CN109657263A - 一种溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,包括以下步骤:S1.确定参考溢流砖和设计目标溢流砖,两者品种相同;S2.对参考溢流砖的入口槽宽W0、入口槽高H0和溢流堰倾角之一或组合进行优化,使参考溢流砖生产出来的玻璃基板的厚度极差达到预设目标值;S3.以参考溢流砖的长度L0和溢流面宽度WE0为基础,平均边板厚度为目标,设计目标溢流砖的长度L和溢流面宽度WE;S4.以以上参数为基础,设计目标溢流砖的入口槽宽W、入口槽高H和溢流槽壁厚B。本发明有效地解决了玻璃基板成型厚度波动的问题,从设计上增加了生产裕量,使得玻璃基板成型的厚度能够满足需求,进而减少对工艺调整的复杂要求和维持产线稳定性。
Description
技术领域
本发明属于玻璃基板制造领域,涉及一种溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法。
背景技术
一般的TFT-LCD(薄膜晶体管显示器)、PDP(等离子体显示屏)等平板显示器制造领域所用的玻璃基板以溢流下拉的方式制造,在成型工序中将由玻璃熔化炉熔化了的玻璃液供给到熔融溢流下拉成型装置来制造。显示器制造要求越来越大的玻璃基板以提高生产效率和降低成本。越大的玻璃基板其生产难度更大,玻璃基板的质量控制更复杂。溢流砖是玻璃基板制造成型装置的核心部件之一。在工艺方面,溢流砖入口流量及其分布不稳定更易于产生整体溢流槽内流动不稳定性,引起玻璃带整体流量分布不规则性;在产品方面,产线的任何波动,都可能引起拉引波动,导致生产不稳定和良品率下降。溢流砖结构设计好坏和工艺裕度大小是成型工艺稳定的关键因素之一。根据溢流砖远近端边板流量与平衡控制、整体厚度初始分布来进行成型工艺调整,如流量、温度等,以免玻璃引出质量分布和热量分布的瞬时变化,即,使用溢流下拉法制造对应力、翘曲、厚度和板材弯曲等特性严格要求和性能稳定的玻璃基板。玻璃基板厚度及其一致性控制是非常重要的设计和工艺技术之一。根据实际需要,溢流砖一般要兼容0.2~1.0mm厚度的玻璃基板制造,所以溢流砖的设计也必须兼容满足0.2~1.0mm厚度的玻璃基板制造;由于玻璃基板很薄,生产过程的任何工艺波动,包括气流、热场等,都会对成型玻璃基板的厚度产生影响,进而对显示器的质量造成负面影响,所以溢流砖设计时要考虑这些复杂因素对玻璃基板厚度分布的影响,也就是从设计上增加生产裕量,相对应一般要求玻璃基板全板厚度极差<15μm。如何保证玻璃基板厚度分布满足需求是玻璃基板制造的重要工艺控制和质量管理项目之一,已成为玻璃基板制造中最棘手的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,包括以下步骤:
S1.确定参考溢流砖和设计目标溢流砖,两者品种相同;
S2.对参考溢流砖的入口槽宽W0、入口槽高H0和溢流堰倾角之一或组合进行优化,使参考溢流砖生产出来的玻璃基板的厚度极差达到预设目标值;
S3.以参考溢流砖的长度L0和溢流面宽度WE0为基础,平均边板厚度为目标,设计目标溢流砖的长度L和溢流面宽度WE;
S4.以参考溢流砖的引出量Q0、长度L0、溢流面宽度WE0、入口槽宽W0、入口槽高H0、溢流堰倾角和溢流槽壁厚B0及设计目标溢流砖的引出量Q、溢流堰倾角溢流砖长度L和溢流面宽度WE为基础.设计目标溢流砖的入口槽宽W、入口槽高H和溢流槽壁厚B。
进一步的,S4包括以下步骤:
S401.计算设计目标溢流砖和参考溢流砖的玻璃基板的引出量比KQ,计算公式如下所示:
式中:Q为设计目标溢流砖的引出量,单位为吨/天;Q0为参考溢流砖的引出量,单位为吨/天;
S402.计算设计目标溢流砖和参考溢流砖的溢流砖溢流面宽度比KW,计算公式如下所示:
式中:WE为设计目标溢流砖的溢流面宽度,单位为mm;WE0为参考溢流砖的溢流面宽度,单位为mm;
S403.计算设计目标溢流砖和参考溢流砖的溢流砖溢位高度比KZ
S404.设计目标溢流砖的溢流槽入口宽度W、入口高度H和溢流槽壁厚B,计算公式如下所示:
