CN107857467A - 一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑及玻璃晶化方法 - Google Patents

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Abstract

一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑，属于平板微晶玻璃晶化退火的技术领域，所述晶化退火窑为辊道式结构，包括外壁为钢结构、内壁为保温材料的窑体，从晶化退火窑入口到出口依次包括核化区、晶化区和退火冷却区，晶化区的窑侧壁和窑底采用莫来石保温材料，核化区和退火冷却区的窑侧壁和窑底均采用聚轻高铝保温材料，晶化区、核化区和退火冷却区的窑顶均采用陶瓷纤维板，在钢结构和保温材料之间设置有纤维毯。本晶化退火窑实现对浮法成型的大型尺寸的平板微晶玻璃的晶化退火处理。

Description

一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑及玻璃晶化方法
技术领域
本发明属于平板微晶玻璃晶化退火的技术领域，涉及一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑及玻璃晶化方法，本晶化退火窑针对的是平板微晶玻璃晶化退火，实现对浮法成型的大型尺寸的平板微晶玻璃的晶化退火处理。
背景技术
目前微晶玻璃的晶化多采用一次晶化退火或退火后二次晶化，对于平板微晶玻璃的退火并没有明确的规范。尽管浮法成型及后期退火应用到普通平板玻璃上已经很成熟，但对于浮法平板微晶却并无应用实例。微晶玻璃晶化温度较高，退火温度区间较长，且对保温材料、温度稳定性、辊子要求较高，而且采用浮法可成型大规格尺寸的平板微晶玻璃，这是其他成型方式做不到的，所以需要针对浮法微晶微晶玻璃进行针对性设计。
发明内容
本发明提供一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火设备，该发明针对微晶玻璃晶化退火特性进行了合理的区间布置，满足微晶玻璃晶化退火基本要求，同时对于浮法成型的大规格平板微晶玻璃也可进行晶化退火处理。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：
一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑，所述晶化退火窑为辊道式结构，包括外壁为钢结构、内壁为保温材料的窑体，从晶化退火窑入口到出口依次包括核化区、晶化区和退火冷却区，晶化区的窑侧壁和窑底采用莫来石保温材料，核化区和退火冷却区的窑侧壁和窑底均采用聚轻高铝保温材料，晶化区、核化区和退火冷却区的窑顶均采用陶瓷纤维板，在钢结构和保温材料之间设置有纤维毯。
在窑体内腔设置有与驱动电机连接的传动辊，在传动辊的上方和下方均设置有加热装置，在窑体出口端设置有冷却装置，所述驱动电机、加热装置、冷却装置均与电源连接，所述传动辊的辊径为50mm-100mm，辊间距为80mm-250mm，传动辊的传输速率为(0.3-5)m/min。微晶玻璃在未成核之前软化温度在680℃附近，要升温至核化温度，玻璃带在升温前进过程中会发生坍塌变形，经过长期的创造性研究总结到传送辊间距控制在80-250mm，辊直径控制为50-100mm，实现了在满足承重的基础上，能有效防止玻璃带形成波浪带的形变。
所述的传动辊由首段、中段和位于退火冷却区的末端组成，首段为自退火窑入口第1-10根的耐热钢辊，例如ZG3Cr24Ni7SiNRe耐热钢，中段的传动辊采用石英辊或陶瓷辊，末端的传动辊均采用陶瓷辊。本发明在退火窑入口处采用耐热钢辊，可以有效防止由于人为因素导致辊棒断裂；晶化区温度较高，采用石英辊可以有效防止辊道变形导致的玻璃带弯曲；其余传动辊均采用陶瓷辊可以保证900℃以下不发生变形；同时以上材料与高温玻璃在高温下并不会发生粘结，不会发生玻璃带粘辊现象。
