玻璃成形

玻璃的成形方法有：吹制法(空心玻璃等)、压制法(烟缸、水杯等)、压延法(压花玻璃等)、浇铸法(光学玻璃等)、拉制法(平板玻璃、玻璃管等)、离心法(玻璃棉等)、烧结法(泡沫玻璃、工艺玻璃等)、喷吹法(玻璃徽珠等)、浮法(平板玻璃等)、焊接法(仪器玻璃等)等。

上述成形方法，按照制品形状产生的方法，可分为有模成形和无模成形两大类，有模成形又分为单侧模(吹制、离心成形)和双侧模(压制成形)。

在玻璃制品生产中，成形过程是利用玻璃液的黏度为基础的。把熔制好的玻璃液冷却到成形所要求的可塑程度，利用这种适度的可塑性使成形的制品固定成形，而后以一定的冷却速度冷却，应用玻璃黏度随温度变化的特性使制品成形。

从黏度-温度曲线可以看出，在比较高的温度范围内，冷却开始时，其黏度的增长速度很缓慢，随着温度下降，黏度的温度梯度骤然增大，曲线呈弯曲状，当温度下降到900～1000%黏度开始快速增长。由此可知，玻璃成形的黏度一温度范围应选择在曲线的弯曲部分，这时的玻璃液最适宜于成形。成形方法不同时，其初始的成形黏度也不相同。例如，喷棉的成形温度高于拉丝的成形初始温度。

表面张力总是力图把物体的表面收缩成球状，表面张力的这种特性在玻璃成形过程中起着极为重要的作用。例如，在吹制成形中，由于表面张力的作用，不用成形模就可以制得球状玻璃泡等。玻璃制品表面火焰抛光和玻璃制品爆口均是充分利用玻璃表面张力作用。

表面张力则随温度降低而呈线性增加，而玻璃黏度随温度降低呈指数变化，因而两者在不同温度范围内对成形作用的大小是不同的。在大多数情况下，玻璃液的黏度和表面张力对制品的成形是有利因素，但有时也是降低产量和质量的重要因素之一。例如，窗玻璃上的玻璃筋、压花玻璃上的花纹清晰度等。

玻璃的热膨胀系数对于套色玻璃、封接玻璃、电子玻璃、光学玻璃等极为重要。玻璃的其他热学性能在成形过程中也有一定的影响。当玻璃成形时，玻璃液滴从黏弹性体到固体状态，借助模具成形时，模具表面因受热膨胀，玻璃液滴此时处于收缩，两者之间存在1%～2%的差值，这样就在制品上产生残余应力，导致制品表面产生微裂纹。因此，在成形过程消除模具对玻璃质量的影响变得十分重要，设计好模具尺寸也是质量保障前提。

在生产电真空玻璃或成形套料制品时，玻璃的热膨胀系数也是十分重要的。玻璃与玻璃的热膨胀系数应当匹配，玻璃与封接金属的热膨胀系数也要匹配，否则会出现应力而破裂。

玻璃的热性质是成形过程中影响热传递的主要因素，与玻璃的冷却速度以及成形的温度制度有极大的关系。玻璃的比热容决定着玻璃成形过程中需要放出的热量。玻璃的比热容随温度的下降而下降。高温时，瓶罐玻璃的比热容不论是长性玻璃或短性玻璃，不随其组成发生明显的变化。玻璃的热导率表示单位时间内的传热量。表面辐射强度用辐射系数来表征。透热性即为红外线和可见光的透过能力。玻璃的热导率、表面辐射强度和透热性越大，冷却速度就越快，成形速度也就越快。 2100433B

浮法是指熔窑熔融质量符合要求的玻璃液，流入锡槽后在熔融金属锡液的表面上成为平板玻璃的方法。

玻璃配合料人窑后经熔化、澄清、冷却，成为1150～1100℃的玻璃液，通过熔窑与锡槽相连接的流槽流入熔融的锡液面上；在自身重力、表面张力以及拉引力的作用下，玻璃液在锡液面上摊开成为玻璃带，在锡槽中完成自由展薄、抛光、拉薄或堆厚、拉引等过程；前行到锡槽末端的玻璃带已冷却到600℃左右，把即将硬化的玻璃带拉引出锡槽，通过过渡辊台进人退火窑内。国内外所有浮法线都采用拉边机法。生产的玻璃厚度越薄，则拉边机的对数就越多。

