Typowe problemy występujące podczas procesu nagrzewania Nagrzewanie jest najbardziej typowym etapem hartowania szkła;od tego etapu wiele zależy, aby wydobyć produkt o wysokim standardzie.Na jakość szkła hartowanego duży wpływ ma m.in

Typowe problemy występujące podczas procesu nagrzewania

Ogrzewanie jest najbardziej typowym etapem hartowania szkła;od tego etapu wiele zależy, aby wydobyć produkt o wysokim standardzie.Na jakość szkła hartowanego duży wpływ ma proces ogrzewania stosowany w piecu.Nierównomierne nagrzewanie powoduje deformację szkła w procesie hartowania.Najczęstszym problemem jest szybkie nagrzewanie się dolnej powierzchni szkła na skutek przewodzenia ciepła z rolek ceramicznych.Powstałe w ten sposób rozszerzanie się dolnej powierzchni powoduje wygięcie krawędzi szkła do góry, a szkło porusza się po rolkach niczym łódka, powodując uszkodzenia zwane „zamgleniem linii środkowej”.Inne nierównomierne skutki nagrzewania obejmują przegrzanie krawędzi, które powoduje odkształcenie zwane siodłem bistabilnym i może skutkować pękaniem krawędzi podczas procesu nagrzewania.

Szkło powlekane – wyzwanie dla przetwórców

Ciągły ruch w kierunku lepszej efektywności energetycznej budynków stanowi silny impuls do stosowania szkła powlekanego.Napylane (off-line) powłoki niskoemisyjne lub powłoki przeciwsłoneczne stają się standardem w krajach, w których klimat jest słoneczny przez cały rok lub zimny zimą i ciepły latem.Dla przetwórców szkła stosujących tradycyjną technologię oznaczało to konieczność zastosowania nieco wolniejszych procesów odpuszczania ze względu na dłuższy czas nagrzewania.Jednocześnie przetwórcy są poddawani naciskom, aby zwiększyć swoją zdolność produkcyjną bez narażania na szwank celu, jakim jest wyjątkowa jakość wszystkich rodzajów szkła.

Problemy są znacznie poważniejsze w przypadku obróbki powlekanych szkieł niskoemisyjnych i odblaskowych.Oprócz problemu przewodzenia ciepła od rolek, powłoka na górnej powierzchni szkła odbija promieniowanie z górnych elementów grzejnych, natomiast dolne elementy grzejne nagrzewają szybę dwukrotnie, ponieważ promieniowanie od dołu wnika w szkło i jest odbite od powleczonej powierzchni górnej.

Nierównomierny rozkład ciepła może z kolei wystąpić, gdy do pieca będą wprowadzane po kolei wsady o zmiennym natężeniu.Po wejściu do pieca zimne szkło pochłania ciepło z łoża rolkowego.Ze względu na bezwładność cieplną, poprzednie szkło opuszcza obszar, w którym oscylowało zimno, w związku z czym następna partia trafia na łoże rolkowe, które może mieć nadmiar ciepła na krawędziach i zimny obszar w środku.Można to częściowo skompensować, dostosowując ciepło przekroju poprzecznego tak, aby ogrzewało tylko obciążony obszar.

Nierównomierne nagrzewanie może również skutkować powstawaniem zimnych smug w kierunku szyby.W tym przypadku nierówna temperatura spowodowana przez elementy oporowe powoduje opalizację, która jest najwyraźniej widoczna w teście polaryzacji, ale może być również widoczna gołym okiem.

Samo szkło może również powodować problemy z nagrzewaniem.Ciepło promieniowania jest absorbowane w obszarach zadrukowanych szkła w inny sposób niż w przypadku zwykłego szkła.To samo dotyczy kształtowanych szklanych litów.

Problemy te mogą niekorzystnie wpłynąć na kształt lub płaskość produktu końcowego, jego właściwości optyczne lub powierzchnię szkła.Równomierność ogrzewania osiąga się poprzez kompensację różnicy temperatur poprzez profilowane ogrzewanie;stąd kluczowe znaczenie posiadania możliwości profilowanego ogrzewania.

Konwekcja dla szkła powlekanego i prędkość

„Ciepło jest przekazywane do szkła na trzy różne sposoby: poprzez promieniowanie, przewodzenie i konwekcję.Niezależnie od rodzaju pieca te trzy sposoby przekazywania ciepła są zawsze obecne.Można je dalej analizować w następujących częściach:

1. Promieniowanie

Promieniowanie bezpośrednie

Promieniowanie pośrednie

2. Przewodzenie z rolek ceramicznych.

3. Konwekcja – można ją podzielić na trzy kategorie.

Naturalna konwekcja.

Konwekcja wspomagana za pomocą sprężonego powietrza.

Wymuszona konwekcja.

Stopień, w jakim każdy z nich przyczynia się do procesu ogrzewania, zależy od rodzaju pieca, rodzaju szkła i fazy procesu ogrzewania.W tradycyjnych piecach głównym źródłem przekazywania ciepła jest przewodzenie ciepła przez walce (w początkowej fazie nagrzewania), a następnie promieniowanie.W piecach z pełną konwekcją ciepło przenoszone jest głównie poprzez konwekcję.Konwekcja musi odgrywać główną rolę, jeśli szkło powlekane ma być skutecznie podgrzewane.

