RU2095323C1

RU2095323C1 - Method of heating glass in heat hardening process

Info

Publication number: RU2095323C1
Application number: RU95102572A
Authority: RU
Inventors: А.И. Шутов; А.В. Маматов
Original assignee: Белгородская государственная технологическая академия строительных материалов
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1997-11-10
Also published as: RU95102572A

Abstract

FIELD: glass making. SUBSTANCE: method of heating glass when hardening it in horizontal multisection hardening furnaces includes (i)stage of intensive heating under gradual temperature rise conditions in primary sections of furnace with maintaining maximum allowable temperature gradient over glass thickness and (ii) stage of finishing at maximum allowable temperature in following sections of furnace until hardening temperature in glass is attained. EFFECT: increased furnace productivity; improved quality of produce; and reduced power consumption.

Description

Изобретение относится к технологии изготовления закаленного стекла, а именно к способам нагрева стекла в горизонтальных многосекционных закалочных печах. The invention relates to a technology for manufacturing tempered glass, and in particular to methods for heating glass in horizontal multi-section tempering furnaces.

Известен способ нагрева стекла, включающий одну стадию нагрева при постоянной рабочей температуре печи (750^oC) [1]
Недостатком этого способа является большая продолжительность нагрева стекла до закалочной температуры (220 с), обусловленная возникновением значительных текущего и конечного градиентов температуры по толщине стекла (около 30^oC/мм), что не позволяет повысить температуру печи выше указанной.A known method of heating glass, comprising one stage of heating at a constant operating temperature of the furnace (750 ^o C) [1]
The disadvantage of this method is the long duration of heating the glass to the quenching temperature (220 s), due to the occurrence of significant current and final temperature gradients across the glass thickness (about 30 ^o C / mm), which does not allow to increase the temperature of the furnace above the specified.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является выбранный в качестве прототипа способ нагрева стекла в горизонтальной многосекционной закалочной печи, включающий стадию интенсивного разогрева при повышенной температуре печи (800^oC в течение 90 с) и стадию доводки при пониженной температуре печи (700^oС в течение 60 с) [2]
Однако при этом способе текущее значение градиента температуры по толщине стекла на стадии интенсивного разогрева достигает максимально допустимой величины (30^oC/мм), превышение которой может принести к неравномерной закалке и даже разрушению стеклоизделий, что не позволяет повысить температуру печи на стадии разогрева (выше 800^oC) и сократить время нагрева стекла до закалочной температуры (менее 150 с). Большая продолжительность нагрева в свою очередь приводит к высокому удельному расходу энергии и обуславливает пластическую деформацию стеклоизделий.The closest in technical essence to the proposed method is the selected as a prototype method of heating glass in a horizontal multisection quenching furnace, comprising a stage of intense heating at an elevated temperature of the furnace (800 ^o C for 90 s) and a stage of finishing at a low temperature of the furnace (700 ^o C within 60 s) [2]
However, with this method, the current value of the temperature gradient across the glass thickness at the stage of intense heating reaches the maximum allowable value (30 ^o C / mm), exceeding which can lead to uneven tempering and even destruction of glass products, which does not allow to increase the temperature of the furnace at the stage of heating (higher 800 ^o C) and reduce the time of heating the glass to the quenching temperature (less than 150 s). A long heating time, in turn, leads to a high specific energy consumption and causes plastic deformation of glass products.

