提高鋼化玻璃安全性的均質(zhì)爐

鋼化玻璃的自爆是影響其安全性能的主要原因，鋼化玻璃內(nèi)部的非玻璃體物質(zhì)（如：硫化鎳）微粒會導(dǎo)致鋼化玻璃自爆，這種物質(zhì)由生產(chǎn)玻璃的原材料中的雜質(zhì)帶入玻璃。有一些硫化鎳微粒經(jīng)過一段時間它的晶體結(jié)構(gòu)從α狀態(tài)轉(zhuǎn)變到β狀態(tài)，在這個轉(zhuǎn)變過程中，硫化鎳微粒的體積產(chǎn)生較大程度的膨脹。這個體積膨脹過程形成鋼化玻璃強大的內(nèi)應(yīng)力，造成鋼化玻璃自爆。本文詳細介紹了一種鋼化玻璃均質(zhì)爐，能在玻璃使用前快速使具有自爆可能的玻璃提前自爆，從而提高鋼化玻璃的安全性。

 

鋼化玻璃以其自身優(yōu)異的性能使得其在現(xiàn)代建筑中被大規(guī)模的使用，其自爆的特性一直限制著廣泛應(yīng)用。目前大多數(shù)企業(yè)將鋼化玻璃的自爆率控制在1.5‰以內(nèi)，經(jīng)過均質(zhì)爐均質(zhì)化處理后的鋼化玻璃自爆率下降至不到萬分之一。因此該設(shè)備可以較大幅度的提升鋼化玻璃的安全性能，使用前景廣闊。

 

鋼化玻璃均質(zhì)爐是間接鋼化玻璃安全性的裝置，在玻璃完成鋼化后進入均質(zhì)爐，通過均質(zhì)爐的高溫加熱，進行引爆測試和消除殘余的硫化鎳，將存在“自爆”隱患即玻璃內(nèi)應(yīng)力不均的鋼化玻璃在測試過程中提前引爆，從而避免了鋼化玻璃安裝后再次發(fā)生“自爆”，經(jīng)過均質(zhì)后的鋼化玻璃合格率將大大提升，從而提高了建筑物鋼化玻璃的安全可靠性。

 

鋼化玻璃內(nèi)部的硫化鎳作為非玻璃體物質(zhì)微粒一直存在于玻璃中，是導(dǎo)致鋼化玻璃自爆的最主要因素。硫化鎳由生產(chǎn)玻璃的原材料（石英砂、硅石粉等）中的雜質(zhì)帶入玻璃。一些硫化鎳微粒經(jīng)過一段時間它的晶體結(jié)構(gòu)從α狀態(tài)轉(zhuǎn)變到β狀態(tài)，在這個α→β轉(zhuǎn)變過程中，硫化鎳微粒的體積產(chǎn)生大幅度的膨脹。這個體積膨脹過程形成鋼化玻璃強大的內(nèi)應(yīng)力，造成鋼化玻璃自爆。引起玻璃自爆硫化鎳直接在0.04mm至0.65mm之間，平均粒徑0.2mm。

 

因為硫化鎳的晶型轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致體積增加，從而引起的自爆會在局部生產(chǎn)放射性裂紋。如果玻璃破碎后仍留在框內(nèi)，則在破碎的起點處可以比較容易找到一個“蝴蝶”形狀的圖案特征，從自爆后的玻璃碎片中產(chǎn)生的“蝴蝶斑”，以傾斜45度角看，很容易在玻璃的板心看到一個較小的黑點置于“蝴蝶”中，正處于裂紋之間，而且自爆破損的玻璃裂紋的走向是由中心向四周散開的。

 

對鋼化玻璃進行二次加熱并退火的均質(zhì)處理（又稱熱浸處理）是公認的解決自爆問題的有效方法。將鋼化玻璃再次加熱到290-300℃左右并保溫一定時間后緩慢降溫，使鋼化玻璃中的硫化鎳顆粒在均質(zhì)處理中完成晶相轉(zhuǎn)變，讓可能自爆的玻璃在工廠內(nèi)提前破碎。此方法可以有效降低鋼化玻璃出廠后的自爆率，提高成品率，減小因自爆而產(chǎn)生的交通運輸、安裝及對后續(xù)工序返工產(chǎn)生的不利影響。目前國內(nèi)主要是采用強制對流型電加熱熱浸爐來均質(zhì)處理鋼化玻璃。已有的鋼化玻璃均質(zhì)爐，其加熱箱大多設(shè)在爐體的頂部或后部，用風(fēng)機將熱風(fēng)通過風(fēng)道向爐內(nèi)需均質(zhì)的鋼化玻璃輸送熱風(fēng)并使熱風(fēng)穿過鋼化玻璃間的間隙吸回風(fēng)機，不間斷地重復(fù)，使鋼化玻璃加熱到額定溫度，并長時間保持恒溫，以達到引爆其中有“自爆”隱患的鋼化玻璃的目的。但不足之處是溫度的均勻性較差、耗能多、維修和清理不方便，給生產(chǎn)帶來諸多不便。

 

