Kính nổi là gì? Đi sâu vào sản xuất và ứng dụng của nó

Kính nổi, thường được coi là tiêu chuẩn vàng trong sản xuất kính phẳng, là vật liệu quan trọng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, từ kiến ​​trúc đến sản xuất ô tô. Thuật ngữ "kính nổi" xuất phát từ quy trình sản xuất độc đáo mang tên-thủy tinh nóng chảy nổi trên bể thiếc nóng chảy, tạo ra bề mặt phẳng và mịn đặc biệt. Quá trình này, được phát triển vào những năm 1950, đã cách mạng hóa việc sản xuất thủy tinh bằng cách cải thiện đáng kể cả chất lượng và hiệu quả.

Là người đã từng làm việc chặt chẽ vớisản xuất kính nổitrong nhiều năm, tôi đã có cơ hội tận mắt chứng kiến ​​quá trình này đã phát triển như thế nào và các nguyên liệu đóng vai trò nhưsản phẩm làm từ than chì và cacbon-chơi trong việc tối ưu hóa hiệu quả và độ chính xác. Thời gian làm kỹ sư kỹ thuật trong ngành kính nổi đã giúp tôi hiểu sâu sắc về những thách thức mà các nhà sản xuất phải đối mặt và cách sử dụng vật liệu phù hợp để hỗ trợ quá trình sản xuất suôn sẻ.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn vềquá trình kính nổi, các đặc điểm xác định của nó và cách các vật liệu được sử dụng trong quá trình sản xuất đóng góp vào sản phẩm cuối cùng. Hiểu rõ các thành phần này là điều cần thiết đối với bất kỳ ai tham gia vào ngành kính, cho dù bạn đang làm việc trực tiếp với kính nổi hay đang cân nhắc cách tốt nhất để tích hợp các công nghệ và vật liệu phù hợp vào dây chuyền sản xuất của mình.

Kính nổi, một thuật ngữ phổ biến trong ngành sản xuất kính, được đặt tên theo quy trình sản xuất độc đáo được sử dụng để tạo ra nó. Từ "phao" dùng để chỉ cách thủy tinh nổi trên một lớp thiếc nóng chảy, đây là đặc điểm chính của phương pháp sản xuất nó. Quá trình này tạo ra kính phẳng rất quan trọng cho các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm xây dựng, ô tô và điện tử.

Lịch sử sản xuất kính nổi

Quy trình sản xuất kính nổi do Pilkington phát triển vào những năm 1950 đã cách mạng hóa ngành công nghiệp sản xuất kính-. Trước đó, các phương pháp khác như cán lịch và kéo dọc đã được sử dụng nhưng kém hiệu quả hơn. Sự đổi mới của Pilkington đã giới thiệu kỹ thuật thủy tinh nóng chảy liên tục chảy trên lớp thiếc nóng chảy, cho phép nó trải đều và tạo thành các tấm phẳng.

Quá trình Float hoạt động như thế nào?

Trong phương pháp kính nổi, thủy tinh nóng chảy được đổ vào một bể thiếc nóng chảy, có mật độ cao hơn. Thủy tinh nổi lên trên do sự chênh lệch về mật độ này và sức căng bề mặt của nó khiến nó trải đều trên hộp thiếc. Kính sau đó đông cứng lại và được làm nguội thành các tấm phẳng với độ biến dạng tối thiểu.

Tại sao kính nổi lại quan trọng?

Quy trình kính nổi mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống, bao gồm:

• Sản lượng cao:Quá trình này cho phép sản xuất liên tục, dẫn đến hiệu quả cao hơn.
• Độ chính xác:Kính nổi duy trì độ phẳng tuyệt vời và độ dày nhất quán.
• Tự động hóa dễ dàng:Quá trình này có khả năng thích ứng cao với các hệ thống tự động, giảm chi phí lao động và cải thiện độ chính xác.
•  

Phương pháp sản xuất kính nổi có thể được phân thành ba loại chính: Quy trình Pilkington (Anh), Quy trình PPG (Hoa Kỳ) và Quy trình Lạc Dương (Trung Quốc). Mỗi phương pháp này sử dụng một cách tiếp cận tương tự nhưng có thể khác nhau một chút về thiết bị và kỹ thuật.

Các thành phần cơ bản của dây chuyền sản xuất kính nổi

Quy trình của dây chuyền sản xuất kính nổi có thể được chia thành năm phần: nguyên liệu thô, nấu chảy, tạo hình, ủ và cắt (đóng gói). Sự khác biệt cơ bản giữa quy trình làm nổi và các quy trình khác nằm ở phần tạo hình thủy tinh.

Năm bộ phận này có thể được chia thành 3 đến 7 bộ phận sản xuất (bộ phận) trở lên do đặc điểm và thói quen quản lý của các nhà máy khác nhau. Do sự phát triển không ngừng của công nghệ điều khiển tự động hóa và sự theo đuổi quản lý phẳng của các doanh nghiệp, số lượng-người vận hành tuyến đầu và các bộ phận của dây chuyền sản xuất hiện đại đã giảm đáng kể. Số lượng người trong một nhà máy sản xuất kính nổi hoàn chỉnh bao gồm cả bộ phận quản lý và hỗ trợ khác vào khoảng 150 đến 250 người.

