一种风栅及采用该风栅钢化玻璃时的低压淬冷工艺的制作方法

本发明涉及钢化玻璃加工工艺，尤其是涉及一种风栅，本发明还涉及采用该结构的风栅钢化玻璃时的低压淬冷工艺。

背景技术：

钢化玻璃是指经再处理工艺之后，在玻璃表面形成压应力层的玻璃。钢化玻璃的应用较广，从最早的航空领域已推广到建筑、汽车工业、运输、电子、化工、医疗、印刷等多个领域。钢化玻璃的方法多种，通常分为物理钢化法和化学钢化法两大类。物理钢化工艺按淬冷介质划分，可分为风冷钢化法、液冷钢化法、微粒钢化法和喷雾钢化法等。风冷钢化法的优点是成本较低，产量较大，具有较高的机械强度、耐热冲击性（最大安全工作温度可达287.78℃）和较高的耐热梯度（能经受204.44℃），而且风冷钢化玻璃除能增强机械强度外，在破碎时能形成小碎片，可减轻对人体的伤害。但是对玻璃的厚度和形状有一定的要求（国产设备所钢化的玻璃最小厚度一般在3mm左右）。

目前风冷法生产钢化玻璃（包括平钢化玻璃和弯钢化玻璃）的主要设备是水平辊道式钢化炉。钢化玻璃加工时主要分两个步骤：首先在加热段将玻璃加热到软化点附近；然后将加热好的玻璃，通过辊道迅速转送到冷却段进行淬冷和冷却，冷却段由多组风栅构成，风机根据工艺要求，将设定风压的空气送入集风箱室，然后通过风道送入均衡设置在两侧的风栅集风腔内，通过风栅吹风板上开设的吹风孔同时从玻璃两面对从中间经过的玻璃进行淬冷（淬冷时间一般在十几秒），然后或降压继续冷却或运至下一冷却段继续冷却至常温（30~40℃），玻璃钢化过程结束。合格的钢化玻璃表面应力≥90mpa，颗粒度≥40粒。淬冷和冷却使用的风压不一样（淬冷要求风压高），淬冷和冷却可以在同一段风栅中完成（普通往复钢化炉采用该方式），或者在不同的风栅段完成（高风压淬冷后转至低风压段继续冷却，通常多个加热室和连续钢化炉采用该方式）。

现有淬冷风栅集风腔由两侧壁、底壁和吹风板（吹风盖）构成，吹风板上开设的吹风孔成排交错布置，两边的吹风孔直径为5~8mm，中间的吹风孔直径为4~5mm，每排吹风孔的孔间距较大（通常为30~50mm），但排与排之间的间距较小（一般为7~12mm），如图1所示。淬冷时为保证强化后玻璃的指标满足质量要求，需要的风机风压较高。以常用的2440×3660mm规格的水平辊道式钢化炉为例，一般情况下，强化厚度6mm的玻璃时，风机的理论风压值要求达到2000pa左右,强化厚度5mm的玻璃时，风机的理论风压值要求达到4000pa左右,强化厚度4mm的玻璃时，风机的理论风压值要求达到8000pa左右。在钢化玻璃时，为保证钢化玻璃的颗粒度≥40粒，淬冷时需要两台220kw的电机同时工作，不仅风机投资大，能耗大，风机的使用寿命还短，而且淬冷过程中的噪音也非常大，环境污染严重；为减小风机功率，现有市场上还有两种钢化方式：一种是采用半栅（如钢化4mm厚玻璃时，将风栅关闭二分之一，仅使用一台220kw风机）的生产方式，这种方法虽然看似降低了设备投资，但同时也大大降低了玻璃钢化的生产效率）。二是采用通过式（淬冷和冷却分开）生产方式，这样虽然在淬冷段可以配置一台220kw风机，但需要在冷却段增配一台37-55kw风机。这种方式表面上看风机是小了，但因为增加了淬冷段（长度为2000mm左右），设备总造价并没有降低，同时因为两段风压不同，在钢化大规格玻璃（长度≧2200mm）时，玻璃很容易弯曲。同时现有的工艺当需要钢化的玻璃越薄，风机风压需要越高，这也限制了厚度小于3mm超薄玻璃的钢化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种风栅，本发明同时还提供采用该风栅钢化玻璃时的低压淬冷工艺。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的风栅，包括带有吹风板的风栅本体，在所述吹风板上开设有吹风孔；所述吹风孔的孔径d为3~5.5mm,同一排中相邻两吹风孔之间的间距l为10~25mm，相邻两排吹风孔之间的间距m为10~18mm。

实际制造时，所述吹风孔的孔径d为3.5~4.5mm,同一排中相邻两吹风孔之间的间距l为12~16mm，相邻两排吹风孔之间的间距m为12~16mm。如果将吹风孔的孔径d设定为4.0mm,同一排中相邻两吹风孔之间的间距l设定为14mm，相邻两排吹风孔之间的间距m设定为14mm，则可在保证钢化玻璃质量的前提下，淬冷时所需的风机风压值可降至最低。

