DE1596439C3 - Verfahren zur Herstellung von Flachglas nach dem Schwimmverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Flachglas nach dem Schwimmverfahren.

Bei der Glasherstellung nach dem Schwimmverfahren wird ein fortlaufendes Band von geschmolzenem Glas auf der Oberfläche einer in einer geschlossenen Wanne befindlichen Badschmelze geformt Das Glas ist dünnflüssig genug, um sich auf der Badoberfläche unter dem Enfluß der Schwerkraft und der Oberflächenspannung zu einer etwa 7 mm dicken Gleichgewichtsschicht ohne Unregelmäßigkeiten ausbreiten zu können. Während seiner Bewegung längs des Bades kühlt sich das Band so weit ab, daß es ohne Beschädigung seiner Oberfläche von hinter dem Wannenausgang angebrachten Transportrollen in einen angrenzenden Nachglühofen gefördert werden kann.

Eine Verringerung der Bandstärke über die Gleichgewichtsdicke hinaus kann durch eine längsgerichtete Streckung des noch weichen Bandes erreicht werden. Werden bei dieser Streckung die Seitenkanten des Bandes nicht seitlich geführt, so verengt es sich um etwa den gleichen Anteil, um den die Stärke abnimmt. Soll z. B. die Dicke des Glases etwa 3 mm betragen, so erhöht sich die Bandlänge durch das Strecken auf das Vierfache ihrer ursprünglichen Länge. Beträgt andererseits die Geschwindigkeit, mit der das Band auf dem Metallbad verläuft, etwa 4 m/Min, so ergibt sich für das verfestigte Band beim Verlassen der Wanne eine Fördergeschwindigkeit von 14 m/Min. Diese große Längsstreckung bewirkt die Vergrößerung einiger kleinerer Unregelmäßigkeiten im Glas. Darüber hinaus ergibt ein schmaleres Band ein geringeres Ausbringen an brauchbarem Glas, da der Seitenbruch einen höheren Anteil an der Gesamtbreite des Bandes einnimmt und ein schmaleres Band sich weniger gut in die rechteckige Plattenform schneiden läßt als ein breiteres.

Außerdem entstehen durch die nach dem obigen Verfahren durchgeführten extremen Längsstreckungen des Bandes auf etwa 3 mm häufig Verzerrungen im Glas, die in geringfügigen Unregelmäßigkeiten in der Glaszusammensetzung oder in Temperaturunterschieden ihre Ursache haben und Glsplatten von wechselnder Dicke ohne planparallele Flächen ergeben.

Es ist bekannt, daß das Band durch kraftgetriebene Seitenrollen in Querrichtung gestreckt oder gehalten werden kann, die längs der gegenüberliegenden Band-Seiten so in einer Ebene drehbar angeordnet sind, daß sie von der Mittellinie des Bandes in Richtung auf die ■ Austragseite nach außen hin divergieren. Diese Rollen drücken auf die Oberfläche des Glasbandes und bewirken eine in Querrichtung weisende Zugkraft im Glas.

Um die gewünschte Glasdicke zu erreichen, wird die durch die Rollen ausgeübte Querstreckung gewöhnlich von gleichzeitigen oder nachfolgenden Längsstreckungen begleitet

Die bekannten Verfahren zur Herstellung eines dünnen Glasbandes durch Verwendung von mechanischen in Längs- oder Querrichtung wirkenden Zugkräften führen zu sichtbaren Verzerrungserscheinungen im Glas, so daß eine gleichmäßige Glasstärke nur unter Schwierigkeiten erzeugt werden kann, besonders dann, wenn die Temperatur quer zum Rad schwankt und/oder Ungleichmäßigkeiten in der Glaszusammensetzung auftreten. Darüber hinaus hinterlassen die Seitenrollen an jedem Seitenrand des Bandes Eindrücke, die das Ausbringen an brauchbarem Glas bis zu 20% verkleinern. Auch können die mechanisch angetriebenen Rollen erst dann Zugkräfte auf das Glasband übertragen, wenn sich dieses um einen gewissen Betrag abgekühlt und verfestigt hat Dagegen erschweren geringere Temperaturen die Verdünnung des Bandes durch Querstreckung und die Vermeidung von Unregelmäßigkeiten im Glas. Bei diesen niedrigeren Temperaturen erhöht sich die Viskosität des Glases, wodurch sich die durch den Angriff äußerer Kräfte bewirkten Verzerrungen im Glas vergrößern.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung .von Plattenglas von geringerer als der Gleichgewichtsdicke nach dem Schwimmverfahren aufzuzeigen, bei welchem anfangs schmelzflüssiges Glas