式中:W0为参考溢流砖的溢流槽入口宽度,单位为mm;KQ为玻璃基板引出量比;为参考溢流砖的溢流堰倾角,单位为°;为设计目标溢流砖的溢流堰倾角,单位为°;
式中:W为设计目标溢流砖的溢流槽入口宽度,单位为mm;W0为参考溢流砖的溢流槽入口宽度,单位为mm;H0为参考溢流砖的溢流槽入口高度,单位为mm;Zh0为参考溢流砖的溢位高度,单位为mm;KZ为溢流砖溢位高度比;
式中:B0为参考溢流砖的溢流槽壁厚,单位为mm;H0为参考溢流砖的溢流槽入口高度,单位为mm;H为设计目标溢流砖的溢流槽壁厚,单位为mm;L0为参考溢流砖的长度,单位为mm;L为设计目标溢流砖的长度,单位为mm。
进一步的,S2中,参考溢流砖入口槽宽W0的优化,通过流体软件或物理模拟装置模拟,得到厚度极差与入口槽宽W0的数值拟合曲线,取厚度极差的预设目标值,进而得到厚度极差预设目标对应的溢流槽宽度W0。
进一步的,S4中,参考溢流砖的引出量Q0和设计目标溢流砖的引出量Q在产线设计时已经确定。
进一步的,S4中,设计目标溢流砖的溢流堰倾角的取值范围:
进一步的,S404中,参考溢流砖的溢位高度Zh0由下式计算:
式中:η为玻璃液的设计粘度,单位为泊;Q0为参考溢流砖的引出量,单位为kg/s;p为玻璃液密度,单位为kg/m3;g为重力加速度,单位为m/s2;θ为玻璃液与空气的表面张力角,单位为°;WE0为参考溢流砖的溢流面宽度,单位为mm;溢位高度Zh0的单位为mm。
进一步的,S404,设计目标溢流砖的溢流槽壁厚B根据参考溢流砖的溢流槽壁厚B0的裕度进行如下修正,即
B=B0×K (8)
式中:K为溢流槽壁厚修正系数。
进一步的,溢流槽壁厚修正系数K的取值范围为
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
一种溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,该设计方法首先确定参考溢流砖和设计目标溢流砖,并对参考溢流砖入口槽宽W0进行了优化,以参考溢流砖的长度L0和溢流面宽度WE0为基础,平均边板厚度为目标,完成设计目标溢流砖的长度L和溢流面宽度WE设计,本发明能以参考溢流砖为参照设计出一系列目标溢流砖,且设计目标溢流砖能够从设计上改善溢流砖初始厚度分布和降低整体厚度极差。本发明有效地解决了玻璃基板成型厚度波动的问题,从设计上增加了生产裕量,使得玻璃基板成型的厚度能够满足需求,进而减少对工艺调整的复杂要求和维持产线稳定性。
附图说明
图1为溢流系统结构示意图;
图2为溢流下拉结构示意图;
图3a为溢流砖外形结构示意图;
图3b为溢流砖内溢流槽的结构示意图;
图4为本发明提供的一种溢流砖入口槽宽、槽高和槽壁厚度的设计流程框图;
图5为本发明提供的一种参考溢流砖入口槽宽优化曲线的实施例。
其中:1-溢流砖;2-溢流槽;3-玻璃液供料装置;4-溢流砖根部;5-成型玻璃基板;6-玻璃基板下拉方向;7-边板范围;WG-玻璃基板宽度,WY-引板宽度,WE-溢流砖有效面宽度。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参见图1,图1为溢流系统结构示意图,溢流系统由溢流砖1和玻璃液供料装置3连接构成。溢流砖1内开设有溢流槽2,溢流砖1的底部为溢流砖1的根部;在玻璃基板以熔融溢流的方式制造时,在成型工序中将由玻璃熔化炉熔化了的玻璃液供给到熔融溢流成型装置中的玻璃液供料装置3,并沿溢流槽2通过溢流砖1两侧溢流,从溢流砖1的根部4以下形成玻璃基板。
参见图2,图2为溢流下拉结构示意图,引板作为玻璃基板的成型基础,在玻璃基板下拉成型的过程中,成型玻璃基板5沿玻璃基板下拉方向6向下运行。图中WG为玻璃基板宽度,WY为引板宽度,WE为溢流砖有效面宽度,引板两端比玻璃基板两端多出来的部分宽度7为边板范围,两端多出来的部分可能相同也可能不相同;玻璃基板在下拉成型中,熔融玻璃液顺着玻璃引板逐渐形成玻璃基板;宽度方向,从玻璃基板的中心到玻璃基板的两端,中间的玻璃基板厚度薄且厚度均匀,从中间至两边形成玻璃基板的厚度越来越厚,WG为目标玻璃基板宽度,一般取中间厚度均匀的部分;将引板宽度WY去除玻璃基板宽度WG即为需要去除的边板厚度,本发明正是通过控制溢流砖入口槽宽和入口槽高的设计来控制目标玻璃基板宽度WG的厚度波动,尽可能减小设计厚度极差。
