浮法薄玻璃彎曲度的工藝控制方法

陳鑫

（1.深圳市新旗濱科技有限公司 深圳 518000；2.湖南旗濱電子玻璃股份有限公司深圳分公司 深圳 518000）

0 引言

平整性能是平板玻璃的一項重要品質(zhì)指標，在國標GB 11614—2022《平板玻璃》中明確了彎曲度指標的檢測方法，明確彎曲度標準為：普通級應不大于0.2%，優(yōu)質(zhì)加工級應不大于0.1%。在玻璃用途的中高端市場中，家電玻璃、汽車玻璃等產(chǎn)業(yè)玻璃基片，對彎曲度的指標要求更加嚴格，玻璃厚度大多是2～3 mm的薄玻璃，而薄玻璃在生產(chǎn)過程中，翹曲控制難度更大一些，有些生產(chǎn)線由于彎曲度無法達標造成不能生產(chǎn)附加值更高檔的玻璃基片。本文結(jié)合生產(chǎn)實踐中的改善控制措施，探討2～3 mm薄玻璃彎曲度的生產(chǎn)控制工藝方法。

1 玻璃平整性能彎曲度的形成

浮法成形工藝是現(xiàn)在最主流的平板玻璃成形工藝，玻璃板在錫槽成形過程中必然存在一定的橫向溫差，中間部位溫度高，邊部溫度低，橫向溫度的不均勻以及在成形過程中玻璃板上表面和下表面的溫度也會存在一定的差異，在隨后的降溫冷卻過程中，受各種因素影響，玻璃板的橫向降溫速度也不一致，內(nèi)外層及橫向產(chǎn)生的溫度梯度，并且由于玻璃板形狀、厚度、受冷卻程度等的不同，引起玻璃板產(chǎn)生不規(guī)則的熱應力。

對于厚度2～3 mm的薄玻璃，由于浮法成形的特點，其中間和邊部必然存在一定厚度差，而尤其是玻璃光邊拉邊機齒痕（俗稱“牙印”）以內(nèi)和凈板邊部與牙印以外的光邊厚度變化較大，厚度不同其在降溫過程的降溫速率不同，也會造成較大的熱應力。

降溫過程的區(qū)域在玻璃應變點溫度以上產(chǎn)生的應力是永久應力，不能隨著玻璃板的溫差而消除，永久應力較大，造成玻璃板產(chǎn)生變形，使玻璃板在降至常溫并切裁后，仍有一定的彎曲變形，嚴重的就會造成彎曲度超標。因此從工藝原理上，改善彎曲度就要控制和減少玻璃板的橫向溫差，提高溫度的均勻性，控制玻璃板在縱向降溫速率的一致。

2 實際生產(chǎn)中的彎曲度及工藝控制措施

某生產(chǎn)線在幾輪生產(chǎn)厚度2 mm的汽車級玻璃原片過程中，彎曲度數(shù)據(jù)見表1。

表1 某生產(chǎn)線彎曲度數(shù)據(jù) %

對比分析幾輪生產(chǎn)過程的工藝控制參數(shù)，主要有以下幾個特點：

（1）生產(chǎn)厚度越薄，拉引速度增加后，玻璃板的彎曲度相應增大，需要采取一定的工藝控制手段和溫度控制措施，才能改善彎曲度指標。

從幾輪生產(chǎn)過程看，厚度3.0 mm、2.85 mm的玻璃彎曲度能比較穩(wěn)定的控制在0.05%以內(nèi)，厚度下調(diào)至2.5 mm、2.3 mm后主傳動速度提高，彎曲度數(shù)據(jù)增加到0.1%；繼續(xù)下調(diào)厚度至2.1 mm時翹曲逐步加大，不能達到0.1%的控制指標范圍。分析其原因：主要是拉引速度增加以后，玻璃溫降速率增加、錫液回流增強，以及厚度變薄后，中間和邊部的厚度差增加，造成錫槽成形區(qū)的橫向溫差加大，邊部溫降、板上溫降更快，導致彎曲度增加。

（2）拉邊機使用多、使用靠后，邊部降溫快，成形后區(qū)玻璃邊部冷卻速率不同，對彎曲度有較大影響，尤其邊部更大。

對比幾輪生產(chǎn)2 mm厚度的拉邊機及水包等配置情況見表2。

表2 拉邊機及水包等配置情況

2月份和5月份兩輪生產(chǎn)2 mm期間玻璃板的運行穩(wěn)定性較好，板擺情況較??；6～8月份兩輪成形區(qū)后移，增加拉邊機使用，成形穩(wěn)定性變差，板擺增大且厚度穩(wěn)定性變差；出現(xiàn)抬壓14#、15#拉邊機時板寬沒有明顯變化，說明后區(qū)玻璃邊部溫度降低后增壓拉邊機已失去明顯抓板力度，反而容易引起玻璃板擺。

