CN107840561B - 玻璃挤压式二次拉板成型装置及其方法 - Google Patents

玻璃挤压式二次拉板成型装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种材料利用率高的玻璃挤压式二次拉板成型装置及其成型方法。玻璃挤压式二次拉板成型装置，依次设置有挤压装置、软化温度控制炉、出口加热器和夹边拉板机，且在所述软化温度控制炉和出口加热器内设置软化成型金属模。本发明由于在玻璃的析晶温度区以下成型，因此玻璃不析晶；由于没有采用开片法，因此没有锯片厚度损耗，材料利用率高，可达到75％以上；本发明与浮法、溢流法生产相比，由于没有玻璃熔炼炉，因此更换玻璃牌号及品种迅速、简便，且投资小，能很好地满足和适应灵活多变的市场需求。

Description

玻璃挤压式二次拉板成型装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种成型装置，特别是涉及一种针对小批量、易析晶的玻璃板的低温挤压成型装置及其成型方法。
背景技术
目前，平板玻璃生产主要有三种方法：浮法、溢流法、条块状玻璃开片法。前两种方法投资大，工艺较成熟，产量高，但不适于小批量、多品种平板玻璃的生产。条块状玻璃开片法虽然能满足小批量、多品种的生产要求，但其也有切割开片良品率低、原材料损耗大、玻璃切割粉料对周围环境的损害等问题。
另外，前两种方式的成型粘度(温度)范围一般在105-103泊，而对于特种玻璃而言，该区域温度正好处于玻璃的析晶区，这会造成产品出现结石、失透、表面纹路等缺陷，析晶严重时还会造成生产时流量波动甚至断流，因此目前对这类板玻璃一般还是采取上述第三种方法生产，但该方法材料利用率较低，一般为50％左右。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种材料利用率高的玻璃挤压式二次拉板成型装置。
本发明还要提供一种采用上述装置的成型方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：玻璃挤压式二次拉板成型装置，依次设置有挤压装置、软化温度控制炉、出口加热器和夹边拉板机，且在所述软化温度控制炉和出口加热器内设置软化成型金属模。
进一步的，还包括伺服控制系统、温度控制系统和变频调速系统，所述伺服控制系统控制挤压装置，为软化成型金属模内的软化玻璃提供合适的挤压力和挤压速度；所述温度控制系统控制软化温度控制炉和出口加热器，为软化成型金属模内的玻璃块提供合适的软化温度和拉制温度；所述变频调速控制系统控制夹边拉板机，为夹边拉板机提供合适的转速。
进一步的，所述挤压装置、软化成型金属模、软化温度控制炉、出口加热器和夹边拉板机都安装在机架上。
进一步的，所述挤压装置包括连接在一起的伺服电动缸和压头。
进一步的，所述伺服电动缸头部装有压力传感器并通过螺纹与压头连接。
进一步的，所述伺服电动缸可以改变压头压力作匀速直线运动，也可以设定恒定的压力使压头做变速直线运动。
进一步的，在所述伺服电动缸与压头的连接处设置热阻绝层。
进一步的，所述软化成型金属模包括软化凹模、挤出成型模和模座，所述软化凹模和挤出成型模通过模座连接，所述软化凹模设置在软化温度控制炉内，所述挤出成型模设置在出口加热器内。
进一步的，所述挤出成型模的出口狭缝的宽度W0的尺寸按W0/W＝1～5选择，其中，W是成品玻璃板的厚度。
进一步的，所述模座与机架的支撑平板连接。
进一步的，在所述软化凹模和挤出成型模出口端左右两侧设置有热偶检测孔。
进一步的，当玻璃软化温度在600-900℃之间时，所述软化成型金属模采用0Cr25Ni20材质制成。
进一步的，当玻璃软化温度在600℃以下时，所述软化成型金属模采用0Cr17Ni12Mo2材质制成。
进一步的，所述软化温度控制炉包括外壳、保温板和电阻加热盘，所述保温板设置在外壳内，所述电阻加热盘设置在保温板内。
进一步的，在所述保温板内四周的上下位置各安装了2对电阻加热盘，且被连接成上下2组电加热回路。