Ngoài 5 bộ phận sản xuất chính nêu trên, một dây chuyền sản xuất kính nổi (có thể) còn bao gồm các bộ phận sau:

1. Do yêu cầu bảo vệ môi trường tại địa phương, cần xây dựng hệ thống xử lý khí thải như khử lưu huỳnh bằng phương pháp ướt;
2. Các hệ thống hỗ trợ năng lượng như khí tự nhiên, dầu nặng, khí than, hơi nước, nước tuần hoàn, điện, v.v.;
3. Hệ thống quản lý khẩn cấp, như hệ thống chữa cháy, máy phát điện, v.v.;
4. Hệ thống xử lý chất lượng bề mặt ruy băng thủy tinh, chẳng hạn như SO2, v.v.;
5. Hệ thống phủ trực tuyến, chẳng hạn như máy phủ CVD và thiết bị phụ trợ của chúng;
6. Xử lý sâu kính, chẳng hạn như làm gương, PVD, ủ, uốn nóng, v.v.

Đặc điểm chính của sản xuất kính nổi

Sản xuất liên tục:

Quá trình này diễn ra không ngừng-trong 24 giờ mỗi ngày. Từ nấu chảy nguyên liệu thô đến đóng gói thành phẩm, mọi thứ diễn ra liên tục nên mang lại hiệu quả cao.

Độ ổn định quy trình cao:

Các thiết bị cốt lõi, chẳng hạn như lò nấu chảy và bể thiếc, hoạt động hài hòa để duy trì thành phần, độ dày và phân bố ứng suất đồng nhất của thủy tinh.

Ủ tối ưu:

Quá trình ủ sử dụng các gradient nhiệt độ được kiểm soát để giảm ứng suất bên trong và tăng cường tính chất cơ học của kính.

Hiệu quả năng lượng và cân nhắc về môi trường:

Năng lượng tiêu thụ tập trung ở lò nấu chảy và bể thiếc, chiếm trên 60% giá thành sản xuất. Tái chế và bảo trì hiệu quả các vật liệu như thiếc có thể giảm đáng kể chất thải.

Bề mặt mịn:

Kính được sản xuất không có khuyết tật bề mặt, giúp loại bỏ nhu cầu xử lý thứ cấp.

Kiểm soát độ dày chính xác:

Quy trình sản xuất cho phép kiểm soát độ dày-có độ chính xác cao với dung sai lên tới ±0,1mm.

Thuộc tính quang học tuyệt vời:

Kính nổi thường có độ truyền ánh sáng lớn hơn 85% với độ méo tối thiểu.

Nguyên tắc cơ bản củakính nổihình thành là tận dụng sự khác biệt về mật độ giữa thủy tinh nóng chảy và thiếc nóng chảy. Cốt lõi của nó là tạo thành một dải ruy băng thủy tinh phẳng và đồng nhất bằng cách cho phép thủy tinh nóng chảy nở ra một cách tự nhiên trên bề mặt của thiếc đặc hơn.

Khi chất lỏng thủy tinh đi vào bể thiếc từ kênh, do mật độ của nó thấp hơn mật độ của chất lỏng thiếc trong bể thiếc nên nó sẽ nổi tự nhiên trên bề mặt chất lỏng thiếc. Đây cũng là nguồn gốc của cái tên "quá trình float".

Kiểm soát độ dày kính nổi

Chất lỏng thủy tinh đạt đến trạng thái cân bằng cơ học trên bề mặt chất lỏng thiếc do tác động tổng hợp của trọng lực của chính nó và độ nổi của chất lỏng thiếc, nghĩa là ruy băng thủy tinh bị xẹp, đó cũng là lý do khiến ruy băng thủy tinh được đánh bóng tự nhiên. Độ dày của ruy băng thủy tinh khi đạt trạng thái cân bằng cơ học là khoảng 6,9mm, được gọi là độ dày cân bằng. Muốn sản phẩm có độ dày mỏng hơn hay dày hơn thì cần tác dụng lực kéo hoặc lực đẩy lên ruy băng thủy tinh để làm cho nó mỏng hơn hoặc xếp chồng lên nhau để có được sản phẩm có độ dày khác nhau. Đây là nguyên tắc cơ bản của việc hình thành kính nổi.

Tùy thuộc vào độ dày của sản phẩm, khi sản xuất các sản phẩm có độ dày nhỏ hơn độ dày cân bằng (Nhỏ hơn hoặc bằng 6 mm) sẽ sử dụng phương pháp "hỗ trợ kéo căng trực tiếp" và thiết bị được sử dụng được gọi là "Hỗ trợ kéo căng trực tiếp (ADS)"; khi sản xuất các sản phẩm có độ dày lớn hơn độ dày cân bằng (Lớn hơn hoặc bằng 8 mm), người ta sử dụng phương pháp "vòng chắn bùn" và thiết bị được sử dụng được gọi là "vòng chắn than chì (Carbon Fender)". Trong số đó, khi sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn hơn hoặc bằng 15mm thì chỉ được phép sử dụng chắn bùn carbon để sản xuất; khi sản xuất các sản phẩm 8 mm, 10 mm và 12 mm, có thể sử dụng cả chắn bùn carbon và ADS. Trong tình hình thực tế của một số dây chuyền sản xuất, cũng có trường hợp sử dụng đồng thời ADS và chắn bùn.

