玻璃退火是一個(gè)創(chuàng )建勻熱和結構調整所需的、均勻的溫度場(chǎng)，減小各部之間的結構差，使冷至剛體被固定的、不可逆轉的結構差所致的較久應力減至制品的規定值，是在此后的冷卻中，控制可逆轉的結構差所致的、隨溫度均一而消失的暫時(shí)應力，防止玻璃炸裂的熱處理過(guò)程。

    冷卻過(guò)程中，玻璃的黏度呈指數劇增。然而，玻璃的物理特性卻是呈現出連續、漸變的規律，總共歷經(jīng)了六個(gè)物理特性階段[1]：
   （1）自由流動(dòng)的熔體
　 η＝101.88～105ρ，1 500～規格.30 ℃[2]Δt＝581.70℃
    文獻依據：“＜105ρ時(shí)，玻璃液能作自由流動(dòng)；拉薄開(kāi)始于105.25ρ，893.86 ℃”。
   （2）高黏滯塑性體
    η＝105～109ρ，規格.30～662.84℃，Δt＝255.46 ℃
    “受外力而變形，撤除外力卻不能恢復原形”謂之塑性。文獻依據： “106ρ，829.93 ℃是可塑性的中間狀態(tài)；106.5ρ，793.72 ℃是較佳拉��；106.75ρ，777.19 ℃是拉薄下限”。塑性隨黏度劇增而銳減，冷至109ρ時(shí)，玻璃變硬而使其塑性消失。
   （3）　彈塑性體（a―b―c＝0, 或a－b＝c, a＝b＋c）
    η＝109～1012ρ，662.84～568.29 ℃，Δt＝94.55 ℃

    上世紀50年代，鋼筋混凝土的彈塑性理論是結構力學(xué)上的一大進(jìn)展。玻璃在109～1012ρ時(shí)，失去塑性卻有自重變形[3]，溫差產(chǎn)生了結構差必然有熱應力卻測不出來(lái)的，狹義的應力松弛現象：“位移減小的結構差b加上微分變形而隱含著(zhù)的結構差c，等于由溫差所致的結構差a”，是玻璃處于彈塑性體階段特性之表征――熱應力被消散了。

    微觀(guān)是結構基團位移活躍，有助于結構調整速，減小結構差明顯；微分變形容易，它是由剩余的結構差c所致的熱應力引進(jìn)的。變形而使該熱應力作暫時(shí)性的吸收。然而，微分變形是不可能減小結構差的。有結構差必然有熱應力。C的存在證明了熱應力并未消失。玻璃較高的黏度和熱的不良導體特性，決定了冷卻較其緩慢也來(lái)不及作完善的結構調整。所以，必然會(huì )有微分變形。

   （4）　彈性體初態(tài)（a－b－c＝Δ）
    η＝1012～1013ρ，568.29～545.28 ℃，Δt＝23.01 ℃

    結構基團位移→分子位移。黏度劇增使位移活度和微分變形銳減，減小結構差的結構調整明顯削弱。b和c作相應的銳減且轉入a中。冷至～1013ρ時(shí)，已能測到熱應力，狹義的應力松弛現象消失，結構差顯露：“位移減小的結構差b加上微分變形而隱含著(zhù)的結構差c，小于由溫差所致的結構差a”。

    彈塑性湮滅之時(shí)，必然是彈性之開(kāi)始。

   （5）　過(guò)渡為完全彈塑性體（亞剛體）（a－b－c＝Δ）
    η＝1013～1014.5ρ，545.28～516.05℃，Δt＝29.23℃

    分子位移。位移和微分變形尚未消失殆盡，廣義的應力松弛現象依然存在。b和c已小到微不足道而Δ猛增。減小結構差甚微，結構調整已較為困難，這是玻璃處于亞剛體階段的特征。

   （6）　完全彈性體（剛體）（a＝Δ＋Δ’）

    黏度大于1014.5 ρ，516.05 ℃至常溫，Δt＝486.05℃

    分子震動(dòng)。是“應力與應變成正比”關(guān)系的剛體。位移終止（b＝0），結構調整停頓，微分變形消失（c＝0），b和c皆回歸于a中。廣義的應力松弛現象消失�！�1014.5ρ，不可逆轉的結構差Δ所致的較久應力被固定，且與此后的降溫史無(wú)關(guān)。a＝Δ；≥1014.5ρ，溫差只產(chǎn)生可逆轉的結構差Δ’所致的、隨溫度均一而消失的暫時(shí)應力。消失之前，兩種應力在矢量重合部位互相疊加。當單種應力或疊加應力超過(guò)玻璃的抗拉強度時(shí)，玻璃會(huì )炸裂。a＝Δ＋Δ’；溫度均一時(shí)，只殘留由Δ所致的較久應力。

