浮法薄玻璃熱膨脹系數(shù)與退火之間的關(guān)系分析

【中玻網(wǎng)】在浮法薄玻璃生產(chǎn)過程中，其退火會出現(xiàn)如翹曲、炸板、切割破損等問題，這些問題影響著玻璃的成品率和質(zhì)量，影響產(chǎn)品鏈下游廠家的使用。為提高浮法薄玻璃板的質(zhì)量，減少生產(chǎn)損失，需要加強對浮法薄玻璃退火相關(guān)問題的了解和研究，以此來改善浮法薄玻璃退火質(zhì)量，從而提高浮法薄玻璃板成品率和質(zhì)量。

　　玻璃的熱膨脹系數(shù)是一個非常重要的參數(shù)，玻璃的軟化溫度、轉(zhuǎn)變溫度、退火上限溫度以及退火下限溫度(應(yīng)變點)在玻璃熱膨脹系數(shù)的曲線上都可以顯示，玻璃的這些特征點溫度對玻璃的生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義，并可以為玻璃生產(chǎn)工藝的調(diào)控提供一定的參考依據(jù)，因此玻璃的熱膨脹系數(shù)這個物理量對浮法薄玻璃板的生產(chǎn)工藝具有十分重要的意義。

　　本文對浮法玻璃生產(chǎn)線上組分相同的1.1mm的浮法普通鈉鈣硅薄玻璃的熱膨脹系數(shù)進行研究，并初步探究了浮法薄玻璃的熱膨脹系數(shù)與退火之間的關(guān)系。利用高溫熱膨脹儀分別測試了超薄玻璃的熱膨脹系數(shù)，對超薄玻璃板橫板方向的南中北樣品的熱膨脹結(jié)果進行曲線擬合，并進行理論分析，發(fā)現(xiàn)了其熱膨脹系數(shù)與玻璃的退火工藝有著密切的關(guān)系，因此高溫熱膨脹儀對浮法玻璃生產(chǎn)線的退火工藝有著重要意義，在浮法玻璃生產(chǎn)線的技術(shù)服務(wù)中占據(jù)重要地位。

　　實驗

　　實驗儀器采用林塞斯高溫線膨脹儀L75，此膨脹儀的測試原理是采用石英玻璃對比法，在測試過程中選用同一個標樣測試曲線減少誤差，選擇升溫速率為5℃/min，升至800℃后降溫，林塞斯高溫線膨脹儀具有軟化點自動保護程序，到玻璃軟化點自動降溫。

　　采用該膨脹儀測試浮法玻璃生產(chǎn)線上組分相同的1.1mm的普通鈉鈣硅玻璃，對生產(chǎn)不正常時的炸板玻璃和生產(chǎn)正常時的玻璃進行熱膨脹系數(shù)的測試。在玻璃板的板寬方向上，選用生產(chǎn)不正常(炸板)時的南中北3個樣品，即玻璃板的兩個邊部位置和中間位置，和生產(chǎn)正常時的玻璃南中北3個樣品，分別將樣品制成長約20mm，寬約5mm的樣品，以便進行高溫線膨脹系數(shù)的測試。

　　結(jié)果與討論

　　2.1生產(chǎn)正常時的玻璃熱膨脹系數(shù)

圖1為玻璃生產(chǎn)正常時南板、中板、北板(沿板寬方向)的熱膨脹曲線圖。

2.2生產(chǎn)不正常時的玻璃熱膨脹系數(shù)

圖2分別是玻璃生產(chǎn)不正常時南板、中板、背板(沿板寬方向)的熱膨脹系數(shù)

　　表1和圖3是根據(jù)在100～500℃溫度范圍內(nèi)玻璃的熱膨脹測試結(jié)果制成的表格和圖。從表1和圖3可以明顯觀察到，在100～500℃溫度范圍內(nèi)，在玻璃板的橫板方向，同一溫度下生產(chǎn)正常時和生產(chǎn)不正常時南板、中板和北板的熱膨脹系數(shù)都略有差異，但是對于生產(chǎn)正常時的玻璃，其熱膨脹系數(shù)波動明顯較小，其波動幅度從圖3中可以明顯觀察到，說明在生產(chǎn)正常時，玻璃板橫板方向，南中北板的熱膨脹系數(shù)比較接近，在單位長度內(nèi)玻璃橫板方向的膨脹是相近的，對于生產(chǎn)不正常時的玻璃，其熱膨脹系數(shù)波動明顯非常大。

表1玻璃南板、中板、北板的熱膨脹系數(shù)測試結(jié)果(E-06)/℃-1

　　玻璃熱膨脹系數(shù)的這種波動有一部分原因是玻璃板的退火溫度制度所引起的，薄玻璃板在離開成型錫槽進入退火爐退火的時候，在玻璃板的橫向方向上，玻璃板邊部厚度約為中間厚度的3～10倍，由于薄玻璃板邊部厚、中間薄，邊部帶入的熱量稍多，中間帶入的熱量較少，導(dǎo)致薄玻璃板在退火階段在橫向存在溫差，中間溫度低，邊部溫度高，并且在自然條件下，中間降溫較快，邊部降溫較慢。中間降溫較快時，玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)來不及調(diào)整到能量優(yōu)化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為疏松，玻璃的熱膨脹系數(shù)非常大，同理，邊部降溫較慢時，玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)有相對較多的時間可以優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，玻璃較為密實，其熱膨脹系數(shù)較小。因此，薄玻璃退火時，若是在不適宜的退火溫度制度下，在玻璃橫板方向上，邊部和中間的熱膨脹系數(shù)不匹配或者相差非常大時，就有可能引起玻璃炸裂等現(xiàn)象。

圖3玻璃熱膨脹系數(shù)隨溫度變化圖

　　結(jié)論

　　綜上所述，根據(jù)玻璃的熱膨脹系數(shù)的測定，制定合理適宜的退火溫度制度，即通過控制退火爐橫向降溫速率和橫向溫度分布，從而降低玻璃板由于橫向厚度差引起的溫度差，調(diào)控玻璃板中間和邊部的熱膨脹系數(shù)，是提高薄玻璃退火質(zhì)量的一條有效途徑。因此，玻璃的膨脹系數(shù)不僅可以用來衡量玻璃熱穩(wěn)定性的好壞，還可以通過對玻璃熱膨脹曲線的測定，來確定玻璃在生產(chǎn)過程中工藝上的一些參數(shù)，為生產(chǎn)提供參考。

　　但是在薄玻璃實際生產(chǎn)過程中，由于其厚度的限制，相對于厚玻璃，薄玻璃的退火更加復(fù)雜，需要很多的科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗相結(jié)合，才能更有效地提高薄玻璃生產(chǎn)質(zhì)量。