【中玻網】與化學鋼化和物理鋼化方法相比，噴霧鋼化玻璃具有節能降耗、降低噪音和降低成本等一系列優點。但由于噴霧本身的復雜性，其換熱機理與噴氣淬冷鋼化不同，受多種因素的限制，所以實現噴霧淬冷鋼化有著很大的技術難度。本文對幾種鋼化玻璃技術進行了分析和比較，尤其對噴霧鋼化技術進行了詳細的探討，并在此基礎上通過試驗驗證了噴霧鋼化的可行性。

　　噴霧淬冷玻璃具有節能降耗、降低噪音和降低成本等一系列優點，Sozbir N開展了多噴嘴的噴霧淬冷鋼化玻璃試驗，采用的是噴氣淬冷過程中加入噴霧的方式，證明了加入噴霧的有效性和噴霧淬冷鋼化的可行性。但真實實現玻璃噴霧鋼化在理論上和技術上還存在一定的難度，本文對噴霧淬冷鋼化過程的影響因素進行綜述與分析。

　　（1）鋼化過程的影響因素：溫度梯度決定了玻璃內部的應力分布，應力在厚度方向的分布決定了鋼化的成敗，而應力沿鋼化玻璃表面的二維分布則決定了其鋼化質量。在風冷過程中，噴嘴排布的間距、高度、風壓、風量之間匹配不合理會導致玻璃在鋼化過程中炸裂或鋼化后的玻璃表面出現風斑。圖1給出了玻璃表面傳熱分布，可見玻璃表面的熱傳遞非常不均勻，并且玻璃的殘余應力也不均勻。由此可見，鋼化玻璃應力分布與冷卻過程有關，因此若想獲得質量好的鋼化玻璃，就要對淬冷過程進行研究，改善換熱系數均勻性。

　　圖1玻璃表面傳熱分布圖

　�。�2）噴霧冷卻影響因素：噴霧冷卻是鋼化過程中的影響因素之一。Sozbir N在噴霧淬冷鋼化玻璃試驗中發現，在整個淬冷過程中，噴霧時間越長，鋼化效果越好，針對2 mm的薄玻璃，噴霧時間僅控制在0.2 s，且絕大部分冷卻時間仍然是噴氣淬冷。由其公布的數據圖2所示，其液霧粒徑分布在9～63 mm的區間內，跨度非常大且分布不均勻，霧滴的不均勻直接影響玻璃表面換熱系數分布的不均勻，并且霧滴均勻性對熱表面溫度均勻性的影響非常大。

　　圖2噴嘴噴霧圖像及液滴尺寸分布

　　噴嘴數目是影響噴霧均勻性的主要因素之一。與單噴嘴相比，多噴嘴噴霧液滴速度和粒徑分布更均勻。如圖3所示，模擬比較了同一噴嘴不同壓力下的霧化效果，壓力為8 MPa時，霧化效果較好。因此，采用多噴嘴結構、大的霧化壓力和工質流量有利于多噴嘴協同工作時的液滴均勻分布，使熱表面均勻冷卻。

　　圖3不同霧化壓力場模擬圖

　　噴霧淬冷過程中有關噴嘴間距和噴霧高度方面，如圖4所示，可見噴嘴距離越小，濃度越均勻。因此，換熱系數分布與噴嘴排布形式和噴霧高度相關，采用小的噴霧間距和較佳噴霧高度使熱表面均勻有效率的冷卻。

　　圖4噴霧干涉示意圖

　　由此可見，在噴霧冷卻過程中，噴霧淬冷鋼化的換熱系數很大，需要找到相互合理匹配的噴嘴個數、噴嘴間距、霧化壓力、工質流量、噴霧高度和氣液比，以保證噴嘴的霧化特性，保證玻璃熱表面均勻冷卻。

　　本文通過試驗的手段研究了小尺寸平板玻璃在氣動霧化淬冷的條件下的鋼化的情況，證實了噴霧淬冷鋼化玻璃的可行性。

　　（1）試驗裝置及過程：所用試驗裝置如圖5所示，由加熱爐（馬弗爐）、氣泵、水罐、玻璃支架、氣動噴嘴、管路和閥門組成。

　　圖5噴霧鋼化冷卻玻璃系統試驗圖

　�。�2）結果與討論：首先是噴嘴與玻璃之間的距離對鋼化效果的影響，將噴霧的流量設置為0.024 6 kg/min，采用425 mm、325 mm和225 mm三種不同的噴霧距離（噴嘴到玻璃表面的距離）對玻璃進行噴霧淬冷，用釘子敲擊玻璃的中心位置。工況見表1。各工況玻璃破碎情況見圖6、圖7和圖8。

　　表1玻璃不同噴嘴間距淬冷時的工況

　　圖6工況1玻璃破碎圖

　　圖7工況2玻璃破碎圖

　　圖8工況3玻璃破碎圖

　　從圖6、圖7、圖8中可以看出，工況1未鋼化成功，工況2屬于半鋼化，工況3屬于完全鋼化。從工況1到工況3，碎片面積逐漸減小，且分布越來越均勻，鋼化效果越來越好�？梢�，在本文試驗條件下，噴霧距離越小，鋼化效果越好。

　　其次是玻璃厚度對鋼化效果的影響，玻璃破碎情況如圖9所示。工況4與工況3情況對比見表2。

　　圖9工況4玻璃破碎圖

　　表2玻璃不同厚度淬冷時的工況

　　如圖8、圖9所示，在相同噴霧距離下，5 mm厚度的玻璃破碎情況與4 mm厚度的玻璃破碎情況相比，碎片率要高，鋼化效果更好。由此可見，在相同噴霧條件下，玻璃厚度越大，鋼化效果越好。

　　基于目前國內外相關研究結果，對鋼化過程中的影響因素和噴霧冷卻影響因素進行綜述與分析，得出鋼化玻璃的應力分布與冷卻過程有關，所以需要對鋼化過程進行深入研究，但由于噴霧冷卻本身的復雜性和玻璃材質的特殊性，利用試驗結果對其建立經驗模型可能是一種更加符合實際的方法；在噴霧過程中，需要找到相互合理匹配的噴嘴個數、噴嘴間距、霧化壓力、工質流量、噴霧高度和氣液比，以保證玻璃表面均勻冷卻；此外，通過試驗驗證了噴霧鋼化的可行性。試驗結果表明，噴霧距離越小，鋼化效果越好；在相同噴霧條件下，玻璃厚度越大，鋼化效果越好。