首先，在爐內(nèi)溫度升高到280℃時要求保溫在兩個小時以上，這樣就對爐體的保溫性能提出嚴格的要求，如果爐體保溫效果不好，將使?fàn)t內(nèi)的溫度很難控制在一個水平，這使得爐內(nèi)溫度會忽高忽低嚴重影響玻璃質(zhì)量。據(jù)研究280℃時的相變速率是250℃時的100倍，因此必須確保爐內(nèi)的各塊玻璃經(jīng)歷同樣的溫度曲線。否則一方面有些玻璃溫度太高，會引起硫化鎳逆向相變;另一方面溫度低的玻璃因保溫時間不夠，使得硫化鎳相變不完全。兩種情況均會導(dǎo)致無效的均質(zhì)處理。所以在均質(zhì)爐本身的保溫上，以加工空間為4400mm*3700mm*3300mm的為例，在爐體的四周至少要采用200mm的保溫層，而由于大多數(shù)的均質(zhì)爐都采用將加熱裝置放于爐體頂端位置，所以在頂端的保溫要求更加嚴格。這是由于在爐體的上部大多數(shù)要布滿電纜線，是為了有更好的隔熱效果，爐體頂部至少要有500mm的保溫層。這樣不僅可以提高均質(zhì)的可靠性，更重要的是節(jié)約大量的寶貴的電能。

 

 

其次，為了保障均質(zhì)爐內(nèi)部的溫度能在同一個水平，還要求均質(zhì)爐內(nèi)部有空氣流動通暢，防止有氣流的死角，造成局部溫度過高或過低而造成玻璃均質(zhì)的失敗。爐體內(nèi)部空氣流動由放在爐體頂部的風(fēng)機提供。第一，要求風(fēng)機是高溫風(fēng)機，可以長時間在高溫環(huán)境下工作，并且耐高溫至少在400℃。第二，風(fēng)道系統(tǒng)由不銹鋼材料制作，這樣可以提高它的使用壽命。通過風(fēng)道將風(fēng)傳入爐內(nèi)，可以將風(fēng)在爐內(nèi)的循環(huán)。

 

風(fēng)機將冷風(fēng)吹到加熱區(qū)，通過加熱形成熱風(fēng)在爐內(nèi)循環(huán)，以4400mm×3700mm×3300mm的爐內(nèi)尺寸為例，要求內(nèi)部的風(fēng)量達到40000l/min以上，循環(huán)速度要求在1.5m/s左右，這同樣為了能夠使內(nèi)部空氣流動的均勻，建議采用多臺風(fēng)機多個進風(fēng)口的辦法提高空氣在爐內(nèi)部的均勻性。這里還要強調(diào)的是風(fēng)道、風(fēng)機的保溫也是至關(guān)重要。

 

關(guān)于爐體的主要骨架盡量采用優(yōu)質(zhì)鋼材，因為長期的加熱冷卻，這樣的冷熱循環(huán)對鋼材的影響極其嚴重。所以在選擇鋼材時一定要多注意，爐體內(nèi)壁必須選擇不銹鋼材料。

 

打開爐門，將已有玻璃的A型架放入均質(zhì)爐的腔室?內(nèi)，關(guān)閉爐內(nèi)自鎖裝置；設(shè)定溫度，將模塊式加熱體加熱，形成加熱器‚；開動風(fēng)機ƒ將氣流經(jīng)進風(fēng)口„送入加熱室…，氣流沿加熱室流動將熱量送至爐體的進風(fēng)道†；爐體進風(fēng)道靠腔室面開有若干有規(guī)則的側(cè)孔‡，側(cè)孔有可調(diào)節(jié)空氣流量的調(diào)風(fēng)板ˆ，氣流通過這些側(cè)孔進入腔室，溫度均勻；氣流流動至出風(fēng)道‰，再沿出風(fēng)道回歸風(fēng)機形成循環(huán)流動的恒溫氣流。為了更有效地使氣流溫度均勻，除調(diào)節(jié)側(cè)風(fēng)板外，又在腔室內(nèi)加制了內(nèi)置風(fēng)道Š，這樣就有效地保證了腔室內(nèi)溫度的均勻性，從而達到玻璃的均質(zhì)處理效果。爐體四周的保溫層⑾，阻止了加熱腔室與外界的熱量交換，大大節(jié)省了電能。

 

首先，本均質(zhì)爐爐門利用氣動連桿機構(gòu)，靈活開啟、關(guān)閉，方便玻璃的裝載、卸載，降低勞動強度。值得注意的是均質(zhì)爐爐門設(shè)計時需要盡可能避免使用電動門，因為在玻璃升溫過程中，電機受熱后容易出現(xiàn)故障，一旦爐門關(guān)不緊將極大的降低均質(zhì)效果。其次，爐體內(nèi)頂柜和內(nèi)側(cè)柜前面焊接一獨立框用來和爐門密封，達到良好的密封效果。均質(zhì)是通過熱的對流加熱玻璃的，如果密封不嚴，會導(dǎo)致升溫緩慢，從而降低效率。再次，本設(shè)備有意將風(fēng)機放置于高于爐體頂部一段距離，以減少風(fēng)機運行時產(chǎn)生的震動。并給予爐絲端子與電源線連接有更大的安全空間。最后，本設(shè)備采用模塊化加熱，將每組爐絲制作成一個緊湊的長方體，均勻分布在加熱區(qū)域，便于加熱體的檢修更換。而且進風(fēng)道設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，可使腔內(nèi)的上、中、下部風(fēng)速均勻，有助于腔內(nèi)溫度均勻，腔內(nèi)恒溫水平。

 

經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，經(jīng)本設(shè)備均質(zhì)處理后，鋼化玻璃自爆概率會大大降低，每1萬平方米玻璃在2年內(nèi)發(fā)生1片自爆的概率不到萬分之一。此時的鋼化玻璃才可以稱得上真正的“安全玻璃”。鋼化玻璃采用均質(zhì)處理技術(shù)后，成本有了一定的提高，玻璃的價格也提高了，但是從社會責(zé)任和公共安全的角度來考慮，玻璃生產(chǎn)企業(yè)還是應(yīng)該建議客戶購買經(jīng)過均質(zhì)處理的鋼化玻璃。