專利名稱：一種玻璃化學強化爐系統(tǒng)及其進行玻璃化學強化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于玻璃制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種玻璃化學強化爐系統(tǒng)及其進行玻璃化學強化的方法。
背景技術(shù)：
化學強化玻璃又稱強化玻璃、化學鋼化玻璃。它是用化學的方法，基于離子擴散機理在玻璃表層進行離子交換，用較大的離子來置換玻璃成分中較小的離子，于玻璃表面形成一個壓應力層，在壓應力的作用下使得玻璃增加韌性，從而使得玻璃本身具有較高的抗壓強度，不容易被損壞。當玻璃表面達到一定的壓應力、并且達到一定的壓應力層深度時， 在玻璃受到火焰灼燒時，壓應力層將可以抵御熱沖擊給玻璃帶來的影響，起到防火的作用。化學強化系統(tǒng)有第一爐(預熱爐)、強化爐、第二爐(冷卻爐)等構(gòu)成，從操作方式上區(qū)分有以下兩種1、手動方式。三個爐順次排列，如圖1所示，由操作人員將待強化玻璃依次放入第一爐、強化爐、第二爐中，其中第一爐和第二爐大概需用時1-2小時左右，強化爐則需在 400°C左右溫度下進行3-10小時左右離子置換，強化過程長且需要在開放的高溫條件下操作，低效率、危險。2、自動方式。三個爐呈倒“品”字型排列，如圖2所示，待強化玻璃在三個爐中的放入和取出都由程序控制的機械手完成，首先將待強化玻璃放入第一爐，預熱后機械手從第一爐中將待強化玻璃取出并放入強化爐進行離子置換處理，然后機械手再將下一批待強化玻璃放入第一爐。強化爐中的玻璃強化后再由機械手取出放入第二爐。整個過程由程序控制，只是在一定程度上解放了人力，但玻璃強化效果相對于手動方式并沒有明顯改善；而且單工位操作，由于預熱同冷卻的時間大大的短于強化的時間，強化爐在工作的時候，第一爐同第二爐需要等待，這種“串行的工作方式”造成了大量的能源浪費以及設(shè)備運作效率的低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種玻璃化學強化爐系統(tǒng)，旨在改善玻璃的強化效果、系統(tǒng)運行采用“并行式工作方式”，增加設(shè)備運行效率。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種玻璃化學強化爐系統(tǒng)，所述強化爐系統(tǒng)包括多個用于對玻璃進行化學強化處理的強化主爐。進一步地，多個強化主爐用于對玻璃成分中兩種或兩種以上類型的離子進行置換反應的復合強化處理。進一步地，強化爐主爐可以使用下面幾種方式的任意組合方式部分強化爐主爐用于盛放含有鈉離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鋰離子；部分強化爐主爐用于盛放含有鉀離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鈉或鋰離子；
部分強化爐主爐用于盛放含有銣離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鉀、 鈉或鋰離子；部分強化爐主爐用于盛放含有銫離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的銣、 鉀、鈉或鋰離子。進一步地，在多個強化主爐用于對玻璃成分中同一種類型的離子進行多次置換反應的復合強化處理。進一步地，所述強化爐主爐用于盛放含有鈉離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鋰離子；或，所述強化爐主爐用于盛放含鉀離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鈉或鋰離子；或，所述強化爐主爐用于盛放含有銣離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鉀、鈉或鋰離子；或，所述強化爐主爐用于盛放含有銫離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的銣、鉀、鈉或鋰離子。進一步地，所述玻璃化學強化爐系統(tǒng)還包括一第一爐和一第二爐；所述第一爐用于在所述強化主爐對玻璃進行化學強化處理之前對玻璃進行預熱處理；所述第二爐用于在所述強化主爐對玻璃進行化學強化處理之后對玻璃進行冷卻退火處理。進一步地，所述第一爐還可用于在所述強化主爐對玻璃進行化學強化處理之后對玻璃進行冷卻退火處理；所述第二爐還可用于在所述強化主爐對玻璃進行化學強化處理之前對玻璃進行預熱處理。進一步地，所述玻璃化學強化爐系統(tǒng)還包括將待強化玻璃在各強化主爐中放入、取出的搬運機構(gòu)；控制所述搬運機構(gòu)的自動控制單元；可自動調(diào)節(jié)所述強化主爐溫度的溫度控制單元。本發(fā)明還提供了一種采用如上所述的玻璃化學強化爐系統(tǒng)進行玻璃化學強化的方法，包括下述步驟步驟A，將待強化玻璃進行預熱處理；步驟B，將經(jīng)過步驟A預熱處理過的玻璃中放入第m強化主爐中進行強化處理；步驟C，將經(jīng)過步驟B強化處理過的玻璃進行冷卻處理；以m為1至N的順序重復上述各步驟，其中N為強化主爐的個數(shù)?；瘜W強化玻璃的工序為預熱_>強化_>冷卻，其中預熱和冷卻的時間為1-2小時， 而強化的時間為3-10小時，本發(fā)明通過設(shè)置多個強化主爐可以對玻璃進行多次強化處理， “并行的工作方式”可有效的利用第一爐(預熱爐)和第二爐(冷卻爐)，從而起到節(jié)約能源和提高設(shè)備工作效率的作用。