逐级渐开拉薄法生产11mm浮法玻璃.docx
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逐级渐开拉薄法生产11mm浮法玻璃
逐级渐开拉薄法生产1.1mm浮法玻璃
玻璃液在承托介质锡液面上,在1000℃下,除了自身的重力和表面张力外,不受其它任何外力而自由铺展所形成的静止厚度,我们称之为“平衡厚度”。
通常,在退火窑主传动的牵引下,不施加拉边机等其它外力,钠钙硅浮法玻璃的厚度为6mm,而低于此厚度以下的玻璃通称为薄玻璃,将厚度低于2mm以下的浮法玻璃称为超薄浮法玻璃。
玻璃愈薄,生产难度愈大。
在拉薄过程中,通过增加拉引速度的方法,玻璃带的厚度减薄极为有限。
因此,要使拉薄过程有效、顺利地进行,并防止玻璃带宽过度的收缩,比较容易地获取经济板宽,就必须选择一种合适的拉薄方法,使得玻璃液黏度产生的粘滞力与重力、磨檫力和表面张力以及拉边机产生的拉力和主传动牵引力形成平衡力系,使成型过程顺利进行。
我公司超薄浮法玻璃生产线投产后,产品品种主要定位于1.1mm玻璃。
1.1mm玻璃主要用作ITO导电膜、LCD液晶显示器的电子玻璃基板材料。
由于ITO导电膜/LCD液晶显示器制造商在使用1.1mm玻璃作为基板时,基板玻璃的厚度和微观波纹度对其生产产品的性能产生较大的影响,因此,对玻璃的厚度和微观波纹度提出了非常严格的技术要求。
不但要求单片原板的厚薄差控制在0.05mm(规格为1244.6mm×1092.2mm)以下,还要求玻璃的整体厚度控制在1.05-1.15mm范围内;并且玻璃的表面微观波纹度要≤0.15µm。
1.生产试验
1.1自由拉薄试验
投产初期,在锡槽内不使用拉边机和其它任何的辅助设施与措施的前提下,我们首先对锡槽的原始工况进行一个小测试。
拉引量为250T/D,退火窑牵引速度为210m/hr,玻璃带进行自由拉薄实验,实验测得的结果是:
原板宽度3220mm,在线取原板一张去边成3000mm,改切成三张小板,由北向南等距离进行玻璃厚度测量,得到一组厚度数据见表1。
将表1中的数据用图1来表示,得出自由拉薄时玻璃带的横向厚度分布。
表1等距离玻璃厚度测量值(mm)
北
5.73
5.79
5.85
5.93
5.98
6.03
6.07
6.10
6.13
6.16
中
6.19
6.23
6.25
6.29
6.33
6.34
6.28
6.24
6.22
6.19
南
6.15
6.10
6.07
6.03
5.98
5.95
5.90
5.84
5.80
5.75
从图1可以看出,此状态下玻璃的厚度差达到了0.61mm,厚度形面也非常不理想。
据不完全统计,国内普通浮法生产线接近平衡厚度附近的玻璃的厚度差一般都在0.2mm以下,由此可见,该锡槽的原始工况不容乐观。
1.2落子试验
为了进一步了解该锡槽的原始工况,并为1.1mm玻璃成形操作提供依据,随后又在3.0mm生产期间,用落物法测量了玻璃带在锡槽内的横向速度差。
此次实验使用拉边机进行拉薄,其余条件与实验1相同。
方法:
在锡槽高温区1#拉边机前约1m的位置,从锡槽左侧的操作门穿入一根角铁,在角铁上每间隔100mm的位置上放一颗石子,最前方的石子与锡槽中心线相吻合,在玻璃带的正上方让石子做自由落体运动,最终对玻璃板上的石子位置进行测量。
具体数据如表2所示。
将表2的数据作图,并进行6阶多项式回归分析,如图2所示。
表2石子位置测量数据
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