2月、5月兩輪生產(chǎn)2 mm期間拉邊機使用少，邊部玻璃在拉邊機區(qū)停留時間較6月、8月短1.4 min，相對邊部玻璃液溫度受拉邊機的影響要稍??；使用較多拉邊機的情況下，后區(qū)拉邊機處玻璃板邊部溫度要稍低，其拉邊機齒的節(jié)流作用導致玻璃板在硬化過程中，中部所受的縱向拉薄和橫向拉薄的作用力不平衡，其形成的流速和溫度不均在拉邊機區(qū)后無法修復，這可能是造成玻璃邊部和次邊部翹曲明顯比2月、5月大的原因（2月、5月邊部翹曲雖大，次邊及中部一直比較穩(wěn)定）。

從5月和9月兩輪生產(chǎn)厚度2.1 mm玻璃看，11對拉邊機完全能滿足生產(chǎn)2.1 mm厚度的需要，同時質(zhì)量上光學均勻性（主要淋子）性能最好。

（3）錫槽溫度場，前區(qū)高溫攤薄有利于成形穩(wěn)定，拉邊機區(qū)域增加邊部電加熱有利于發(fā)揮拉邊機的作用以及減少拉邊機頭冷卻對彎曲度的影響。

2 mm汽車玻璃原片生產(chǎn)期間的錫槽電加熱和溫度場分布見表3。

表3 2 mm汽車玻璃原片生產(chǎn)期間的錫槽電加熱和溫度場分布

增加前區(qū)電加熱，從攤平區(qū)提高玻璃液溫度，有利于成形玻璃板運行穩(wěn)定性和淋子均勻性。增加主要成形區(qū)（對應5#～ 8#拉 邊機和9#～13#拉邊機）電加熱后，拉邊機擴板拉薄的能力明顯增加，玻璃板運行穩(wěn)定性增加；但增加拉邊機區(qū)域和中溫區(qū)電加熱并不能有效補償因后區(qū)多壓拉邊機帶來的成形靠后、光邊溫度降低所產(chǎn)生的成形不穩(wěn)定以及對翹曲控制產(chǎn)生的不利作用。

3 彎曲度控制改善措施

生產(chǎn)2 mm玻璃時由于拉引速度快，錫液流速增加，將加劇縱向溫降和橫向溫差，從而導致彎曲變大。工藝上主要通過拉邊機前移、電加熱補償前置以及低溫區(qū)水包后移等進行改善；通過調(diào)整錫槽窄段的水包配置、退火A區(qū)橫向電加熱及風閥開度等相關(guān)措施，減少玻璃板的橫向溫差；通過控制玻璃板的縱向降溫速率均勻性等措施，有效改善玻璃的彎曲度。

3.1 成形優(yōu)化工藝

（1）溫度場設(shè)置

拉引量嚴格控制，指標500±2 t/d；流道溫度：1110±1 ℃；

成形P4點溫度：（895±3）℃；

收縮段錫液溫度：（740±5）℃；

錫槽出口紅外溫度：（600±1）℃。

（2）電加熱設(shè)置

通過各區(qū)域電加熱功率的不同分布，調(diào)整錫槽內(nèi)橫向溫差和縱向溫降速度，達到控制厚薄差≤0.05 mm的目的，低溫區(qū)水包少用、靠后使用，從而控制成形冷卻區(qū)縱向溫度梯度，減小縱向降溫速度。

為減小縱向降溫速度，擬增加高溫區(qū)電加熱，減少拉邊機以后區(qū)域電加熱；預計電加熱總投入功率800～1000 kW。

（3）拉邊機設(shè)置

拉邊前移，使用1#～ 11#共11對拉邊機，增加中溫區(qū)自然降溫時間，避免溫降速度過快產(chǎn)生的變形。

控制板型：增加玻璃在錫槽內(nèi)的覆蓋面積，提高邊部錫液溫度。1#～ 5#拉邊機車位控制在1680～1750 mm處，相應位置玻璃板寬在7.4 m左右，距邊部約300 mm。