Достигаемым техническим результатом является повышение производительности горизонтальной многосекционной закалочной печи, улучшение качества продукции и снижение удельного расхода энергии. Achievable technical result is to increase the productivity of a horizontal multisection quenching furnace, improve product quality and reduce specific energy consumption.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему стадию интенсивного разогрева и стадию доводки, нагрев производят в горизонтальной многосекционной закалочной печи по указанным стадиям, причем стадию интенсивного разогрева осуществляют в условиях ступенчатого повышения температуры в начальных секциях печи с удержанием максимально допустимого значения градиента температуры по толщине стекла, а стадию доводки проводят при максимальной допустимой температуре в последующих секциях печи до достижения стеклом температуры закалки. Таким образом, при предлагаемом способе температура в каждой секции печи имеет максимальное допустимое значение при заданных ограничениях на температуру печи и на градиент температуры по толщине стекла, в результате чего время нагрева стекла до закалочной температуры сокращается до минимального значения, обусловленного указанными ограничениями, за счет чего увеличиваются производительность закалочной печи и скорость транспортирования заготовок, что в свою очередь позволяет снизить удельный расход энергии и уменьшить величину пластической деформации стеклоизделий при их транспортировании в размягченном состоянии. This goal is achieved by the fact that according to the method, including the stage of intensive heating and the stage of finishing, heating is carried out in a horizontal multisection quenching furnace according to the indicated stages, and the stage of intensive heating is carried out under conditions of a stepwise increase in temperature in the initial sections of the furnace while maintaining the maximum temperature gradient glass thickness, and the finishing stage is carried out at the maximum allowable temperature in subsequent sections of the furnace until the glass reaches a pace temper hardening. Thus, with the proposed method, the temperature in each section of the furnace has the maximum allowable value under the given restrictions on the temperature of the furnace and on the temperature gradient across the thickness of the glass, as a result of which the time for heating the glass to the quenching temperature is reduced to the minimum value due to these restrictions, due to which the productivity of the quenching furnace and the speed of transportation of the billets increase, which in turn allows to reduce the specific energy consumption and to reduce the size of the matic deformation of glass during transportation in a softened state.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что нагрев на стадии интенсивного разогрева осуществляют в условиях ступенчатого повышения температуры печи с удерживанием максимального допустимого значения градиента температуры по толщине стекла, а стадию доводки проводят при максимальной допустимой температуре печи. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Способы нагрева стекла, включающие стадию интенсивного разогрева с удержанием максимального допустимого значения градиента температуры по толщине стекла, не известны. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию "изобретательский уровень". A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the proposed method differs from the known one in that the heating at the stage of intense heating is carried out under conditions of a stepwise increase in the temperature of the furnace while maintaining the maximum allowable temperature gradient across the glass thickness, and the finishing stage is carried out at the maximum allowable temperature of the furnace. Thus, the proposed method meets the criteria of the invention of "novelty." Methods of heating the glass, including the stage of intense heating while maintaining the maximum allowable temperature gradient across the glass thickness, are not known. Thus, the proposed method meets the criterion of "inventive step".

Для реализации предлагаемого способа нагрева стекла в горизонтальной многосекционной закалочной печи, используя известные алгоритмы расчета нестационарного температурного поля в стеклянной пластине (см. например, Фридкин Р. З. и др. "Алгоритм расчета температурного поля в стеклянной пластине при ее нагреве и охлаждении. Физика и химия стекла, 1979, т.5, N 6, с. 733-736), зная распределение температуры по толщине стекла на входе в первую секцию печи, определяют значение температуры в секции, при котором градиент температуры по толщине стекла достигает максимального допустимого значения, затем сравнивают полученное значение с максимальной допустимой температурой печи и выбирают меньшее из них в качестве максимальной допустимой температуры секции, после этого для выбранного значения температуры определяют распределение температуры на входе во вторую секцию. Повторяя описанную процедуру последовательно для всех секций, по заданным ограничениям на температуру печи и на градиент температуры по толщине стекла определяют максимальные допустимые значения температур в секциях печи. Скорость транспортирования изделий при этом выбирают таким образом, чтобы температура заготовки на выходе из печи была равна закалочной. В случае, когда при выбранном значении скорости транспортирования в результате расчета установлено, что температура стекла на выходе из печи выше закалочной температуры, скорость увеличивают, а в случае, когда температура стекла ниже закалочной, скорость уменьшают. После чего повторяют описанный выше расчет максимальных допустимых температур в секциях. В результате определяют скорость транспортирования и температуры секции закалочной печи, при которых время нагрева стекла до закалочной температуры сокращается до минимума, обусловленного заданными ограничениями на градиент температуры по толщине стекла и на температуру закалочной печи. To implement the proposed method of heating glass in a horizontal multisection quenching furnace, using well-known algorithms for calculating the unsteady temperature field in a glass plate (see, for example, Fridkin R.Z. et al. "Algorithm for calculating the temperature field in a glass plate during its heating and cooling. Physics and glass chemistry, 1979, v. 5, No. 6, pp. 733-736), knowing the temperature distribution over the thickness of the glass at the entrance to the first section of the furnace, determine the temperature in the section at which the temperature gradient across the glass thickness reaches the maximum allowable value, then compare the obtained value with the maximum allowable oven temperature and select the smaller of them as the maximum allowable temperature of the section, then for the selected temperature value determine the temperature distribution at the entrance to the second section. given limits on the temperature of the furnace and on the temperature gradient across the thickness of the glass determine the maximum allowable temperature values in the sections of the furnace. The speed of transportation of products in this case is chosen so that the temperature of the workpiece at the outlet of the furnace is equal to the quenching. In the case when, at the selected value of the transportation speed, as a result of the calculation, it was established that the glass temperature at the furnace exit is higher than the quenching temperature, the speed is increased, and in the case when the glass temperature is lower than the quenching temperature, the speed is reduced. Then repeat the above calculation of the maximum allowable temperatures in sections. As a result, the transportation speed and temperature of the section of the quenching furnace are determined at which the time for heating the glass to the quenching temperature is reduced to a minimum due to the set restrictions on the temperature gradient across the glass thickness and on the temperature of the quenching furnace.

