玻璃沿上边部被垂直吊起,然后进行加热、成型、淬冷等工艺过程以生产钢化玻璃,此种生产线有两种布置方式。在生产小片玻璃时,可以使用特殊的承载模具代替夹子。所有的生产线都可以用集成控制系统加以控制,集成控制系统主要包括操作计算机以及进行工艺参数的输入和控制所必需的软件。
(1)垂直法水平布置钢化玻璃生产线 生产设备包括加热炉、模压机、风栅。这些设备布置在同一水平楼面上,此种生产线可以生产平钢化玻璃,也可以生产弯钢化玻璃。
(2)加热炉 垂直法水平布置钢化玻璃生产线的加热炉,有电热式加热炉和燃气式加热炉两种。玻璃用挂玻璃小车吊挂着从加热炉的一端进入,从另一端送出,两侧及顶部三面开门的狭缝式炉子。狭缝尽量小,一般不超过40mm。
① 电热式加热炉 电热式加热炉由炉体、加热元件、炉门、碎玻璃槽、辊道及控制设备等构成。为达到生产使用要求,根据产量可以是一个加热室或将数个加热室连成一体,加热室的数量可以多至5个。
炉体最里层是用黏土耐火砖砌成的炉壁,耐火砖靠炉膛的一侧是齿型,电热元件放在耐火砖的齿型槽内,炉膛的宽度为500~650mm。中间层是硅酸铝纤维毡或耐高温矿棉毡,外层是钢板外壳,钢板外是型钢立柱。
炉体有固定式、活动式两种。固定式炉体,其外边的型钢骨架是钢立柱,柱的下部埋于地面下,炉体不能打开,也不能移动。活动式炉体的半边装在一个小车上,加热炉检修时用牵引机将其拉开,最大拉开距离为600mm,以便进行维修操作,另一边与固定式炉体相同。炉膛的具体宽度,固定式为650mm,活动式为500mm。加热元件使用镍铬丝或铁铬丝。镍铬电热丝绕成螺旋管,丝径为2.5~3mm,螺旋管直径为24mm,螺距根据各加热区所需加热元件的面积由设计确定。加分24个加热区,各区电热丝的两端与电源接线板连接。两侧炉门及顶门采用平移式炉门,用汽缸或油缸带动执行其平行开启与闭合。
活动式加热炉由于将活动炉体移开及复位的操作麻烦,炉体不易密封,热损失较多等原因,采用者逐渐减少,目前垂直钢化电加热炉多采用固定式炉体。采用固定式炉体时,炉膛底部设有一地坑,坑内可以设一组固定式辊道,其上放盛碎玻璃的钢板槽。生产时,玻璃炸裂的碎片掉入槽中,在炉门外的地面下有一带盖的地坑,它与炉膛的地坑相连,但炉门下的坑通道平时用保温砖堵塞,其外用石棉泥抹严,检修加热炉时拆掉保温砖,就可将盛碎玻璃的钢板槽拉出,人可进入炉膛内进行检修。
目前大都采用电子计算机程序控制加热炉的温度、炉门启闭、挂玻璃小车运输等。
② 燃气式加热炉 燃气式加热炉所采用的可燃气体多为天然气及丁烷。炉体由炉壁、保温层、钢外壳、钢立柱组成。炉壁由黏土质耐火砖砌筑,其中按设计排列喷嘴砖,炉膛宽度为900mm,炉壁是炉体的最里层,中间是保温层为硅酸铝纤维毡或耐火高温矿棉毡;外层是钢板外壳,其外用型钢立柱做骨架。炉顶排气缝宽30mm。
采用无焰喷嘴,每个喷嘴的管路上有单独的阀门用于调节供气量,天然气与空气预先混合用管道接至各个喷嘴。总管设有总的气体压力调节阀,根据炉温要求,个个无焰喷嘴的压力调节好后,由总调节阀自动调节全路的供气压力,以保证总压的稳定,从而使炉温稳定。
炉体只设侧面炉门,炉顶无门,燃烧废气自炉顶溢出,由排气罩、排气管排至室外,炉门为平移式,用汽缸带动其开启与闭合。
可燃气体是钢化玻璃生产的另外一种热源,与电热比较,比较廉价。可燃气体能满足稳定、均匀、快速地将玻璃加热至淬冷所需温度的工艺要求。但燃烧时不可避免地产生噪声及废气对环境造成影响。此种形式的加热炉有1~6室,两室间有分隔墙,根据设计生产能力确定室数。
(3)模压机 模压机是弯钢化玻璃生产设备之一,其特点是阴模、阳模对压,模面用较软的材料或粘贴软的、热导率小的材料,防止玻璃表面擦伤及减少玻璃的热量传至压模引起玻璃温度降低过快。
模压机由模具、挤压装置、道轨、调节装置、底座、液压系统及控制系统组成。模具有实心模具和空心模具两种。实心模具用于一步法钢化工艺,空心模具可以用于一步法和二步法钢化工艺(一步法是钢化风栅和压弯模具用对接的方式结成一体,玻璃的弯曲和淬冷在同一工位完成。二步法是在钢化加热炉和钢化风栅之间,设有一个由前、后模具组成的压弯装置。当玻璃在加热炉内加热到接近软化温度时迅速移入压弯装置中,被压弯装置弯曲成所需的曲面,然后经淬冷获得曲面钢化玻璃产品)。实心模具用于一步法时,冷却设备(板孔式风栅)和模压机在一起。
