1第五章 退火窑了解玻璃产品的退火过程和退火窑的基本结构了解退火窑的设计、选型掌握玻璃退火过程的原理 2§5-1 玻璃的应力及退火制度§5-2 退火窑分类及窑型§5-3 连续式退火窑 一、网带式退火窑 二、辊道式退火窑 3§5-1 玻璃的退火过程退火的目的： 消除或减少应力，提高光学均匀性，稳定内部结构消除或减少应力，提高光学均匀性，稳定内部结构一、玻璃内的应力（热应力）暂时应力：暂时应力：弹性状态下，ΔT产生，取决于ΔT和α冷却时，外层要收缩，温度高的内层阻止，张应力， 内层压应力温度差消失，暂时应力也消除温度差消失，暂时应力也消除注意：应力超过玻璃极限强度时，会自行破裂加热与冷却不易过快注意：应力超过玻璃极限强度时，会自行破裂加热与冷却不易过快永久应力：永久应力：塑性状态下，质点退让表现出来急冷却时，内层（塑性状态）要收缩，硬化的外壳阻止，张应力 外层（弹性状态）压应力永久应力必须经退火过程消除应力大小用光程差应力大小用光程差δδ（（Nm/cmNm/cm））表示表示 4 二、玻璃的退火原理： 消除永久应力： 高温—内部质点移动—应力松弛 温度范围： 上限：保温3分钟消除95%应力，η=1013.4泊 下限：保温15分钟消除5%应力，η=1013.7泊 从上限—降温—下限：慢冷阶段 从下限—降温—室温：快冷阶段 5 三、退火制度 61、加热阶段加热到高退火温度。
速度不能过快，防止破裂有时，先冷却到退火温度2、保温阶段有足够的温度和时间，使应力松驰，消除应力3、慢冷阶段缓慢冷却，防止产生新永久应力4、快冷阶段尽快冷却，但要防止破裂 7四、退火曲线的确定退火温度退火温度加热、冷却速度加热、冷却速度保温时间保温时间 8退火温度的确定1、 实验确定法 观察法、曲线法2、 公式计算法 根据退火常数确定（表5-1） T=1/M1（logA+M2） A=1/260a2 根据组成玻璃的各氧化物含量用计算近似确定T高（表5-2、5-3） 根据粘度与化学成分关系求得η=1013泊时的温度 T=Ax+By+Cz+D （表5-4、5-5） 9 10 11 12 13加热及冷却速度及保温时间的计算 1、实验计算法 （1）加热速度和加热时间 h=20/a2～30/a2 （2）保温时间（min） τ=0.37/A0≈102a2 当δ≤10nm/cm时，τ=15a2 对连续压延和平拉玻璃：需先降温后，再进入退火温度 保温时间：τ1= 520a2/Δn 预冷时间：τ2= 133a2/Δn 总时间： τ=τ1+τ2 Δn退火后允许的应力。
14（3）冷却速度和冷却时间一般退火时，h=δ/13a2对精密退火：h=δ/26a2当δ≤5nm/cm时，h=0.4/a2冷却速度可随温度降低渐增（每10℃递增一次，到10/a2 为止，以后恒定不变） h=h0/2(1+2t0-t/20) （5-25）当要求δ≤10nm/cm时，有保温阶段时，h=0.6/a2没保温阶段时，h=5/13a2制品厚度大于5mm 时，h快=10/a2制品厚度小于5mm 时，h快=25℃/分 15 2、经验计算法 加热速度：h0=h2=k2/a2 慢冷却速度： h1=k1/a2 快冷速度：h2=h0 保温时间一般为取10～20分钟 16 17§5-2 退火窑分类及窑型 通常按制品的移动情况把退火窑分为三类： 间隙式 半连续式 连续式 18 19 一、间隙式退火窑(图5-4a、b）制品不动，窑内温度随时间而变 明焰式（大型、厚壁 、特种制品）、 隔焰式（光学玻璃粗、精退火） 特点：生产能力低，燃耗多，占地大，劳动条件差，操作不易机械化，调节灵活，能满足特殊产品的精退火要求。