Aby przezwyciężyć te problemy, producenci maszyn stale poszukują nowych rozwiązań opartych na wykorzystaniu konwekcji.Konwekcja jest postrzegana jako konieczność na każdej linii produkcyjnej, na której wytwarzane jest szkło powlekane.Oprócz poprawy jakości produktu końcowego, ogrzewanie konwekcyjne ma jeszcze jedną ważną zaletę w porównaniu z systemami promiennikowymi, a mianowicie prędkość ogrzewania.

Systemy hartowania oparte na piecach promiennikowych nagrzewają szkło float z prędkością około 40 s/mm grubości.Dzięki ogrzewaniu konwekcyjnemu czas nagrzewania można skrócić do 25–30 s/mm grubości, zwiększając wydajność i produktywność nawet o 40–50%!Ponieważ szkło niskoemisyjne i inne rodzaje szkła powlekanego wymagają znacznie dłuższego czasu nagrzewania w piecu promiennikowym, wydajność wzrasta jeszcze bardziej.„(cytat z artykułuKonwekcja daje przewagę, Juha Karisola)

Wady wymuszonej konwekcji

Istnieją trzy wady wymuszonego odpuszczania konwekcyjnego.Po pierwsze, kontrola prądów konwekcyjnych wewnątrz pieca jest trudna i wymaga odpowiedniego zaprojektowania sprzętu i umiejętności operatora.Po drugie, wymuszone odpuszczanie konwekcyjne zużywa około 10% więcej energii elektrycznej w wyniku pośredniego ogrzewania strumieniami powietrza.Ponadto maszyny z wymuszoną konwekcją są również droższe w zakupie i utrzymaniu.

Jakość krawędzi i szkło hartowane

Jakość krawędzi odgrywa ważną rolę podczas produkcji, wysyłki i montażu produktów ze szkła float w zastosowaniach motoryzacyjnych i architektonicznych.Proces hartowania powoduje przejściowe naprężenia rozciągające w początkowej fazie hartowania, zarówno na powierzchni, jak i na krawędziach szkła float.W zależności od temperatury i lepkości szkła, naprężenia te mogą, ale nie muszą, zostać złagodzone poprzez relaksację lepką, zanim zaczną narastać trwałe korzystne naprężenia. Ze względu na dobrą jakość szkła float tymczasowe naprężenia rozciągające mogą być przenoszone przez powierzchnie, ale niekoniecznie przy krawędziach.Rzeczywiście, jakość krawędzi, która zależy od rodzaju wykończenia krawędzi, jest gorsza niż w przypadku powierzchni od strony cyny i powietrza.W rezultacie na tych krawędziach może nastąpić przedwczesne pęknięcie, jeśli połączenie tymczasowego naprężenia i ciężkości wady jest nie do zniesienia.Takie przedwczesne pękanie ma miejsce, gdy temperatura szkła nie jest wystarczająco wysoka, a szybkość chłodzenia jest zbyt duża.Pęknięcie szkła podczas hartowania zmniejsza produktywność i jednocześnie pogarsza jakość szkła.

Chińskie maszyny przetwórcze – dobrodziejstwo i zguba

Nie ma wątpliwości, że Chiny są obecnie najbardziej tętniącą życiem gospodarką świata, a chiński przemysł szklarski zapewnia bezsenne noce producentom i przetwórcom szkła na całym świecie, ale niestety ta prężna gospodarka i jej producenci maszyn ponieśli porażkę, jeśli chodzi o maszyny do hartowania szkła , na palcach można policzyć kilku dobrych producentów maszyn (założę się, że nie wyczerpiecie nawet jednej ręki), ale jak na ironię, chińskie maszyny do hartowania powstają jak grzyby po deszczu w każdym zakątku świata, czy to na najbardziej wyrafinowanym rynku Ameryki Północnej, Europy Zachodniej czy kraje rozwijające się, takie jak Indie, Wietnam czy kraje afrykańskie.Te tanie maszyny trafiają na rynek w najbardziej nieprawdopodobnych miejscach, wspomniałem o tej sprawie kilku przetwórcom szkła w moim kraju i niezmiennie odpowiedzią były niższe koszty początkowe, jednak żaden z przetwórców nie wspomniał, że istnieje problem z jakością (chociaż zakład menedżerowie mają inną historię do opowiedzenia).

Nie trzeba szukać bardzo daleko, historia producentów maszyn do hartowania rozrosła się w Chinach w bardzo krótkim czasie.Spójrzcie wstecz, pięć lat wstecz, w Chinach było pięciu producentów maszyn do hartowania, dziś można naliczyć trzy tuziny, a większość z nich nie prowadziła prawie żadnych prac badawczo-rozwojowych i sprzedawała kosztem prawie jednej trzeciej producentów europejskich.Chociaż niższy koszt początkowy pomógł wielu przetwórcom, a nowi przetwórcy kupili te maszyny i zwiększyli ilość przetwarzanego szkła, ale w większości przypadków kosztem jakości.W moim kraju aż 75% używanych maszyn do hartowania pochodzi z Chin.