参见图3a和图3b,图3a为溢流下拉法制造玻璃基板所用溢流砖的外形结构示意图,图3b为溢流砖内溢流槽的结构示意图,图中给出了关键的结构设计尺寸,包括W、H、B和Zh,在实际生产中,溢流砖都包括以上参数,当然还包括溢流道曲线的参数,但不在本发明的研究范围内。
参见图4,图4为本发明提供的溢流砖入口槽宽和槽高设计流程框图,包括以下步骤:确定参考溢流砖和设计目标溢流砖,溢流砖的选取标准为:现有量产的、成熟的或与待设计溢流砖相同的品种;其中,参考溢流砖的引出量Q0和设计目标溢流砖的引出量Q在产线设计时已经确定;
对参考溢流砖的入口槽宽W0、入口槽高H0和溢流堰倾角任何之一或多个组合进行优化,使厚度极差达到预想目标;
以参考溢流砖的长度L0和溢流面宽度WE0为基础,平均边板厚度为目标,设计目标溢流砖的长度L和溢流面宽度WE:
以以上得出来的参数为基础,包括参考溢流砖的引出量Q0、长度L0、溢流面宽度WE0、入口槽宽W0、入口槽高H0、溢流堰倾角和溢流槽壁厚B0及设计目标溢流砖的引出量Q、溢流堰倾角溢流砖长度L和溢流面宽度WE为基础,设计目标溢流砖的入口槽宽W、入口槽高H和溢流槽壁厚B,来确定参考溢流砖的引出量Q0和设计目标溢流砖的引出量Q,具体计算过程如下:
式中:Q为设计目标溢流砖的引出量,单位为吨/天;Q0为参考溢流砖的引出量,单位为吨/天;
式中:WE为设计目标溢流砖的溢流面宽度,单位为mm;WE0为参考溢流砖的溢流面宽度,单位为mm;
计算设计目标溢流砖的溢流槽入口宽度W、入口高度H和溢流槽壁厚B,如下所示:
式中:W0为参考溢流砖的溢流槽入口宽度,单位为mm;KQ为玻璃基板引出量比:为参考溢流砖的溢流堰倾角,单位为°;为设计目标溢流砖的溢流堰倾角,单位为°;
式中:W为设计目标溢流砖的溢流槽入口宽度,单位为mm;W0为参考溢流砖的溢流槽入口宽度,单位为mm;H0为参考溢流砖的溢流槽入口高度,单位为mm;Zh0为参考溢流砖的溢位高度,单位为mm;KZ为溢流砖溢位高度比;
式中:B0为参考溢流砖的溢流槽壁厚,单位为mm;H0为参考溢流砖的溢流槽入口高度,单位为mm;H为设计目标溢流砖的溢流槽壁厚,单位为mm;L0为参考溢流砖的长度,单位为mm;L为设计目标溢流砖的长度,单位为mm。
参见图5,图5为本发明提供的一种参考溢流砖入口槽宽优化曲线的实施例,厚度极差与溢流砖入口槽宽经线性拟合近似呈线性关系。本实施例参考溢流砖的目标厚度极差为52μm,对应的入口槽宽W0为191.5mm。设计者可以根据产线要求来灵活地制定厚度极差目标;该厚度极差目标仅代表参考溢流砖,以此为基础的设计目标溢流砖的厚度极差可通过其它途径,如溢流槽底部曲线等进行进一步优化。
如表1所示,为本发明提供的实施例的设计结果。参考溢流砖的引出量为16.8吨/day,设计目标溢流砖的引出量为20吨/day。以参考溢流砖为基础经过边板设计后,设计目标溢流砖的长度L为3177mm,溢流面宽度WE为2973mm。经过进一步的设计,设计目标溢流砖的入口槽宽W为200.03mm,入口槽高H为259.50mm,溢流槽壁厚B为54mm。
表1一种实施例的设计结果
设计目标溢流砖的溢流槽壁厚B可以根据参考溢流砖的溢流槽壁厚B0的裕度进行适当修正。设计目标溢流砖的抗弯强度进一步得到了加强,则B也可以降低,如降低到53mm、52mm,甚至到51mm。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.确定参考溢流砖和设计目标溢流砖,两者品种相同;
S2.对参考溢流砖的入口槽宽W0、入口槽高H0和溢流堰倾角之一或组合进行优化,使参考溢流砖生产出来的玻璃基板的厚度极差达到预设目标值;
