退火过程的分析

1.1应力分类及形成原因

浮法玻璃在退火过程中可能产生的热应力有永久应力和暂时应力两种。

永久应力是当高温玻璃经退火到室温并达到温度均衡后，玻璃中仍然存在的热应力也称为残余应力。暂时应力是随温度梯度的存在而存在，随温度梯度的消失而消失的热应力。

永久应力一般产生于转变温度和应变温度范围之间，暂时应力则伴随着整个退火过程。

①暂时应力

当浮法玻璃处于弹性形变范围内（应变温度以下）进行加热或冷却过程时，由于其导热性较差，在其内外层之间必然产生一定的温度梯度，因而在内外层之间产生一定的热应力。如：当玻璃从应变温度以下冷却时，玻璃内外产生了温差，玻璃外层温度低于内层，故外层收缩大于内层，这样，外层的收缩受到内层的膨胀作用（拉伸作用），内层膨胀受到外层的压缩作用，因此玻璃在冷却时表面受到张应力，内部受到压应力。

如果在外层玻璃冷却到一定温度而使整块玻璃进行均热时，玻璃外层已不再收缩，内层却随着温度的不断降低而继续收缩。这样外层受到压应力，内层受到张应力。它们的大小和冷却过程中所产生的应力大小相等，方向相反，所以当玻璃的温度均衡后，玻璃中的应力也就消失了。但必须注意，当暂时应力超过玻璃的极限强度时，同样会产生破裂。相反，玻璃在加热时表层受到压应力，内部受到张应力。

由于玻璃属于脆性材料，能够承受的抗压能力是抗张能力的10倍，因此，玻璃能够承受的加热速率可以比冷却速率大一些。

②永久应力

如前所述，当浮法玻璃由高温（转变温度以上）逐渐冷却时，玻璃内外层产生温差。开始处在转变温度区域（玻璃黏度在109～1012PaS）之内玻璃，由于分子的热运动能量较大，玻璃内部结构基团间可以产生位移变形等能够使由温差而产生的内应力得以消失，这个过程称为应力松弛。由于应力松弛的作用，尽管此时存在温差却不产生应力。

当玻璃的冷却过程发生在退火温度区域（1013～1014。5PaS ）时，玻璃从粘塑弹性体逐渐转变成弹性体，此时应力松弛的作用仅能消除温差内应力户的部分应力x。当玻璃被冷却到应变温度以下时，玻璃内所产生的内应力相应为（P-x）；当进一步冷却到室温并达到内外均一时，玻璃应力值的变化为P，而残留在玻璃中的内应力的大小正好为应力松弛的那部分x，称为永久应力或残余应力。

浮法玻璃内永久应力产生的直接原因是在退火温度区域内应力松弛的结果。应力松弛的程度取决于在该温度区域内的冷却速度、温度梯度、黏度和玻璃厚度等。过大的永久应力会使浮法玻璃在储存、运输、加工、使用过程中炸裂。

1.2退火上下限温度

玻璃中残余内应力的减少或消除，只有将玻璃重新加热到开始塑性变形时才有可能。玻璃在此塑性变形时的温度范围，称为玻璃的退火温度范围。退火的上限温度指制品在该温度

15min内能消除全部应力或3min内消除95％应力的温度,黏度为1013PaS,一般对应于玻璃的温度,545℃；；退火下限温度则指在16h内消除全部应力或3min内消除5％应力的温度,黏度为1014.5PaS,一般对应于玻璃的温度,515℃。这两个温度构成了玻璃的退火温度范围。

2退火窑分区

退火窑内宽4250米,外宽4930米,总长102.636米.

2.1 加热均热预退火区（A区）

玻璃带进入退火窑的温度一般为（600℃），此温度高于玻璃的最高退火温度，玻璃带通过此区，逐步预先均匀地冷却到玻璃的最高退火温度。对某一厚度的玻璃带，在此区可以用比在退火区快50%的速度进行冷却。

该区分五节,每节3米,该区上下有辐射冷却器和电加热装置。上面辐射冷却器分五个区，五个风阀,板下分四个区，三个风阀,板上有边部电加热和可移动电加热，板下有电加热分五个区。冷风顺流，风机2台。功率11KWx2,风量5000m3/h.电加热:可移动81kwX2,边126x2,

板底126x2+63x2+84.