auf der Oberfläche eines in einer geschlossenen Wanne befindlichen Metallschmelzbades zu einem gleichmäßig dicken Band mit planparallelen Flächen verläuft, das von außerhalb der Wanne liegenden Transportrollen gezogen, sich während der Bewegung längs des Bades langsam abkühlt und verfestigt

Gemäß der Erfindung wird das mit Gleichgewjchtsdicke auf der Oberfläche einer in einer Wanne befindlichen Metallschmelze schwimmende Glasband durch Gasströme in Querrichtung gestreckt oder gehalten, die auf die Seitenränder des Glasbandes eine Kraft ausüben, weiche einen seitwärts gerichteten Fluß bewirkt und eine Verdünnung der hier noch nicht erstarrten Glasschicht zur Folge hat Das Fluid ist vorzugsweise ein inertes nicht oxydierendes Gas, das mit dem schmelzflüssigen Metall des Bades keine chemischen Raktionen eingeht Das Gasstrom wird von den über den Seitenrändern des Bandes angeordneten Düsenmundstücken so auf das Glasband gelenkt daß er schräg nach außen gerichtet auf die Seitenränder.auftrifft und eine Querstreckung des Bandes zur Erzielung der erforderlichen Glasstärke bewirkt

Um die Verzerrungen auf ein Mindestmaß zu beschränken und die Querstreckung des Bandes zu erleichtern, strömt das Gas in der heißeren Wannenzone auf das Glas, vorzugsweise in der Nähe der Einflußöffnung der Wanne oder in dem Teil des Bades, in welchem das Glasband gerade zu seiner Gleichgewichtsstärke auf der Badoberfläche verflossen ist Nach der seitlichen Streckung durch den Gasstrom kann die so erlangte Bandbreite durch auf die Seitenränder des Bandes einwirkende mechanische Seitenrollen, durch weitere Gasströme und/oder durch die Verwendung von Kühlern zur schnellen Erhöhung der Glasviskosität aufrechterhalten werden. Die Querstreckung kann durch eine gleichzeitige oder nachfolgende Längsstrekkung ergänzt werden. Durch die Querstreckung wird die Fördergeschwindigkeit am Ausgang der Wanne nicht erhöht; infolgedessen verringern sich die durch übermäßige Längsstreckungen verursachten Verzerrungen im Band, und das Schneiden des Bandes in Platten am Ausgang des Nachglühofens vereinfacht sich.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch die das Schmelzbad enthaltende Wanne mit der angrenzenden Einlaufvorrichtung für das schmelzflüssige Glas und einen Teil des Schmelzofens sowie den Nachglühofen am anderen Wannenende,

F i g. 2 einen horizontalen Schnitt durch die Wanne längs der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen horizontalen Ausschnitt der Wanne entsprechend der F i g. 2, mit einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der die Strahldüsen am Eingang der Wanne angeordnet sind,

F i g. 4 einen horizontalen Längsschnitt entsprechend F i g. 2 eines weiteren Ausführungsbeispieles, bei dem Strahldüsen und Seitenrollen an den Bandseiten angeordnet sind,

Fig.5 einem vertikalen Schnitt durch eine Seitenwand der Wanne mit der Anordnung einer Strahldüse in bezug auf das Glasband,

F i g. 6 einen vertikalen Querschnitt der F i g. 5,

Fig.7 eine Seitenansicht des Mundstücks einer Strahldüse und ·

F i g. 8 die Stirnansicht einer Strahldüse der F i g. 7.