S3.以参考溢流砖的长度L0和溢流面宽度WE0为基础,平均边板厚度为目标,设计目标溢流砖的长度L和溢流面宽度WE;
S4.以参考溢流砖的引出量Q0、长度L0、溢流面宽度WE0、入口槽宽W0、入口槽高H0、溢流堰倾角和溢流槽壁厚B0及设计目标溢流砖的引出量Q、溢流堰倾角溢流砖长度L和溢流面宽度WE为基础,设计目标溢流砖的入口槽宽W、入口槽高H和溢流槽壁厚B。
2.根据权利要求1所述的溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,其特征在于,S4包括以下步骤:
S401.计算设计目标溢流砖和参考溢流砖的玻璃基板的引出量比KQ,计算公式如下所示:
式中:Q为设计目标溢流砖的引出量,单位为吨/天;Q0为参考溢流砖的引出量,单位为吨/天;
S402.计算设计目标溢流砖和参考溢流砖的溢流砖溢流面宽度比KW,计算公式如下所示:
式中:WE为设计目标溢流砖的溢流面宽度,单位为mm;WE0为参考溢流砖的溢流面宽度,单位为mm;
S403.计算设计目标溢流砖和参考溢流砖的溢流砖溢位高度比KZ
S404.设计目标溢流砖的溢流槽入口宽度W、入口高度H和溢流槽壁厚B,计算公式如下所示:
式中:W0为参考溢流砖的溢流槽入口宽度,单位为mm;KQ为玻璃基板引出量比;为参考溢流砖的溢流堰倾角,单位为°;为设计目标溢流砖的溢流堰倾角,单位为°;
式中:W为设计目标溢流砖的溢流槽入口宽度,单位为mm;W0为参考溢流砖的溢流槽入口宽度,单位为mm;H0为参考溢流砖的溢流槽入口高度,单位为mm;Zh0为参考溢流砖的溢位高度,单位为mm;KZ为溢流砖溢位高度比;
式中:B0为参考溢流砖的溢流槽壁厚,单位为mm;H0为参考溢流砖的溢流槽入口高度,单位为mm;H为设计目标溢流砖的溢流槽壁厚,单位为mm;L0为参考溢流砖的长度,单位为mm;L为设计目标溢流砖的长度,单位为mm。
3.根据权利要求1所述的溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,其特征在于,S2中,参考溢流砖入口槽宽W0的优化,通过流体软件或物理模拟装置模拟,得到厚度极差与入口槽宽W0的数值拟合曲线,取厚度极差的预设目标值,进而得到厚度极差预设目标对应的溢流槽宽度W0。
4.根据权利要求1所述的溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,其特征在于,S4中,参考溢流砖的引出量Q0和设计目标溢流砖的引出量Q在产线设计时已经确定。
5.根据权利要求1所述的溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,其特征在于,S4中,设计目标溢流砖的溢流堰倾角的取值范围:
6.根据权利要求2所述的溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,其特征在于,S404中,参考溢流砖的溢位高度Zh0由下式计算:
式中:η为玻璃液的设计粘度,单位为泊;Q0为参考溢流砖的引出量,单位为kg/s;ρ为玻璃液密度,单位为kg/m3;g为重力加速度,单位为m/s2;θ为玻璃液与空气的表面张力角,单位为°;WE0为参考溢流砖的溢流面宽度,单位为mm;溢位高度Zh0的单位为mm。
7.根据权利要求2所述的溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,其特征在于,S404,设计目标溢流砖的溢流槽壁厚B根据参考溢流砖的溢流槽壁厚B0的裕度进行如下修正,即
B=B0×K(8)
式中:K为溢流槽壁厚修正系数。
8.根据权利要求7所述的溢流砖入口槽宽、槽高及槽壁厚度的设计方法,其特征在于,溢流槽壁厚修正系数K的取值范围为
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CN109657263B (zh) | 2023-03-31 |
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