所述的加热装置为设置在窑顶部和窑底部的电热丝,所述电热丝在各区段的功率不同，核化区的电热丝功率为3kw/m2，晶化区的电热丝功率为7kw/m2，在退火冷却区(900-400℃)的电功率为2kw/m2，400℃以后不配置电热丝。
所述的冷却装置为风机，冷却装置设置在退火冷却区。
所述核化区、晶化区和退火冷却区之间设置有升降式隔断闸板，所述的核化区、晶化区和退火冷却区都是由首尾相接的单元节组成的，所述的单元节的长度为1-3m，在每一区的第一单元节、中间单元节和尾端单元节的窑顶中部沿窑宽方向均匀布置3个K型热电偶，每一区其余部分每个单元节的窑顶中部布置1个K型热电偶，所述K型热电偶垂直于玻璃带的传送方向。
核化区、晶化区、退火冷却区的长度比为(1-2)：(1-2)：(4-5)。
一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑的玻璃晶化方法，包括以下步骤：
A、核化处理：将经过锡槽处理后的玻璃通过传送辊输送到核化区进行核化，控制核化温度为680℃-780℃；
B、晶化处理：将经过核化后的玻璃通过传送辊输送到晶化区进行晶化，控制晶化温度为880℃-1100℃；
C、退火处理：将经过晶化后的玻璃通过传送辊输送到退火冷却区进行退火处理，将玻璃冷却至50℃-70℃后，通过传送辊输送至退火窑外即可。
在核化区之前增设加热均热区，将经过锡槽处理后的玻璃先经过加热均热处理然后再进行核化处理，控制加热均热区的温度为630℃-760℃，在核化区之后晶化区之前增设升温区，将经过核化后的玻璃先经过升温区升温后再进行晶化处理，控制升温区的温度为780℃-880℃。
步骤C退火处理采用分段式降温，包括依次进行的900℃-600℃降温、600℃-400℃降温和400℃-(50-70)℃降温。
本发明的有益效果是：本发明的退火窑可完成微晶玻璃核化、晶化、退火冷却整套过程，减少中间环节，提高玻璃总成品率，总成品率达85％以上；微晶玻璃不会发生像普通平板玻璃的炸裂，当发生炸裂时，为长线断裂的大块玻璃，可沿辊子出退火窑；玻璃厚度小于10mm可以直接用横切机切断，切口整齐平整；玻璃成品的耐酸性为0.065％，耐碱性为0.01％，抗折强度达140Mpa，都远高于行业标准；本发明一次完成晶化及退火处理，相对于先进行退火再进行核化晶化的方式，缩短工时同时提高玻璃的成品率。
晶化区的窑内壁和窑底部位采用莫来石保温材料，可有效实现耐高温的效果，保证不变形；核化区和退火冷却区的窑内壁和窑底温度相对较低，采用聚轻高铝保温材料；在金属框架结构和保温材料之间填充纤维毯，玻璃纤维毯质轻、高温下不变形，可有效的起到填充和保温作用。窑顶具备承重和耐温要求，陶瓷纤维板质轻易加工，且耐高温可作为窑顶材料。以上各区保温材料的选择根据区间温度及所处位置选择，内壁要求有承重要求，选择硬质保温材料，高温区选择莫来石，相对低温选择高铝保温材料；内部填充材料不承重要求，只要求有保温效果好，纤维棉耐温达1100℃，很好的起到填充保温作用。
本发明主要针对浮法微晶玻璃，合理的布置辊材、辊径及辊间距，可以适用从薄到厚各种规格玻璃带的晶化及退火处理；针对微晶玻璃一次晶化退火进行分区设计，可以有效的完成晶化退火处理，简化工作步骤。
本发明通过对细节的设置和把控，使退火窑的窑宽可达3m，满足大规格平板微晶玻璃的晶化退火。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明单元节结构示意图。
图3是本发明的温度控制曲线图。
图4是本发明热电偶的分布俯视图。
其中，1代表钢结构，2代表保温材料，3代表玻璃带，4代表处理孔，5代表电阻丝，6代表观察孔，7代表传动辊，8代表驱动电机，9代表K型热电偶。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的公开。
实施例1：
用以浮法成型后微晶玻璃的晶化退火窑，对应的工作能力为100吨/天，该设备总体结构如图1：
