BE1021610B1

BE1021610B1 - HEATING ELEMENT FOR FLAT GLASS COOLING OVEN

Info

Publication number: BE1021610B1
Application number: BE2014/0349A
Authority: BE
Inventors: Hans Strauven; Géraldine Seynaeve
Original assignee: Cnud-Efco International Nv
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-12-18

Abstract

Een koeloven inrichting (1) voor het gecontroleerd koelen van een vlakglas product (10) dat doorheen de koeloven wordt voortbewogen. De inrichting omvat minstens één verwarmingselement (21) om een temperatuursgradiënt te controleren tijdens het gecontroleerd koelen. Het ten minste één verwarmingselement (21) omvat een laag (20) die een emissiviteit van ten minste 0,8 bezit. Een overeenkomstig verwarmingselement en werkwijze voor het koelen worden eveneens beschreven.A cooling furnace device (1) for controlled cooling of a flat glass product (10) which is advanced through the cooling furnace. The device includes at least one heating element (21) to control a temperature gradient during controlled cooling. The at least one heating element (21) includes a layer (20) that has an emissivity of at least 0.8. A corresponding heating element and method for cooling are also described.

Description

Verwarmingselement voor vlakglas koeloven Technisch vakgebied van de uitvindingHeating element for flat glass cooling oven. Technical field of the invention

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het vakgebied van vlakglasproductie, Meer bepaald heeft deze uitvinding betrekking op een verwarmingselement voor een koeloven inrichting, alsook op een koeloven inrichting voor vlakglasproductie en op een methode voor het beschermen van een verwarmingselement in een koeloven inrichting voor vlakglasproductie.The present invention relates to the field of flat glass production. More specifically, this invention relates to a heating element for a cooling furnace device, as well as to a cooling furnace device for flat glass production and to a method for protecting a heating element in a cooling furnace device for flat glass production.

Achtergrond van de uitvindingBACKGROUND OF THE INVENTION

Het is gebruikelijk om vlakglas te produceren in een volcontinu proces. Bij productie volgens het float-glasprincipe wordt een continue strook van gloeiendheet vlakglas geproduceerd. De grondstoffen, zoals zilverzand, kalk, soda en/of dolomiet, worden in een voorafbepaalde verhouding gemengd met glasgruis en in een oventunnel op hoge temperatuur gesmolten, bijvoorbeeld bij een temperatuur van 1500 °C. Een baan van gesmolten glas schuift door de tunneloven, terwijl verontreinigingen onder de vorm van gas en vaste stof ("slak") geleidelijk uit de glasstroom verdwijnen. Wanneer de glasmassa voldoende uitgezuiverd is, vloeit deze uit de oven op een bad van verhit, vloeibaar tin. Door de mutuele onmengbaarheid van het glas en het tin vloeit het glas in het bed homogeen uit, zodat een glaslaag met substantieel uniforme dikte wordt bekomen. Tijdens of na dit uitvloeien kan op het glas een laag aangebracht worden, bijvoorbeeld om glas met een coating met lage emissiviteit te produceren voor gebruik in thermisch isolerende glaspanelen.It is common to produce flat glass in a fully continuous process. With production according to the float glass principle, a continuous strip of glowing hot flat glass is produced. The raw materials, such as silver sand, lime, soda and / or dolomite, are mixed with glass grit in a predetermined ratio and melted in a high-temperature oven tunnel, for example at a temperature of 1500 ° C. A web of molten glass slides through the tunnel oven, while gas and solids ("slag") contaminants gradually disappear from the stream of glass. When the glass mass is sufficiently purified, it flows out of the oven onto a bath of heated, liquid tin. Due to the mutual immiscibility of the glass and the tin, the glass flows out homogeneously in the bed, so that a glass layer with a substantially uniform thickness is obtained. A layer may be applied to the glass during or after this flow, for example to produce glass with a low emissivity coating for use in thermally insulating glass panels.

Een alternatieve manier voor het produceren van glas is het walsen van glas, waarmee eveneens een glaslaag met substantieel uniforme dikte wordt bekomen. Ook hierop kan een laag worden aangebracht.An alternative way of producing glass is rolling glass, which also produces a glass layer with a substantially uniform thickness. A layer can also be applied to this.

