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中文摘要：介绍了可钢化低辐射镀膜玻璃的钢化加工原理及工艺方法，指出了影响膜面质量的相关因素，对镀膜玻璃的钢化加工具有重要意义。
关键词：LOW-E，辐射 ， 对流
Abstract: the article introduces the low radiation can be toughened glass coating of toughened processing principle and technology method, and points out that the influence of the membrane surface quality related factors, of coated glass steel processing to have the important meaning.
Keywords: low-e, radiation, convection
中图分类号：O434.11文献标识码：A 文章编号：
1前言
随着中国经济的持续高速发展，玻璃作为建筑业的主要材料，其需求量猛增。有资料表明，建筑能耗占社会总能耗的30-45%，而建筑能耗中通过玻璃门窗损失的能耗就占到全部建筑能耗的40-50%，随着近年来煤电荒，造成能源价格长期运行在高位，很多商业楼宇甚至民用住宅对门窗的节能要求日趋提高。LOW-E玻璃的出现，极大地迎合了国家节能降耗的策略，但目前存在的问题是大多数小型玻璃厂没有能力建镀膜玻璃生产线，只能从一些大的玻璃企业购买镀膜大板后进行深加工，因此LOW-E玻璃的钢化技术是当前比较热门的话题。
2 LOW-E玻璃的特点和功能
LOW-E玻璃是低辐射镀膜玻璃的简称，其生产工艺是通过真空磁控溅射法,在优质浮法玻璃表面均匀地镀上特殊的金属膜系,极大地降低了玻璃表面辐射率,玻璃辐射率从0.84降低到0.03～0.25,并提高了玻璃的光谱选择性。同时透光率范围广泛，高透光率的品种几乎与透明玻璃无异,可最大限度地获取自然光;低透光率的品种可限制室外窥见室内,以适应私密性的需求；中透光率的品种可使建筑产生隐约透视的美感。
3 可钢化LOW-E的钢化技术
可钢化LOW-E的钢化加工目前多以辐射炉或对流炉为主，根据长期的加工比较，对两种钢化炉的加工差异做以下分析比对。
3.1可钢化LOW-E在不同钢化炉中的对比分析
LOW-E玻璃的特点就是表面辐射率低，以辐射炉为例，普通白玻在炉内的加热时间大约是45-55s/mm，而LOW-E玻璃的加热时间大约是70～85s/mm。玻璃在钢化炉的加热方式有三种：辐射、对流和传导。辐射始终是最主要的加热方式，普通玻璃的上下表面所受的辐射基本相当，玻璃上下表面在吸热上较易控制，但对于LOW-E玻璃来说，这种加热的不均衡极有可能引起最终的产品质量问题，例如膜层氧化、玻璃平整度等问题。
用辐射炉加工时，LOW-E玻璃的上下表面吸热是非常不平衡的，上表面有辐射热，且80%的辐射热被膜层反射掉，下表面除了有辐射热外，还有辊道的热传导以及自然对流。LOW-E玻璃在进入钢化炉后，此时因为在应变点之下，玻璃表现出非常明显的热胀冷缩的固体性质，相当长的一段时间是呈现凹状，只有下表面的中心局部接触辊道往复摆动，因整个玻璃的重量压到局部中间，易造成玻璃中部出现白雾，严重时出现牛眼状光畸变，最终导致玻璃平整度下降。其次，LOW-E玻璃在辐射炉中被迫要延长加热时间，膜面因长期曝露在高温下膜层会氧化甚至烧坏，表面质量严重下降，隔热功能部分丧失。因此，用辐射炉钢化LOW-E玻璃不是一个好选择。
3.2辐射炉与对流炉加热结构比较
在普通辐射炉中，玻璃上表面所吸收的热量主要来自加热元件的热辐射，因此，炉子上部传热相对较为单一，加热元件对玻璃上表面的辐射传热占绝大比例。炉子上部的传热与加热元件表面温度、玻璃的表面辐射率以及加热元件与玻璃的相对位置有关。当玻璃和炉温一定时，加热元件的设计和在炉内的排列方式是决定传热效果和加热质量的关键。