    玻璃退火的起始黏度以不使制品發(fā)生變形為準。這是由高溫效率高退火理論決定的。就浮法玻璃而言是101082～1011ρ，600～595 ℃。一般的玻璃制品約為～1011ρ。薄壁制品是≥1012ρ，屬于特例。

    玻璃退火是作用于溫度調節，控制其熱應力演繹的熱處理過(guò)程。以冷至剛體，1014.5ρ為界，分為兩個(gè)退火階段和四個(gè)退火狀態(tài)：

    [1]退火階段（1011～1014.5ρ，595～516.05 ℃）和后續退火階段（1014.5～10∞ρ，516.05～30 ℃）

    玻璃作結構調整，減小由溫差產(chǎn)生的結構差，使冷至剛體時(shí)，被固定的、不可逆轉的結構差所致的較久應力，符合制品的規定值。歷經(jīng)了較佳、次佳和較次三種退火狀態(tài)。分別與彈塑性體、彈性體初態(tài)和亞剛體的三種物理特性相對應。

    ①較佳退火狀態(tài)（彈塑性體）
    溫差所致的結構差是玻璃冷至彈塑性體時(shí)產(chǎn)生的。并不是冷至彈性體初態(tài)的終點(diǎn)，于～1013ρ才產(chǎn)生的。高溫下，玻璃的黏度較低，結構基團位移活度大，在均勻的溫度場(chǎng)作“順向位移”結構調整容易進(jìn)行，減小結構差的效果較好，使制品中殘留的較久應力更小之貢獻非常大。玻璃在彈塑性體階段處于較佳退火狀態(tài)。

    ②次佳退火狀態(tài)（彈性體初態(tài)）
    結構基團位移→分子位移。黏度劇增使位移活度銳減，減小結構差的調整明顯削弱。玻璃在彈性體初態(tài)階段處于次佳退火狀態(tài)。

    ③較次退火狀態(tài)（亞剛體）
    分子位移。位移活度幾近衰竭，結構調整近乎停頓，減小結構差的功效甚微。玻璃在亞剛體階段處于較次退火狀態(tài)。
這時(shí)，≥1014.5ρ位移終止，結構調整停頓，廣義的應力松弛現象隨位移和微分變形的消失而湮滅。剩余的結構差被殘留而不可逆轉，較久應力被固定，只有分子震動(dòng)，是單純的應力與應變成正比關(guān)系的剛體。溫差只產(chǎn)生可逆轉的結構差所致的、隨溫度均一而消失的暫時(shí)應力。玻璃處于暫時(shí)應力活躍，并與較久應力相疊加的后續退火階段。只有與剛體物理特性相對應的后續退火狀態(tài)。

    ④后續退火狀態(tài)（剛體）
    暫時(shí)應力在消失之前與較久應力互相疊加：
    [a]＝[Δ]＋[Δ’]＝Δρ＋σmρ＋Δt＋σm   （1）
    溫度均一時(shí)，只殘留較久應力：
    [a] ＝[Δ]＝Δρ＋σmρ　　　　�。�2）
    浮法玻璃帶屬于薄板體系，控制其橫向溫度，減小平面位置上的結構差尤為重要。就炸裂而言，較久平面應力σmρ和暫時(shí)平面應力σmT，比厚度方向上的較久應力Δρ和暫時(shí)應力ΔT，具有更大的危險性。

    應該澄清的概念有五個(gè)：

   （1）　是結構調整，不是結構轉變
    以SiO2和Al2O3為骨架的網(wǎng)絡(luò )離子，其余的氧化物是網(wǎng)絡(luò )外離子的玻璃結構，早已在玻璃液產(chǎn)生時(shí)形成了。此后的冷卻過(guò)程中，若無(wú)析晶產(chǎn)生新相，就不存在結構轉變。冷至剛體，只是減小結構差，趨于密實(shí)化的結構調整過(guò)程。

