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引言
 
拉薄是超薄柔性浮法玻璃生產(chǎn)的一道重要工序。縱向牽引力、拉制溫度(黏度)及溫度制度是影響薄玻璃生產(chǎn)的重要因素。縱向牽引力太小,拉出的玻璃達(dá)不到超薄柔性玻璃的厚度要求;縱向牽引力過(guò)大,有拉斷玻璃板的危險(xiǎn)。拉制溫度愈高,玻璃黏度愈小,拉成既定厚度玻璃所需縱向牽引力愈小,而薄玻璃在表面張力作用下的回縮增厚能力則增強(qiáng);拉制溫度過(guò)低,玻璃黏度增加,拉制阻力增加,拉制困難,拉出既定厚度玻璃所需縱向牽引力要求愈大。不同組成玻璃,其黏度-溫度曲線不同,拉制溫度要求自然不同。玻璃縱向溫度制度影響窯爐作業(yè)及生產(chǎn)產(chǎn)品的最終厚度。本文在前期工作的基礎(chǔ)上,借助所提出的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)調(diào)整參數(shù),將其應(yīng)用于堿鋁硅超薄玻璃的拉薄分析;用數(shù)值方法研究拉制過(guò)程中工藝、過(guò)程參數(shù)對(duì)超薄玻璃拉薄行為的影響,以期進(jìn)一步提升對(duì)超薄玻璃制備技術(shù)的認(rèn)識(shí)。

結(jié)果分析與討論
 
(1)基本數(shù)據(jù)。應(yīng)用模型,在計(jì)算機(jī)上對(duì)堿鋁硅超薄玻璃進(jìn)行了模擬計(jì)算。計(jì)算中用到的玻璃液的性質(zhì)見表1。
 
表1 堿鋁硅玻璃性質(zhì)及特征黏度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度
堿鋁硅玻璃性質(zhì)及特征黏度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度
 
(2)堿鋁硅玻璃的平衡厚度與回縮增厚速度。將錫液密度和表面張力及表1中堿鋁硅玻璃的相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(1),可算得高堿鋁、低堿鋁和鈉鈣硅玻璃在錫液上的平衡厚度,分別為7.25 mm、6.78 mm和6.01 mm。該數(shù)據(jù)比普通鈉鈣硅酸鹽玻璃的平衡厚度(6.01 mm)略大。表明高堿鋁和低堿鋁硅玻璃比普通浮法玻璃拉薄要求更高。玻璃厚度及黏度對(duì)低堿鋁和高堿鋁硅玻璃的回縮增厚速度的影響見圖1、圖2。
 
玻璃厚度和黏度對(duì)低堿鋁硅玻璃的回縮增厚速度的影響
圖1 玻璃厚度和黏度對(duì)低堿鋁硅玻璃的回縮增厚速度的影響
 
玻璃厚度和黏度對(duì)高堿鋁硅玻璃的回縮增厚速度的影響
圖2 玻璃厚度和黏度對(duì)高堿鋁硅玻璃的回縮增厚速度的影響
 
從圖1和圖2也可看出,隨黏度增大,無(wú)論厚玻璃還是薄玻璃,玻璃帶回縮增厚速度迅速減小,黏度至約105Pa·s時(shí),回縮增厚速度不再明顯變化;黏度至108Pa·s時(shí),回縮增厚速度重疊在一起。利用玻璃黏度-溫度表達(dá)式,帶入表1相應(yīng)數(shù)據(jù),可算得相應(yīng)的溫度。普通鈉鈣玻璃、低堿鋁和高堿鋁硅玻璃的相應(yīng)溫度分別為:812℃,844℃,952℃。
 
(3)縱向牽引力與玻璃最終厚度的關(guān)系。為避免重復(fù),以下研究以低堿鋁硅玻璃為例進(jìn)行計(jì)算與分析。計(jì)算時(shí)輸入的相關(guān)數(shù)據(jù):玻璃產(chǎn)量為10 t/d,拉制溫度為845℃,末端玻璃溫度為645℃,縱向溫度梯度為6.67℃/m。計(jì)算時(shí),輸入一個(gè)縱向牽引力,利用公式(3)~(5),從拉制區(qū)算至錫槽末端,得到末端玻璃帶厚度。低堿鋁硅玻璃的末端玻璃厚度與縱向牽引力的關(guān)系如圖3所示。
 