经试验确定：本发明风栅的每排吹风孔的孔径d和孔间距l之间的关系满足公式：d=nxl(n=0.25~0.3，为王氏系数)。

本发明钢化玻璃的低压淬冷工艺为：冷却段的淬冷风栅采用上述风栅的结构；淬冷时的风机风压值为理论风压值的50~60%。

针对现有钢化玻璃淬冷时需要的风机风压过高限制较薄玻璃不易钢化的的技术难题，本发明的发明人团队历经两年多的时间，从多方面进行分析、实验、改进，研究发现，风栅的实际面积和吹风面积之间的比例如果调整合理，则可降低淬冷时的风机风压。进一步研究发现，当将风栅吹风孔的孔径和间距调整到本发明要求保护的范围内时，可使钢化玻璃时的实际风机风压值降至理论值的60%以下。

本发明的优点在于将常规风栅吹风板上开设的吹风孔的孔径和间距进行合理布置，精确调整，可使钢化玻璃时的实际风机风压值降至理论值（即目前钢化玻璃时的实际风压值）的60%以下，颠覆了本领域技术人员的传统认知，不但大大降低了淬冷所需风机的功率，使风机效率得以大大提高，使用寿命加长，而且使得使用风机来钢化厚度≤3mm的玻璃变为比较容易。

以常用的2440×3660型水平辊道式钢化炉为例，玻璃淬冷时当风机风压值仅为理论风压值的60%以下时，只需一台220kw的风机即可保证钢化4mm玻璃，不仅大大降低了设备投资，也大大降低了能耗，同时淬冷过程中的噪音无需采用辅助设备也可降至40分贝以下，节约了消噪设备的投资，降低了环境污染；使较薄玻璃（厚度低于3mm）的钢化变得比较容易实现，对现有钢化玻璃的淬冷工艺起到了不可估量的作用。

附图说明

图1是现有风栅吹风板的结构示意图。

图2是辊道式钢化炉的工作流程简图。

图3是本发明风栅的吹风板结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更加详细的说明。

如图2所示，钢化玻璃加工时主要分两个步骤：玻璃1从装片台进入加热室2，在往复运动的陶瓷辊道3上进行加热，直至达到适合钢化的温度（由于各个厂家用的玻璃原板不同，软化点不同，颜色不同，厚度误差不同，加热时间有所不同，如果玻璃在淬冷段破碎，则说明加热时间不够，如果玻璃表面出现波筋和麻点则说明加热时间过长，故实际生产时加热时间应根据具体情况进行相应调整）；加热好的玻璃1进入冷却室4进行淬冷（玻璃1在往复运动的纤维辊道5上进行吹风），冷却室4内设置多组风栅6，相邻两风栅之间设有挡风板7；风机8根据工艺要求，将设定风压的空气送入集风腔室9内，然后通过风道送入均衡设置在玻璃两侧的风栅集风腔内，通过风栅吹风板上开设的吹风孔同时从玻璃两面对从中间经过的玻璃进行淬冷（淬冷时间一般在十几秒），然后或降压继续冷却或运至下一冷却室继续冷却至常温（30~40℃），玻璃钢化过程结束。

如图3所示，本发明淬冷时所用的风栅6的结构包括带有吹风板6.1的风栅本体，在吹风板6.1上开设有吹风孔6.2；为降低淬冷时的风机风压值，吹风孔6.2的孔径d相同，均为3~5.5mm,同一排中相邻两吹风孔之间的间距l为10~25mm，相邻两排吹风孔之间的间距m为10~18mm。实际制造时，三个参数可在本发明公开的范围内进行调整。

如果将吹风孔6.2的孔径d设计为4.0mm,同一排中相邻两吹风孔之间的间距l设计为14mm，相邻两排吹风孔之间的间距m设计为14mm，用于水平辊道式钢化炉上时,当淬冷时其他参数一定（与传统工艺要求相同）的情况下，风机的风压值可降为原风压值的50~60%。

仍以常用的2440×3660mm规格的水平辊道式钢化炉为例，当采用本发明的风栅结构时，钢化6mm厚玻璃时，风机风压值可从原1500~2000pa降至600~1100pa；钢化5mm厚玻璃时，风机风压值可从4000~5000pa降至1100~3000pa；钢化4mm厚玻璃时，风机风压值可从7000~8000pa降至2500~5000pa；钢化3.5mm厚玻璃时，风机风压值可从12000~13000pa降至4800~7000pa；由于风机风压值的大大降低，使得采用一台220kw的电机就能保证钢化炉的正常工作，大大降低了设备投资。

同时，当钢钢化3.5mm厚玻璃时，风机风压值可从12000~13000pa降至4800~7000pa；钢化3mm厚玻璃时，风机风压值可从15000~16000pa降至8800~11000pa；钢化厚度2.5mm的玻璃时，风机风压值仅为17000~19000pa；钢化2mm厚玻璃时，风机风压值为25000~30000pa；使得生产较薄的钢化玻璃比较容易实现，拓宽了采用风冷法生产钢化玻璃的领域。

本发明淬冷工艺的风机风压值与风机理论风压值对比见下表：

注：由于各国和各地的海拔高度和空气密度不同，环境温度不同以及风路走向不同，而且同一厚度的玻璃还因为厚度误差，规格不同，形状、颜色、品种等差异，风机风压值可在上述范围内进行调整，以满足钢化玻璃的表面应力和颗粒度要求。