Als een glaslaag met een substantieel uniforme dikte wordt bekomen dient het glas op een gecontroleerde manier te worden afgekoeld, zodat in het glas ontstane spanningen kunnen weggewerkt worden. Naar dit proces van gecontroleerd afkoelen om spanningen te ontlaten wordt verder verwezen als annealen of 'annealing' of ontlaten. Dit afkoelen gebeurt typisch in een lange koeloven, waarbij de stollende glasmassa door een aantal zones wordt gevoerd. Iedere zone is hierbij aangepast om tijdens de corresponderende periode van het koelproces van het glas een geschikte thermische gradiënt aan te leggen. Het afkoelproces dient typisch nauwkeurig gecontroleerd te worden. Een koeloventunnel kan een lengte bezitten van meer dan 200 m, en is typisch onderverdeeld in een radiatief koelgebied, dat bv. de zones A, B en C omvat, en een convectief koelgebied, dat bv. de zones D, RET, E en F omvat. Typisch wordt in zone A koeling voorzien van het glas tot aan een eerste, hogere, relaxatie temperatuur van het vlakglas, in zone B koeling voorzien van het glas tussen de eerste, hogere, relaxatie temperatuur en een tweede, lagere, relaxatie temperatuur van het vlakglas en in zone C koeling voorzien van het glas onder de tweede, lagere, relaxatie temperatuur. In het radiatief koelgebied gebeurt de afkoeling van het glas hoofdzakelijk door straling, terwijl in het convectief koelgebied de afkoeling voornamelijk gebeurt door een aangelegde convectiestroom. Na afkoeling wordt het glaslint typisch verder gevoerd naar een snij-inrichting om het glas op maat te snijden.If a glass layer with a substantially uniform thickness is obtained, the glass must be cooled in a controlled manner, so that stresses created in the glass can be eliminated. This process of controlled cooling to relieve stresses is further referred to as annealing or "annealing" or annealing. This cooling typically occurs in a long cooling oven, wherein the solidifying glass mass is passed through a number of zones. Each zone is hereby adapted to apply a suitable thermal gradient during the corresponding period of the glass cooling process. The cooling process typically needs to be carefully monitored. A cooling furnace tunnel can have a length of more than 200 m, and is typically subdivided into a radiative cooling area, which includes, for example, zones A, B and C, and a convective cooling area, that includes, for example, zones D, RET, E and F includes. Typically in zone A cooling is provided with the glass up to a first, higher, relaxation temperature of the flat glass, in zone B cooling is provided with the glass between the first, higher, relaxation temperature and a second, lower, relaxation temperature of the flat glass and in zone C cooling provided with the glass under the second, lower, relaxation temperature. In the radiative cooling area, the cooling of the glass is mainly done by radiation, while in the convective cooling area, the cooling is mainly done by an applied convection current. After cooling, the glass ribbon is typically fed further to a cutting device to cut the glass to size.

Koelovens zoals gekend in de stand der techniek omvatten typisch verwarmingselementen. Deze verwarmingselementen kunnen bijvoorbeeld voorkomen dat het glas product te snel afkoelt. Bijvoorbeeld, in zone B is een trage afkoeling wenselijk om spanningen in het glasproduct te relaxeren, welke bijvoorbeeld kan voorzien worden door de temperatuursgradiënt te matigen met behulp van verwarmingselementen. Daarenboven kunnen de verwarmingselementen dynamisch aangestuurd worden, zodat een terugkoppeling kan voorzien worden in functie van sensormetingen om het koelproces optimaal te controleren. De verwarmingselementen kunnen beweegbaar zijn aangebracht, zodat het temperatuursprofiel in de koeloven nog beter kan afgesteld worden. Het is gekend in de techniek om verwarmingselementen in zones A, B en C aan te brengen om het proces optimaal te regelen.Cooling ovens as known in the art typically include heating elements. These heating elements can, for example, prevent the glass product from cooling down too quickly. For example, in zone B, slow cooling is desirable to relax stresses in the glass product, which can be provided, for example, by moderating the temperature gradient with the help of heating elements. In addition, the heating elements can be dynamically controlled, so that feedback can be provided in function of sensor measurements to optimally control the cooling process. The heating elements can be arranged movably, so that the temperature profile in the cooling oven can be adjusted even better. It is known in the art to arrange heating elements in zones A, B and C in order to optimally control the process.