    （2）　是漸變，不是突變
    “105ρ是自由流動(dòng)黏度”；“自Tg(1013ρ)溫度以一定的速度冷卻時(shí)，玻璃從黏滯塑性體逐漸地轉化為彈性體”[4]。傳統觀(guān)點(diǎn)在描述上盡管是承認“漸變”，卻講不出漸變的各個(gè)階段。在理論上則似乎只有“熔體→黏滯塑性體→彈性體”三個(gè)物理特性階段之“突變說(shuō)”，不符合玻璃物理特性之漸變規律。玻璃退火不能從塑性體開(kāi)始，此乃常識。那么，只用彈性體一個(gè)特性階段，既找不到玻璃退火的起始黏度，也無(wú)法闡明玻璃退火機理。事實(shí)已經(jīng)證明是如此之現狀。理論與實(shí)際矛盾突出。

   （3）　不可逆轉的結構差和可逆轉的結構差
在退火階段（＜1014.5ρ)，玻璃經(jīng)結構調整減小了結構差（長(cháng)度差，密度差和熱膨脹系數差），趨向于密實(shí)化。玻璃的各部在經(jīng)歷的時(shí)間，　�。◤椝苄泽w）、　�。◤椝苄猿鯌B(tài)）、　�。▉唲傮w）和�。ㄈ咧停┥险f(shuō)，是有差別的�！�，尤其是　　非常大的單位，相應的密度高，長(cháng)度短和熱膨脹率低。與　，　　較小的部位之間產(chǎn)生了結構差，冷至剛體被固定而不可逆轉，形成了較久應力即是結構應力，絕無(wú)第二種應力可言。
在后續退火階段（≥1014.5ρ），玻璃已呈剛體，位移終止，結構調整停頓，密實(shí)化過(guò)程結束，是單純的應力與應變成正比的關(guān)系。溫差只產(chǎn)生可逆轉的結構差，由此形成了暫時(shí)應力。

   （4）　較久應力成因
    應力松弛只是表征“位移和微分變形”活度狀況的宏觀(guān)現象，不能把現象當作較久應力成因之本質(zhì)。玻璃具有較高的黏度和熱的不良導體特性，溫降時(shí)，各部之間存在著(zhù)溫差，也必然會(huì )有結構差，冷至剛體被固定而不可逆轉導致了較久應力。
a、b和c三個(gè)實(shí)時(shí)變量決定了Δ值的演繹。玻璃冷至彈塑性體階段Δ＝0時(shí)，熱應力測不出來(lái)，似乎結構差已經(jīng)消失。其實(shí)這只是一種假象。正確的表達式是a－b＝c，c是被隱含著(zhù)的結構差。冷至剛體Δ被固定而不可逆轉導致了較久應力。
應力松馳有無(wú)窮個(gè)結果（b，c），哪個(gè)結果都不是導致較久應力的、不可逆轉的結構差（Δ）。所以，“玻璃內較久應力產(chǎn)生的直接原因是在退火溫度區域內應力松馳的結果”[4]，是一個(gè)錯誤的結論。該結論所指的是狹義的應力松馳現象，在～1013ρ時(shí)已經(jīng)終止。而較久應力是冷至1014.5ρ才形成的。

   （5）　A是重要退火區
    不作任何的界定解釋就稱(chēng)：“A是預退火區，B是重要退火區”。這在學(xué)術(shù)上是不允許的。似退火，又非退火的“預退火區”是一個(gè)錯誤的稱(chēng)謂。理論和生產(chǎn)實(shí)際都能證明，“不存在所謂的預退火區。A是重要退火區，B只是繼續退火階段與后續退火階段的連接區”。

    從“六個(gè)物理特性階段、兩個(gè)退火階段和四種退火狀態(tài)”，得到了浮法玻璃退火窯設計的技術(shù)路線(xiàn)，要點(diǎn)有如下四條：

   （1）　以A區為“重心”
    玻璃帶在A(yíng)區（600～550 ℃，1010.82～1012.78ρ，ΔtA＝50 ℃），大部分處于彈塑性體階段（1010.82～1012ρ，600～568.29 ℃，Δta＝31.71 ℃），小部分處于彈性體初態(tài)階段（1012～1012.78ρ，568.29～550 ℃，Δta2=18.29℃）。較佳退火狀態(tài)占了高標準，次佳退火狀態(tài)占了79.49%，二者占了退火階段溫階的59.56% Δt1（Δt1＝600－516.05＝83.95 ℃）；在B區（550～480 ℃，1012.18～1016.83ρ，ΔtB＝70 ℃），跨越三個(gè)特性階段：彈性體初態(tài)瞬息而過(guò)（1012.78～1013ρ，550～545.28 ℃，Δtb1=4.72 ℃）,剛亞體走了全過(guò)程（1013～1014.5ρ，545.28～516.05 ℃，Δtb2=29.23 ℃），剛體歷經(jīng)了一段較長(cháng)的溫階（1014.5～1016.83ρ，516.05～480 ℃，Δtb3=36.05 ℃）。次佳退火狀態(tài)占了20.51%，較次退火狀態(tài)占了高標準，二者占了退火階段溫階的40.44% Δt1，并且，是對處于該溫階的低溫段。后續退火狀態(tài)占了B區溫階的51.50% ΔtB。

