玻璃退火窑课件
浮法玻璃教材-退火窑理论知识培训材料(中级)
第三章浮法退火窑1、引言玻璃退火窑是改善玻璃应力的设备，它直接影响玻璃的成品率及玻璃的后续处理，在玻璃生产中处于重要位置。
玻璃产品的性能、生产规模及质量决定退火窑的退火特点，因而不同产品退火窑的结构会存在着差异。
现在浮法玻璃退火窑为适应浮法玻璃的生产有着自己的特点，它能够处理大吨位锡槽产出的玻璃原片，具有现代化的自动控制技术，产品能够适应各种平板用户对浮法玻璃的要求。
目前，浮法玻璃退火窑均为全钢全电退火窑，就其结构而言，它包括辊道和壳体两部分。
世界上在制造该种退火窑上较著名的公司有两家，一家是起步最早的比利时CUND公司，另一家为法国STEIN公司，两家产品各有特点，CUND公司以冷风工艺为基础，而STEIN公司则以热风工艺为基础，其他部分基本上趋于一致。
退火窑壳体按照CUND公司一般分为A0区、A区、B区、C区、D 区、RET区、E区和F区，而STEIN公司则分为A0区、A区、B区、C 区、E。
区、D区、E区和F区。
虽然在过渡区和重要退火区的叫法不一，各部分的功能是一致的。
退火窑辊道由传动系统和辊子组成。
辊子一般为钢辊，也有一些生产线采用部分石棉辊。
退火窑前端的部分辊子的高度可调，以适应玻璃带出锡槽时的爬坡。
退火窑传动一般包括两个传动站，当退火窑运行时，直接带动退火窑辊道的为主传动,另一个为从传动，从传动以主传动95%的速度运行，一旦主传动故障，从传动迅速提速代替主传动。
也有的退火窑除了两个主要传动外还带一个小电机传动。
2、退火窑退火窑可分为保温段、密封段和敞开段，保温段指在线镀膜区A0区、退火前区A区、重要退火区B区和退火后区C区，密封段指过渡区E0（或D）区和循环热风冷却区D（或RET）区，敞开段指间接冷却区E区和直接冷却区F区。
目前，以热风工艺为特色的STEIN退火窑普遍使用在浮法玻璃工厂中，我们公司也普遍使用该公司的产品，下面所要阐述的主要以STEIN退火窑为主。
2.1 A区退火窑的前一节或两节是A0区，它的顶是可移动式的，用于在线镀膜。
浮法玻璃退火工艺课件PPT
3:1冷却速度
整个退火的过程是“应力与应变成正比”关系的刚体。
表面永久压应力4产5生0℃了，边-松10也是这个道理30℃
-表示张应力 +表示压应力
+10
30℃
最 黏次度最剧佳 增退 使火 位状 移4态 活5度100℃锐0%减，+1减0小结构差的调8整0明℃显削弱。
-10
30℃
两边部有一定的压应力,中间为较小的张应力，也就是说我们在退火区两侧的温度要控制的比中部稍低一些，这样既可以减少纵炸的危
B区（550～480 ）℃， 减负7.14%也得益颇多
C区（480～390 ℃）， 减负10%意义重大
挖掘换热效率高的Ret区之潜力， 以改善其余各区的工况
从“六个物理特性 阶段、两个退火阶 段和四种退火状态 ”，得到了浮法玻 璃退火窑设计的技 术路线，要点有左 边四条：
退火允许冷却速度的计 算
冷却速度
成型
渐变的规律。
高黏滞塑性体 弹塑性体
整个退火的过程是“应力与应变成 正比”关系的刚体。位移终止，应力松 弛现象消失，不可逆转的永久应力被固 定，如与此后的暂时应力在矢量重合部 位互相叠加。当单种应力或叠加应力超 过玻璃的抗拉强度时，玻璃会炸裂。
退火前 均热
弹性体初态
过渡为完全弹塑性体
完全弹性体
重要
退火四个状态特征
最次退火状态（亚刚体）
分子位移活度几近衰竭，结构调整近乎停顿， 减小结构差的功效甚微。
后续退火状态（完全刚体）
这时，≥1014.5ρ位移终止，结构调整停顿，广义的应力松弛现象 消失。结构差引起的永久应力被固定，只有分子震动，是单纯的应力 与应变成正比关系的刚体。温差只产生暂时应力。玻璃处于暂时应力 活跃，并与永久应力相叠加的后续退火阶段。
退火窑 PPT课件
问题探讨
•减少永久（残余）应力的分析
减小温度梯度最简单的方法是降低冷却速度，但 这会增加退火时间，须要加长退火窑，尤其是浮法 工艺的拉引速度本身就很大，所以这并不是好办法。