提前預制拉邊機參數(shù)，在3 mm系列前5對拉邊機參數(shù)調(diào)整到位，改板2.1 mm期間只通過調(diào)整后區(qū)拉邊機參數(shù)和壓拉邊機進行改板操作，保持成形的穩(wěn)定。

（4）改善縱向溫降速度的工藝措施

結(jié)合理論及實際情況，首先立足于成形區(qū)域縱向溫降速度。生產(chǎn)2 mm玻璃時由于拉引速度快，錫液流速會明顯增大，將加劇縱向溫降速度，從而導致彎曲變大，因此工藝上主要通過調(diào)整電加熱分布以及低溫區(qū)水包后移使用，減小縱向降溫速度進行改善。

電加熱分布調(diào)整：增開高溫區(qū)大肚子區(qū)域電加熱，第1排電加熱預計150～200 kW，為減小中溫區(qū)玻璃板的收縮，擬減少中溫段電加熱的投入，預計投入16～27區(qū)電加熱120～180 kW。

低溫水包使用調(diào)整：低溫區(qū)水包采用少用和靠后使用的思路，取消低溫區(qū)5#水包及之前的使用，擬使用6#、 7#、 8#、 9#水包，全部使用邊部保溫直管水包。

出口火縫導流裝置：出口火縫導流裝置參照6月、8月生產(chǎn)時，開邊部，中間3個關(guān)閉，熱氣流往邊部流，從而減小橫向溫差和縱向降溫速度。

槽底溫度按中夜班（88±1）℃，白班（86±1）℃控制。

錫槽和渣箱邊封保溫不密實的地方加強保溫。

3.2 退火區(qū)域改善

經(jīng)過對比分析發(fā)現(xiàn)：

退火溫度波動過程對平面度產(chǎn)生負面影響；溫度制度保持相對穩(wěn)定時彎曲度也穩(wěn)定，退火窯區(qū)域?qū)澢戎挥袃?yōu)化作用，不具備大幅改善功能。

6月、8月2.1 mm生產(chǎn)切裁相對穩(wěn)定，主要因素為退火溫度整體較穩(wěn)定，調(diào)整幅度小?？勺鳛橄乱惠喩a(chǎn)的重要參照。

由于寬板生產(chǎn)特點，退火窯容易橫向溫差偏大，為了能改善邊部彎曲，在退火窯A區(qū)入口增設(shè)1對邊火槍是較為有效的調(diào)整手段。

硬件改善：A區(qū)5#輥處增設(shè)1對邊火槍。

工藝控制要求：

①保持錫槽出口溫度控制在（600±1）℃；

②參照6月、8月生產(chǎn)情況，優(yōu)化設(shè)定下一輪生產(chǎn)退火溫度制度；

③進入厚度3 mm系列后，退火風閥全部手動控制，風機頻率調(diào)到合適位置后鎖定不作為調(diào)整手段，日常調(diào)整僅限于風閥開度；

④進入厚度2 mm系列，生產(chǎn)過程嚴格控制退火溫度，不允許有2 ℃以上的調(diào)整變化，根據(jù)晝夜溫差變化邊部溫度允許有0.5～1 ℃調(diào)整幅度。

4 結(jié)語

生產(chǎn)浮法玻璃2 mm薄玻璃中容易出現(xiàn)彎曲度超標的情況，從理論上分析其產(chǎn)生的機理，主要是在玻璃應變點溫度以上的降溫過程中，橫向溫度差異及縱向降溫速率不合理，玻璃板殘余永久應力過大所形成的變形。

生產(chǎn)中的工藝改善方向：改善成形的穩(wěn)定性和對稱性，具備穩(wěn)定的成形條件；減少拉邊機使用、靠前使用，減少在玻璃邊部開始硬化的區(qū)域使用拉邊和節(jié)流作用，使玻璃板出拉邊機區(qū)后有恢復變形的條件；成形區(qū)后溫度降低，減少溫降幅度和水包使用量，緩慢降溫；靠后使用低溫區(qū)水包，在水包使用量減少基礎(chǔ)上調(diào)整水包，找到比較合理使用位置；使用A區(qū)邊火，加強邊部保溫，合理控制橫向溫度設(shè)定。實際生產(chǎn)中，并非某單一因素控制到位就能徹底改善彎曲度，而是要展開系統(tǒng)性工作，合理配置成形退火的相關(guān)工藝制度，使2 mm薄玻璃以及更薄的1.1～1.5 mm玻璃的彎曲度都能穩(wěn)定的達到標準要求。