炉子下部的传热相对较为复杂，由于辊道的存在，加热元件被辊道遮挡，从传热层面讲，加热元件对玻璃的角度系数变小，因此传热效率大大降低。加热元件的部分热量先以辐射的方式传给辊道，而辊道对玻璃传热有两种方式：第一、辊道对玻璃的辐射传热，由于辊道热量来自加热元件，其表面温度要比加热元件表面温度低80℃左右，它对玻璃的辐射传热效率也会降低。第二、辊道对玻璃的热传导，由于玻璃在辊道上往复运动，部分热量以导热方式传给玻璃，传热能力的大小与二者的温差、接触面积及玻璃本身的导热系数有关，随着加热过程的进行，辊道与玻璃的温差会减小，传热能力会逐渐下降；辊道是圆柱状的，它与玻璃的接触为线接触，接触面积很小，但玻璃及辊道的导热系数相对于辐射传热系数较高。因此，传导传热是很大的一部分；还有极小一部分热量来自对流传热，下部加热器位于玻璃的下方，加热器附近的温度高，玻璃附近的温度低，加热器附近的空气密度要小于玻璃附近的空气密度，因密度差而引起的对流称为自然对流，自然对流的传热强度很低，但是客观上会造成玻璃边部过加热；另外，玻璃运动时与空气的相对运动也产生对流，这部分所占的比例也非常小。
由于玻璃的加热方式为上、下同时加热，如果仅炉子上部采用对流传热，可以解决LOW-E玻璃表面吸热慢的问题，玻璃上表面的传热效率可以明显加快，但考虑上下加热的均衡性，TAMGLASS增加了下部对流功能，下部对流通常设置的小一些。如前所述，气流运动方向也决定着炉子的传热效率，也就是说采用垂直喷流而不是平行喷流。为了更好的控制加热过程和加热质量，目前我司采用强制对流模式的TAMGLASS钢化炉：1、炉子上、下部都装有对流管道，使上部和下部的加热更均匀，真正实现上下部同步加热。2、加热区分布合理，上下分为六个区，炉丝贯通整个炉体，从左到右排列，横向每根炉丝的温度可以单独设置，充分考虑到辊道端部密封不严以及炉门开闭引起的温降，中间区域和接近炉门的位置，上下都设置了横向的补偿加热元件。3、配合设置对流压力曲线跟手动对流模型使加热更加均匀受控，对玻璃边部翘曲有很好的缓解作用。
4 钢化参数的设置对膜层的影响
合理的钢化参数设定可以很大程度上改善可钢化产品的平整度、外观质量及成品率。
4.1钢化温度设置原理
对钢化炉来说，良好的温度设置是加工出好的LOW-E玻璃的前提，在钢化LOW-E玻璃时，无法回避膜层将受急热和急冷风的考验，同时也不回避钢化玻璃前后存在颜色变化、清晰度变化、辐射率变化的现象。
经过大量的生产实践证明，加热炉的溫度通常是设置上部温度690—695℃，下部温度675—680℃，在这样的温度设置下，通常加工前还要用废玻璃冲炉，目的是将辊道的实际温度降到合理水平，同时将炉内温度调整均匀，以便膜层所受的热冲击最小。同时，为了避免因温度低造成的应力随之降低、保证钢化所要达到的应力要求，通常采取延长加热时间和增加急冷风压的方法，生产中要保证连续性，否则炉内温度的波动极有可能造成膜的不稳定。此外，钢化风冷段风的质量也是产生微裂纹的主要因素。一些小玻璃厂的风机房建设不到位，使得风机房内部直接与外界进行空气采集，在阴雨天气时，空气中水分含量的明显增加，潮湿的气流不仅造成冷却不均，是形成明显应力斑的原因，还将导致膜的局部快速收缩产生破裂。
5、结语
从以上分析可以看出，强制对流炉是LOW-E玻璃钢化的最佳选择，可钢化LOW-E玻璃的钢化质量受诸多因素的影响，其中膜层的附着强度、保护层强度、抗氧化层等的材质及结构是决定膜层质量的内在因素，它们决定了其膜层的抗热冲击能力。钢化时LOW-E膜表面的残留物、钢化温度、时间、冷却风压、风的质量是钢化质量好坏的外因，在钢化温度、时间、冷却风压的设置上，往往需要拿捏平衡，以便最大限度地降低对膜质量的影响。
参考文献
1、中国南玻集团工程玻璃事业部编著 《安全玻璃加工技术》 广州：华南理工大学出版社 2010.3
2、建筑工程玻璃加工工艺及选用 中国南玻集团工程玻璃事业部编著. 深圳：海天出版社，2005
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：LOW-E，辐射 ， 对流
Abstract: the article introduces the low radiation can be toughened glass coating of toughened processing principle and technology method, and points out that the influence of the membrane surface quality related factors, of coated glass steel processing to have the important meaning.