In der F i g. 1 ist das Ende eines herkömmlichen Glasschmelzofens 10 dargestellt von dem das auf über 1260⁰C erhitzte Glas 13 über eine mit einer Graphitlage 12 ausgekleidete Überlaufrinne 11 in kontinuierlichem Fluß in die Wanne 14 gelangt, wobei die Glasmenge mittels einer verstellbaren Vorrichtung 15 an der Einflußrinne reguliert werden kann. Die bekannte Wanne 14 wird von feuerfesten Wänden gebildet und dient zur.Aufnahme des geschmolzenen Metallbades 16, vorzugsweise Zinn. ... . . " .'-.'..

Das bei seinem Eintritt in die Wanne dünnflüssige Glas 13 verfließt auf der Oberfläche des Bades zu einem Band 17 von 7,1 mm Stärke, solange es nicht durch besondere Vorrichtungen gestreckt und verdünnt wird. Bei dieser Glasdicke von 7,1 mm stehen das Glasgewicht mit den Oberflächenspannungen im Gleichgewicht (US-PS 30 83 551). Das Glasband 17. erstreckt sich über die ganze Badlänge und,wird von einer Anzahl hinter der Austrittsöffnung 19 angeordneten Zugrollen 21 in einen Nachglühofen 22 gefördert .

Eine seitliche Streckung des Bandes und damit eine Verringerung der Bandstärke über die Gleichgewichtsdicke hinaus erfolgt durch unmittelbar über den Seitenrändern, am Wanneneingang angebrachte Strahldüsen 23, deren Mundstücke 24 den Gasstrom so auf die Seitenränder des Glasbandes 17 richten, daß eine seitliche Streckung des Bandes bewirkt wird.

Als Strömungsmedium wird vorzugsweise ein Gas verwandt, das mit den Bestandteilen des Schmelzbades keine chemischen Reaktionen eingeht Stickstoff,. Argon oder einige andere Gase, die bei den in der Wanne herrschenden Temperaturen nicht reagieren, bilden die überwiegenden Bestandteile des Gases. Ein geringerer Prozentsatz kann aus reduzierenden Komponenten wie H2 oder CO bestehen, um die gebildeten Oxyde in der Wanne wieder zu reduzieren. Das Gas ist im wesentlichen von gleicher Zusammensetzung wie die Atmosphäre in der Wanne. Es wird entweder von einem Gaserzeuger (nicht gezeigt) geliefert oder es wird aus der Wanne abgezogen, verdichtet und durch die Düsen 23 geleitet

Wie aus der Fi g. 2 hervorgeht, sind die Strahldüsen 23 entlang zweier zum Rand der Wanne in Fließrichtung divergierender Linien so angeordnet, daß ihre Mundstücke 24 unmittelbar über den auseinanderfließenden Rändern des flüssigen Glases kurz hinter der Einlaufrinne 12 liegen (entsprechend der Zone A in F i g.2). Von jeder dieser Düsen 23 geht ein Gasstrom aus, der unter einem spitzen Winkel — bezogen auf die Badebene — auf die Seitenränder des Bandes 16 auftrifft, und eine kontinuierliche Kraft ausübt, die das Glas seitlich nach außen streckt und das Band über die Gleichgewichtsdicke hinaus verdünnt Besitzt das Band seine gewünschte Dicke und Breite, so wird es durch über ihm angeordnete Kühlvorrichtungen 26 so weit abgekühlt und verfestigt, daß es sich unter dem Einfluß seiner Oberflächenspannungen nicht mehr zurückverformen kann. Mechanische Seitenrollen 27 hinter den Strahldüsen drücken auf die teilweise verfestigte Oberfläche der Seitenränder und ergänzen die Wirkung der Kühlvorrichtungen 26. Diese Seitenrollen 27 sollen das Band 16 vorzugsweise führen und in seiner gestreckten Form halten. Daher laufen sie mit einer Umfangsgeschwindigkeit um, die der Bewegung des Bandes entspricht Im sich anschließenden Teil der Wanne hinter den SeitenroHen erfolgt die weitere Abkühlung des Bandes nur so weit, daß die hinter dem Wannenausgang 19 angeordneten Zugrollen 21 das Band über die Badschmelze ziehen und in den nachfolgenden Nach-