(1)该设备总长为342米，从前到后依次分为核化区、晶化区、退火冷却区，其中各区包含升温段；玻璃通过锡槽后进入各区，依次在各区完成核化、晶化、退火工作，其中核化区为54米，晶化区54米，退火冷却区138米，其余96米为升温区(包含核化区之前的升温区和核化区至晶化区之间的升温区)晶化区设计最高温度可达1100℃；
(2)玻璃原板宽度为2米，板厚为8mm，根据板宽设置窑内宽为2.4米，玻璃在窑内通过辊子带动向前匀速前进，辊子线速度为1.8米/分钟，玻璃进入晶化窑后先进行核化处理，通过核化区时完成核化过程；然后窑缓缓升温至晶化温度，此区间温度较高，最高温度可达1100℃，玻璃在该区匀速前进，同时完成晶化过程；微晶玻璃继续保持匀速前进，同时窑内温度缓缓降低，在温度850℃左右保温5分钟，在降温到600℃之前通过抽热风机，将窑内的热风抽出达到缓慢降温效果，在600-400℃设置一台热风循环风机，该区设送风管道和回风管道，区域内部形成一个小循环；400℃以后设置一台冷却鼓风机，通过强行抽风达到快速冷却的目的。整个过程中玻璃带匀速通过各个温度段，完成核化、晶化、退火。
(3)传动辊布置在窑的中部，上下电加热之间，在传动辊的一端设有紧固的齿轮，与齿轮箱连接，传动电机带动齿轮箱工作从而带动辊子转动，每60米设置一个传动电机，并通过一台总的变频器控制电机的转速；核化区传动辊采用不锈钢材质的，晶化区采用石英辊，其余部分采用陶瓷辊，所有辊子辊径均为65mm，辊间距为100mm。
实施例2：
用以浮法成型后微晶玻璃的晶化退火窑，对应的工作能力为100吨/天，
(1)该设备总长为342米，从前到后依次分为核化区、晶化区、退火冷却区，其中各区包含升温段；玻璃通过锡槽后进入各区，依次在各区完成核化、晶化、退火工作，其中核化区为54米，晶化区54米，退火冷却区138米，晶化区设计最高温度可达1100℃；
(2)玻璃原板宽度为2.4米，板厚为8mm，根据板宽设置窑内宽为3米，玻璃在窑内通过辊子带动向前匀速前进，辊子线速度为1.5米/分钟，玻璃进入晶化窑后先进行核化处理，通过核化区时完成核化过程；然后窑缓缓升温至晶化温度，此区间温度较高，最高温度可达1100℃，玻璃在该区匀速前进，同时完成晶化过程；微晶玻璃继续保持匀速前进，同时窑内温度缓缓降低，在温度850℃左右保温5分钟，在降温到600℃之前通过抽热风机，将窑内的热风抽出达到缓慢降温效果，在600-400℃设置一台热风循环风机，该区设送风管道和回风管道，区域内部形成一个小循环；400℃以后设置一台冷却鼓风机，通过强行抽风达到快速冷却的目的。整个过程中玻璃带匀速通过各个温度段，完成核化、晶化、退火。
(3)传动辊布置在窑的中部，上下电加热之间，在传动辊的一端设有紧固的齿轮，与齿轮箱连接，传动电机带动齿轮箱工作从而带动辊子转动，每60米设置一个传动电机，并通过一台总的变频器控制电机的转速；核化区传动辊采用不锈钢材质的，晶化区采用石英辊，其余部分采用陶瓷辊，所有辊子辊径均为75mm，辊间距为120mm。
实施例3：
用以浮法成型后微晶玻璃的晶化退火窑，对应的工作能力为100吨/天，
(1)该设备总长为342米，从前到后依次分为核化区、晶化区、退火冷却区，其中各区包含升温段；玻璃通过锡槽后进入各区，依次在各区完成核化、晶化、退火工作，其中核化区为30米，晶化区60米，退火冷却区135米，其余117米为加热均热区和升温区，晶化区设计最高温度可达1100℃；
(2)玻璃原板宽度为2.4米，板厚为8mm，根据板宽设置窑内宽为3米，玻璃在窑内通过辊子带动向前匀速前进，辊子线速度为3米/分钟，玻璃进入晶化窑后先进行核化处理，通过核化区时完成核化过程；然后窑缓缓升温至晶化温度，此区间温度较高，最高温度可达1100℃，玻璃在该区匀速前进，同时完成晶化过程；微晶玻璃继续保持匀速前进，同时窑内温度缓缓降低，在温度850℃左右保温5分钟，在降温到600℃之前通过抽热风机，将窑内的热风抽出达到缓慢降温效果，在600-400℃设置一台热风循环风机，该区设送风管道和回风管道，区域内部形成一个小循环；400℃以后设置一台冷却鼓风机，还可增加一台抽热风机，通过强行抽风达到快速冷却的目的。整个过程中玻璃带匀速通过各个温度段，完成核化、晶化、退火。
