Закалка стекла
Закалка стекла представляет собой специальную термическую обработку, при которой в стекле образуются постоянные внутренние напряжения за счет ускоренного охлаждения стекла от температуры, превышающей температуру стеклования.
Именно поэтому закаленное стекло нельзя порезать или просверлить. Закаленное стекло - это неоднородный предмет. В этом смысле оно подобно надутому праздничному шарику, который все равно лопнет, как бы аккуратно человек ни пытался отрезать от него кусочек.
Закалка стекла позволяет сделать стекло значительно прочнее и устойчивее к температурным колебаниям благодаря напряжениям сжатия, которые появляются в поверхностной части стекла при термической обработке. Закалка стекла делает его в несколько раз прочнее по сравнению со стеклом после обжига.
Кроме повышенной прочности, закаленное стекло не несет опасности при разрушении и не наносит людям ощутимых повреждений. В соответствии с международными стандартами, закаленное и ламинированное стекло признано безопасным для человека.
В последнее время стекло все более активно используется при строительстве современных зданий и сооружений, постепенно вытесняя привычные материалы. Фасады зданий, крыши, окна, двери, стены, полы, лестницы, светопрозрачные перекрытия – вариантов применения стекла в строительстве множество. Стекло уже начали использовать и для более основательных элементов зданий и сооружений, таких как несущие конструкции, столбы, балки, мосты. Безопасное стекло – незаменимый материал для автомобильной индустрии. Его применяют в качестве стекол для любого вида автотранспорта, будь то легковой автомобиль или тяжелая гусеничная установка.
Технология производства закаленного стекла предусматривает быстрое его охлаждение от температуры выше температуры стеклоплавления. Чтобы повысить интенсивность такого охлаждения, применяют закалочные среды со значительными охлаждающими способностями, а также смену характера теплообмена. Чаще всего в качестве закалочной среды выступает воздух, при этом используется воздухоструйная обдувочная решетка, позволяющая менять охлаждение от естественной конвекции к принудительной.
Закалка стекла еще более эффективна, когда в качестве закалочной среды применяются жидкости, позволяющие достичь ускоренной теплоотдачи. Такими жидкостями могут выступать различные минеральные масла, кремнийорганические жидкости, в том числе полиэтилсилоксаны ПЭС-3, ПЭС-4, ПЭС-5, расплавленные соли и металлы. Применение жидкостей дает возможность увеличить коэффициент теплоотдачи, благодаря чему возможна закалка стекла небольшой толщины и с низким ТКЛР, а также достижение более высокой степени закалки, превышающей 4 пор/см.
В случаях, когда закалка стекла проводится с использованием в качестве закалочной среды жидкости, коэффициент теплоотдачи меняется в течение процесса охлаждения в зависимости от температурных условий. Минусом применения жидкостей является недостаточно регулируемый процесс охлаждения, когда при попадании в них горячего стекла происходит кипение, сопровождаемое резким изменением коэффициента теплоотдачи.
Использование расплавов металлов для охлаждения стекла имеет определенные особенности. Для них характерен более высокий коэффициент теплоотдачи, чем для большинства органических жидкостей, особенно это касается высоких температур, превышающих 600 градусов. При этом возможна закалка стекла с низким ТКЛР и высокими температурами стеклования. Минус расплавов металлов в качестве закалочной среды заключается в их значительной плотности, при которой усложняется процесс погружения стекла.
В современном производстве используются автоматизированные системы, позволяющие изготавливать стекло любых сложных форм и размеров.
В качестве основного оборудования мы используем линию горизонтальной закалки плоского стекла Horizontal Tempering Furnace (HTF), позволяющую проводить закалку стекла, толщина которого составляет 4-12 мм. Закалка стекла осуществляется в соответствии с международным стандартом на строительное закаленное стекло типа ANSI Z97.1-1984. На нашем оборудовании проводится закалка стекла любого типа, среди которых и стекла с низкоэмиссионными покрытиями (on-line, off-line).
В качестве достоинств линии горизонтальной закалки HTF можно выделить следующие ее особенности:
- нагревательные элементы закрытого типа, при применении которых нагрев поверхности кожухов не превышает 750-780 градусов (при использовании нагревательных элементов открытого типа эта температура составляет 1000-1050 градусов). Это позволяет избежать термического шока стекла, ухудшающего его качество и сокращающего срок службы оборудования из-за сильного перегрева. Кроме того, подобная система не требует использования усложненных технических решений.
- запатентованный ленточный привод керамических валов, обеспечивающий большую надежность и долговечность керамических валов в случае разрушения стекла. Механизм использования ленточного привода керамических валов основан на применении передаточного звена в виде стальной ленты, что уменьшает вероятность повреждения дорогостоящих валов при их расклинивании под воздействием крупных осколков стекла.
- запатентованная система принудительной конвекции, осуществляющая дополнительный нагрев поверхностей стекла при взаимодействии с перегретым воздухом. При этом стекло более равномерно прогревается по всей толщине, что позволяет повысить его качество и улучшить производительность. С помощью данной системы возможна закалка стекла с покрытиями, а также закалка сложных форматов флоат стекла.
