玻璃的退火原理

定义

      浮法玻       玻璃处于弹性形变璃退火是指熔融玻璃液在锡槽中成型后，于退火窑中通过适当控制温度降低速度，将玻璃带中产生的热应力控制在允许的范围内

浮法玻璃中热应力的类型与形成原因

     浮法玻璃在退火过程中可能产生的热应力有永久应力和暂时应力两种

暂时应力

范围内（应变温度Tg’，以下）进行加热或冷却过程时，由于导热性较差，在内外层之间产生一定的温度梯度，因而在内外层之间产生热应力 

永久应力

        当浮法玻璃由高温（转变温度Tg以上）逐渐冷却时，玻璃内外层产生温差。开始处在转变温度区域（玻璃黏度在109~1012Pa.s）之内玻璃，由于分子的热运动能量较大，玻璃内部结构基团间可以产生位移变形等能够使由温差而产生的内应力得以消失，这个过程称为应力松弛。由于应力松弛的作用，尽管此时存在温差却不产生应力

当玻璃的冷却过程发生在退火温度区域（Tg~Tg`) 时，玻璃从粘塑弹性体逐渐转变成弹性体，此时应力松弛的作用仅能消除温差内应力P的部分应力x。当玻璃被冷却到应变温度以下时，玻璃内所产生的内应力相应为(P-x)；当进一步冷却到室温并达到内外均一时，玻璃应力值的变化为P，而残留在玻璃中的内应力的大小正好为应力松弛的那部分，称为永久应力或残余应力

    浮法玻璃内永久应力产生的直接原因是在退火温度区域内应力松弛的结果。应力松弛的程度取决于在该温度区域内的冷却速度、温度梯度、黏度和玻璃厚度

浮法玻璃的退火可分成两个主要过程:

     一.是内应力的减弱和消失

   二.是防止内应力的重新产生

退火后的残余应力以光程差表示，要求在2-5.0nm/cm之内。

      玻璃退火后的允许极限残余内应力，应该不大于玻璃破坏强度的1/20，此值对于普通钠钙硅玻璃相当于光程差为100nm/cm

      对平板玻璃而言，玻璃退火后的残余应力随玻璃板的厚度增加而增大，对于浮法玻璃的退火标准，根据生产实践和理论计算资料，玻璃退火后的残余应力与玻璃板厚度的关系(下页）

退火温度的确定

      玻璃中残余内应力的减少或消除，只有将玻璃重新加热到开始塑性变形时才有可能。玻璃在此塑性变形时的温度范围，称为玻璃的退火温度范围。

      退火上限温度  指在此温度下保温2min，应力可以消除95%，一般对应于玻璃的转变温度 

      退火下限温度  指在此温度下保温2min，应力可以消除5%，一般对应于玻璃的应变温度。

      这两个温度构成了玻璃的退火温度范围。

  退火温度的上下限，一般介于50-100 ℃为之间，它与玻璃本身的特性有关。根据理论计算和生产经验，浮法玻璃的最高退火温度约为540-570℃，最低退火温度约为450-480℃

退火工艺制度的计算

      根据退火温度而确定退火工艺制度，也就是确定退火分区。

       玻璃退火分区是为玻璃在退火窑中，根据不同情况和要求进行退火，以便加以控制，以达到提高玻璃退火质量的目的

玻璃退火过程也是冷却过程，但要根据玻璃的不同厚度及不同要求，控制其冷却速度，使经退火后的玻璃中的残余内应力符合要求

      玻璃在退火中产生的暂时应力不能过大，否则会引起玻璃在退火窑中炸裂

      玻璃在退火窑中，按退火工艺分加热均热预冷区（又称预退火区、A区）、重要冷却区（又称退火区、B区）、冷却区（又称后退火区、C区）、直接热风冷却区（Ret区)和直接冷风冷却区（F区）

加热均热预退火区（A 区）

   作用  通过加热和冷却共同作用，将玻璃逐步冷却至退火上限温度，达到应力松弛的目的

    冷却方式  间接辐射冷却

    冷却温度  590±10℃—550 ℃

重要退火区（B区）

作用   通过控制冷却速度和温度分布，达到将玻璃内应力消除到允许的范围内

冷却方式   间接辐射冷却

温度范围  550 ℃—475 ℃

冷却区（C区）

作用  控制玻璃在 一  定  温度下快速冷却，冷却速度可为B区的1.5倍

冷却方式  间接辐射冷却

温度范围  退火下限温度475 ℃—370 ℃左右

直接热风冷却区（Ret1、Ret2区）

通过对流和辐射，以达到冷却玻璃的目的

冷却方式   热风强制对流冷却

温度范围   370 ℃-230 ℃

冷风直接对流冷却区（F1、F2、F3……区）

作用   将玻璃进行强制冷却，达到切裁要求

冷却方式   冷风直接对流冷却

温度范围   230 ℃—70 ℃