模压机装置装在一步法和二步法中的机架轨道上,由液压驱动装置自动控制玻璃模压装置在玻璃成形前后移动和控制玻璃模压的时间。一步法中风栅和模压机合二为一体,减少了玻璃成形后的运输时间,可以提高玻璃的钢化度。压模的时间一般控制在1.5~2s之间,模压的距离根据玻璃形状可以自动调节。
模具的结构形式有箱式、管式、板式等。
箱式模具是用钢板焊成具有凸形、凹形曲面的箱体,曲面的形状及曲率与弯钢化玻璃成品的形状及曲率相匹配,模面的曲率需考虑玻璃压弯后在输送、淬冷过程中回弹的补偿量。其表面贴覆几层玻璃布或超细棉纸等软性材料。用作模压风栅时,箱体与冷却风管用软管连接,模面钻有吹风孔。
管式模具是用钢管焊成架子,用阳模完全按钢化玻璃成品的外形及曲率制成,成型主要靠阳模四周的弯钢管将热玻璃压在阴模上。这种模具可以用于一步法或二步法钢化玻璃生产线上。风栅可以与模具在同一个模压机上,但是风栅必须采用带风嘴或风口的风栅一同使用。
板式模具的阳模用铝板弯成。
(4)风栅 冷却风栅根据箱体分为箱体式、分风箱式;根据喷嘴形式分为喷嘴喷射式、狭缝式、板孔式风栅等。风栅按照安装的形式还分为外形固定式或可调节式。玻璃加热至软化温度附近后,被送到风栅中,由两边带喷嘴的箱形、条形或管形的风栅相对上、下均匀或有规律地进行圆周运动。风栅中排列许多小喷嘴与对面的喷嘴对应,冷却风从这些小喷嘴对着玻璃吹风淬冷或冷却。
① 箱体式风栅由风箱、喷嘴、圆运动或摆动机构、传动系统、机架等组成。风箱为钢板焊接而成的箱体,用软管与冷却风管连接,一对风箱在车架或吊架上相对而立,相对的风箱面上排列许多喷嘴或小孔,可调式喷嘴需要在二步法的风箱或一步法模具上焊有短管,橡胶喷嘴插在此短管上,喷嘴长度一般为83~103mm,两个相对风箱上的喷嘴距离为90~120mm,喷嘴的排列有矩形或梅花形,前者间距40mm×40mm或30mm×30mm,后者间距44mm×26mm或25mm×12.5mm。一步法板孔式风栅的喷嘴直接在风箱上钻孔,孔位与相对的风箱对应。一般情况下,一种玻璃配一套一步法板孔式风栅,可调节式风栅可以多个品种使用一个风栅。
② 分风箱式风栅是在箱体式风栅的基础上将两个整体风箱分成若干多个小风箱,小风箱从汇流总管接出。各个小风箱按产品形状对应的排列和调节,可生产平或弯钢化玻璃产品。分风箱式风栅也有喷嘴式和板孔式两种。
③ 狭缝式风栅 由带有缝隙式风管组成。一般只做平钢化玻璃。
④ 喷嘴式风栅由带喷嘴的钢管组成,根据玻璃产品的形状进行组合,与产品的形状对应排列,可生产平或弯钢化玻璃。
⑤ 板孔式风栅由钢板焊接而成,在具有一定曲率的栅面上钻许多小孔,孔的周围贴覆几层石棉纸或玻璃布等软性材料,用以防止玻璃表面擦伤及减少玻璃的热量传至压模而使玻璃温度下降过快。箱体装在模压机轨道上,并用软管与风箱连接。生产全钢化玻璃时,吹风孔是规则排列,为矩形排列时,吹风孔的间距是25mm×25mm或30mm×30mm,孔径为4~5mm。板孔式风栅在一步法中使用,一般不做圆运动及往复式摆动,也有一些生产企业用圆周运动或往复摆动的一步法风栅。
⑥ 区域钢化风栅 区域钢化风栅分为3种形式。第一种是改变主视区喷嘴排列。主视区喷嘴间距与周边区喷嘴的比例一般为1∶2。第二种是改变主视区喷嘴孔径。主视区喷嘴孔径与周边区喷嘴孔径的比例一般为1∶(1.5~2.5)。在上述两种情况下,当喷嘴的排列为梅花形时,距离为44mm×26mm,主视区与周边区的孔径分别为φ3mm及φ5mm。在实际生产中,为了使玻璃表面的应力分布逐渐变化,两区之间设置过渡区,喷嘴的孔径为φ4mm。第三种是风栅内部分区供风,分别控制风压,在各自的管道上设置阀门,以控制主视区及周边区的不同冷却风压力,可保证两区的碎片要求。
(5)玻璃运输设备 水平布置的垂直法钢化生产线的输送设备由挂玻璃小车、玻璃运输机、轨道三部分组成。生产弯钢化玻璃时有挂玻璃、加热、成形、淬冷、卸片五个工位。生产平钢化玻璃及用一步法生产弯钢化玻璃则有四个工位。玻璃片在挂玻璃工位用吊挂夹钳挂在挂玻璃小车上,此车的行走轮吊挂在轨道上,由玻璃输送机将挂玻璃小车自一个工位传递至下一个工位。
玻璃运输机,采用曲柄运输机或有变速驱动的可调速运输机。曲柄运输机曲柄运动的起始点是上一工位的定位点,其运动的停止点是下一工位的定位点,即其工作一次,就完成将挂玻璃小车从工位传递至下一工位的操作。
曲柄端部在挂玻璃小车内的人钩及脱钩动作,均采用汽缸自动推动进行。汽缸推动曲柄旋转8°55′即完成脱入钩工作。曲柄的回转由电动机带动,当它回转180°就完成将挂玻璃小车在两工位间传递的操作,然后曲柄复位,等待下次工作。