- высокий уровень ремонтопригодности. Линия горизонтальной закалки HTF, по сравнению с другим подобным оборудованием, достаточно удобна в ремонте благодаря доступности основных элементов печи. Благодаря этой ее особенности временные затраты на ремонтные и пуско-наладочные работы заметно уменьшаются.
Базовая комплектация линии горизонтальной закалки HTF обладает высоким уровнем производительности и обеспечивает изготовление высококачественного стекла. Чтобы увеличить количество ее технологических возможностей, применяют различные дополнительные опции, среди которых линии горизонтальной закалки плоского стекла HTF ProE, BHF, CHF, Pro-Convection.
HTF ProE представляет собой линию полунепрерывного типа, для которой характерны более низкие затраты электроэнергии (на 10-15% ниже по сравнению с HTF), уменьшение перегрева кромки стекла, сокращение брака и отходов, использование новейшей системы принудительной конвекции. Все это позволяет выпускать продукцию более высокого качества, включая стекла с низкоэмиссионным покрытием low-e.
Еще одним преимуществом HTF ProE является ее высокая ремонтопригодность, которая обеспечивается за счет расположения всех основных компонентов в доступной зоне снаружи печи.
HTF ProE совместима с новейшей перспективной технологией HTF Combi Convection и позволяет при необходимости дополнить технологическую линию камерой радиационного или конвекционного нагрева или камерой нагрева Combi Convection.
HTF Combi Convection представляет собой двухкамерную линию закалки плоского стекла, мощности которой позволяют обеспечить массовый выпуск продукции. Использование такой линии наиболее актуально, когда требуется закалка стекла с низкой эмиссионной способностью и выпуск сложной продукции.
Pro Convection – это линия горизонтальной закалки плоского стекла осцилляционного типа. Закалка стекла здесь осуществляется с использованием новейшей системы принудительной высокоскоростной конвекции, благодаря работе которой производительность закалки увеличивается до полутора раз. Pro Convection оснащена запатентованной системой конвекции HSC, дающей возможность фокусировки теплового потока и регулирования температуры. Еще одним преимуществом системы конвекции является то, что все ее элементы, способные создавать воздушный напор, находятся вне камеры разогрева. Для фильтрации воздуха, который попадает в камеру разогрева, при закалке стекла предусмотрена специальная система очистки, позволяющая создать идеальные условия в зоне разогрева. Кроме того, камера оснащена системой тепловой рекуперации HeatEx, обеспечивающей возврат части тепла в печь, за счет чего сокращается потребление электроэнергии.
Перспективы развития рынка закалки стекла нацелены на разработку и изготовление новейших современных типов стекла, обладающего новыми полезными свойствами и позволяющего снизить энергопотребление в процессе производства.
Закалка стекла позволяет сделать стекло значительно прочнее и устойчивее к температурным колебаниям благодаря напряжениям сжатия, которые появляются в поверхностной части стекла при термической обработке. Закалка стекла делает его в несколько раз прочнее по сравнению со стеклом после обжига.
Кроме повышенной прочности, закаленное стекло не несет опасности при разрушении и не наносит людям ощутимых повреждений. В соответствии с международными стандартами, закаленное и ламинированное стекло признано безопасным для человека.
В последнее время стекло все более активно используется при строительстве современных зданий и сооружений, постепенно вытесняя привычные материалы. Фасады зданий, крыши, окна, двери, стены, полы, лестницы, светопрозрачные перекрытия – вариантов применения стекла в строительстве множество. Стекло уже начали использовать и для более основательных элементов зданий и сооружений, таких как несущие конструкции, столбы, балки, мосты. Безопасное стекло – незаменимый материал для автомобильной индустрии. Его применяют в качестве стекол для любого вида автотранспорта, будь то легковой автомобиль или тяжелая гусеничная установка.
Технология производства закаленного стекла предусматривает быстрое его охлаждение от температуры выше температуры стеклоплавления. Чтобы повысить интенсивность такого охлаждения, применяют закалочные среды со значительными охлаждающими способностями, а также смену характера теплообмена. Чаще всего в качестве закалочной среды выступает воздух, при этом используется воздухоструйная обдувочная решетка, позволяющая менять охлаждение от естественной конвекции к принудительной.
Закалка стекла еще более эффективна, когда в качестве закалочной среды применяются жидкости, позволяющие достичь ускоренной теплоотдачи. Такими жидкостями могут выступать различные минеральные масла, кремнийорганические жидкости, в том числе полиэтилсилоксаны ПЭС-3, ПЭС-4, ПЭС-5, расплавленные соли и металлы. Применение жидкостей дает возможность увеличить коэффициент теплоотдачи, благодаря чему возможна закалка стекла небольшой толщины и с низким ТКЛР, а также достижение более высокой степени закалки, превышающей 4 пор/см.
В случаях, когда закалка стекла проводится с использованием в качестве закалочной среды жидкости, коэффициент теплоотдачи меняется в течение процесса охлаждения в зависимости от температурных условий. Минусом применения жидкостей является недостаточно регулируемый процесс охлаждения, когда при попадании в них горячего стекла происходит кипение, сопровождаемое резким изменением коэффициента теплоотдачи.