Стадии нагрева осуществляют, транспортируя стеклоизделий с выбранной скоростью по секциям печи, в которых установлены максимальные значения температур. При этом в начальных секциях происходит интенсивный разогрев стекла с удержанием максимального допустимого значения градиента температуры по толщине стекла. В последующих секциях, температура в которых равна максимальной допустимой температуры печи, происходит нагрев стекла до закалочной температуры и снижение градиента температуры по толщине стекла. В результате нагрев стеклоизделия до закалочной температуры осуществляется за минимальное при указанных ограничениях время, чем достигается повышение производительности печи, улучшение качества продукции и снижение удельного расхода энергии. The heating stage is carried out by transporting glassware at a selected speed through sections of the furnace in which the maximum temperature values are set. At the same time, in the initial sections there is an intense heating of the glass while maintaining the maximum allowable temperature gradient across the glass thickness. In subsequent sections, the temperature in which is equal to the maximum permissible temperature of the furnace, the glass is heated to the quenching temperature and the temperature gradient decreases along the glass thickness. As a result, the glassware is heated to a quenching temperature in a minimum time, with the indicated restrictions, by which an increase in furnace productivity, an improvement in product quality, and a decrease in specific energy consumption are achieved.

Пример. Предлагаемым способом нагревают заготовки ветрового автомобильного стекла толщиной 6 мм, имеющие начальную температуру 0^oC до закалочной температуры 650^oC, максимальное допустимое значение градиента температуры по толщине стекла задают равным 30^oC/мм. Нагрев осуществляют в шестисекционной закалочной печи ЛЗАС-350, максимальная допустимая температура которой равна 850^oC, степень черноты внутренней поверхности 0,7, коэффициент конвективной теплоотдачи 40 Вт/К. На основе указанных исходных данных, используя описанный выше алгоритм расчета скорости транспортирования изделия и максимальных допустимых температур в секциях печи, определяют и устанавливают режим закалочной печи, представленный в таблице.Example. The proposed method is heated blanks of automobile windshield with a thickness of 6 mm, having an initial temperature of 0 ^o C to a quenching temperature of 650 ^o C, the maximum allowable temperature gradient across the glass thickness is set to 30 ^o C / mm Heating is carried out in a six-section quenching furnace LZAS-350, the maximum allowable temperature of which is 850 ^o C, the degree of blackness of the inner surface of 0.7, the coefficient of convective heat transfer 40 W / K. Based on the specified initial data, using the above-described algorithm for calculating the speed of transportation of the product and the maximum allowable temperatures in the sections of the furnace, determine and set the mode of the quenching furnace, presented in the table.

Время нагрева стекла до заданной температуры при предлагаемом способе составляет 120 с, что на 20 меньше по сравнению с прототипом, в результате этого производительность печи увеличивается на 30 удельный расход энергии снижается на 9 скорость транспортирования заготовок увеличивается на 30 что обеспечивает уменьшение величины пластической деформации стеклоизделий при их транспортировании в размягченном состоянии. The time of heating the glass to a predetermined temperature with the proposed method is 120 s, which is 20 less compared to the prototype, as a result of this, the furnace productivity increases by 30, the specific energy consumption decreases by 9, the speed of transportation of billets increases by 30, which ensures a decrease in the plastic deformation of glassware at their transportation in a softened state.

Claims

A method of heating glass during tempering in a multi-section tempering furnace, including an intensive heating stage and a finishing stage, characterized in that the heating at the intensive heating stage is carried out stepwise in the initial sections of the furnace, while maintaining the temperature gradient across the glass thickness at the maximum acceptable level, and the finishing stage carried out at the maximum permissible temperature in the subsequent sections of the furnace, heating the glass to a tempering temperature.