《玻璃成形退火操作与控制》共分10章，主要介绍玻璃成形工艺原理、玻璃成形工艺控制与操作、玻璃成形设备、玻璃成形缺陷、玻璃退火工艺控制与操作、玻璃退火窑、保护气体制备工艺与设备、压延玻璃成形与退火及瓶罐玻璃成形与退火等内容。《玻璃成形退火操作与控制》把教学内容与职业资格标准紧密衔接，有机融合成形工、退火工职业资格证书对知识、技能和态度的要求

《玻璃成形退火操作与控制》中设备的内部构造与设备实物的外形图片相互对照，使学习过程更加形象、直观，增强了教材的可读性、适用性和实践性，也使学生了解所学专业与实际应用的关联性。为适应案例教学和任务驱动式教学，在书中引入了生产实际案例，对案例进行了详细分析，并在每章后面都增加了学习思考题，培养学生分析问题和解决问题的能力。

《玻璃成形退火操作与控制》可作为高职高专和高等院校应用型本科材料类相关专业的教学用书，也可作为玻璃行业企业的培训教材，同时也是工程技术人员的技术参考用书。

浮法玻璃成形工艺技术是将熔窑熔化、澄清、均化好的玻璃液，高温下在锡槽中漂浮在熔融锡液表面，利用熔融玻璃液的表面张力、玻璃液与锡液间的表面张力、玻璃液的重力的共同作用，完成玻璃液的摊平、展薄、抛光、冷却、固型等过程，使之成为优于磨光玻璃的高质量平板玻璃。对浮法玻璃成形起决定作用的因素主要是玻璃的黏度、表面张力和自身重力。在这3个因素中，玻璃液黏度主要起玻璃定型的作用，玻璃液表面张力主要起玻璃抛光的作用，玻璃液重力则主要起玻璃摊平作用，这三者对玻璃液的摊平、抛光和展薄都有一定作用，相互之间结合才能进行浮法玻璃的生产。

浮法玻璃下表面渗锡量和渗锡价态及渗锡深度对浮法玻璃的质量和玻璃深加工有较大的影响。浮法玻璃下表面渗锡量常用CPM值表示，它是浮法玻璃下表面单位面积每分钟锡的特征谱线计数，称为每分钟计锡数，一般来说，曲线越低越平坦，代表整板渗锡越少且均匀。国内与国外及合资企业的玻璃CPM值相比还有比较大的差距，玻璃渗锡量严重玻璃的深加工处理，具体数值见表33。

表33 国内与国外及合资企业的玻璃实物CPM值对比/CPM

根据资料介绍，锡蒸气压随着锡液温度升高急剧增加，见表6所示，730 ℃时锡蒸气压为1.35×10Pa，1 440 ℃时锡蒸气压为133.32 Pa，可以看出温度-4提高1倍，蒸气压提高了7.04×10 倍。因此，对比高硼硅玻璃和钠钙硅玻璃，假如锡槽前端温度提高300℃左右，则锡蒸气压就提高了142倍。这样，在浮法生产高硼硅玻璃时，玻璃液就好像处于锡的蒸气浴中，同时由于生产高硼硅玻璃的温度提高了好几百度，锡离子的活性大大增强，锡离子渗透到玻璃极表面的能力大大增强，渗锡量增加的可能性大大增加，渗锡对玻璃表面性质改变的影响更大，这是采用浮法玻璃工艺需要解决的问题之一。 2100433B