glühofen 22 fördern können, ohne daß die Oberfläche des Glases darunter leidet Durch geringfügige Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit der Zugrollen 22 und der Seitenrollen 27 kann neben der erzielten Querstreckung eine Längung des Bandes erreicht werden.

F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Glas vorerst ungehinder auf die Badschmelze fließt und sich zu einem Gleichgewichtsdicke aufweisenden Band mit planparallelen Flächen unter Vermeidung von Verzerrungen ausbreitet Die in der Zone B der F i g. 3 etwas weiter im Badinneren angeordneten Strahldüsen 29 werden mit dem oben beschriebenen komprimierten Gas beaufschlagt welches im spitzen Winkel — bezogen auf die Badebene — auf die Seitenränder des Bandes 17 auftrifft und bewirkt daß das nacherhitzte Glasband in die Breite gezogen wird. Kühler 31 und/oder Seitenrollen 32 können an dem seitlich gestreckten Band hinter den Strahldüsen 29 angebracht sein, um einer Rückverformung entgegenzuwirken und es für die folgende Bewegung über das Bad zu verfestigen. Falls erforderlich kann das Band zwischen den Seitenrollen 32 und den Zugrollen 21 gestreckt werden.

Ein drittes Ausführungsbeispiel wird in F i g. 4 dargestellt. Das Glas 13 gelangt über der Einlaufrinne 12 auf die Schmelze und verfließt auf dieser ungehindert in einer seiner Viskosität entsprechenden Schichtdicke. Noch vor den Strahldüsen 34 sind mindestens eine Reihe von Seitenrollen 33 an jeder Seite des Glasbandes angeordnet, um es vor dem Streckvorgang zu stabilisieren und um eine bestimmte Lage der Seitenränder schon vor dem Strecken durch die Strahldüsen 34 zu gewährleisten. Die Strahldüsen 34 liefern einen auf die Seitenränder des Bandes 17 gerichteten Gasstrom, der obigen Art, die das Band in der Zone C der F i g. 4 seitlich strecken. Kühler 36 und/oder ein oder mehrere weitere Seitenrollenreihen können hinter der Zone C angeordnet sein, um die Bandbreite aufrechtzuerhalten. Die Seitenrollen 33 drücken auf die Seitenränder des Bandes und verkleinern die durch den Fließvorgang verursachten Verzerrungen und Verschiebungen des Bandes 17.

