīng)驗及嚴謹?shù)募夹g(shù)分析論證，做好以下三個方面，對保持鋼化玻璃質(zhì)量的穩(wěn)定性有著決定性的作用。
3.1良好的設(shè)備狀態(tài)
良好的設(shè)備狀態(tài)對鋼化玻璃質(zhì)量的穩(wěn)定性非常重要，熱加工設(shè)備與冷加工設(shè)備不同，設(shè)備狀態(tài)不穩(wěn)定不僅會導致故障率高，影響生產(chǎn)效率，而且更重要的是會影響到產(chǎn)品質(zhì)量。因此要確保設(shè)備狀態(tài)的穩(wěn)定性，要做好以下3方面的工作：
首先要做好設(shè)備基礎(chǔ)性的TPM工作和及時可靠的維修保養(yǎng)
其次zui核心的是要建立數(shù)據(jù)化的設(shè)備狀態(tài)技術(shù)指標和檔案，如下表1鋼化爐狀態(tài)主要數(shù)據(jù)記錄表，對以上項目的狀態(tài)數(shù)據(jù)要利用停機或洗爐期間定期檢測及記錄，從新設(shè)備開始就對設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)指標進行動態(tài)跟蹤，發(fā)現(xiàn)異常，及時調(diào)整及修復，始終保持設(shè)備接近于新設(shè)備的狀態(tài)
zui后對鋼化爐設(shè)備及工藝使用狀況及可能存在的問題，每個季度進行一次設(shè)備技術(shù)評審，對綜合性的問題制定解決方案及完成計劃。
3.2精細化的工藝操作
對于以前老的工藝參數(shù)文件，如6MM透明玻璃，規(guī)定了加熱時間、溫度、風壓、氣平衡等主要工藝參數(shù)的基本范圍，但由于操作者經(jīng)驗不同，對玻璃的不同擺放等情況，做出鋼化玻璃的質(zhì)量如平整度等，有時會相差較大。如制定精細化的工藝參數(shù)文件，如ABCD.pdf，其中A表示在傳送方向上的玻璃排數(shù)；B表示在寬度方向上的玻璃排數(shù)；CD表示一爐玻璃的總長度。如2245.pdf，玻璃裝載情況為豎放兩片、橫放兩片、總長度約4.5米。對于不同的裝載類型，可分別設(shè)置不同的工藝參數(shù)，因此僅僅對于6MM透明玻璃，對應主要的裝載方式，因不同的爐型，可設(shè)定約20～30套工藝參數(shù)，這些參數(shù)存在操作電腦內(nèi)。對與設(shè)備操作者，針對不同的裝載類型，直接調(diào)用類似的工藝參數(shù)，對參數(shù)可稍微修改，不需做大的調(diào)整，如果設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定，不同的主操，生產(chǎn)出的鋼化玻璃質(zhì)量應該是一樣的，對主操本身經(jīng)驗的要求不高。當然更細一點還可考慮到，環(huán)境溫度、原片廠家、預處理情況等一些外部因素的影響。
3.3嚴格的工藝執(zhí)行紀律
首先對工藝操作人員進行工藝培訓、考試，熟練掌握鋼化爐的設(shè)備結(jié)構(gòu)及工藝操作原理，強化質(zhì)量意識，確保玻璃出爐溫度及均勻性。其次為強調(diào)工藝紀律的執(zhí)行力，對工藝操作人員進行考核，由工藝工程師每天負責檢查、指導，每周進行工藝、操作及質(zhì)量問題評審，每月考評時對執(zhí)行好的操作人員進行獎勵；對于執(zhí)行不好的操作人員，可進行降級或調(diào)崗處理。
通過以上對設(shè)備、工藝及操作上保證鋼化玻璃質(zhì)量的持續(xù)穩(wěn)定性，能保持鋼化爐所加工的鋼化玻璃質(zhì)量水平始終能接近于新爐子時的水平，對于先進的鋼化爐，能加工出高質(zhì)量的鋼化玻璃；對于一般水平的鋼化爐，也能發(fā)揮出這臺爐子的加工水平。也許設(shè)備已用了三年、五年或更長時間，設(shè)備外觀也可能很破，但加工質(zhì)量并沒有明顯下降。但是對一臺具體的鋼化爐來說，鋼化玻璃質(zhì)量zui高能達到什么水平，在確保以上三個因素的基礎(chǔ)上，核心是取決于該設(shè)備的設(shè)計及制造水平，目前許多鋼化爐制造廠家，都在技術(shù)創(chuàng)新方面做進一步的嘗試。因此在一定程度上可以說，鋼化玻璃所能達到的zui高質(zhì)量水平是設(shè)計出來的，通過設(shè)備及工藝的結(jié)合，將這種高質(zhì)量的水平展示出來。純平無斑是物理鋼化玻璃追求的一個永恒的目標，但目前離這一目標還有相當大的距離，要求對鋼化爐的工藝研究、設(shè)計理念及制造能力方面進行更多的創(chuàng)新與改變。

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