进一步的，在所述软化温度控制炉内形成预热可调温控区和软化可调温控区。
进一步的，在所述软化温度控制炉外设置抗膨胀和顶紧装置。
进一步的，所述出口加热器上设置有多组加热棒，形成软化成型金属模的挤出成型模内的玻璃的成型区。
进一步的，所述夹边拉板机采用2台，分别设置在玻璃板的左右两边，所述夹边拉板机包括变频调速电机、旋转拉杆和一组滚轮，所述2台变频调速电机带动旋转拉杆使左右两组滚轮相向旋转。
进一步的，所述滚轮上设置有网纹滚花，以加大玻璃板与滚轮间的摩擦力。
玻璃挤压式二次拉板成型方法，包括以下步骤：
1)在软化成型金属模内加入玻璃块；
2)软化温度控制炉和出口加热器通电加热，软化成型金属模内的玻璃吸收软化温度控制炉放出的热量，使玻璃块的温度达到成型温度后，保温一段时间，软化温度控制炉内的预热可调温控区和软化可调温控区为设置在炉内的软化凹模中的玻璃块提供合适软化的温度，出口加热器为软化成型金属模的挤出成型模内玻璃挤出成型提供合理的拉制温度；
3)启动挤压装置，使压头以设定好的压力和速度下压并挤出软化成型金属模内的玻璃；
4)2台夹边拉板机的左右两组滚轮分别夹住挤压出的玻璃板边部，2组滚轮在变频调速电机的带动下以一定的转速相向旋转，给挤出的玻璃板一个拉力，防止玻璃板收缩，得到平整且厚度一定的玻璃板。
进一步的，步骤2)所述软化温度控制炉内的最高温度小于Tl但大于或等于Tl-50℃，其中Tl为玻璃的液相温度。
进一步的，所述成型的粘度为107-105泊。
进一步的，采用垂直拉板或水平拉板。
进一步的，步骤3)所述压头与软化成型金属模的软化凹模的内壁之间的间隙δ为0.2～2mm。
进一步的，所述压头进入软化成型金属模内的深度h为预热可调温控区的高度H的1/5～2/3。
本发明的有益效果是：本发明由于在玻璃的析晶温度区以下成型，因此玻璃不析晶；由于没有采用开片法，因此没有锯片厚度损耗，材料利用率高，可达到75％以上；本发明与浮法、溢流法生产相比，由于没有玻璃熔炼炉，因此更换玻璃牌号及品种迅速、简便，且投资小，能很好地满足和适应灵活多变的市场需求。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是本发明装置的挤压装置的结构示意图。
图4是本发明装置的软化成型金属模的剖视图。
图5是本发明装置的软化温度控制炉的剖视图。
图6是图5的B-B剖视图。
图7是本发明装置的出口加热器的剖视图。
图8是图7的俯视图。
图9是图7的C-C剖视图。
图10是本发明装置的夹边拉板机的结构示意图。
图11是图10的俯视图。
图12是图10的D-D剖视图。
具体实施方式
如图1-2所示，本发明依次设置有挤压装置1、软化温度控制炉3、出口加热器4和夹边拉板机5，且在软化温度控制炉3和出口加热器4内设置软化成型金属模2，其中，挤压装置1、软化成型金属模2、软化温度控制炉3、出口加热器4和夹边拉板机5都安装在机架6上。
上述挤压装置1包括伺服电动缸11和压头12，如图3所示。伺服电动缸11头部装有压力传感器并通过螺纹与压头12连接，伺服电动缸11可以改变压头12压力作匀速直线运动，也可以设定恒定的压力使压头12做变速直线运动，为软化后的玻璃提供压力并挤出。由于压头12在工作时与玻璃直接接触并散热，因此压头12会造成软化玻璃较大的热量损失，使玻璃的流动性变差，因此，本发明在伺服电动缸11与压头12的连接处增加设置了高热阻绝层，以减少软化玻璃的热量损失。