De verwarmingselementen kunnen bijvoorbeeld electrische verwarmingselementen zijn, zoals elektrische verwarmingsspoelen. Dergelijke verwarmingselementen kunnen een draad of een bandvormige elektrische geleider omvatten, bijvoorbeeld vervaardigd uit een nikkel-chroom legering, zoals Nichrome 80/20.The heating elements can be, for example, electric heating elements, such as electric heating coils. Such heating elements can comprise a wire or a band-shaped electrical conductor, for example manufactured from a nickel-chromium alloy, such as Nichrome 80/20.

De omgeving waarin deze verwarmingselementen opgesteld zijn kan echter de levensduur van de elementen sterk reduceren, bijvoorbeeld door de hoge temperatuur, bijvoorbeeld boven de 500 °C, zoals 800°C of hoger, en door de sterk corrosieve gassen, zoals zwaveldioxide SO2, die typisch aanwezig zijn in een vlakglasproductie omgeving. Zo kan zwaveldioxide bijvoorbeeld doelbewust geïnjecteerd worden om de opname van tin uit het tinbad in de glasstroom en alkalioxides op het vlakglas oppervlak te vermijden. Zwaveldioxidegas kan bijvoorbeeld aanwezig zijn in concentraties van boven de 1000 ppm, bijvoorbeeld 1200 ppm of hoger.However, the environment in which these heating elements are arranged can greatly reduce the service life of the elements, for example due to the high temperature, for example above 500 ° C, such as 800 ° C or higher, and due to the highly corrosive gases, such as sulfur dioxide SO2, which is typically be present in a flat glass production environment. For example, sulfur dioxide can be deliberately injected to prevent the uptake of tin from the tin bath in the glass stream and alkali oxides on the flat glass surface. Sulfur dioxide gas can be present, for example, in concentrations above 1000 ppm, e.g. 1200 ppm or higher.

Het is bekend in de stand der techniek dat de verwarmingselementen kunnen beschermd worden door middel van een buisvormige huls rond het verwarmingselement. Een dergelijke huls voorziet een bepantsering van de draad, en kan bijvoorbeeld bestaan uit roestvrij staal. Het toevoegen van een dergelijke beschermende huls heeft echter het nadeel dat het verwarmingselement toeneemt in volume en dat de materiaalkost stijgt. Daarenboven kan de huls de efficiëntie van de warmteoverdracht nadeling beïnvloeden. US5125948 beschrijft een inrichting met gecontroleerde koeling volgend op een hoge-temperatuur behandeling van vlakke dunne glasplaten. US2013139553 beschrijft een oven met een thermische barrière. US20080041836 beschrijft een verwarmingselement voor gebruik tijdens Chemical vapor depositie (CVD) bij temperaturen van 1200°C en hoger, waarbij contaminatie van een halfgeleider werkstuk vermeden wordt. US5594999 beschrijft een oven met twee overstaande en gebogen stralingswanden, en met een temperatuursgradiënt in de hoogterichting, voor het drogen van objecten waarop een coating is aangebracht, bv. voertuigen. US5847368 beschrijft een elektrische verwarmingseenheid met een groef.It is known in the prior art that the heating elements can be protected by means of a tubular sleeve around the heating element. Such a sleeve provides an armor for the wire, and may for example consist of stainless steel. However, the addition of such a protective sleeve has the disadvantage that the heating element increases in volume and that the material cost rises. In addition, the sleeve can adversely affect the efficiency of the heat transfer. US5125948 describes a controlled cooling device following a high temperature treatment of flat thin glass plates. US2013139553 describes an oven with a thermal barrier. US20080041836 describes a heating element for use during chemical vapor deposition (CVD) at temperatures of 1200 ° C and higher, thereby avoiding contamination of a semiconductor workpiece. US5594999 describes an oven with two opposite and curved radiation walls, and with a temperature gradient in the height direction, for drying objects on which a coating has been applied, e.g. vehicles. US5847368 describes an electric heating unit with a groove.