其中在多個強化爐中可多次對不同種類離子交換以在玻璃表面形成更大的復合壓應力，也可以多次對同種類離子交換，以在玻璃表面形成多層不連續(xù)的離子交換層，從而在玻璃表面形成復合亞應力層，復合壓應力層將增加玻璃基體的韌性， 從而改善玻璃的強化效果。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的手動操作的強化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)提供的自動操作的強化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的玻璃化學強化爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖4是本發(fā)明第一實施例提供的具有復合亞應力層的玻璃的結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明第二實施例提供的具有復合亞應力層的玻璃的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例中，設(shè)置多個強化爐實現(xiàn)對玻璃的多次強化處理和復合強化處理。圖3示出了本發(fā)明實施例提供的玻璃化學強化爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為了便于描述，僅示出了與本實施例相關(guān)的部分。參照圖3，本發(fā)明實施例提供的玻璃化學強化爐系統(tǒng)包括第一爐1、多個強化主爐
21,22........2n和第二爐3，其中，第一爐1用于對強化前的玻璃進行預熱處理，第二爐3
用于對強化處理后的玻璃進行冷卻退火處理，而具體實施時第一爐和第二爐可以設(shè)置成同時具備加熱和冷卻功能的通用爐，以便于交換使用，即第一爐1還可用于在所述強化主爐對玻璃進行化學強化處理之后對玻璃進行冷卻退火處理，而第二爐3還可用于在所述強化主爐對玻璃進行化學強化處理之前對玻璃進行預熱處理?；瘜W強化玻璃的工序為預熱_>強化_>冷卻，其中預熱和冷卻的時間為1-2小時， 而強化的時間為3-10小時，本發(fā)明通過設(shè)置多個強化主爐可以對玻璃進行多次強化處理， 可有效的利用第一爐和第二爐，從而起到節(jié)約能源和提高設(shè)備工作效率的作用，玻璃的具
體處理過程為第一爐1-一第一強化主爐21-—第二強化主爐22-—......一第N強化
主爐-—第二爐3。上述多個強化主爐21、22........2n中均盛放強化處理液，具體可對玻璃成分中
兩種或兩種以上類型的離子進行置換反應的復合強化處理，也可以對玻璃成分中同一種類型的離子進行多次置換反應的復合強化處理，分述如下對同一種類型的離子的多次置換反應，在玻璃表面形成多層不連續(xù)的離子交換
層，從而在玻璃表面形成復合亞應力層。多個強化爐主爐21、22........2η可以盛放含有
鈉離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鋰離子；或者盛放含鉀離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鈉或鋰離子；或者盛放含有銣離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鉀、鈉或鋰離子；或者盛放含有銫離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的銣、鉀、鈉或鋰離子。例如多個強化爐內(nèi)盛放含有同樣的鉀離子的強化處理液，在完成一個預熱_> 強化后，再進行第二個預熱_>強化，最后進行冷卻，其中第一個冷卻和第二個預熱可同時在第一爐內(nèi)進行。在進行第二次循環(huán)的預熱的時候，在熱量的影響下，已經(jīng)交換進去的鉀離子擁有活性，將會繼續(xù)同玻璃內(nèi)部的鈉離子進一步交換，原本交換進去的鉀離子壓應力層整體向玻璃內(nèi)部遷移；玻璃內(nèi)部的部分鈉離子轉(zhuǎn)移到玻璃表面，在玻璃表面形成新的可被交換層，為第二次復合壓應力層的交換提供了新的被交換離子。在第二個循環(huán)的強化階段， 第一次原本交換進去的鉀離子壓應力層再次整體向玻璃內(nèi)部遷移，同時第二次鉀鈉離子交換反應發(fā)生，如圖4所示，從而自外向內(nèi)可形成壓應力層41、張應力層42、壓應力層41的復合壓應力層。對兩種或兩種以上類型的離子的多次置換反應，在玻璃表面形成更大的復合壓應力強化爐主爐可以使用下面幾種方式的任意組合方式部分強化爐主爐中盛放含有鈉離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鋰離子；部分強化爐主爐中盛放含有鉀離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鈉或鋰離子；部分強化爐主爐中盛放含有銣離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鉀、鈉或鋰離子；部分強化爐主爐中盛放含有銫離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的銣、鉀、鈉或鋰離子。具體的工藝為預熱_>強化1_>強化 2_>冷卻，在玻璃表面形成多種離子交換的復合壓應力層。