垂直法鋼化玻璃工藝及設備
鋼化玻璃工藝及設備在這里主要介紹一下物理鋼化法生產線的種類及其設備。一垂直法鋼化玻璃工藝及設備玻璃在垂直吊掛狀態進行加熱、成形、淬冷等工藝過程生產鋼化玻璃的生產線,此種生產線分為兩種布置方式:水平布置和垂直布置。(一)水平布置鋼化玻璃生產線玻璃的加熱、成形、淬冷等工藝過程的設備一一加熱爐、模壓機、風柵布置在同一水平面,其布置如圖16-8所示。此種生產線既可以生產水平鋼化玻璃,也可以生產彎鋼化玻璃。OO圖16-8 垂直吊鋼化玻璃生產1.加熱爐它可分為電熱式加熱爐和燃氣式加熱爐。
電熱式加熱爐加熱爐由爐門、爐體、控制設備、輥道及碎玻璃槽等構成。 如圖16-9為電加熱爐內側結構圖.爐體分固定式和活動式兩種。 固定式爐體外邊的型鋼骨架是鋼立柱,柱的下部埋在地面下,爐體不能打開,也不能移動。 活動式爐體的半邊裝在一個小車上,加熱爐檢修時可用車機構將其拉開,最大拉開距離為 600mm。另一邊與固定式爐體相同。爐膛的具體寬度,固定式為 650mm,活動式為500mm.爐體最里層用黏土質耐火磚砌成的爐壁,此磚靠爐膛的一側齒形,電熱元件放在此磚的齒狀槽內,爐膛的寬度為500~650mm,中間層是硅酸鋁纖維氈或耐高溫礦棉氈,外層是板外殼,鋼板外是型鋼立柱。加熱元件是用鎳鉻絲或鐵鉻絲電熱絲繞成螺旋管,絲徑為2.5~3mm,螺旋管直徑為24mm,螺距根據各加熱區所需加熱元件的面積設計確定。 加熱爐分24個加熱區,各區電熱絲的兩端與電源接線板連接。 兩側爐門及頂部爐門均采用平移式爐門,用汽缸或油缸帶動曲柄開啟或閉合。
燃氣式加熱爐燃氣式加熱爐所采用的可燃氣體最多的是天然氣及丁烷。 此種加熱爐的概況如下。爐體由爐壁、保溫層、缸外殼、型鋼立柱組成。 爐壁由黏土質耐火磚砌成,它是爐體的最里層,爐膛的寬度為900mm,中間是由硅酸鋁纖維氈或耐高溫礦棉氈層組成的保溫層,外層是板外殼,鋼板外是型鋼立柱。爐體只設側面爐門,爐頂無門,燃燒的廢氣由爐頂逸出,經排氣罩、排氣管排至車間外,爐門為平移式,用氣缸帶動開啟與閉合。采用無焰噴嘴,每個噴嘴的管路上有單獨的閥門,用于調節供氣量。 天然氣與空氣預先混合,用管道接至各噴嘴。 總管設有總的氣體壓力調節閥,根據爐溫要求,每個無焰噴嘴的壓力調節好后,由總調節閥自動調節全路的供氣壓力,以保證總壓的穩定,從而使爐溫穩定.可燃氣體是鋼化玻璃生產的另一種熱源,與電熱比較,一般情況下是一廉價的熱源。 可燃氣體能夠滿足穩定、均勻、 快速地將玻璃加熱所需溫度的工藝要求,但燃燒不可避免的產生噪聲及廢氣對環境造成污染。 此種形式的加熱爐有1~6室,兩室間有分隔墻,根據設計生產能力確定室數.2.模壓機模壓機是生產彎鋼化玻璃的成形設備之一,其特點是陰模、 陽模對壓,模面用較軟的材料或粘貼軟的、熱導率小的材料,以防止玻璃表面擦傷及減少玻璃的熱量傳至壓模。模壓機由機架、擠壓滑臺、滑行導軌、模具、液壓系統及自控系統組成。 擠壓滑臺裝在滑行導軌上,前者由液壓驅動,其端部裝有一對壓模。 