原则： 生产出残余应力尽可能小的玻璃，只有通过制定 最佳退火工艺制度才能达到目的。 对形成残余应力影响大的温度范围，冷却速度要 慢，而影响小的温度范围可适当加快冷却速度。 对于暂时应力，当退火结束后就自行消失，所以 原则上玻璃不会炸裂的前提下，应变点后的退火过 程中应尽量加快速度。
退火基本知识
退火的定义
退火是运用适当的温度制度，适当控 制温度降低速度，将玻璃带中产生的热应 力控制在允许的范围内，连续地把成型后 的玻璃原板降到室温，将残余应力减少到 最低限度，以增强玻璃的机械强度和热稳 定性。
退火基本知识
退火的目的
热应力 ： 玻璃本身是热的不良导体，导热性较差，其内 外层温度梯度、硬化速度不一样，将引起玻璃产 生不均匀的内应力， 这种内应力称为热应力 热应力的危害： 会降低玻璃制品的强度和热稳定性，也会影响 玻璃的光学均一性。 如何消除热应力的危害？ 退火就是最大限度地防止或均衡这种热应力而 进行的热处理。
第六章
退
火
窑
玻璃退火的目的是什么？ 玻璃热应力的的类型？ 玻璃退火有哪几个阶段？
退火基本知识
浮法玻璃退火：是最大限度地减小玻璃热应力的过程。 热应力的概念：玻璃内部因温度差而产生的应力称为 热应力。
玻璃在成型过程中，由高温可塑状态的玻璃液变为室 温固态的玻璃制品，在这个过程中，由于玻璃本身是热的 不良导体，其内外层温度梯度不一样、硬化速度不一样， 将引起玻璃产生不均匀的内应力；这种内应力如果超过了 玻璃的极限强度， 就会导致玻璃破裂。 为了最大限度地防止或均衡这种内应力而进行的热处 理，称为退火。
材料工程《玻璃工业窑》课件
材料工程基础及设备多媒体课件
7.5.5.4玻璃池窑主要结构
2. 热源供给部分 （1）空气、煤气通道：经过加热的空气、煤气离开蓄热室
2. 燃料加热温度与火焰控制 煤气加热温度制度对玻璃生产影响极大。
要求煤气质量好且稳定，火焰主要以热辐射方 式传热，火焰长度适中。池窑各对小炉燃料量 分配如表所示。
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7.5.5.3玻璃熔制主要工艺制度与控制
平板玻璃池窑各对小炉燃料量分配
小炉 对数
泡界线 位置
各小炉燃料耗量的百分数
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7.5.5 玻璃工业窑
本节要点： 玻璃生产中所用的热工设备统称为玻璃窑炉，其中
包括玻璃熔窑、退火窑和一些玻璃加工用的窑炉。 本节学习目的是掌握玻璃的熔制过程和玻璃池窑工
作原理，进而了解玻璃的安全、低耗与清洁生产工艺。
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7.5.5.1 玻璃的熔制过程
后，在进入预燃室回合之前流过的通道。也是烟气从火 焰空间排至蓄热室所经过的通道； （2）预燃室：指空气、煤气出水平通道后，借助气流涡动、 分子扩散与相互撞击，在入窑前预先进行部分混合； （3）喷火口：指喷出火焰的地方。喷火口形状、大小与长 短对火焰的速度、厚度、阔度与方向有很大影响。燃油 小炉较为简单，仅使用喷嘴。
原材料
融化
成型 尺寸控制 绞制
窑炉
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玻璃熔液
纤维 Ø 5 -> 24 µm
5 玻璃的退火与退火窑(1)
玻璃退火工艺制度的计算（热风循环强制对流区）
热风循环强制对流区（RET区）：采取对玻璃直接吹循 环热风，使玻璃能以比后退火区大的降温速度或相同的 降温速率冷却，使玻璃带的温度由370~380℃降到 220~240 ℃。
通常又分为两个小区，此区后，一般有一3m的自然冷 却段，后面为直接室温冷却区。
玻璃退火工艺制度的计算（室温风强制对流冷却区）
5.1 退火的原理