低堿鋁硅玻璃的縱向牽引力與末端玻璃厚度的關(guān)系
圖3 低堿鋁硅玻璃的縱向牽引力與末端玻璃厚度的關(guān)系
 
從圖3可見,隨縱向牽引力增加,末端玻璃厚度逐漸減小,在表2所述條件下,至212 N時(shí),末端玻璃厚度已拉薄至0.1 mm,達(dá)到超薄玻璃的要求。
 
(4)拉制溫度對(duì)所需縱向牽引力的影響。為研究拉制溫度對(duì)拉制超薄玻璃所需縱向牽引力的影響。本文在保持上文所述基本條件不變的情況下,改變溫度進(jìn)行了計(jì)算。圖4是拉得0.1 mm厚超薄玻璃所需的縱向牽引力。
 
拉制溫度對(duì)所需縱向牽引力的影響
圖4 拉制溫度對(duì)所需縱向牽引力的影響
 
從圖4可見,將拉制溫度提高到1000℃,拉得所需厚度的超薄玻璃的縱向牽引力迅速降低;降低拉制溫度(900℃),所需縱向牽引力迅速上升。因此,拉制超薄玻璃的溫度不宜過(guò)低。
 
(5)玻璃帶縱向溫降對(duì)縱向牽引力的影響。圖5給出了玻璃帶縱向溫降對(duì)拉得0.1 mm厚超薄玻璃所需縱向牽引力的影響。
 
玻璃帶縱向溫降對(duì)所需縱向牽引力的影響
圖5 玻璃帶縱向溫降對(duì)所需縱向牽引力的影響
 
從圖5可見,在保持日產(chǎn)量和拉制溫度不變的情況(產(chǎn)量為10 t/d,拉制溫度為845℃)下,隨玻璃帶溫降梯度增加(即玻璃帶末端溫度降低),拉得相同厚度的超薄玻璃所需縱向牽引力近似直線上升(溫度梯度為1.667℃/m時(shí),牽引力約為79 N;3.333℃/m,139 N;6.667℃/m,291 N)。因此,在既定的拉制條件下,玻璃帶溫降不宜過(guò)大,能保持正常的作業(yè)即可。

結(jié)論
 
利用前期所提出數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算方法,通過(guò)改變參數(shù),在計(jì)算機(jī)上進(jìn)一步研究了玻璃組分和拉制條件對(duì)超薄玻璃拉薄行為的影響。
 
(1)薄玻璃的回縮增厚速度隨玻璃厚度變薄迅速增大,隨玻璃黏度增大急劇減小。在黏度約為105Pa·s時(shí),薄玻璃的回縮增厚速度不再明顯變化。因此,可在此黏度對(duì)應(yīng)的玻璃溫度下,進(jìn)行薄玻璃的拉薄分析。
 
(2)縱向牽引力越大,所拉得的玻璃的最終厚度越小。因此,可通過(guò)改變縱向牽引力調(diào)整玻璃的厚度,但所得到的玻璃的厚度與縱向牽引力不是線性關(guān)系。
 
(3)拉制溫度高低影響拉得超薄玻璃所需縱向牽引力的大小。拉制溫度過(guò)低,所需縱向牽引力太大;拉制溫度過(guò)高,所需縱向牽引力雖然可以減小,但拉得的薄玻璃會(huì)在表面張力作用下迅速回縮增厚,需設(shè)置拉邊機(jī)。有多對(duì)拉邊機(jī)時(shí)的合理成形溫度的定量分析有待進(jìn)一步研究。
 
來(lái)源:玻璃雜志
作者:程弋芮、林祎愷等
作者單位:華東理工大學(xué)無(wú)機(jī)材料系
2022年第3期
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