液壓系統由自控系統根據生產的需要,控制壓模相向擠壓或反向擠壓運動,其行程可以調節。模具分為實心模具和空心模具兩種.實心模具用于一步法鋼化工藝,空心模具可以用于一步法和二步法鋼化工藝。實心模具用于一步法生產時,冷卻設備[板孔式風柵見圖 16-11(e)]和模壓機在一起,見圖16-10.模具的結構形式分為管式、箱式、板式等。管式模具是用鋼管焊成架子,陽模完全按彎管鋼化玻4 5璃成品的外形及曲率制成,陰模四周的鋼管的曲率嚴格符合玻璃成品的形狀,工作時主要靠陰模四周的彎鋼管將熱的玻璃壓在陽模上.箱式模具是用鋼板焊成有凸形、凹形曲面的箱體(見圖中的風柵和模具),曲面的形狀、曲率與彎鋼化玻璃成品的形狀、曲率相匹配,模面的曲率需加入玻璃壓彎后在輸送、淬冷過程中回頭彈的補償量。 其表面貼敷幾層玻璃布。用作壓模風柵時,箱體與冷卻風管用軟管連接,模面鉆噴風孔。圖16-10 一步法模壓機、冷卻風柵3.風柵一體示意圖1一行程開關;2一風柵;3-模具;玻璃加熱至軟化溫度附近后,被送到風柵中,由兩邊4一油缸;5一機座帶噴嘴的箱形、條形或管形的風柵相對上下均勻或有規律地進行圓周運動。 風柵中均勻或有規律地排列許多噴嘴與對面的噴嘴對應,冷風從這些噴嘴對著玻璃吹風淬冷或冷卻。根據箱體分為整體式和分布式; 根據噴嘴形式分為噴嘴式、狹縫式、板孔式風柵等(見圖16-11).按照安裝的形式還可以分為外固定式和可調節式。(a)整體株式風柵(b)分布式風柵(c)狹縫式風柵(d)噴嘴式風柵 (e)板孔式風柵圖16-11 風柵設計圖箱式風柵由風箱、機架、噴嘴、圓運動或擺動機構、傳動機構等組成。風箱由鋼板焊接而成,用軟管與冷卻風管連接,一對風箱在車架或吊架上相對而立,相對的風箱上排列許多噴嘴或小孔,可調式噴嘴需要在二步法的風箱或一步法模具上焊有短管,橡膠噴嘴插在此短管上。 而一步法板孔式風柵的噴嘴直接在風箱上鉆孔,孔位與相對的風箱對應。
一般情況下,一種玻璃配一套一步法板孔式風柵,可調節式風柵可以多個品種共用一種風柵。機架由型鋼制成,為了吸收風箱工作時產生的振動,其下部常裝有緩沖彈簧。在二步法中,用于生產彎鋼化玻璃的箱式風柵在機架上設有張合裝置,由氣缸控制,當玻璃進出時,風柵張開,張開角度大約為60.一步法的圓運動機構是機架下裝四個滑動軸承,內裝偏心盤,盤的主動軸由電動機減速機驅動,當旋轉時,偏心輪帶動車架及風箱作圓周運動,噴嘴對著玻璃面按照圓形的軌跡吹風,圓的直徑為40~100mm,我國多采用40mm。 噴嘴材料為耐熱橡膠。如使風柵往復運動,則將車架及輪子放在軌道上,車架上裝一個萬向接頭,它與連桿連接,另一端與偏心輪連接,電機減速機驅動偏心盤旋轉時,連桿驅動風柵往復擺動。分布式風柵[圖16-11(b)]也有噴嘴式和板孔式兩種,它是在箱式風箱的基礎上將兩個整體風箱分成若干個小風箱,小風箱從匯流總管接出。 各個小風箱按產品的形狀對應排列和調節,可生產平或彎鋼化玻璃產品。管式風柵由帶有噴嘴的鋼管組成,根據玻璃產品的形狀進行組合,與產品的形狀對應排列,可生產平或彎鋼化玻璃。