Keywords: low-e, radiation, convection
中图分类号：O434.11文献标识码：A 文章编号：
1前言
随着中国经济的持续高速发展，玻璃作为建筑业的主要材料，其需求量猛增。有资料表明，建筑能耗占社会总能耗的30-45%，而建筑能耗中通过玻璃门窗损失的能耗就占到全部建筑能耗的40-50%，随着近年来煤电荒，造成能源价格长期运行在高位，很多商业楼宇甚至民用住宅对门窗的节能要求日趋提高。LOW-E玻璃的出现，极大地迎合了国家节能降耗的策略，但目前存在的问题是大多数小型玻璃厂没有能力建镀膜玻璃生产线，只能从一些大的玻璃企业购买镀膜大板后进行深加工，因此LOW-E玻璃的钢化技术是当前比较热门的话题。
2 LOW-E玻璃的特点和功能
LOW-E玻璃是低辐射镀膜玻璃的简称，其生产工艺是通过真空磁控溅射法,在优质浮法玻璃表面均匀地镀上特殊的金属膜系,极大地降低了玻璃表面辐射率,玻璃辐射率从0.84降低到0.03～0.25,并提高了玻璃的光谱选择性。同时透光率范围广泛，高透光率的品种几乎与透明玻璃无异,可最大限度地获取自然光;低透光率的品种可限制室外窥见室内,以适应私密性的需求；中透光率的品种可使建筑产生隐约透视的美感。
3 可钢化LOW-E的钢化技术
可钢化LOW-E的钢化加工目前多以辐射炉或对流炉为主，根据长期的加工比较，对两种钢化炉的加工差异做以下分析比对。
3.1可钢化LOW-E在不同钢化炉中的对比分析
LOW-E玻璃的特点就是表面辐射率低，以辐射炉为例，普通白玻在炉内的加热时间大约是45-55s/mm，而LOW-E玻璃的加热时间大约是70～85s/mm。玻璃在钢化炉的加热方式有三种：辐射、对流和传导。辐射始终是最主要的加热方式，普通玻璃的上下表面所受的辐射基本相当，玻璃上下表面在吸热上较易控制，但对于LOW-E玻璃来说，这种加热的不均衡极有可能引起最终的产品质量问题，例如膜层氧化、玻璃平整度等问题。
用辐射炉加工时，LOW-E玻璃的上下表面吸热是非常不平衡的，上表面有辐射热，且80%的辐射热被膜层反射掉，下表面除了有辐射热外，还有辊道的热传导以及自然对流。LOW-E玻璃在进入钢化炉后，此时因为在应变点之下，玻璃表现出非常明显的热胀冷缩的固体性质，相当长的一段时间是呈现凹状，只有下表面的中心局部接触辊道往复摆动，因整个玻璃的重量压到局部中间，易造成玻璃中部出现白雾，严重时出现牛眼状光畸变，最终导致玻璃平整度下降。其次，LOW-E玻璃在辐射炉中被迫要延长加热时间，膜面因长期曝露在高温下膜层会氧化甚至烧坏，表面质量严重下降，隔热功能部分丧失。因此，用辐射炉钢化LOW-E玻璃不是一个好选择。
3.2辐射炉与对流炉加热结构比较
在普通辐射炉中，玻璃上表面所吸收的热量主要来自加热元件的热辐射，因此，炉子上部传热相对较为单一，加热元件对玻璃上表面的辐射传热占绝大比例。炉子上部的传热与加热元件表面温度、玻璃的表面辐射率以及加热元件与玻璃的相对位置有关。当玻璃和炉温一定时，加热元件的设计和在炉内的排列方式是决定传热效果和加热质量的关键。