Kiểm soát nhiệt độ

Kiểm soát nhiệt độ chính xác là điều cần thiết trong quá trình sản xuất kính nổi. Nó ảnh hưởng đến mọi thứ, từ nấu chảy nguyên liệu thô đến kiểm soát chất lượng thủy tinh cuối cùng. Lò nung, bể thiếc và ủ lehr (lò dùng để làm nguội dần thủy tinh) đều cần duy trì nhiệt độ tối ưu.

Việc kiểm soát nhiệt độ từng khu vực một cách hợp lý cũng ảnh hưởng trực tiếp đến sự thay đổi giá thành sản xuất. Hiện nay, các lò nấu chảy chủ yếu sử dụng khí tự nhiên hoặc dầu nặng để nấu chảy nguyên liệu thô, bể thiếc dẫn nhiệt đến các dải thủy tinh dưới dạng sưởi ấm bằng điện, và quá trình ủ lehr chủ yếu được làm mát bằng quạt. Do đó, việc thiết lập hợp lý các thông số quy trình nhiệt độ có tác động quan trọng đến việc quản lý chi phí.

Kiểm soát áp suất trong bồn tắm thiếc

Bể thiếc phải duy trì áp suất dương để ngăn oxy xâm nhập và phản ứng với thiếc nóng chảy, có thể gây oxy hóa và làm giảm chất lượng của kính. Để đạt được điều này, khí nitơ và hydro được đưa vào bể, duy trì áp suất phù hợp và ngăn ngừa quá trình oxy hóa.

Năng lực sản xuất của một dây chuyền kính nổi phụ thuộc vào các yếu tố như tốc độ kéo, độ dày và mật độ của kính. Công thức tính công suất hàng ngày là:

Công suất hàng ngày (Tấn)=Tốc độ kéo (m/h) × Chiều rộng thực (m) × Độ dày (m) × Mật độ (2,5g/cm³) × 24 × Năng suất

Ở đâu:

Chiều rộng ròng đề cập đến chiều rộng có thể sử dụng của kính.

Năng suất thay đổi tùy thuộc vào loại sản phẩm. Kính kiến ​​trúc có hiệu suất cao (khoảng 95%), trong khi kính tráng gương có hiệu suất thấp hơn (40-60%).

Trọng tải kéo so với năng lực sản xuất

Trọng tải kéo đề cập đến lượng kính được kéo ra khỏi bể thiếc mỗi ngày. Không giống như năng lực sản xuất, nó tính đến việc cắt tỉa và tổn thất do khuyết tật. Việc điều chỉnh trọng tải kéo dựa trên nhu cầu thị trường và yêu cầu quy trình đảm bảo tính linh hoạt.

Tốc độ nạp

Tốc độ cấp liệu đề cập đến lượng nguyên liệu thô được đưa vào lò nấu chảy. Những vật liệu này thường bao gồm cát silic và cá vụn tái chế (phế liệu thủy tinh). Thành phần của hỗn hợp nguyên liệu thô là chìa khóa để đạt được chất lượng thủy tinh mong muốn.

Ngoài những nội dung-được đề cập ở trên, quy trình sản xuất kính nổi còn bao gồm nhiều hệ thống kiến ​​thức khác nhau như quản lý chu trình, giải pháp và phòng ngừa lỗi chất lượng sản phẩm, tối ưu hóa thông số quy trình (quản lý thiết bị), quản lý chi phí, đào tạo nhân sự và quản lý an toàn.

Kính nổi vẫn là nền tảng của sản xuất hiện đại, được biết đến nhờ độ chính xác, khả năng mở rộng và tiêu chuẩn chất lượng cao-. Việc đạt được những phẩm chất này phụ thuộc vào sự kết hợp phù hợp giữa kỹ thuật sản xuất tiên tiến và vật liệu-hiệu suất cao. Qua nhiều năm kinh nghiệm trong ngành, tôi đã thấy các vật liệu phù hợp, chẳng hạn như các sản phẩm làm từ than chì và carbon, có thể nâng cao đáng kể hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

Tại SHJ-CARBON, chúng tôi tận tâm hỗ trợ các nhà sản xuất kính nổi không chỉ bằng những vật liệu-cao cấp nhất mà còn bằng kiến ​​thức chuyên môn và hướng dẫn liên tục cần thiết để tối ưu hóa quá trình sản xuất. Cho dù bạn đang tìm kiếm đề xuất quan trọng hay lời khuyên về cải thiện quy trình của mình, chúng tôi luôn sẵn sàngchia sẻ kiến ​​thức của chúng tôivà giúp đảm bảo quá trình sản xuất của bạn diễn ra suôn sẻ.