狹縫式風柵[見圖16-11(c)]由帶有縫隙式風管組成。 一般只做平鋼化玻璃。壓模式風柵是將熱玻璃壓彎成形和淬冷合二為一的設備。 風柵是由兩個凹凸表面相對箱體構成,凹凸面的形狀、曲率與彎鋼化玻璃成品要求的曲率、形狀相對應?？装迨较潴w由鋼板焊制而成,在具有一定曲率的柵面上鉆許多小孔,孔的周圍貼敷幾層石棉紙或玻璃布等軟性材料,用以防止玻璃表面擦傷及減少玻璃的熱量傳遞至壓膜而使玻璃溫度下降過快。箱體裝在壓膜機軌道上,并用軟管與風箱連接。板孔式風柵在一步法中使用,一般不作圓運動以及往復擺動,也有一些生產廠用圓運動或往復擺動一步法風柵。上述各種風柵用于生產全鋼化玻璃時,噴嘴或吹風孔均勻分布、風壓也均勻分布。 使用相同的風壓冷卻風均勻的吹到玻璃表面,在整個表面上的應力均勻分布,各點的應力分布基本相同。而在生產區域鋼化玻璃時,要保證主視區與周邊區鋼化度的不同,對風柵采取以下三種措施。
第一種是改變主視區噴嘴排列 [如圖16-12(a)所示],主視區噴嘴間距與周邊區噴嘴的比例一般為1:2。第二種是改變主視區噴嘴孔徑[如圖16-12(b)所示]。 主視區噴嘴孔徑與周邊區噴嘴孔徑的比例一般為1:(1.5~2.5).在上述兩種情況下,實際生產中,為了使玻璃表面的應力分布逐漸變化,主視區與周邊區之間設置過渡區,噴嘴的孔徑介于兩者之間。.第三種方法是風柵內部分區供風,分別控制風壓,在各自的管道上設置閥門,以控制主視區及周邊區的不同冷卻風的壓力,可保證兩區的碎片要求。 也稱為區域鋼化風柵。UIL十冷卻風區域部分全鋼化部分區域部分 全鋼化部分區域部分 全鋼化部分(a)區域變換排布(b)直徑變換排布(c)風壓變換圖16-12區域鋼化風柵示意圖4.玻璃運輸設備運輸設備由掛片小車、玻璃運輸機、軌道等三部分組成。 生產彎鋼化玻璃時分掛片、加熱、成形、淬冷和卸片五個工位,而生產平鋼化玻璃及用一步法生產彎鋼化玻璃則有四個工位。玻璃片在掛片工位用吊掛夾鉗掛在掛片小車上,此車的行走輪吊掛在軌道上,由玻璃運輸機將掛片小車自一個工位傳遞至下一個工位。 玻璃運輸機采用曲柄運輸機或由變速電機驅動的可調運輸機。二)垂直布置鋼化玻璃生產線及設備玻璃的加熱、成形,淬冷等工藝過程的設備-風柵、加熱爐、模壓機布置在同一垂直面上的生產線,加熱爐安裝在最下層,模壓機安裝在加熱爐上方的樓面上,風柵安裝在模壓機上方的樓面上。此種生產線常用來生產彎鋼化玻璃,當生產平鋼化玻璃時,熱玻璃從模壓機的?？瘴恢型ㄟ^而達到風柵,模壓機不工作。
生產區域鋼化玻璃時,風柵采用區域鋼化風柵。 此種生產線中,加熱爐有三種布置方式:在車間地面的垂直布置;在底下二層的垂直布置(如圖16-13所示);在地下室一層的垂直布置。下面以加熱爐在車間地面垂直布置為例來介紹其設備。 此種生產線的加熱爐安裝在車間地面2上,模壓機裝在加熱爐上方的樓面上,風柵裝在模壓機上方的樓面上,三臺設備的中心線在同一3~-8垂直面上.4~9模壓機采用液壓傳動,陽模和陰模都配有液t~10壓驅動,能迅速完成成形。 