1绪论1

1.1平板玻璃在国民经济发展中的地位1

1.2平板玻璃成形的演变过程2

1.3我国浮法玻璃的发展过程2

1.4浮法玻璃成形退火的现状3

1.5浮法玻璃的新技术发展4

1.5.1电子工业用超薄浮法玻璃工艺技术4

1.5.2玻璃镀膜技术5

1.5.3浮法玻璃退火窑辊道技术5

1.5.4一窑多线5

1.5.5计算机模拟技术在玻璃工业中的应用6

1.5.6节能工艺技术6

1.5.7环保技术 6

2玻璃成形工艺原理7

2.1与玻璃成形有关的性质7

2.1.1玻璃状态转化性质7

2.1.2玻璃的黏度8

2.1.3表面张力14

2.1.4玻璃的热学性质17

2.1.5玻璃的析晶性能19

2.1.6润湿现象20

2.2浮法玻璃成形原理 22

2.2.1浮法玻璃摊平抛光机理 22

2.2.2浮法玻璃液摊平抛光的条件23

2.2.3浮法玻璃的平衡厚度（自然厚度）24

2.2.4玻璃液在锡液面上的浮起高度 26

2.2.5浮法玻璃的浮托介质 27

2.2.6薄玻璃的成形原理29

2.2.7厚玻璃的成形原理31

2.3浮法玻璃成形的工作原理31

2.3.1锡槽内的热交换31

2.3.2玻璃带的表面温度与介质的温度关系33

2.3.3玻璃带在锡槽中的冷却速度34

2.3.4锡槽内保护气体的流动35

2.3.5锡槽内锡液的流动36

学习思考题37

3玻璃成形工艺控制与操作38

3.1浮法玻璃成形的工艺分区38

3.1.1抛光区38

3.1.2徐冷区39

3.1.3成形区 39

3.1.4冷却区39

3.2浮法玻璃成形工艺制度与控制40

3.2.1温度制度 40

3.2.2气氛控制45

3.2.3压力制度50

3.2.4成形工艺指标控制案例51

3.2.5锡槽控制与检测系统53

3.3薄玻璃成形技术55

3.3.1拉薄过程分析 56

3.3.2薄玻璃生产方法58

3.3.3薄玻璃生产中拉边机参数的设置60

3.3.4影响薄玻璃表面质量的因素65

3.3.5浮法薄玻璃成形操作 67

3.4厚玻璃成形67

3.4.1厚玻璃生产方法68

3.4.2生产厚玻璃遇到的问题及解决办法69

3.4.3厚玻璃生产工艺参数举例71

3.4.4浮法厚玻璃成形操作71

3.5玻璃厚薄差的控制72

3.5.1控制厚薄差的意义73

3.5.2控制薄玻璃厚薄差的措施73

3.5.3厚玻璃的厚薄差75

3.5.4玻璃板厚薄差的调整75

3.6浮法玻璃在线镀膜76

3.6.1镀膜玻璃的定义和分类76

3.6.2在线玻璃镀膜方法76

3.7浮法玻璃成形日常生产操作81

3.7.1改板操作81

3.7.2拉边机操作84

3.7.3更换冷却水包86

3.7.4扒渣机操作88

3.8成形常见故障处理88

3.8.1流量突然变小88

3.8.2锡槽内玻璃带出现突然变宽89

3.8.3玻璃带根变化的原因分析与处理89

3.8.4玻璃带根回缩的原因分析与处理90

3.8.5玻璃带摆动原因分析与处理90

3.8.6玻璃带跑偏原因分析与处理90

3.8.7沾边原因分析与处理91

3.8.8卷机头原因分析与处理91

3.8.9脱边的原因分析与处理93

3.8.10断板的原因分析与处理94

3.8.11发生满槽的原因分析与处理操作95

3.9成形突发事故处理95

3.9.1发生停电、闪电事故的处理95

3.9.2停水事故的处理97

3.9.3停保护气体事故的处理97

3.9.4主传动停车事故处理99

3.9.5电阻丝脱落99

3.9.6锡槽内设施漏水99

3.9.7生产时拉边机停转事故处理99

3.9.8槽底浮砖的处理操作100

3.9.9流量调节闸板断裂事故处理100

学习思考题101

4玻璃成形设备102

4.1锡槽概述102

4.1.1浮法玻璃成形对锡槽的要求103

4.1.2锡槽的分类104

4.2锡槽进口端105

4.2.1锡槽进口端结构组成106

4.2.2锡槽进口端结构设计112

4.3锡槽主体结构114

4.3.1锡槽的结构形式114

4.3.2锡槽的金属外壳115

4.3.3锡槽槽底砖的结构与材质115

4.3.4锡槽的槽底设计121

4.3.5锡槽底砖安装123

4.3.6锡槽顶盖126

4.3.7锡槽胸墙129

4.3.8锡槽的钢结构131

4.4锡槽出口端132

4.4.1出口端结构组成133

4.4.2过渡曲线与过渡辊子的“四度”133

4.4.3过渡辊台的密封及保温135