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

Uitvoeringsvormen overeenkomstig de onderhavige uitvinding hebben tot doel te voorzien in efficiënte en betrouwbare verwarmingselementen in een koeloven voor het annealen van vlakglas, alsook in het gebruik er van voor de productie van vlakglas.Embodiments of the present invention have for its object to provide efficient and reliable heating elements in a cooling oven for annealing flat glass, as well as in the use thereof for the production of flat glass.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat robuste en efficiënte verwarmingselementen worden voorzien voor gebruik in het vlakglas productieproces, alsook dat een accurate thermische controle van de koeling van vlakglas kan gebeuren.It is an advantage of embodiments of the present invention that robust and efficient heating elements are provided for use in the flat glass production process, as well as that accurate thermal control of the cooling of flat glass can take place.

De bovenstaande doelstelling wordt verwezenlijkt door een verwarmingselement en een koeloven inrichting volgens de onderhavige uitvinding. De bovenstaande doelstelling wordt ook verwezenlijkt door een werkwijze voor het beschermen van een verwarmingselement volgens de uitvinding. ·The above object is achieved by a heating element and a cooling furnace device according to the present invention. The above object is also achieved by a method for protecting a heating element according to the invention. ·

De onderhavige uitvinding heeft in een eerste aspect betrekking op een koeloven inrichting voor het gecontroleerd koelen van een vlakglas product dat doorheen de koeloven wordt voortbewogen. De inrichting omvat minstens één verwarmingselement om een temperatuursgradiënt te controleren tijdens het gecontroleerd koelen. Het ten minste één verwarmingselement omvat een laag. Deze laag bezit een emissiviteit van ten minste 0,8. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding dat een systeem kan worden bekomen dat een zéér efficiënte warmtetoevoer toelaat in een koeloven voor vlakglas productie, bijvoorbeeld om een koelproces efficiënt en nauwkeurig te reguleren. De laag kan in specifieke uitvoeringsvormen een emissiviteit hebben van ten minste 0,8 mogelijks zelfs van minstens 0,9, bij een hoge temperatuur van het verwarmingselement, b.v. bij 800°C.The present invention relates in a first aspect to a cooling furnace device for the controlled cooling of a flat glass product which is advanced through the cooling furnace. The device comprises at least one heating element to control a temperature gradient during the controlled cooling. The at least one heating element comprises a layer. This layer has an emissivity of at least 0.8. It is an advantage of embodiments of the present invention that a system can be obtained that allows a very efficient heat supply in a cooling oven for flat glass production, for example to efficiently and accurately regulate a cooling process. The layer may in specific embodiments have an emissivity of at least 0.8 possibly even of at least 0.9, at a high temperature of the heating element, e.g. at 800 ° C.

Het is een voordeel van op zijn minst sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een zéér efficiënte warmtetoevoer kan worden bekomen, wat een besparing op de energiekost impliceert. Het is een verder voordel van op zijn minst sommige uitvoeringsvormen dat het verwarmingselement goed wordt beschermd tegen oxidatie, wat een lange levensduur en een goede stabiliteit van de afgeleverde warmte in functie van toegeleverde energie oplevert.It is an advantage of at least some embodiments of the present invention that a very efficient heat supply can be obtained, which implies a saving in energy costs. It is a further advantage of at least some embodiments that the heating element is well protected against oxidation, which results in a long service life and a good stability of the heat supplied in function of the energy supplied.

In een koeloven inrichting volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan het minstens één verwarmingselement een elektrisch verwarmingselement omvatten.In a cooling furnace device according to embodiments of the present invention, the at least one heating element can comprise an electric heating element.

In een koeloven inrichting volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan het elektrisch verwarmingselement een verwarmingsdraad of een verwarmingsstrip omvatten vervaardigd uit een metaal of een metaallegering. Het verwarmingselement kan bijvoorbeeld de vorm van een helicaal gewonden draad, band of strip bezitten.In a cooling furnace device according to embodiments of the present invention, the electric heating element may comprise a heating wire or a heating strip made of a metal or a metal alloy. The heating element may, for example, be in the form of a helically wound wire, tape or strip.