上述软化成型金属模2包括软化凹模21、挤出成型模23和模座22，软化凹模21和挤出成型模23通过模座22连接，模座22与机架6的支撑平板连接，如图4所示。由于本发明装置主要是在低粘度区挤压玻璃，玻璃的变形能力和流动性都较差，必须给模具内的玻璃一个较大外部推力，才能使软化的玻璃从挤出成型模23中顺利挤出，但这样就给模具材料的耐高温强度、耐酸碱腐蚀性和抗氧化性提出了较高的要求。经过反复实验，本发明优选玻璃软化温度在600-900℃之间时，软化成型金属模2采用0Cr25Ni20材质制成，玻璃软化温度在600℃以下时，软化成型金属模2采用0Cr17Ni12Mo2材质制成。软化凹模21内部形状为一个与填装玻璃块形状相适应的空腔，截面形状可以为矩形、圆形、椭圆形、三角形或菱形等，用于填装待成型的玻璃块，并吸收软化温度控制炉3放出的热量，使玻璃块的温度达到可成型温度。挤出成型模23的内部形状可为一个Y字形的空腔，根据挤压不同牌号的玻璃，挤出成型模23的出口狭缝24的宽度W0的尺寸按W0/W＝1～5选择，其中，W是成品玻璃板的厚度。在软化凹模21上设置有2个热偶检测孔，在挤出成型模23出口端左右两侧各设置有1个热偶检测孔，以实时检测温度。对于成型易粘模的玻璃，为防止压头12挤压玻璃结束后退出时出现困难，可以在软化成型金属模2的上部安装辅助顶紧装置，防止压头12退出时使软化成型金属模2发生位置移动。
上述软化温度控制炉3包括金属外壳31、保温板32和电阻加热盘33，如图5-6所示。保温板32设置在金属外壳31内，并在保温板32内四周的上下位置各安装了2对电阻加热盘33，且被连接成上下2组电加热回路，分别在软化温度控制炉3内形成预热可调温控区34和软化可调温控区35，上述软化成型金属模2穿过软化温度控制炉3，且软化成型金属模2的软化凹模21设置在软化温度控制炉3内，上述预热可调温控区34和软化可调温控区35为设置在炉内的软化凹模21中的玻璃块提供合适软化的温度。
上述出口加热器4套装在软化成型金属模2的挤出成型模23上，出口加热器4中间设置有通孔42，用于穿过软化成型金属模2的挤出成型模23，出口加热器4上插入了多组圆柱形的加热棒41，形成挤出成型模23内的玻璃的成型区，为玻璃挤出成型提供合理的拉制温度，如图7-9所示。
上述夹边拉板机5包括变频调速电机51、旋转拉杆52和一组滚轮53，如图10-12所示。本发明采用2台夹边拉板机5，分别设置在玻璃板7的左右两边，滚轮53上设置有网纹滚花，以加大玻璃板7与滚轮53间的摩擦力。工作时，2台夹边拉板机5的左右两组滚轮53分别夹住挤压出的玻璃板7边部，同时，在变频调速电机51的带动下，通过旋转拉杆52使2组滚轮53以一定的转速相向旋转，如图12所示，给挤出的还具有一定黏弹性的玻璃板7一个垂直向下的拉力，防止玻璃板7横向收缩，从而得到平整且厚度一定的玻璃板7。
本发明还包括控制系统，控制系统包括伺服控制系统、温度控制系统和变频调速系统。伺服控制系统控制挤压装置1，为软化成型金属模2内的软化玻璃提供合适的(所需要的)挤压力和挤压速度；温度控制系统控制软化温度控制炉3和出口加热器4，为软化成型金属模2内的玻璃块提供适宜的(所需要的)软化温度和拉制温度，以便于挤压成型；变频调速控制系统控制夹边拉板机5，为滚轮53提供合适的(所需要的)转速，使挤压出的玻璃板7获得合适的(所需要的)拉力，从而得到所需要的厚度和宽度的玻璃板。
本发明的玻璃二次拉板成型方法，包括以下步骤：
1)在软化成型金属模2内加入适当的预热好的玻璃块；
2)软化温度控制炉3和出口加热器4通电加热，当软化成型金属模2内的玻璃达到设定温度后，保温一定的时间；
3)启动挤压装置1，使压头12以设定好的压力和速度下压并挤出玻璃；
4)调整夹边拉板机5的滚轮53的转速，以得到需要厚度平整的玻璃板。
压头12到达下限位后停止挤压，开始反向运动取出压头12，然后再加入已经预热好的玻璃块重复挤压成型，形成连续生产。
在成型方法上，本发明根据玻璃各向同性收缩的特性，要求软化成型金属模2出口的宽度与产品的板厚差异不能太大，否则会由于收缩造成宽度无法达到使用要求，因此本发明设计软化成型金属模2的挤出成型模23的出口狭缝24的宽度W0与最终成品玻璃板的厚度W的比值W0/W＝1～5；本发明的成型粘度(温度)在107-105泊，具体根据实际玻璃的析晶区域设定，在该粘度下玻璃的流动性差，只依靠重力玻璃无法从软化成型金属模2出口流出，因此设计了相应的挤压装置1，施加压力的方向一般为垂直向下，即：挤压装置1、软化成型金属模2、软化温度控制炉3、出口加热器4、夹边拉板机5设置为垂直排列，且垂直拉板，挤压装置1设置在软化温度控制炉3上方，夹边拉板机5设置在出口加热器4下方，如图1-2所示。但考虑到后续工序的方便，也可改为水平方向，也就是说，本发明还可以将挤压装置1、软化成型金属模2、软化温度控制炉3、出口加热器4、夹边拉板机5设置为水平排列，且水平拉板。但无论如何排列，软化温度控制炉3和出口加热器4需要依次设置在一起(即：紧紧靠在一起)，为软化成型金属模2内的玻璃提供连续的预热区、软化区和成型区。
