CN102491631A - 人工时效消除钢化玻璃绝缘子中NiS降低自爆率技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种人工时效消除钢化玻璃绝缘子中NiS降低自爆率技术，其特征是：均质处理循环过程包括加热、恒温、和冷却三个阶段.加热阶段使玻璃件达到280℃时；恒温阶段，持续时间为2小时；冷却阶段可以在炉内空气温度达到70℃时结束。本发明的有益效果在于：在冷热冲击检验后增加了一条硫化线剔除残留在玻璃件中的NiS，利用均质炉将钢化玻璃再次加热到290oC左右并保温一定时间，使玻璃中的硫化镍在组装前完成晶相转变，让今后可能自爆的玻璃在工厂内提前破碎。淘汰了含有缺陷的产品，有效地控制了玻璃绝缘子线路运行自爆率，使每1万平方米玻璃，在１年之内再发生１例自爆的概率小于1%。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种玻璃制品的处理技术。
背景技术
玻璃件在钢化前内部的硫化镍都处于高温态的a-NiS相，随着玻璃进入钢化机风栅急冷，玻璃中的硫化镍在379oC发生相变。与浮法退火窑不同的是，钢化急冷时间很短，来不及转变成低温态β-NiS而以高温态硫化镍a相被“冻结”在玻璃中。快速急冷使玻璃得以钢化，形成外压内张的应力统一平衡体。在已经钢化了的玻璃中硫化镍相变低速持续地进行着，体积不断膨胀扩张，对其周围玻璃的作用力随之增大。钢化玻璃内部本身就是张应力层，位于张应力层内的硫化镍发生相变时体积也形成张应力，这两种张应力叠加在一起，足以引发钢化玻璃的破裂即自爆。
广义自爆一般定义为钢化玻璃在无直接外力作用下发生自动炸裂的现象。实际上，钢化加工过程中的自动爆裂与贮存、运输、使用过程中的自爆是二个完全不同的概念，二者不可混淆。前者一般由玻璃中的砂粒、气泡等夹杂物及人为造成的缺口、刮伤、爆边等工艺缺陷引起的。后者则主要由玻璃中硫化镍(NiS)相变引起的体积膨胀所导致。只有后者才会引起严重的质量问题及社会关注，所以本申请提到的自爆均指后一种情况。
目前国内外多数玻璃绝缘子生产厂商采用自然陈化的方式控制线路自爆率的方法，待有内部缺陷的玻璃件自然淘汰后再进行组装，这种方法很难保证自爆率。
目前还不能确切地知道玻璃中是如何混入镍的，最大可能的来源是生产玻璃绝缘子石英砂和其它矿物原料带入微量镍元素，硫毫无疑问来源于配合料中及燃料中的含硫成份，在高温熔化时形成硫化镍，当温度超过1000oC时，硫化镍以液滴的形式随机分布在熔融的玻璃中。这些小液滴的固化温度为797oC，当温度降低至797℃时，这些小液滴结晶固化，1克硫化镍就能生成约1000个直径为0.15mm的小结石。硫化镍处于高温的a-NiS晶相，当温度降低至379℃时，发生晶相变为低温状态的β-NiS晶相。同时有2.38%体积膨胀，这个转变过程的快慢取决与硫化镍颗粒中的组成物的百分含量，还取决于周围温度。如果硫化相没有转变完全，则即使在自然存放及正常温度条件下这一过程仍缓慢发生晶相转变伴随自爆。所以，采用自然陈化的方式很难有效的控制玻璃绝缘子因NiS引起的自爆。
发明内容
本发明的目的是提供一种人工时效消除钢化玻璃绝缘子中NiS降低自爆率技术以弥补现有技术之不足。
均质处理是彻底解决玻璃绝缘子自爆问题的有效方法。将钢化玻璃再次加热到后并保温一定时间，使玻璃中的硫化镍在组装前完成晶相转变，让今后可能自爆的玻璃在工厂内提前破碎。即为均质处理，也称引爆处理。
从原理上看，均质处理似乎很简单。实际并非如此，玻璃中的硫化镍夹杂物往往是非化学计量的化合物，含有比例不等的其他元素，其相变速度高度依赖于温度。我们的研究结果表明，280oC时的相变速率是250oC时的100倍, 因此必须确保均质炉内的玻璃经历同样的温度制度。否则一方面有些玻璃温度太高，会引起硫化镍逆向相变; 另一方面温度低的玻璃因保温时间不够，使得硫化镍相变不完全。两种情况均会导致无效的均质处理。所以，均质的程序和参数至关重要。
本发明的技术方案是：人工时效消除钢化玻璃绝缘子中NiS降低自爆率技术，其特征是：均质处理循环过程包括加热、恒温、和冷却三个阶段：加热阶段开始于所有玻璃件进入均质炉与周边温度开始接触，利用不受限制的空气循环使每一片玻璃件均匀受热，当玻璃件达到280℃时结束；恒温阶段开始于所有玻璃的表面温度达到280℃，持续时间为2小时；冷却阶段开始于达到280℃的玻璃在结束恒温290±10℃2 个小时后，在此阶段玻璃温度应冷却到环境温度。冷却阶段可以在炉内空气温度达到70℃时结束。