In een koeloven inrichting volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan deze verwarmingsdraad of deze verwarmingsstrip een nikkel-chroom legering omvatten.In a cooling furnace device according to embodiments of the present invention, this heating wire or heating strip can comprise a nickel-chromium alloy.

In een koeloven inrichting volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan het electrisch verwarmingselement een keramisch verwarmingselement omvatten.In a cooling furnace device according to embodiments of the present invention, the electric heating element can comprise a ceramic heating element.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het basismateriaal gebruikt voor het produceren van het minstens één verwarmingselement een standaard materiaal kan zijn.It is an advantage of embodiments of the present invention that the base material used to produce the at least one heating element can be a standard material.

In een koeloven inrichting volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan het minstens één verwarmingselement evenwijdig zijn aangebracht met de richting waarin het vlak glasproduct wordt voortbewogen. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat door het selecteren van een specifieke spatiale distributie van de met laag gecoate verwarmingselementen op een éénvoudige manier een specifieke temperatuursgradiënt kan worden bekomen.In a cooling furnace device according to embodiments of the present invention, the at least one heating element can be arranged parallel to the direction in which the flat glass product is advanced. It is an advantage of embodiments of the present invention that by selecting a specific spatial distribution of the layer-coated heating elements, a specific temperature gradient can be achieved in a simple manner.

De koeloven inrichting kan aangepast zijn om het vlakglas product te ontvangen aan een temperatuur hoger dan een bovenste relaxatietemperatuur van het vlakglas product en om in een eerste zone een eerste koeling voor het vlakglas product te voorzien tot aan de bovenste relaxatietemperatuur van het vlakglas product, om in een tweede zone een tragere koeling dan de eerste koeling te voorzien voor het vlakglas product met een temperatuur tussen de bovenste relaxatietemperatuur en een onderste relaxatietemperatuur van het vlakglas product, en om in een derde zone opnieuw een koeling sneller dan de tragere koeling van het vlakglas product te voorzien voor vlakglas product kouder dan de onderste relaxatietemperatuur. In een koeloven inrichting volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan het minstens één verwarmingselement in de tweede zone voorzien zijn om te voorkomen dat het vlakglas product te snel afkoelt van een bovenste relaxatietemperatuur naar een onderste relaxatietemperatuur van het glas.The cooling furnace device can be adapted to receive the flat glass product at a temperature higher than an upper relaxation temperature of the flat glass product and to provide a first cooling for the flat glass product in a first zone up to the upper relaxation temperature of the flat glass product, in order to in a second zone to provide a slower cooling than the first cooling for the flat glass product with a temperature between the upper relaxation temperature and a lower relaxation temperature of the flat glass product, and to again in a third zone cool faster than the slower cooling of the flat glass product for flat glass product colder than the lower relaxation temperature. In a cooling furnace device according to embodiments of the present invention, the at least one heating element in the second zone can be provided to prevent the flat glass product from cooling too quickly from an upper relaxation temperature to a lower relaxation temperature of the glass.

De onderhavige uitvinding heeft in een tweede aspect ook betrekking op een verwarmingselement om een temperatuursgradiënt te controleren tijdens het gecontroleerd koelen van een vlakglas product in een koeloven inrichting. Dit verwarmingselement omvat een laag die een emissiviteit van ten minste 0,8 bezit.The present invention also relates in a second aspect to a heating element to control a temperature gradient during the controlled cooling of a flat glass product in a cooling furnace device. This heating element comprises a layer which has an emissivity of at least 0.8.

Een verwarmingselement volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding kan een elektrische verwarmingsdraad of een elektrische verwarmingsstrip omvatten.A heating element according to embodiments of the invention may comprise an electric heating wire or an electric heating strip.

In een verwarmingselement volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding kan de elektrische verwarmingsdraad of de elektrische verwarmingsstrip een nikkel-chroom legering omvatten.In a heating element according to embodiments of the invention, the electrical heating wire or the electrical heating strip may comprise a nickel-chromium alloy.

In een verwarmingselement volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding kan de laag minstens één component omvatten uit de groep van silicium hexaboride, boorcarbide, silicium tetraboride, silicium Carbide, molybdeen disilicide, wolfraam disilicide, zircoon diboride, koperchromiet of metaaloxides.In a heating element according to embodiments of the invention, the layer may comprise at least one component from the group of silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride, silicon carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride, copper chromite or metal oxides.