横向
5
55
120
215
300
380
475
555
645
735
815
910
1000
1080
1165
1260
1345
1445
1520
1610
1685
纵向
0
220
320
310
350
540
680
880
1001
1130
1360
1560
1800
2000
2340
2610
2820
3240
3580
3820
3840
图2落子试验数据曲线图
说明:
数据取值原则:
横向由边部向中间,左侧边部为0,向中心线靠近时数值逐渐增大;纵向与拉引方向相同,边部第一颗石子的位置为0,向中心线靠近时数值逐渐增大。
从图2可以看出,除了在拉边机区域附近的石子的运动轨迹表现稍有异常外,其余石子的运动轨迹基本遵循玻璃带横向流速抛物线形分布,边部与中间的速度差值为3840mm。
根据3mm的实际生产经验,边部与中间的速度差值不宜超过2925mm,说明该生产线锡槽内玻璃带流速抛物线形分布明显不合理,可能给1.1mm玻璃的成型带来很大的难度。
从上述两个试验可以看出,该锡槽生产线可能存在先天不足,直接导致锡槽内玻璃带厚度形面分布不合理,实践当中必须找到一种合理的拉薄方法来弥补,确保1.1mm的成型,玻璃的厚度和厚薄差达到要求。
2.生产实践
目前,由于1.1mm超薄浮法玻璃的生产在国内尚无成熟的经验
可供借鉴,国外技术进行保密封锁,1.1mm超薄浮法玻璃的拉薄方法只能参照普通浮法玻璃的拉薄方法进行实验性生产探索,力图从中找到一种适合该生产线的1.1mm超薄浮法玻璃拉薄方法。
2.1“强冷重热拉薄法”试验
⑴试验条件:
拉引量为一定值,退火窑牵引速度为一定值,拉边机n对,高温区“大肚子”冷却水包两对,电加热辅助;预期获得的厚度范围:
整体厚度控制在1.0-1.15mm,单片玻璃的厚薄差控制在0.05mm以下(规格为1244.6mm×1092.2mm)。
⑵试验参数
1在锡槽高温区的1#拉边机前约1200mm的位置,并排对称穿入两对“大肚子”冷却水包。
2各区锡液温度和红外温度见图3。
3各区电加热开度分布见图4(单位:
%)
4玻璃带在锡槽内的运行状态见图5。
⑶试验结果
1厚度和厚薄差
试验后对玻璃带进行等间距厚度测量,测得玻璃带具体的厚度范围和厚薄差如表3和图6所示:
表3等距离玻璃厚度测量值(mm)
北
0.92
0.95
0.98
1.00
1.03
1.05
1.07
1.09
1.11
1.12
中
1.13
1.14
1.15
1.16
1.16
1.16
1.16
1.14
1.14
1.13
南
1.12
1.10
1.09
1.08
1.06
1.03
1.00
0.98
0.96
0.93
2玻璃的微观波纹度,由于检测仪器没有到位未进行有关
数据的检测。
⑷试验结论
从图6可以看出,采用强冷重热拉薄法生产的1.1mm整板厚度超出了要求的范围,厚度的最大值和最小值均超出规定的厚度范围,尤其是厚度下限偏离规定值较多。
除中板厚度差在0.05mm以内外,其余单板厚薄差均超出较多,达到0.2mm。
三张小板显然都不符合质量要求。
2.2“徐冷拉薄法”试验
⑴试验条件:
拉引量不变,退火窑牵引速度不变,拉边机对数不变,高温区“直型”冷却水包一对,高温区直线电机一对,中温区直线电机一对,电加热辅助;预期获得的厚度范围:
整体厚度控制在1.05-1.15mm,单板的厚薄差控制在0.05mm以下(规格1244.6mm×1092.2mm)。
⑵试验参数