在成型中由于成型温度与玻璃硬化温度差异小，因此温度必须严格控制，一般至少分为预热区、软化区和成型区三区进行控制。为避免玻璃在软化和成型区析晶，软化温度控制炉3内的最高温度应低于玻璃的液相温度Tl，软化温度控制炉3内的最高温度一般为小于Tl但大于或等于Tl-50℃。
压头12与软化成型金属模2之间的间隙过大会引起玻璃的堆积造成二者粘连，但如压头12与软化成型金属模2接触的话，其间产生的摩擦力会损耗压头12的压力，因此本发明设计压头12与软化凹模21的内壁之间的间隙δ一般为0.2～2mm。压头12进入软化成型金属模2内的位置过深也会引起粘模，一般压头12不能进入软化区，进入的深度h一般为预热可调温控区34的高度H的1/5～2/3，如图5所示。
软化成型金属模2和软化温度控制炉3受热后产生膨胀，在压力方向上以压型温度700℃为例一般会增长1％，因此本发明在软化温度控制炉3外需设置相应的抗膨胀和顶紧装置。
本发明由于在玻璃的析晶温度区以下成型，因此玻璃不析晶；由于没有采用开片法，因此没有锯片厚度损耗，材料利用率高；本发明与浮法、溢流法生产相比，由于没有玻璃熔炼炉，因此更换玻璃牌号及品种迅速、简便。

Claims (17)

1.玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：依次设置有挤压装置（1）、软化温度控制炉（3）、出口加热器（4）和夹边拉板机（5），且在所述软化温度控制炉（3）和出口加热器（4）内设置软化成型金属模（2），在所述软化温度控制炉（3）内形成预热可调温控区（34）和软化可调温控区（35）；所述软化成型金属模（2）的挤出成型模（23）的出口狭缝（24）的宽度W0的尺寸按W0/W=1~5选择，且在玻璃的析晶温度区以下成型，其中，W是成品玻璃板的厚度，所述出口加热器（4）形成软化成型金属模（2）的挤出成型模（23）内的玻璃的成型区。
2.如权利要求1所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：还包括伺服控制系统、温度控制系统和变频调速系统，所述伺服控制系统控制挤压装置（1），为软化成型金属模（2）内的软化玻璃提供合适的挤压力和挤压速度；所述温度控制系统控制软化温度控制炉（3）和出口加热器（4），为软化成型金属模（2）内的玻璃块提供合适的软化温度和拉制温度；所述变频调速控制系统控制夹边拉板机（5），为夹边拉板机（5）提供合适的转速。
3.如权利要求1所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：所述挤压装置（1）、软化成型金属模（2）、软化温度控制炉（3）、出口加热器（4）和夹边拉板机（5）都安装在机架（6）上。
4.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：所述挤压装置（1）包括连接在一起的伺服电动缸（11）和压头（12）。
5.如权利要求4所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：所述伺服电动缸（11）头部装有压力传感器并通过螺纹与压头（12）连接；或所述伺服电动缸（11）可以改变压头（12）压力作匀速直线运动，也可以设定恒定的压力使压头（12）做变速直线运动；或在所述伺服电动缸（11）与压头（12）的连接处设置热阻绝层。