炉子下部的传热相对较为复杂，由于辊道的存在，加热元件被辊道遮挡，从传热层面讲，加热元件对玻璃的角度系数变小，因此传热效率大大降低。加热元件的部分热量先以辐射的方式传给辊道，而辊道对玻璃传热有两种方式：第一、辊道对玻璃的辐射传热，由于辊道热量来自加热元件，其表面温度要比加热元件表面温度低80℃左右，它对玻璃的辐射传热效率也会降低。第二、辊道对玻璃的热传导，由于玻璃在辊道上往复运动，部分热量以导热方式传给玻璃，传热能力的大小与二者的温差、接触面积及玻璃本身的导热系数有关，随着加热过程的进行，辊道与玻璃的温差会减小，传热能力会逐渐下降；辊道是圆柱状的，它与玻璃的接触为线接触，接触面积很小，但玻璃及辊道的导热系数相对于辐射传热系数较高。因此，传导传热是很大的一部分；还有极小一部分热量来自对流传热，下部加热器位于玻璃的下方，加热器附近的温度高，玻璃附近的温度低，加热器附近的空气密度要小于玻璃附近的空气密度，因密度差而引起的对流称为自然对流，自然对流的传热强度很低，但是客观上会造成玻璃边部过加热；另外，玻璃运动时与空气的相对运动也产生对流，这部分所占的比例也非常小。
由于玻璃的加热方式为上、下同时加热，如果仅炉子上部采用对流传热，可以解决LOW-E玻璃表面吸热慢的问题，玻璃上表面的传热效率可以明显加快，但考虑上下加热的均衡性，TAMGLASS增加了下部对流功能，下部对流通常设置的小一些。如前所述，气流运动方向也决定着炉子的传热效率，也就是说采用垂直喷流而不是平行喷流。为了更好的控制加热过程和加热质量，目前我司采用强制对流模式的TAMGLASS钢化炉：1、炉子上、下部都装有对流管道，使上部和下部的加热更均匀，真正实现上下部同步加热。2、加热区分布合理，上下分为六个区，炉丝贯通整个炉体，从左到右排列，横向每根炉丝的温度可以单独设置，充分考虑到辊道端部密封不严以及炉门开闭引起的温降，中间区域和接近炉门的位置，上下都设置了横向的补偿加热元件。3、配合设置对流压力曲线跟手动对流模型使加热更加均匀受控，对玻璃边部翘曲有很好的缓解作用。
4 钢化参数的设置对膜层的影响
合理的钢化参数设定可以很大程度上改善可钢化产品的平整度、外观质量及成品率。
4.1钢化温度设置原理
对钢化炉来说，良好的温度设置是加工出好的LOW-E玻璃的前提，在钢化LOW-E玻璃时，无法回避膜层将受急热和急冷风的考验，同时也不回避钢化玻璃前后存在颜色变化、清晰度变化、辐射率变化的现象。
经过大量的生产实践证明，加热炉的溫度通常是设置上部温度690—695℃，下部温度675—680℃，在这样的温度设置下，通常加工前还要用废玻璃冲炉，目的是将辊道的实际温度降到合理水平，同时将炉内温度调整均匀，以便膜层所受的热冲击最小。同时，为了避免因温度低造成的应力随之降低、保证钢化所要达到的应力要求，通常采取延长加热时间和增加急冷风压的方法，生产中要保证连续性，否则炉内温度的波动极有可能造成膜的不稳定。此外，钢化风冷段风的质量也是产生微裂纹的主要因素。一些小玻璃厂的风机房建设不到位，使得风机房内部直接与外界进行空气采集，在阴雨天气时，空气中水分含量的明显增加，潮湿的气流不仅造成冷却不均，是形成明显应力斑的原因，还将导致膜的局部快速收缩产生破裂。
5、结语
从以上分析可以看出，强制对流炉是LOW-E玻璃钢化的最佳选择，可钢化LOW-E玻璃的钢化质量受诸多因素的影响，其中膜层的附着强度、保护层强度、抗氧化层等的材质及结构是决定膜层质量的内在因素，它们决定了其膜层的抗热冲击能力。钢化时LOW-E膜表面的残留物、钢化温度、时间、冷却风压、风的质量是钢化质量好坏的外因，在钢化温度、时间、冷却风压的设置上，往往需要拿捏平衡，以便最大限度地降低对膜质量的影响。
参考文献
1、中国南玻集团工程玻璃事业部编著 《安全玻璃加工技术》 广州：华南理工大学出版社 2010.3
2、建筑工程玻璃加工工艺及选用 中国南玻集团工程玻璃事业部编著. 深圳：海天出版社，2005
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。