钢化玻璃是将浮法玻璃加热至软化温度(630℃)附近后用空气均匀地快速冷却,使玻璃表面具有均匀的压应力,玻璃内部产生张应力,从而使玻璃机械强度成倍增加,并具有良好的热稳定性[1-2]。钢化玻璃作为安全玻璃的一种,因其具有普通玻璃的透视性,又具有机械强度高、热稳定性好、且破碎后的碎片小、碎片无尖锐锋利的尖角等优秀的安全特性,已经作为高层建筑门窗必备敬建材产品之一,得到广泛的应用[6-7]。
目前世界上使用最普遍的一种玻璃钢化方法是水平钢化法,它是通过水平传送辊传送玻璃,将玻璃传送到加热炉和冷却装置进行加热和吹风钢化。使用较普遍的加热电炉为双室炉。其中,双室钢化炉以芬兰TAMGLASS公司生产的双室强对流水平钢化炉为代表。相比传统的单室炉,双室炉增加了预热阶段。其主要工艺流程为:
其中:参数设定包括:传送速度、预热参数设置、加热参数设置、淬冷参数设置及下片温度等。
1、设备及原材料
1.1 设备
采用芬兰TAMGLASS公司生产的双室强对流水平钢化炉生产线, GASP-132表面应力仪一台,塞尺一把。
1.2原材料
采用中国南玻集团生产的6mm浮法玻璃,试样的平面尺寸为:600mm800mm。钢化前,对玻璃试样的边部进行研磨与清洗。
2、实验方法及步骤
2.1 选取相同厚度的6mm600mm800mm浮法透明玻璃试样25块,以每5块为1个批次,共5组实验。对玻璃试样进行研磨与清洗,并确保玻璃表面及边部无明显划伤和裂纹。
2.2设置钢化参数,参数设置如表1:
其中,预热对流曲线如图1:
加热炉对流模型,选用图2所示小板对流模型(2#):
2.3 摆片布局
根据所选用的加热炉对流模型(小板对流模型)进行布片,分别以5#和17#加热丝之间合理布片。为保证实验的可重复性,应保证各批次的布片基本在同一位置上。
3、结果分析与讨论
3.1 预热温度对钢化玻璃强度的影响
在不同的预热条件下,对批次1#-5#分别进行了钢化处理,由图3可知:其钢化应力随着温度的降低无明显的变化。即:预热温度并非影响钢化玻璃应力形成的主要因素。
3.2 预热温度对钢化玻璃弯曲度的影响
不同的预热温度对产品的弯曲度影响如图4所示:随着预热温度的降低,钢化玻璃的弯曲度呈现升高的趋势,在温度为465℃时,钢化玻璃的弯曲度最低,为0.55‰。这是由于玻璃在进入加热炉时,玻璃预热完全,在加热炉中升温快,从而使得玻璃在加热炉中尚未引起大的变形,玻璃就被加热至钢化温度。
3.3 对流功率对钢化玻璃性能的影响
不同的对流方式导致玻璃在预热炉内呈现不同程度的变形,由于玻璃在预热炉内,顶部和底部的传热方式的区别,引起玻璃上、下部吸热速度的不同,底部主要以传导、辐射、对流方式传热。上部则主要以对流、辐射的形式进行传热。玻璃在预热炉内,底部及边缘吸热升温较快,上部及中部吸热较慢,从而引起玻璃在预热炉内向上翘曲。选用顶部6#对流曲线,底部1#对流曲线时,玻璃在从预热炉出来进入加热炉时具有较好的平整度。