4.4.4过渡辊下的擦锡装置136

4.4.5锡槽出口端结构设计136

4.5锡槽电加热系统137

4.5.1电加热元件138

4.5.2锡槽加热与电功率分配140

4.6锡槽槽底冷却风系统143

4.6.1冷却风机的选择和布置143

4.6.2送风气流组织方式144

4.7锡液深度设计与锡容量计算145

4.7.1锡液液面的位置145

4.7.2锡液深度145

4.7.3容锡量的计算145

4.8锡槽主体结构尺寸初步计算146

4.8.1计算依据146

4.8.2锡槽主体结构尺寸初步计算147

4.9锡槽新技术151

4.9.1锡槽结构的新特点151

4.9.2先进的锡槽结构特点151

4.10成形附属设备152

4.10.1拉边机152

4.10.2直线电机159

4.10.3冷却水包与锡液冷却器163

4.10.4定边砖、背衬砖及鼻砖164

4.10.5石墨内衬和石墨挡坎164

4.10.6石墨挡坝165

4.10.7扒渣池165

4.10.8锡液泵165

4.10.9挡边器和卷边器165

4.10.10挡旗166

4.10.11锡槽玻璃测厚仪167

4.10.12锡槽排气装置167

4.10.13锡槽保护气体净化循环装置167

4.10.14浮法玻璃擦锡装置167

4.10.15锡槽槽内气氛检测装置168

4.10.16冷却风机168

4.10.17保护气体系统168

4.11锡槽的烘烤168

4.11.1烘烤前的检查168

4.11.2烘烤前的技术与工器具准备170

4.11.3锡槽烘烤升温原则与烘烤要点172

4.11.4加锡173

4.11.5500t/d锡槽烘烤案例175

4.12锡槽生产前的引头子177

4.12.1引头子温度制度177

4.12.2准备工作178

4.12.3工作流程 178

4.12.4引头子操作178

4.12.5引头子注意事项179

4.13成形设备的日常维护180

4.13.1锡槽的密封操作180

4.13.2拉边机日常维护181

4.13.3吹扫锡槽顶盖181

4.13.4生产过程中吹扫流道闸板182

4.13.5日常生产加锡183

4.13.6锡槽维护的其他操作184

4.14锡槽的维修185

4.14.1热换流量调节闸板185

4.14.2热换流槽唇砖186

4.14.3更换八字砖 188

4.14.4更换背衬砖189

4.14.5倒换锡槽槽底风机189

4.14.6更换过渡辊190

4.15成形设备巡检191

4.15.1岗前巡检和班中巡检191

4.15.2设备巡检要点191

4.16砸头子与冷修放锡193

4.16.1砸头子193

4.16.2锡槽冷修放锡194

学习思考题194

5玻璃成形缺陷196

5.1锡槽中的化学反应196

5.1.1玻璃液与耐火材料之间的化学作用196

5.1.2锡液在锡槽内的化学反应197

5.1.3锡化合物的性质198

5.2锡槽中离子扩散与离子交换反应199

5.2.1离子扩散与离子交换反应机理199

5.2.2玻璃的渗锡201

5.2.3氢气和氧气在锡液中的溶解202

5.3锡槽中的氧污染和硫污染203

5.3.1锡槽中的污染的来源203

5.3.2氧污染和硫污染治理措施205

5.3.3锡槽内硫污染案例207

5.4浮法玻璃成形缺陷的判断与处理210

5.4.1成形缺陷的分类210

5.4.2锡污染引起的缺陷210

5.4.3耐火材料引起的缺陷212

5.4.4槽底气泡及其他气泡缺陷213

5.4.5操作制度等引起的缺陷214

5.4.6辊道疵点215

5.4.7其他缺陷215

5.5成形缺陷的综合控制217

5.5.1系统动态平衡方法217

5.5.2过程控制的方法218

5.5.3综合治理成形缺陷措施219

5.6成形缺陷处理案例220

5.6.1玻璃状滴落物案例220

5.6.2光畸变点处理案例222

5.6.3投产初期锡槽气泡处理案例223

学习思考题224

6玻璃退火工艺控制与操作225

6.1玻璃退火工艺原理225

6.1.1玻璃黏度的参考点225

6.1.2退火温度范围（退火区域）226

6.1.3玻璃的热应力226

6.1.4退火原理231

6.2浮法玻璃退火工艺过程232

6.2.1退火工艺目标与退火标准232

6.2.2退火窑各工艺分区及长度计算232

6.2.3影响玻璃退火质量的因素及措施237

6.3浮法玻璃退火窑的加热系统241