如圖5所示，在玻璃表面形成一層較普通強化大很多的復合壓應力層51。進一步地，上述玻璃化學強化爐系統(tǒng)還包括搬運機構(gòu)、自動控制單元和溫度控制單元，其中搬運機構(gòu)用于將待強化玻璃在各強化主爐中放入、取出，自動控制單元用于控制所述搬運機構(gòu)動作的自動控制單元，而溫度控制單元則用于自動調(diào)節(jié)強化主爐的溫度。本發(fā)明還提供了一種采用如上所述的玻璃化學強化爐系統(tǒng)進行玻璃化學強化的方法，包括下述步驟步驟A，將待強化玻璃進行預熱處理；步驟B，將經(jīng)過步驟A預熱處理過的玻璃中放入第m強化主爐中進行強化處理；步驟C，將經(jīng)過步驟B強化處理過的玻璃進行冷卻處理；以m為1至N的順序重復上述各步驟，其中N為強化主爐的個數(shù)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種玻璃化學強化爐系統(tǒng)，其特征在于，所述化學強化爐系統(tǒng)包括多個用于對玻璃進行化學強化處理的強化主爐。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃化學強化爐系統(tǒng)，其特征在于，多個強化主爐用于對玻璃成分中兩種或兩種以上類型的離子進行置換反應的復合強化處理。
3.如權(quán)利要求2所述的玻璃化學強化爐系統(tǒng)，其特征在于，強化爐主爐可以使用下面幾種方式的任意組合方式部分強化爐主爐用于盛放含有鈉離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鋰離子； 部分強化爐主爐用于盛放含有鉀離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鈉或鋰離子；部分強化爐主爐用于盛放含有銣離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鉀、鈉或鋰離子；部分強化爐主爐用于盛放含有銫離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的銣、鉀、鈉或鋰離子。
4.如權(quán)利要求1所述的玻璃化學強化爐系統(tǒng)，其特征在于，在多個強化主爐用于對玻璃成分中同一種類型的離子進行多次置換反應的復合強化處理。
5.如權(quán)利要求4所述的玻璃化學強化爐系統(tǒng)，其特征在于所述多個強化爐主爐用于盛放含有鈉離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鋰離子；或所述強化爐主爐用于盛放含鉀離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鈉或鋰離子；或所述強化爐主爐用于盛放含有銣離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的鉀、鈉或鋰離子；或所述強化爐主爐用于盛放含有銫離子的強化處理液，用于交換玻璃成分中的銣、鉀、鈉或鋰離子。
6.如權(quán)利要求1所述的玻璃化學強化爐系統(tǒng)，其特征在于，所述玻璃化學強化爐系統(tǒng)還包第二爐第一爐和第二爐；所述第一爐用于在所述強化主爐對玻璃進行化學強化處理之前對玻璃進行預熱處理；所述第二爐用于在所述強化主爐對玻璃進行化學強化處理之后對玻璃進行冷卻退火處理。
7.如權(quán)利要求6所述的玻璃化學強化爐系統(tǒng)，其特征在于所述第一爐還可用于在所述強化主爐對玻璃進行化學強化處理之后對玻璃進行冷卻退火處理；所述第二爐還可用于在所述強化主爐對玻璃進行化學強化處理之前對玻璃進行預熱處理。
8.如權(quán)利要求1所述的玻璃化學強化爐系統(tǒng)，其特征在于，所述玻璃化學強化爐系統(tǒng)還包括將待強化玻璃在各強化主爐中放入、取出的搬運機構(gòu)； 控制所述搬運機構(gòu)動作的自動控制單元；可自動調(diào)節(jié)所述強化主爐溫度的溫度控制單元。
9. 一種采用如權(quán)利要求1所述的玻璃化學強化爐系統(tǒng)進行玻璃化學強化的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟步驟A，將待強化玻璃進行預熱處理；步驟B，將經(jīng)過步驟A預熱處理過的玻璃中放入第m強化主爐中進行強化處理； 步驟C，將經(jīng)過步驟B強化處理過的玻璃進行冷卻處理； 以m為1至N的順序重復上述各步驟，其中N為強化主爐的個數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明適用于玻璃制造技術(shù)，提供了一種玻璃化學強化爐系統(tǒng)，該系統(tǒng)存在多個用于對玻璃進行化學強化處理的強化主爐。本發(fā)明通過設(shè)置多個強化主爐可以對玻璃進行多次強化處理，可有效的利用預熱爐和冷卻爐，從而起到節(jié)約能源和提高設(shè)備工作效率的作用。其中在多個強化爐中可多次對不同種類離子交換以在玻璃玻璃表面形成更大的復合壓應力，也可以多次對同種類離子交換，以在玻璃表面形成多層不連續(xù)的離子交換層，從而在玻璃表面形成復合壓應力層，復合壓應力層將增加玻璃基體的韌性，從而改善玻璃的強化效果。
文檔編號C03B27/00GK102344241SQ20111015939
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者胡偉 申請人:胡偉