①在锡槽高温区1#拉边机之前约1200mm的位置,对称穿入一对“直型”冷却水包,水包前对称穿入一对直线电机;右侧安装高温区石墨挡边轮一个;距末对拉边既500mm的位置,对称穿入一对中温区直线电机。
②各区锡液温度和红外温度见图7。
③各区电加热开度分布见图8(单位:
%)。
④玻璃带在锡槽内的运行状态见图9。
⑶试验结果
1厚度和厚薄差
试验后对玻璃带进行等间距厚度测量,测得玻璃带具体厚度范围和厚薄差见表4和图10。
表4等距离玻璃厚度测量值(mm)
北
0.99
1.01
1.03
1.05
1.06
1.07
1.08
1.10
1.11
1.11
中
1.12
1.13
1.14
1.15
1.15
1.15
1.15
1.14
1.14
1.13
南
1.12
1.11
1.10
1.08
1.06
1.05
1.04
1.03
1.02
1.00
2经检测,玻璃的表面微观波纹度为0.116-0.308µm(玻
璃微观波纹度质量标准要求≤0.15µm)。
⑷试验结论
从图10可以看出,采用徐冷拉薄法生产的1.1mm与强冷重热拉薄法生产的1.1mm相比,厚度最大值下降至规定的范围内,厚度最小值也大有改善,但还未达到规定范围,中板的厚度和厚薄差均满足要求,左右单板厚薄差0.12mm,虽然不符合质量要求,却改善明显;玻璃微观波纹度达不到要求,后来经过连续生产调整,厚度又有所改善,最薄点厚度值上升到1.02mm,最厚点厚度值在厚度范围规定的上限波动,不稳定,左右两板的单板厚薄差最好做到0.08mm,一般都在0.10mm左右波动;玻璃微观波纹度最大值降到0.228µm,仍然达不到规定要求。
2.3“双向拉薄法”试验
⑴试验条件:
拉引量不变,退火窑牵引速度不变,拉边机对数不变,高温区直线电机一对,中温区直线电机一对,电加热辅助;预期获得的厚度范围:
整体厚度控制在1.05-1.15mm,单板的厚薄差控制在0.05mm以下(规格为1244mm×1092.2mm)。
⑵试验过程
在试验中,由于该生产线锡槽结构设计时宽段内宽尺寸较窄,调整时,当高温区和部分拉边机下的玻璃带几乎贴近或者已经接触锡槽边墙时,从冷段反馈回的玻璃带的宽度始终达不到要求的宽度,此种状况下测得的玻璃带的厚度范围为1.09-1.02mm。
尽管当时可能并没有取得最终的试验结果,但鉴于该试验对生产安全构成极大的威胁,最后被迫终止该试验进程。
综上所述,由于锡槽本体结构和现场实际条件的限制,上述三种拉薄方法在该线1.1mm玻璃的实际生产当中,或多或少存在这样或那样的问题,要么是玻璃的厚度形面、厚薄差、表面微观波纹度等质量方面和(或)不能满足用户对于玻璃基板的技术要求,要么使1.1mm成形过程不能顺利进行,从客观上说明了上述三种拉薄方法不能适应该生产线1.1mm玻璃的顺利生产的具体需要。
因此,开发一种新的、合适的拉薄方法对于该生产线1.1mm的顺利生产显得十分重要。
2.4逐级渐开拉薄法
⑴试验条件:
拉引量不变,退火窑牵引速度不变,拉边机对数不变,高温区直线电机一对,中温区直线电机一对,电加热辅助;预期获得的厚度范围:
整体厚度控制在1.05-1.15mm,单板的厚薄差控制在0.05mm以下(规格为1244.6mm×1092.2mm)。
⑵试验措施
①拉边机间距⊿值合理
⊿值的选取是根据各对拉边机对玻璃带厚度的减薄值是随黏度的增加而依次递减的特性,在确定拉边机之间距时采用不等间距原则。
实践中采用“前大后小”的布置特点,又在个别位置进行适当调整,选取合理的⊿值可以确保两对拉边机之间,是玻璃带处于正常形貌的关键参数,以使每对拉边机对玻璃带的展薄效率充分发挥。