6.3.1退火窑的烤窑加热241

6.3.2退火窑的保温加热242

6.3.3退火窑的生产加热242

6.3.4电加热器243

6.4浮法玻璃退火窑冷却系统244

6.4.1退火窑内玻璃带的散热244

6.4.2退火窑的冷却方式及冷却风流向244

6.4.3冷却风管的布置和风机选型246

6.4.4浮法玻璃退火窑各区的冷却风控制248

6.5浮法玻璃退火的温度制度与控制253

6.5.1纵向退火温度制度253

6.5.2退火窑的温度控制255

6.6退火窑各区的应力控制259

6.6.1永久应力控制259

6.6.2暂时应力控制263

6.7浮法玻璃退火操作技术266

6.7.1浮法玻璃退火操作的指导思想266

6.7.2厚玻璃退火操作技术267

6.7.3薄玻璃退火操作技术269

6.8常见退火问题处理操作271

6.8.1玻璃板整体向上、向下弯曲272

6.8.2玻璃的纵炸273

6.8.3横炸275

6.8.4混合式炸裂 277

6.8.5其他炸裂278

6.8.6玻璃切割问题279

6.9浮法玻璃退火纵炸案例282

6.9.1案例概况282

6.9.2纵炸原因分析283

6.9.3生产调整283

6.9.4案例评述284

6.10退火窑常规操作284

6.10.1退火窑改板操作 284

6.10.2退火窑风机操作规程285

6.10.3退火窑主传动操作285

6.11退火窑突发事故的处理286

6.11.1退火窑停电处理规程286

6.11.2退火窑某辊停转处理286

6.11.3退火窑内挡帘掉落处理 286

6.11.4退火窑停水处理 286

学习思考题286

7玻璃退火窑288

7.1玻璃退火窑概述288

7.1.1退火窑的类型288

7.1.2浮法玻璃退火窑现状289

7.2退火窑结构 290

7.2.1退火窑结构概述290

7.2.2STEIN退火窑各分区结构290

7.2.3STEIN退火窑与CNUD退火窑的性能比较 294

7.3退火窑辊道与传动299

7.3.1退火窑辊道运转特点与要求299

7.3.2退火窑辊道的结构和材质300

7.3.3退火窑辊道传动装置301

7.4LowE浮法玻璃退火窑特点304

7.4.1在线低辐射玻璃的特点304

7.4.2在线低辐射镀膜工艺对浮法退火窑的要求304

7.4.3在线镀膜退火窑操作控制306

7.5退火窑的烘烤307

7.5.1升温前的准备307

7.5.2退火窑升温曲线的制定308

7.5.3升温烤窑308

7.5.4生产前设备检查工作310

7.6退火窑生产操作310

7.6.1退火窑引头子操作 310

7.6.2退火窑日常维护311

7.6.3退火窑巡检312

7.6.4退火窑砸头子312

学习思考题3138保护气体制备工艺与设备314

8.1保护气体制备基础314

8.1.1空分制氮的基础知识314

8.1.2氨分解制氢的基础知识315

8.2高纯氮制备工艺与设备316

8.2.1高纯氮制备工艺流程316

8.2.2空分制氮设备318

8.3氨分解制氢工艺与设备321

8.3.1氨分解制氢工艺流程321

8.3.2氨分解制氢设备322

8.4保护气体的输送和分配324

8.4.1保护气体的输送324

8.4.2保护气体的混合325

8.4.3配气工艺流程325

8.4.4配气方法325

学习思考题325

9压延玻璃成形与退火326

9.1压延法成形与退火工艺326

9.1.1压延成形工艺326

9.1.2压延玻璃的退火特点327

9.1.3太阳能超白压延玻璃简介328

9.2压延玻璃的成形与退火设备329

9.2.1压延机329

9.2.2过渡辊台与退火窑329

9.3压延玻璃的生产操作330

9.3.1砸头子操作330

9.3.2引头子操作331

9.3.3正常生产调整331

学习思考题332

10瓶罐玻璃成形与退火333

10.1概述333

10.1.1玻璃瓶罐分类333

10.1.2玻璃瓶罐的成形方法333

10.2吹吹法成形334

10.2.1吹吹法成形的基本原理334

10.2.2吹吹法成形的操作工序334

10.2.3吹吹法成形工艺335

10.3压吹法成形343

10.3.1压吹法成形的基本原理343

10.3.2压吹法成形的操作工序343

10.3.3压吹法成形的工艺343

10.4瓶罐玻璃的退火344

学习思考题346

参考文献347 2100433B