人工时效消除钢化玻璃绝缘子中NiS降低自爆率技术，其特征是：均质炉采用强制对流加热的方式加热玻璃。对流加热靠热空气加热玻璃，利用不受限制的空气循环使每一片玻璃件均匀受热，加热元件布置在风道中，空气在风道中被加热，然后进入炉内。这种加热方式可避免元件直接辐射加热玻璃，引起玻璃局部过热。
本发明的有益效果在于：在冷热冲击检验后增加了一条硫化线剔除残留在玻璃件中的NiS，利用均质炉将钢化玻璃再次加热到290oC左右并保温一定时间，使玻璃中的硫化镍在组装前完成晶相转变，让今后可能自爆的玻璃在工厂内提前破碎。淘汰了含有缺陷的产品，有效地控制了玻璃绝缘子线路运行自爆率，使每1万平方米玻璃，在１年之内再发生１例自爆的概率小于1%。
具体实施方式
实施例： 1 均质处理
均质循环过程包括加热、恒温、和冷却三个阶段。
1.1加热阶段，加热阶段开始于所有玻璃件进入均质炉与周边温度开始接触，当玻璃件达到280℃时结束。达到此温度的时间在校准程序中确定。此时间取决于均质炉的尺寸、处理玻璃的数量、玻璃之间的间隔和加热系统的加热能力。
备注1： 为促进有效加热，炉内空气温度可以超过320℃。然而，玻璃表面温度不可超过320℃。玻璃表面温度超过300℃的时间应最小化。 备注2： 当玻璃温度超过300℃时，应注意确保玻璃特性没有明显改变。
1.2恒温阶段，恒温阶段开始于所有玻璃的表面温度达到280℃。持续时间为2小时。
为确保玻璃表面温度在整个恒温阶段中保持在290±10℃的范围内，均质炉需要精准操控。
1.3冷却阶段，冷却阶段开始于达到280℃的玻璃在结束恒温290±10℃2 个小时后。在此阶段玻璃温度应冷却到环境温度。冷却阶段可以在炉内空气温度达到70℃时结束。
备注：冷却速率应加以控制，使玻璃因热应力的破碎减少到最小化。
2 均质处理系统
2.1均质炉
均质炉必须采用强制对流加热的方式加热玻璃。对流加热靠热空气加热玻璃，利用不受限制的空气循环使每一片玻璃件均匀受热，加热元件布置在风道中，空气在风道中被加热，然后进入炉内。这种加热方式可避免元件直接辐射加热玻璃，引起玻璃局部过热。
对流加热的效果依赖于热空气在炉内的循环路线，因此均质炉内的气体流股必须经过精心设计，总的原则是尽可能地使炉内气流通畅、温度均匀。即使发生玻璃破碎，碎片也不能堵塞气流通路。
只有全部玻璃的温度达到至少280oC并保温至少2小时，均质处理才能达到满意的效果。然而在日常生产中，控制炉温只能依据炉内的空气温度。因此必须对每台炉子进行标定试验，找出玻璃温度与炉内空气温度之间的关系。炉内的测温点必须足够多，以满足处理工艺的需要。
2.2玻璃件堆置方式
均质炉内的玻璃件之间是热空气的对流通道，因此玻璃的堆置方式对于均质处理的质量是极其重要的。首先玻璃的堆置方向应顺应气流方向，不可阻碍空气流股。其次，玻璃件与玻璃件之间的空隙须足够大，分隔物不能堵塞空气通道，玻璃件之间至少须有20cm的间隙，玻璃件之间不能直接接触，以免因相互紧贴引起温差过大而破碎。
2.3均质温度制度
均质处理的温度制度也是决定均质质量的一个决定性因素。1990年版的德国标准 DIN 18516笼统规定了均质炉内的平均炉温为290±10oC，保温时间长达8小时。实践证明按此标准进行均质处理的玻璃自爆率还是较高，结果并不理想。我们累积的数据分析表明，均质炉内玻璃的温度在290±10oC下保温2小时，严格此标准均质处理过的玻璃，发生后续自爆的概率在0.01以下。此概率的意义是：每1万平方米玻璃，在１年之内再发生１例自爆的概率小于1%。由此才可自信地称钢化玻璃为 “安全玻璃”。
故本公司提出的玻璃绝缘子年自爆率为万分之一是有科学依据和数据支持的。
Claims (2)
1.人工时效消除钢化玻璃绝缘子中NiS降低自爆率技术，其特征是：均质处理循环过程包括加热、恒温、和冷却三个阶段：加热阶段开始于所有玻璃件进入均质炉与周边温度开始接触，利用不受限制的空气循环使每一片玻璃件均匀受热，当玻璃件达到280℃时结束；恒温阶段开始于所有玻璃的表面温度达到280℃，持续时间为2小时；冷却阶段开始于达到280℃的玻璃在结束恒温290±10℃2 个小时后，在此阶段玻璃温度应冷却到环境温度，冷却阶段可以在炉内空气温度达到70℃时结束。
2. 根据权利要求1所述的人工时效消除钢化玻璃绝缘子中NiS降低自爆率技术，其特征是：均质炉采用强制对流加热的方式加热玻璃，对流加热靠热空气加热玻璃，利用不受限制的空气循环使每一片玻璃件均匀受热，加热元件布置在风道中，空气在风道中被加热，然后进入炉内，这种加热方式可避免元件直接辐射加热玻璃，引起玻璃局部过热。
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