In den F i g. 5 bis 8 sind die Strahldüsen gezeigt, die in dieser Erfindung Verwendung finden. Die Strahldüse 37 in F i g. 5 enthält ein Förderrohr 38, das an ein nicht gezeigtes Gebläse angeschlossen ist und durch die Wände der Wanne hindurch bis über die Seitenkanten des auf der Badschmelze schwimmenden Glasbandes reicht. Wegen der Höhe der Temperatur in dem Teil der Wanne, in dem die Querstreckung erfolgt, werden die Förderrohre 38 von einem Kühlmantel 39 umschlossen, der durch eine horizontale Trennwand 41 in einen Förder- 42 und einen Rücklaufteil 43 aufgeteilt ist (Fig.6). Kühlmittel, wie z.B. Wasser, fließen über außerhalb der Wanne angeschlossene Einlaß- 44 und Auslaßanschlüsse 45 durch den Kühlmantel und verhindern das Weichwerden der Strahldüsen. Das Düsenmundstück 46 wird durch das zu einer Spaltöffnung abgeflachte und gekrümmte innere Ende des Förderrohres 38 gebildet, durch welches das Gas in einem" feinen breiten Strahl strömt und seitwärts auf den Rand des Glasbandes 17 auftrifft Der Winkel, der von der Strömungsrichtung un der Badebene eingeschlossen wird, kann in weiten Grenzen schwanken, muß aber kleiner als 90° betragen, um eine Kraftkomponente in Richtung der Wannenwand zu erhalten. Da das Glas in dem Streckstadium außerordentlich dünnflüssig ist, entsteht unter der Einwirkung des Gasstromes in der obersten Bandzone eine kleine V-förmige Furche 47. Der Strömungsdruck des Gases veranlaßt die Bandränder quer zur Wanne auf der Zinnschmelze zu fließen, so daß das Glasband in Querrichtung gestreckt und somit verbreitert und verdünnt wird.

Eine andere Ausführungsform der Düsenmundstücke 48 sind in den F i g. 7 und 8 dargestellt Zur besseren Verteilung des Gasstromes befindet sich an den Förderrohren 51 ein längsliegendes kurzes Rohrstück 49, das mit einer Vielzahl in Reihen angeordneter Bohrungen 53 versehen ist welche bewirken, daß der Gasstrom unter einem spitzen Winkel in breiter Front auf das Glasband auftrifft

Verständlicherweise können auch andere Ausführungen von Düsen und Rohren für die erfindungsgemäße Verdünnung von Glasbändern mittels Gasströmen verwendet werden.

Der für die Querstreckung des Glasbandes erforderliche Druck ist abhängig von der Art und der Größe der Düsen und von der Geschwindigkeit, mit der das Band über die Badschmelze bewegt wird. Er muß so groß sein, daß die geforderte Querstreckung bei vorgegebener Bandgeschwindigkeit und bestimmten Düsen erreicht wird, darf aber über einen bestimmten Wert nicht hinausgehen, da dann das Band zerreißt Der Druck darf erfahrungsgemäß 2,8 at nicht überschreiten, kann aber beträchtlich geringere Werte aufweisen, wenn die entsprechenden Düsen verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Flachglas von geringerer als der Gleichgewichtsdicke nach dem Schwimmverfahren, bei welchem schmelzflüssiges Glas auf die Oberfläche eines in einer geschlossenen Wanne befindlichen Metallschmelzbades aufgebracht und das sich darauf bildende gleichmäßig dicke, planparallele Flächen aufweisende Band von außerhalb der Wanne liegenden Transportrollen abgezogen wird, wobei es sich während der Bewegung längs des .Bades langsam abkühlt und verfestigt, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Seitenränder des noch schmelzflüssigen Glases Gasströme derart gerichtet werden, daß sie auf das Glasband (17) quer zur Förderrichtung wirkende Streckkräfte ausüben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungsmittel ein Gas verwendet wird, dessen chemische Zusammensetzung der in der geschlossenen. Wanne (14) befindlichen inerten oder nicht oxydierenden Atmosphäre ähnlich ist oder entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Querstreckung des Glasbandes (17) eine Längsstreckung in bekannter Wei-

. se erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längstrekkung entweder gleichzeitig oder erst nach der Querstreckung erfolgt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den gegenüberliegenden Seitenrändern des Glasbandes (17) Düsen (24, 29, 34) paarweise angeordnet sind, deren Gasstrom quer zur Förderrichtung gerichtet ist und der mit der Badebene einen spitzen Winkel einschließt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach" einem der vorherigen "Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Glasband- neben den Düsen (24,29,34) Seitenrollen (32,33) zur Stabilisierung des Bandes angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sdtenrollen (32) unmittelbar hinter den Düsen angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenrollen mechanisch angetrieben werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenrollen (33) unmittelbar vor den Düsen angeordnet sind.