温度变形被冻结：应力松弛只消除部分的温度差引起的 暂时应力，当玻璃被冷却到室温并达到内外温度平衡时， 这部分松弛下来的应力就残存下来。
玻璃中内应力的检验方法
原理：玻璃中的内应力使玻璃在光学上的各向同性变为 各向异性，从而使玻璃具有双折射的现象，双折射值的 大小与玻璃中的内应力成正比。光的双折射值可按照玻 璃中单位长度所产生的光程差来表示，测出光程差，根 据不同玻璃的偏光应力系数可以计算出玻璃的内应力。 （例如，对于普通的钠钙硅玻璃，应力系数为 2.85×10-12Pa-1），即0.1MPa的内应力所产生的光 程差约为2.85nm/cm
退火温度制度的确定
退火温度上下限差值：一般在50~100℃。与粘度随温度的 变化特性（料性）有关，料性长，其值偏大。浮法的最高退 火温度在540~570℃，最低退火温度在450~480℃。 制定退火温度制度时需要考虑的问题： 1.退火窑中的温度差：计算时取允许应力的一半进行，保温 时间比实际计算的适当延长，冷却速率适当降低。 2.制品的壁厚影响：厚制品的保温温度应适当降低，保温时 间适当延长。 3. 组成的影响
玻璃退火工艺制度的计算（重要冷却区）
重要冷却区：（按照6mm厚的玻璃计算）：
V----6mm玻璃的拉引速率； C---6mm玻璃在此区域允许的冷却速度（ ℃/Min）， ∆t—玻璃的退火温度上下限差值，取70~80℃ ∆n0—光程差； s—玻璃厚度的一半； LB—退火区的长度，m。 为了获得永久应力比较小的玻璃。玻璃应力的产生主要决定于玻 璃的冷却速度和退火区域内时应力形成的原因：玻璃制品在加热或冷却过程 中，由于其导热性较差，在其表面层和内层之间 必然产生温度梯度，因而在内外层之间产生一定 的热应力。应力的大小与取决于玻璃中的温度梯 度，与玻璃的热胀系数、玻璃 的化学成分有关。
玻璃退火窑的热量分析
玻璃退火窑：是使玻璃带以一定的速度冷却以降低和均化热应力的热工设备，是玻璃生产过程中必不可少的设备。
玻璃的退火主要是通过风机和阀门控制风的压力和流量的大小，使玻璃在退火窑内按一定的速度进行冷却降温。
按照玻璃退火窑各部分的结构和功能划分，沿玻璃前进方向依次分为封闭区、Ret区和敞开区等区域。
按照玻璃退火工艺要求，封闭区又依次分为A区、B区、C区等；敞开区依次分为D区、F区等。
如图1所示。
封闭区即相对封闭的区域，除了入口和出口外均被玻璃退火窑壳体封闭起来，以便保持玻璃退火环境的相对稳定，详见图2。
图1 玻璃退火窑区划简图图2 玻璃退火窑封闭区横截面简图热量的来源：（1）玻璃散发的热量。
一条玻璃生产线在生产一定产品规格的情况下，玻璃在各区内散发的热量是基本稳定的。
玻璃降温所散发的热量是玻璃退火窑热量的主要来源。
（2）辅助电加热散发的热量。
为了弥补玻璃散发热量的不足和退火窑边部的温度低于中间部位温度而形成的横向温差及玻璃退火窑烤窑升温的需要，在退火窑边部玻璃板上和板下均设置有电加热器（见图1和图2）。
这些电加热器所释放的热量Q电是根据其功率的大小而确定的。
（3）各区之间相互作用的热量：包括相互传导的热量和风传导的热量。
热量的去向：（1）玻璃退火窑壳体吸收的热量。
玻璃退火窑壳体是玻璃退火窑的主要构成体，由耐热钢板、普通钢板、保温棉和槽钢等构成，既起到对玻璃的保温作用，又不可避免地吸收一部分热量，这部分热量最终散发到厂房内。
（2）冷却风吸收的热量。
冷却风是使玻璃退火降温的主要因素，通过风机和阀门控制冷却风的压力和流量的大小。
（3）退火窑辊子吸收的热量。
退火窑辊子是支撑和输送玻璃的重要元件，与玻璃板直接接触并且大部分辊体在退火窑内，因此退火窑辊子也吸收一部分热量。
这些热量一部分用来维持辊子本身的温度，另有一部分散发到厂房内等。
退火窑的保温和密封：（1）退火窑的保温。
退火窑封闭区保温棉的性能是退火窑保温增热的关键，因此应选用质量好、导热系数低的保温棉，并且制作退火窑时应尽量填实、填满。
浮法玻璃退火窑
浮法玻璃退火窑退火窑是浮法玻璃生产线的三大热工设备之一。