風柵為帶有噴嘴的管式風柵。掛片小車的四組輪子吊掛在導軌上,玻璃吊掛在小車吊桿的夾鉗上。 輸送設備采用兩臺6-鏈式輸送機,一臺在成形室內,為提升掛片小車之用;另一臺在卸料點的上方,為運輸已冷卻彎圖16-13 垂直法鋼化風柵布置圖鋼化玻璃之用.1一傳動裝置;2一軌道;3一機架;4一壓膜機;(三)微粒鋼化玻璃生產線及設備5一橫架;6一加熱電路;7一輸送裝置;微粒鋼化就是用固體微粒作為冷卻介質通過8-一掛玻璃小車;9一玻璃;10一風柵微粒與玻璃的接觸將加熱至軟化點附近的玻璃快速冷卻的方法(見圖16-14)。 固體微粒在流化床中作上下托浮運動。 一般固體微粒的運動是垂直向上運動的(見圖16-15),當周圍氣流發生變化,微粒會隨氣流向側邊運動。 同時微粒也隨浮力的大小上下浮動。 因為上述種種微粒的運動情況,所以微粒對玻璃的冷卻是瞬間和隨機的接觸。 即微粒隨大部分氣流上升,側面接觸玻璃,冷得微粒與熱的玻璃進行熱傳遞,玻璃接觸微粒的部分被局部冷卻。 通過熱交換,內部的熱量向外傳遞,并加熱周圍氣體,熱氣體通過推動微粒離開玻璃表面,新的冷的微粒補充上來繼續冷卻玻璃,如下往復,使得玻璃最終冷卻至一定溫度。~微粒F浮力玻璃·容器W重力圖16-14 微粒鋼化玻璃原理示意圖圖16-15 微粒運動示意圖微粒鋼化玻璃生產線(如圖16-16所示)主要由電加熱爐、模壓機、流化床冷卻設備、掛玻璃小車,傳動裝置和自動控制系統、供氣系統等部分組成。1.電加熱爐電加熱爐與其它電加熱爐系統布置相同,分主加熱區9區,輔助加熱區2區,底區1區.加熱區電爐絲功率根據玻璃的加熱面積確定,總功率在120~265kW.2.壓膜機壓膜機由模具、成形運行裝置、機架、反饋控制系統等組成。 模具與垂直法垂直布置的模具相同,可以是空心模具和實心模具。3.流化床冷卻設備流化床冷卻設備主要由供氣箱、布氣層、流化顆粒承載箱體、冷卻循環系統等組成。
供氣箱由鋼板焊接而成,可承受686.5kPa以下的壓力。 布氣層可以是多空板或多層板,布氣板的作用是氣體經過布氣板后均勻輸出,顆粒通過布氣后的氣體托浮可以像水一樣均勻流動。 流化床顆粒承載箱體裝入冷卻玻璃的顆粒介質,并使顆粒在其內自由流動,玻璃進入流化床內,通過床內的顆粒接觸將玻璃的熱量迅速帶走,并使得玻璃快速冷卻。 冷卻循環系統使得冷卻介質能夠保持一定的溫度。4.掛玻璃小車它由吊架、垂直運動軌道、運動系統、運動機架等部分組成。 它于一般垂直鋼化玻璃生產方式有所不同,小車既要完成水平方向的移動, 又要完成玻璃成形和冷卻的垂直運動。 水平移動的定位和垂直運動的定位要求精確。5.傳動裝置傳動裝置主要指玻璃水平運行過程的裝置。 它可以由齒輪、 齒條及配套電機、減速機、位置開關等零部件實現長距離精確定位運行控制,也有用鏈條、電機、減速機、開關等組成。此外,它還可以使用鋼絲繩、電機、減速機、開關等組成該系統。6.自動控制系統運行控制系統必須有伺服開環或閉環控制系統才能達到設備運行位置精確控制,溫度控制系統與其它設備相同。