同时,也需要有合理的温度控制作为先决条件。
②拉边机角度的合理分布
拉边机角度的合理分布的目的就是使拉边机在不同温度区间有效地控制好玻璃带的宽度和形态,并保证玻璃带运行的稳定性。
③拉边机速度的合理分布
保证玻璃带在各对拉边机之间实现逐级均匀拉伸及横向展薄,减少玻璃带的横向收缩,保证玻璃带的稳定性,各对拉边机的速度按一定的斜率合理地分布在一条直线上。
④电加热功率的优化控制
当电加热的功率增加或减少时,将使之对应区域的玻璃的厚度发生变化的合理趋势,通过有限调控不同区域的电加热开度,使处于不同内部粘滞力分布的玻璃带受到不同的展薄及拉伸,较好的解决了玻璃带的横向厚度分布,有效地控制玻璃带的厚薄差。
⑤锡槽槽内温度制度的合理控制
对玻璃带纵向每米温降幅度进行控制,除了防止后最大限度地减轻锡液冷返流措施外,还需要进行纵向的补热调温。
保证拉薄区纵向总温降相对较小,维持各区作业温度,确保玻璃带在锡槽各区的黏度,对于超薄玻璃的生产是至关重要的;对玻璃带横向温度进行调温控制,确定玻璃带边部有合适的黏度和温度,使拉边机压着较为柔软的玻璃带。
玻璃带边子“过冷”、“过硬”,如果单纯依靠加大拉边机的摆角或逐级加快拉边机的速度,容易造成“死拉硬拽”的工况。
不仅会影响展薄效率I值,还会影响玻璃的光学质量,甚至拉边机机头“打滑”而导致该区域内的玻璃带失稳。
⑶试验参数
①在锡槽高温区1#拉边机之前约1800mm的位置,对称穿入一对直线电机;距末对拉边机7500mm的位置,对称穿入一对中温区的直线电机。
②各区锡液温度和红外温度见图11。
③各区电加热开度分布见图12。
④玻璃带在锡槽内的运行状态见图13。
⑶试验结果
1厚度和厚薄差
试验后对玻璃带进行等间距厚度测量,测得玻璃带具体的厚度范围和厚薄差见表5和图14。
表5等距离玻璃厚度测量值(mm)
北
1.12
1.09
1.08
1.07
1.07
1.08
1.09
1.09
1.09
1.10
中
1.10
1.10
1.11
1.12
1.12
1.13
1.12
1.11
1.11
1.10
南
1.10
1.09
1.09
1.09
1.09
1.09
1.08
1.08
1.09
1.11
⑷试验结论
从图14可以看出,采用逐级渐开拉薄法生产的1.1mm与强冷重热拉薄法和徐冷拉薄法生产的1.1mm玻璃相比,厚度和厚薄差得到明显改善,厚度最大值、最小值均达到了规定的范围内;三张板的厚薄差均能满足要求,单板最大厚薄差为0.05mm;玻璃的表面微观波纹度也明显减少,基本符合质量检验标准所规定的范围内。
在次基础上,经过连续生产调整,厚度和厚薄差又有所改善,整板厚度一般控制在1.08-1.12mm之间,单板最大厚薄差一般都能稳定控制在0.04mm以内;玻璃微观波纹度最大检测值一般都在0.150µm以下,符合质量检验标准的规定,上述三个质量指标能够全面满足用户的质量指标要求。
3.结束语
在1.1mm超薄浮法玻璃的实际生产当中,通过参照普通浮法玻璃的拉薄方法,对原有的拉薄方法(强冷重热拉薄法、徐冷拉薄法和双向展薄法)进行了试验探索。
由于锡槽本体结构和现场实际条件的限制,三者均在不同程度上存在弊端,已经不能适应该生产线1.1mm玻璃生产的特殊要求。
逐级渐开拉薄法是在试验基础上建立起来的,整板厚度、厚薄差、微观波纹度均能满足用户的质量指标要求。
《Glass》Magazine6
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