(3)传动辊布置在窑的中部，上下电加热之间，在传动辊的一端设有紧固的齿轮，与齿轮箱连接，传动电机带动齿轮箱工作从而带动辊子转动，每60米设置一个传动电机，并通过一台总的变频器控制电机的转速；核化区传动辊采用不锈钢材质的，晶化区采用陶瓷辊辊，其余部分也采用陶瓷辊，所有辊子辊径均为85mm，辊间距为180mm。
冷却装置为风机，冷却装置设置在退火冷却区，该区分为900℃-600℃段退火区、600℃-400℃段冷却区、400℃-出窑温度段冷却区。900℃-600℃段退火区通过抽热风机抽走热风进行缓冷，600℃-400℃段退火区通过热风循环风机循环降温，400℃-出窑温度段冷却区通过冷却鼓风机鼓风急冷。
具体为：900℃-600℃段退火区的冷却装置为抽热风机，通过抽热风机抽走热风进行缓冷，同时在传动辊上方和下方，交错安装不锈钢管作为间接冷却换热，不锈钢管的冷风入口端安装有可调节的阀门，另一端通过汇总风管连接抽热风机，汇总风管上设置有吸冷风口，以降低抽热风机入口温度，保护抽热风机；
600℃-400℃段退火区：配置热风循环冷却风机及管路，该区设送风管道和回风管道。在窑内延窑长方向布置风管，600℃端接回风管道，400℃端接送风管道，热风循环冷却风机出口连接至送风管道，入口连接回风管道，区域内部形成一个小循环。每台热风循环冷却风机送风管道设一个抽热风管和调节阀，抽热风管连接至抽热风机进风口，以备在热量过高时将多余的热风排空。
400℃-出窑温度段冷却区：通过冷却鼓风机鼓风急冷，布置冷却鼓风机及管道，该区管道排列在传动辊辊道的上下方，沿逆玻璃带方向，管道的低温段一端布置在熔窑之外，管道高温段一端连接冷却鼓风机进风口，风机出风口排空。
所述核化区、晶化区和退火冷却区之间设置有升降式隔断闸板，所述的核化区、晶化区和退火冷却区都是由单元节组构成的，单元节组是由沿窑体长度方向并排排列的单元节组成的，所述的单元节的长度为1-3m，在每一区的第一单元节、中间单元节和尾端单元节的窑顶中部沿窑宽方向均匀布置3个K型热电偶，每一区其余部分每个单元节的窑顶中部沿窑宽方向布置1个K型热电偶，所述K型热电偶垂直于玻璃带的横截面，如图4所示，为本发明给出的一个热电偶的在退火冷却区的分布示意图，在第1节单元节、第4节单元节和第7节单元节的窑顶中部沿窑体宽度方向布置3个K型热电偶，在第2节单元节、第3节单元节、第5节单元节和第6节单元节的窑顶中部布置1个K型热电偶。本发明各区单元节的数量不限制于7个，根据窑长及实际需要进行调整数量，图4的目的在于说明热电偶的分布情况，其他几个区的热电偶分布情况与退火冷却区相同，均是两头和中间的单元节布置3个K型热电偶，其他单元节布置1个K型热电偶，若遇到单元节的数量是偶数或为3个时，则仅在两头的单元节中布置3个K型热电偶，其他单元节布置1个K型热电偶。各个单元节设置的都比较短(1-3m)，可以有效的实现温度的均匀变化。
进一步的，在核化区之前增加一个加热均热区，加热均热区温度为630-760℃，加热均热区主要考虑玻璃带通过锡槽尾端横向和纵向存在温差且温度与核化温度不吻合，通过加热均热使玻璃带温度稳定进入核化区。
进一步的，在核化区，在玻璃内部开始析出主晶相为硅灰石晶体，然后经过升温区进入晶化区，这个过程中晶体逐渐长大并连接在一起，完成玻璃的整体析晶。在这个过程中，通过控制升温过程，可以保证微晶玻璃的主晶相稳定为硅灰石，玻璃颜色均匀一致。
该套设备包括完整的传动系统、加热系统、控制系统、冷却风系统，设备运转时各系统同时工作，玻璃板在设备内完成整个核化、晶化、退火过程。
本发明适用于建筑浮法微晶玻璃的晶化退火处理，为浮法微晶这种新的微晶玻璃成型方式提供一种连续式晶化退火设备，该设备可有效完成晶化退火处理，简化生产步骤，玻璃的各项性能得到保障，适合企业进行大规模生产应用。

Claims (10)