    由此可以斷定：“A是重要退火區，B是繼續退火階段與后續退火階段的連接區”。那么，玻璃帶在各區的冷卻速度Gn(℃/min)，必然以GA為基準參數。并且，應該是GA≤GB才正確合理。所以，玻璃帶在A(yíng)、B和C區的冷卻速度必然是：“慢?慢?快”的關(guān)系。

   （2）　Gn與GA關(guān)系
    除兩個(gè)過(guò)渡區之外，盡管Gn有較為寬廣的調節范圍。不過(guò)，我們應該找到Gn對GA的較佳比例關(guān)系，以獲得能充分發(fā)揮各區功能之較佳的區長(cháng)Ln，較終確定退火窯的總長(cháng)度L。

    利用新的、正確的玻璃退火理論和生產(chǎn)經(jīng)驗，以及實(shí)驗室和半工業(yè)性試驗（物理的和數字的模擬試驗），作熱工測定來(lái)檢驗和校正試驗的邊界條件，使實(shí)驗結果逼近于生產(chǎn)實(shí)際。由此可推得可靠的和準確的計算方法，并完成計算機的編程。

    在此之前，我們仍然可以借用CNUD公司的經(jīng)驗公式，初算LA、B，再使用相關(guān)的關(guān)系式來(lái)確定LA，分割LA、B并求出Ln和L值：
    h0＝Δ÷[17.8836a2]（CNUD）　　　  （3）
    ＝ΔtA、B÷h0　　　　　　　　　　  （4）
    LAB＝υ?τ　　　　　　　　　　　  （5）
    LA＝0.4LA、B（再按GA≤≥GB作調整而確定）  （6）
    GB≥GA　�。ǘ呦嘟　　　　　� （7）
    GC≤（2～2.5）GA　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （8）
    GR≤（2.5～3）GA　　　　　　　　　�。�9）
    GF≤（2～2.5）GA　　　　　　　　　　　　   （10）
    ΔtF＜ΔtR　�。ǘ呦嘟　　�  （11）

   （3）　調整前三區的負荷

    將ΔtA、ΔtB和ΔtC從50 ℃、70 ℃、100 ℃調整為55 ℃、65 ℃、90℃的優(yōu)點(diǎn)有三條：

    ① A區(600～545 ℃,1010.8242～1013.0129ρ)集中了較佳和次佳退火狀態(tài)。體現了高溫效率高退火的新理論，有利于玻璃結構調整，更多地減小了結構差，使較久應力更小。同時(shí)，也避免了A、B區界的“冷卻水平線(xiàn)”對玻璃退火敏感溫段之不利影響。

    ②B區（545～480 ℃，1013.0129～1016.8278ρ）減負7.14%也得益頗多。1014.5ρ部位，開(kāi)始了暫時(shí)應力與較久應力的疊加，是誘發(fā)玻璃帶炸裂的源頭。減負可有效地控制好這兩種應力，從而避免該處玻璃帶炸裂的發(fā)生。玻璃帶在B區尚具備一定程度的韌性。

    ③C區（480～390 ℃，1016.8278～1027.1410ρ）減負10%意義重大。這是解決玻璃帶在C區上、下空間過(guò)大溫差ΔtSC之較佳方法�？娠@著(zhù)地增強調溫功能，有效地制約暫時(shí)應力ΔT和暫時(shí)平面應力σmT。從而將炸裂的高發(fā)區轉變?yōu)榘踩珔^，將玻璃帶炸裂的隱患在設計方案中鏟除掉，是全新退火窯的設計理念。