正逐步被连续式退火窑取代 20二、半连续式退火窑（图5-6c、d）制品间歇移动，温度制度恒定 牵引式（卷扬机牵引小箱） 隧道式（铰车牵引小车）特点：温度变化是不连续的，跳跃式的，对退火不利截面上温度分布不均匀热损失大，热耗4000～8000KJ/kg制品劳动强度大窑内运行设备易损失，需经常维修 21三、连续式退火窑：•垂直输送带式（e） 日用玻璃制品退火用•网带式退火窑（ f） 日用玻璃制品退火用•辊道式退火窑（ g） 平板玻璃退火用 22对退火窑的总体要求1、确保退火质量2、降低燃料消耗3、在优质，低耗的基础上做到“快速”4、在保证退火质量下，结构力求简单，操作也要方便 23§5-3 连续式退火窑•网带式退火窑 日用玻璃的退火窑•辊道式退火窑 浮法、平拉、压延平板玻璃的退火窑 24一、网带式退火窑特点： 1、水平气流 2、热交换以对流为主 3、长度方向温度分段控制结构：网带及传动装置，窑膛，燃烧设备 25 26按使用燃料可分为以下几类：•内炉加热式退火窑•强制气流循环式退火窑•烧重油的退火窑 •电热退火窑 •利用反射隔热技术的退火窑 27 28内炉加热式退火窑•直火式火箱设于网带下面（图5-7）布满棋盘状小孔，使燃烧产物分散上升。
•特点：温度分布不均匀，需要改进 29强制气流循环式退火窑 •结构（图5-10a、b）加热带，慢冷带，快冷带（利用轴流风扇和风机强制循环）慢冷带间接冷却；快冷带直接冷却 •特点： 温度分布不均 气流速度快，对流快 风扇，热交换器，风扇的位置可调 网带使用期长 可利用冷却带排出的热空气作助燃空气，消耗低 高速喷嘴亦可形成强制气流循环（图5-11） 30 31 32 33烧重油的退火窑 •燃烧设备： 中压外混喷嘴 R型低压喷嘴•特点： 合理的火焰流程，达到退火温度且分布均匀，符合退火曲线，耗油少，结构简单 34•油嘴使用安装的特点：1、火焰的温度分布特性刚好满足退火要求2、减少时间3、只安装一支喷嘴，有利于减少横向温差4、隔焰加热均匀，平稳但油耗多•逆向安装喷嘴效果最好 35 36 37 38电热退火窑使用电热丝或电热板作发热体，也可采用远红外电热板 39二、辊道式退火窑传动装置： 耐热钢管组成辊道，用电动机经变速箱和传动机构带动所有钢辊转动 钢辊转速：浮法wmax=900m/h 40 41退火窑结构 1、钢壳： 若干节，每节3m 退火窑分为十个区域： A区：均匀加热带，预退火区 B区：重要退火带，退火区 C区：缓慢冷却带，间接冷却区 D区：间冷到直冷的过渡带，封闭自然冷却区 Ret1和Ret2区：热风循环冷却区 E区：敞开自然冷却区 F区：敞开强制冷却区 42 2、 加热系统：A区：板上两边装有电加热元件 板下横向分五区装加热元件B区：板上两边都装有加热元件 板下不装C区：板上两边加热 43 3、冷却系统： 前端间接冷却 A，B，E区用热交换器冷却，板上，板下分五区 后端直接冷却 Ret区自动控制的热空气直接冷却 F区：风机提供室温空气冷却 44 4、 控制系统 A、B、C区仪表全自动控制 F1、F2、F3手动控制 45 5、传动辊，传送系统 辊数：160多根 辊径：φ1=300mm,φ2=200mm 材质：镍铬合金 三台传动系统 46退火窑温度划分1． 均匀加热带：17～20m,570～550℃2． 重要退火带：20～22m ,550～450℃3． 缓慢冷却带：10～15m,450～270℃4． 快速冷却带：10～12m,270～180℃5． 急速冷却带：25～30m,180～60℃ 47退火窑比较• 电加热：费用高，窑膛较宽时，加热元件安装调节不便，寿命短•火焰加热：温度不均匀，且不稳定，退火质量差。
•电—火联合：板上电加热，板下火焰隔焰加热。