1.一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑，所述晶化退火窑为辊道式结构，包括外壁为钢结构、内壁为保温材料的窑体，从晶化退火窑入口到出口依次包括核化区、晶化区和退火冷却区，其特征在于：晶化区的窑侧壁和窑底采用莫来石保温材料，核化区和退火冷却区的窑侧壁和窑底均采用聚轻高铝保温材料，晶化区、核化区和退火冷却区的窑顶均采用陶瓷纤维板，在钢结构和保温材料之间设置有纤维毯。
2.根据权利要求1所述的一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑，其特征在于：核化区、晶化区、退火冷却区的长度比为(1-2)：(1-2)：(4-5)。
3.根据权利要求1所述的一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑，其特征在于：在窑体内腔设置有与驱动电机连接的传动辊，在传动辊的上方和下方均设置有加热装置，在窑体出口端设置有冷却装置，所述驱动电机、加热装置、冷却装置均与电源连接，所述传动辊的辊径为50mm-100mm，辊间距为80mm-250mm，传动辊的传输速率为0.3-5m/min。
4.根据权利要求3所述的一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑，其特征在于：所述的加热装置为设置在窑顶部和窑底部的电热丝。
5.根据权利要求3所述的一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑，其特征在于：所述的传动辊由首段、中段和位于退火冷却区的末端组成，首段为自退火窑入口第1-10根的耐热钢辊，中段的传动辊采用石英辊或陶瓷辊，末端的传动辊均采用陶瓷辊。
6.根据权利要求3所述的一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑，其特征在于：所述的冷却装置为风机，冷却装置设置在退火冷却区。
7.根据权利要求1所述的一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑，其特征在于：所述核化区、晶化区和退火冷却区之间设置有升降式隔断闸板，所述的核化区、晶化区和退火冷却区都是由首尾相接的单元节组成的，所述的单元节的长度为1-3m，在每一区的第一单元节、中间单元节和尾端单元节的窑顶中部沿窑体宽度方向均匀布置3个K型热电偶，每一区其余部分每个单元节的窑顶中部布置1个K型热电偶，所述K型热电偶垂直于玻璃带的传送方向。
8.一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑的玻璃晶化方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、核化处理：将经过锡槽处理后的玻璃通过传送辊输送到核化区进行核化，控制核化温度为680℃-780℃；
B、晶化处理：将经过核化后的玻璃通过传送辊输送到晶化区进行晶化，控制晶化温度为880℃-1100℃；
C、退火处理：将经过晶化后的玻璃通过传送辊输送到退火冷却区进行退火处理，将玻璃冷却至50℃-70℃后，通过传送辊输送至退火窑外即可。
9.根据权利要求8所述的一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑的玻璃晶化方法，其特征在于，在核化区之前增设加热均热区，将经过锡槽处理后的玻璃先经过加热均热处理然后再进行核化处理，控制加热均热区的温度为630℃-760℃，在核化区之后晶化区之前增设升温区，将经过核化后的玻璃先经过升温区升温后再进行晶化处理，控制升温区的温度为780℃-880℃。
10.根据权利要求8所述的一种建筑浮法微晶玻璃晶化退火窑的玻璃晶化方法，其特征在于，步骤C退火处理采用分段式降温，包括依次进行的900℃-600℃降温、600℃-400℃降温和400℃-(50-70)℃降温。
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