   （4）　挖掘Ret區的潛力
    浮法玻璃退火窯設計技術(shù)路線(xiàn)之核心，是有效地發(fā)揮各區的功能。其關(guān)鍵所在，一是以A區為重心實(shí)現高溫效率高退火；二是挖掘換熱效率高的Ret區之潛力，以改善其余各區的工況。
發(fā)揮Ret區功能之優(yōu)、劣，視點(diǎn)有三：
    ①由Ret區承接C區10%的減負是毫不困難的。若C區負荷非常大，如ΔtC≥100 ℃，則是對Ret區挖掘不足；若C區負荷過(guò)重，如ΔtC＝110～126 ℃，可視為遠未發(fā)揮出Ret區的功能。
    ②至少要設置2個(gè)Ret區。在調節風(fēng)溫和風(fēng)量上能有效地發(fā)揮Ret區應有的功能。
    ③ΔtR＞ΔtF。F區的換熱效率較低，若ΔtF過(guò)大，勢必LF很長(cháng)，不經(jīng)濟。所以，ΔtF＞ΔtR不可取用。不過(guò)，ΔtR也不必比ΔtF大得太多，稍大為宜。因為，對C區的減負才是Ret區主要功能的發(fā)揮。

    上世紀70年代以來(lái)，浮法玻璃退火窯有三大進(jìn)展：一是用熱風(fēng)循環(huán)直接冷卻的Ret區取代冷風(fēng)輻射式間接冷卻的C2和C3區（1976年，CNUD公司將600 t/d改造成800 t/d，以L(fǎng)R＝3×7.8＝23.4 m的Ret區，使LC從54 m減至21 m，而總長(cháng)142.155 m不變）；二是在線(xiàn)平面應力儀（1974年，F.M.公司）和計算機的應用；三是放長(cháng)LA，縮短LB。CNUD公司調整了A和B的區長(cháng)比例，丟棄了80年代“快?慢?快”的經(jīng)驗，向STEIN公司LA較長(cháng)、退火良好的特色靠近。90年代末，STEIN公司A上下區也改為“冷風(fēng)順流”，只保留了B上區的“熱風(fēng)逆流”，使熱風(fēng)工藝退火窯與冷風(fēng)工藝退火窯只差一步之遙。

    諸種變革令人眼花繚亂，莫衷一是。它并非表征著(zhù)浮法玻璃退火窯已臻于完善，而是在的背后隱藏著(zhù)重大的理論問(wèn)題。由此導致退火窯設計上的弊端。

    ①對玻璃帶退火起始黏度未作確定
    兩家公司皆稱(chēng)A為“預退火區”（1010.82～1012.78ρ）。蓋爾賽龍提出了浮法玻璃退火上限溫度為560～580 ℃（1012.34～1011.54ρ）[5]。這豈不成了退火上限溫度夾在了預退火溫度范圍之中？搞不清楚浮法玻璃退火起始點(diǎn)應該在何處，講不出何謂“預退火”？但都未能改變玻璃帶以600～595 ℃進(jìn)入退火窯的事實(shí)。
    ②“快?慢?快”
    曾一味地放長(cháng)LB，但適得其反，效果見(jiàn)劣。當改變?yōu)榉砰L(cháng)LA，縮短LB之后，效果較佳，LA、B反而比以前短。終因“以B區為重心”不變，GA＞GB，使“快?慢?快”作業(yè)法依舊。
    ③C區負荷過(guò)重
    ΔtC＝100 ℃，甚至有126 ℃之實(shí)例。使ΔtSC過(guò)大，達到40～60 ℃，時(shí)有炸裂。
    ④Ret（或D）區負荷不當
    ΔtR－ΔtF＝＋1～－74 ℃；ΔtD－ΔtF＝＋78～54 ℃。ΔtR＝101～140 ℃，甚至有1個(gè)Ret區，ΔtR＝140 ℃的實(shí)例；ΔtD＝119～190 ℃。不是負荷過(guò)輕（勢必造成了忽視對C區的減負），就是負荷過(guò)重（超負荷運行會(huì )適得其反），使F區的相應負荷“過(guò)重”或“過(guò)輕”，無(wú)章可循，丟掉了優(yōu)化生產(chǎn)的較佳參數。
    ⑤兩個(gè)過(guò)渡區太長(cháng)（3～3.6 m）
    非恒溫車(chē)間，尤其是在隆冬季節，外界冷氣流侵襲退火窯干擾了均勻的溫度場(chǎng)，導致玻璃退火不良，甚至炸裂。為了減輕影響，除采取各種有效措施之外（如加強軸頭密封，靠前過(guò)渡區有活動(dòng)保溫件，車(chē)間設置橫向隔斷、門(mén)斗和擋風(fēng)屏等），過(guò)渡區長(cháng)度宜減至不妨礙應急操作之限度。即便是恒溫車(chē)間也應如此。實(shí)際證明，1.2～2.4 m即可。