他的作用就是建立和维持一个满足退火工艺要求的退火温度制度。
玻璃退火区，需创建匀热和结构调整所必需的、均匀的温度场。
退火后区，要控制好冷却速率，防止玻璃炸裂。
除了要保证玻璃品质和成品率，好的退火窑在设计建造时还应该尽量提高退火效率，缩短退火窑长度，在选择材料和设备时要根据退火窑环境的变化进行调整。
另外退火窑在建造时要充分考虑到它的可操作性。
1.退火基本原理玻璃的退火就是为了减小和消除玻璃中的残余内应力，使其在允许值范围内且合理分布。
在降温过程中玻璃由外表向外散热，所以会照成边部和中间，内部和外部的温度梯度。
由于温度的不均就会在玻璃内形成热应力。
当玻璃温度降到最高退火温度时玻璃开始由弹塑体向弹性体转变。
此时的玻璃仍具有黏弹性，根据玻璃的内应力消除理论，在受到不均匀力的作用时，分子间产生位移和形变，以使玻璃达到平衡，消除由温度梯度而产生的内应力。
在这一温度下玻璃中的95％的应力会在2 min 内消失。
随着温度进一步的降低玻璃会向刚性化方向转变，玻璃表面和边部温度低，它们会先达到体积平衡状态不在收缩，而玻璃内部温度比表面高，还会继续收缩，这是就会产生永久应力。
为了消除和减小永久应力，在玻璃退火区（退火上下限温度之间，10050<∆<t ）玻璃的冷却必须要缓慢的进行，以保证玻璃退火质量要求。
当温度低于退火温度时，玻璃基本失去塑性，此时的温度梯度产生的暂时热应力都会随着温度的均衡而逐渐消失。
因此在后退火区可以提高冷却速度，但保证在降温过程中不会应为冷却太猛而造成炸板。
2.退火窑的结构分布根据退火的基本原理，玻璃在不同温度下其冷却速率是不同的。
为了根据不同情况和要求进行退火，以便分区加以控制，以达到提高玻璃退火质量的目的，退火窑被分成了均热预退火区（A 区）、重要退火区（B 区)、后退火区（C 区）、热风循环强制对流冷却区（Ret 区）、冷风强制对流冷却区（F 区）。
7.玻璃退火窑
E 区结构
E 区即自然冷却区, 从该区开始, 玻璃带直接暴露在空
气中, 利用其自然对流使玻璃带得到冷却, 该区除辊道
外无其他任何设备, 只是在封闭区与急冷区之间起过渡 作用。
主讲人：焦宇鸿
F 区结构
F 区即强制冷却区, 该区是
用车间内的室温空气直接
喷吹到玻璃带表面上, 利 用其强制对流使玻璃带快 速冷却。 该区结构与RET 区的内部 结构基本相同,其不同点只 是F 区为敞开结构, 且冷却 风量也比RET 区大。该区 玻璃带上下的冷却风嘴,上 部冷却风量横向分区控制, 下部只控制左右两边的进 风量, 横向不再分区。
主讲人：焦宇鸿
为防止碎玻璃落入下部电加热器内, 一般在下部加热器
上覆盖一层不锈钢丝网。 每列风管有单层、双层或3 层不等, 取决于要求的冷却 速度。在窑内横向风管分为几个部分, 宽窑分为5 个部 分, 窑窄分为3 个部分。窑的宽度与进窑的玻璃带宽度 有关, 每个部分的宽度不等, 在窑中心宽些, 在窑边部窄 些
主讲人：焦宇鸿
浮法玻璃退火技术的发展方向
从我国浮法玻璃生产实践看, 因为退火窑性能不良而影
响生产的情况有两种。
① 退火不良影响正常的产品质量与品种。
② 增加品种和产量但退火窑性能上不能满足。
主讲人：焦宇鸿
科学的设计、科学的制造、科学的运行
(1 ) 运用20 世纪90 年代最新的退火理论进行退火窑方案设计。 (2 ) 目前国内300～500t/ d 退火窑应增加C区长度, 改善玻璃板的热交换 条件。
(3 ) 玻璃板在退火过程中边部最易出问题, 如纵炸、横炸、波浪
边等都是从边部产生的, 但国产退火窑除了装有固定的横向分区 冷却器与加热器外, 没有其他调节板边温度的手段, 特别是板宽 有变化时更易出问题。因此, 退火窑A 区边部应设计往复移动式 电加热器, 根据板边状况, 随时进行调整。 (4 ) 利用冷修机会, 对尚在运行的国产退火窑 A 区的热工过程进 行改造, 如将逆流改为顺流。这种改造可以减少残余应力5%～ 7% ,可以增加5%左右的产量, 且投资很少。