6.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：所述软化成型金属模（2）包括软化凹模（21）、挤出成型模（23）和模座（22），所述软化凹模（21）和挤出成型模（23）通过模座（22）连接，所述软化凹模（21）设置在软化温度控制炉（3）内，所述挤出成型模（23）设置在出口加热器（4）内。
7.如权利要求6所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：所述模座（22）与机架（6）的支撑平板连接；或在所述软化凹模（21）和挤出成型模（23）出口端左右两侧设置有热偶检测孔。
8.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：当玻璃软化温度在600-900℃之间时，所述软化成型金属模（2）采用0Cr25Ni20材质制成；或当玻璃软化温度在600℃以下时，所述软化成型金属模（2）采用0Cr17Ni12Mo2材质制成。
9.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：所述软化温度控制炉（3）包括外壳（31）、保温板（32）和电阻加热盘（33），所述保温板（32）设置在外壳（31）内，所述电阻加热盘（33）设置在保温板（32）内。
10.如权利要求9所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：在所述保温板（32）内四周的上下位置各安装了2对电阻加热盘（33），且被连接成上下2组电加热回路。
11.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：在所述软化温度控制炉（3）外设置抗膨胀和顶紧装置。
12.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：所述出口加热器（4）上设置有多组加热棒（41）。
13.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：所述夹边拉板机（5）采用2台，分别设置在玻璃板（7）的左右两边，所述夹边拉板机（5）包括变频调速电机（51）、旋转拉杆（52）和一组滚轮（53），所述2台变频调速电机（51）带动旋转拉杆（52）使左右两组滚轮（53）相向旋转。
14.如权利要求13所述的玻璃挤压式二次拉板成型装置，其特征在于：所述滚轮（53）上设置有网纹滚花，以加大玻璃板（7）与滚轮（53）间的摩擦力。
15.玻璃挤压式二次拉板成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在软化成型金属模（2）内加入玻璃块；
2）软化温度控制炉（3）和出口加热器（4）通电加热，软化成型金属模（2）内的玻璃吸收软化温度控制炉（3）放出的热量，软化温度控制炉（3）内的预热可调温控区（34）和软化可调温控区（35）为设置在软化成型金属模（2）的软化凹模（21）中的玻璃块提供合适软化的温度，出口加热器（4）为软化成型金属模（2）的挤出成型模（23）内玻璃挤出成型提供合理的拉制温度，成型温度低于玻璃的析晶温度区；
3）启动挤压装置（1），使压头（12）以设定好的压力和速度下压并挤出软化成型金属模（2）内的玻璃；
4）2台夹边拉板机（5）的左右两组滚轮（53）分别夹住挤压出的玻璃板（7）边部，2组滚轮（53）在变频调速电机（51）的带动下以一定的转速相向旋转，给挤出的玻璃板（7）一个拉力，防止玻璃板（7）收缩，得到平整且厚度一定的玻璃板（7）。
16.如权利要求15所述的玻璃挤压式二次拉板成型方法，其特征在于，采用垂直拉板或水平拉板。
17.如权利要求15所述的玻璃挤压式二次拉板成型方法，其特征在于，步骤3）所述压头（12）与软化成型金属模（2）的软化凹模（21）的内壁之间的间隙δ为0.2~2mm；或所述压头（12）进入软化成型金属模（2）内的深度h为预热可调温控区（34）的高度H的1/5~2/3。
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