Использование расплавов металлов для охлаждения стекла имеет определенные особенности. Для них характерен более высокий коэффициент теплоотдачи, чем для большинства органических жидкостей, особенно это касается высоких температур, превышающих 600 градусов. При этом возможна закалка стекла с низким ТКЛР и высокими температурами стеклования. Минус расплавов металлов в качестве закалочной среды заключается в их значительной плотности, при которой усложняется процесс погружения стекла.
В современном производстве используются автоматизированные системы, позволяющие изготавливать стекло любых сложных форм и размеров.
В качестве основного оборудования мы используем линию горизонтальной закалки плоского стекла Horizontal Tempering Furnace (HTF), позволяющую проводить закалку стекла, толщина которого составляет 4-12 мм. Закалка стекла осуществляется в соответствии с международным стандартом на строительное закаленное стекло типа ANSI Z97.1-1984. На нашем оборудовании проводится закалка стекла любого типа, среди которых и стекла с низкоэмиссионными покрытиями (on-line, off-line).
В качестве достоинств линии горизонтальной закалки HTF можно выделить следующие ее особенности:
- нагревательные элементы закрытого типа, при применении которых нагрев поверхности кожухов не превышает 750-780 градусов (при использовании нагревательных элементов открытого типа эта температура составляет 1000-1050 градусов). Это позволяет избежать термического шока стекла, ухудшающего его качество и сокращающего срок службы оборудования из-за сильного перегрева. Кроме того, подобная система не требует использования усложненных технических решений.
- запатентованный ленточный привод керамических валов, обеспечивающий большую надежность и долговечность керамических валов в случае разрушения стекла. Механизм использования ленточного привода керамических валов основан на применении передаточного звена в виде стальной ленты, что уменьшает вероятность повреждения дорогостоящих валов при их расклинивании под воздействием крупных осколков стекла.
- запатентованная система принудительной конвекции, осуществляющая дополнительный нагрев поверхностей стекла при взаимодействии с перегретым воздухом. При этом стекло более равномерно прогревается по всей толщине, что позволяет повысить его качество и улучшить производительность. С помощью данной системы возможна закалка стекла с покрытиями, а также закалка сложных форматов флоат стекла.
- высокий уровень ремонтопригодности. Линия горизонтальной закалки HTF, по сравнению с другим подобным оборудованием, достаточно удобна в ремонте благодаря доступности основных элементов печи. Благодаря этой ее особенности временные затраты на ремонтные и пуско-наладочные работы заметно уменьшаются.
Базовая комплектация линии горизонтальной закалки HTF обладает высоким уровнем производительности и обеспечивает изготовление высококачественного стекла. Чтобы увеличить количество ее технологических возможностей, применяют различные дополнительные опции, среди которых линии горизонтальной закалки плоского стекла HTF ProE, BHF, CHF, Pro-Convection.
HTF ProE представляет собой линию полунепрерывного типа, для которой характерны более низкие затраты электроэнергии (на 10-15% ниже по сравнению с HTF), уменьшение перегрева кромки стекла, сокращение брака и отходов, использование новейшей системы принудительной конвекции. Все это позволяет выпускать продукцию более высокого качества, включая стекла с низкоэмиссионным покрытием low-e.
Еще одним преимуществом HTF ProE является ее высокая ремонтопригодность, которая обеспечивается за счет расположения всех основных компонентов в доступной зоне снаружи печи.
HTF ProE совместима с новейшей перспективной технологией HTF Combi Convection и позволяет при необходимости дополнить технологическую линию камерой радиационного или конвекционного нагрева или камерой нагрева Combi Convection.
HTF Combi Convection представляет собой двухкамерную линию закалки плоского стекла, мощности которой позволяют обеспечить массовый выпуск продукции. Использование такой линии наиболее актуально, когда требуется закалка стекла с низкой эмиссионной способностью и выпуск сложной продукции.
Pro Convection – это линия горизонтальной закалки плоского стекла осцилляционного типа. Закалка стекла здесь осуществляется с использованием новейшей системы принудительной высокоскоростной конвекции, благодаря работе которой производительность закалки увеличивается до полутора раз. Pro Convection оснащена запатентованной системой конвекции HSC, дающей возможность фокусировки теплового потока и регулирования температуры. Еще одним преимуществом системы конвекции является то, что все ее элементы, способные создавать воздушный напор, находятся вне камеры разогрева. Для фильтрации воздуха, который попадает в камеру разогрева, при закалке стекла предусмотрена специальная система очистки, позволяющая создать идеальные условия в зоне разогрева. Кроме того, камера оснащена системой тепловой рекуперации HeatEx, обеспечивающей возврат части тепла в печь, за счет чего сокращается потребление электроэнергии.
Перспективы развития рынка закалки стекла нацелены на разработку и изготовление новейших современных типов стекла, обладающего новыми полезными свойствами и позволяющего снизить энергопотребление в процессе производства.