2.2重要冷却区（B区）

退火后的玻璃中的永久应力的大小及其分布状况，主要决定于玻璃在此区的冷却速度和温度的分布情况。所以必须正确地确定其冷却速度，精心地进行退火，以保证玻璃的退火质量。

玻璃在退火过程中，既会产生暂时内应力，也会产生永久内应力（在玻璃完全冷却到室温后出现）。只要冷却速度大于零，则暂时的热弹应力（即暂时应力）在任何温度下都会产生，而永久应力的产生，是由于在高温下玻璃中热弹应力松弛的结果。热弹应力松弛的部分越大，则冷却后玻璃中的永久内应力就越大。退火理论表明，玻璃中永久应力等于退火中松弛掉的应力的总和，但符号相反。玻璃只有在低于退火下限温度下冷却，永久内应力才不再产生，因为此时玻璃的黏度已经增大，热弹应力实际上不可能松弛。

在退火区域中，玻璃的内应力的产生决定于两个因素：首先是玻璃的冷却速度，其次是玻璃在退火温度区域中冷却过程热弹应力的松弛速度。研究结果认为，应力松弛速度与应力的平方成正比，而应力的大小，当玻璃的化学成分一定时，主要决定于冷却速度，所以在退火区域内玻璃中的热弹应力的松驰速度归根到底也与冷却速度有关。因此，为了获得永久内应力较小的玻璃，必须正确地确定和控制玻璃在退火区域内的冷却速度。

B区分9节,每节3米,B区板上分五个冷却区，五个风阀，板下分四个冷却区，共用一个风阀，板上有边部电加热。风机两台，冷风逆流。功率11KWx2,风量5000m3/h.电加热:边162x2

2.3冷却区（C区）

冷却区（亦称后退火区）玻璃退火区域以下，即在玻璃退火的下限温度以下的冷却，可以较快的速度进行，但冷却速度也不能太快。如冷却速度太快，则会引起暂时应力过大而使玻璃破裂。玻璃在C区的冷却速度，可以用比其在退火区大1.5倍左右的速度进行冷却，只要玻璃板的上下表面和横向的温度差不太大，是不会引起玻璃作裂的。

该区分五节,每节3米,C区板上分五个冷却区，五个风阀，板下分四个冷却区，共用一个风阀，板上有边部电加热。风机2台。功率15KWx2,风量10000m3/h.冷风逆流.电加热:边45x2

2.4 D区

D区即过渡区，它介于C区和RET区之间，起连接作用，其形式为一封闭结构，窑内既无加热装置也没有冷却装置，窑体只用一层钢板进行密封，但不作保温处理。D区长3.3米.

2.5热风循环强制对流冷却区（RET区）

玻璃带从后退火区来时的温度大约为370～380℃，但又不能用室温空气直接冷却玻璃，以免玻璃冷却温度过大而引起炸裂。因此，采取控制循环热风的温度，对玻璃带进行直接吹风对流却，以使玻璃能以比其在后退火区稍大或相同的冷却速度进行对流冷却，使玻璃带的表温度降到230℃。风机一台,无备用,板上风阀分五个区,板下一个风阀.RET区长9米. 功率37KW,风量50000m3/h.

退火窑在此区之后，就没有壳体了，一般有一过渡的自然冷却段E区，其长度约3.6m左右，后面就是直接室温空气冷却区.

2.6室温风强制对流冷却区（F区）

玻璃带经过热风直接冷却，使玻璃表面温度降到230℃以下。采用室温空气进行直接喷吹制对流冷却，玻璃带在此区的后半部，由于玻璃带的表面温度已降低，玻璃表面和室温空气的温度差大大减少，这就意味着玻璃实际冷却速度已不可能太快。根据实践经验和理论计算，玻璃带在此区后半部的冷却速，大约只能达到前半部的1/2。F区分3个区F1、F2、F3区,每个区两台风机,一用一备.板上风阀分五个区,板下一个风阀.F1区12米,F2区9米,F3区9米.

F1功率37KWx2,风量40000m3/h. F2功率18.5KWx2,风量30000m3/h. F3功率18.5KWx2,风量30000m3/h.