In een verwarmingselement volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding kan de laag verkregen zijn door coating op basis van een oplossing in water van een alkalimetaalsilicaat of aardalkalimetaalsilicaat, een vulmiddel en ten minste één component uit de groep van silicium hexaboride, boorcarbide, silicium tetraboride, silicium Carbide, molybdeen disilicide, wolfraam disilicide, zircoon diboride, koperchromiet of metaaloxides.In a heating element according to embodiments of the invention, the layer can be obtained by coating on the basis of an aqueous solution of an alkali metal silicate or alkaline earth metal silicate, a filler and at least one component from the group of silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride, silicon carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride, copper chromite or metal oxides.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de verwarmingselementen compact kunnen gemaakt worden in breedte en/of diepte zodat een compacte koeloven inrichting kan worden bekomen.It is an advantage of embodiments of the present invention that the heating elements can be made compact in width and / or depth so that a compact cooling furnace device can be obtained.

De onderhavige uitvinding heeft in een tweede aspect ook betrekking op een werkwijze voor het beschermen van een verwarmingselement om een temperatuursgradiënt te controleren tijdens het gecontroleerd koelen van een vlakglas product in een koeloven inrichting. Deze werkwijze omvat het voorzien van een verwarmingselement en het aanbrengen van een laag op het verwarmingselement waarbij de laag minstens één component omvat uit de groep van silicium hexaboride, boorcarbide, silicium tetraboride, silicium Carbide, molybdeen disilicide, wolfraam disilicide, zircoon diboride, koperchromiet of metaaloxides.The present invention also relates in a second aspect to a method for protecting a heating element to control a temperature gradient during the controlled cooling of a flat glass product in a cooling furnace device. This method comprises providing a heating element and applying a layer to the heating element, the layer comprising at least one component from the group of silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride, silicon carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride, copper chromite or metal oxides.

In een werkwijze volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding kan het aanbrengen van de laag het aanbrengen van een coating op basis van een oplossing in water van een alkalimetaalsilicaat of aardalkalimetaalsilicaat, een vulmiddel en ten minste één component uit de groep van silicium hexaboride, boorcarbide, silicium tetraboride, silicium Carbide, molybdeen disilicide, wolfraam disilicide, zircoon diboride, koperchromiet of metaaloxides omvatten.In a method according to embodiments of the invention, the application of the layer may be the application of a coating based on an aqueous solution of an alkali metal silicate or alkaline earth metal silicate, a filler and at least one component from the group of silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride , silicon carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride, copper chromite or metal oxides.

Specifieke en voorkeursdragende aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de aangehechte onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals aangewezen en niet enkel zoals uitdrukkelijk in de conclusies naar voor gebracht.Specific and preferred aspects of the invention are included in the appended independent and dependent claims. Features of the dependent claims can be combined with features of the independent claims and with features of other dependent claims as appropriate and not merely as explicitly stated in the claims.

Korte beschrijving van de figuren FIG. 1 toont een eerste schematische doorsnede van een deel van een koeloven voor het annealen van glas volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. FIG. 2 toont een verwarmingselement volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. FIG. 3 toont een voorbeeldmatig verwarmingselement volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. FIG. 4 toont een werkwijze volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. FIG. 5 toont een behandelde zijde van een teststuk uit koolstofstaal na sinteren, waarbij een laag zoals gebruikt in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding werd aangebracht op deze behandelde zijde. FIG. 6 toont de onbehandelde zijde van het teststuk in FIG. 5 na sinteren, ter illustratie van aspecten van uitvoeringsvormen van de uitvinding.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 shows a first schematic section of a part of a cooling oven for annealing glass according to embodiments of the present invention. FIG. 2 shows a heating element according to embodiments of the present invention. FIG. 3 shows an exemplary heating element according to embodiments of the present invention. FIG. 4 shows a method according to embodiments of the present invention. FIG. 5 shows a treated side of a carbon steel test piece after sintering, a layer as used in embodiments of the present invention being applied to this treated side. FIG. 6 shows the untreated side of the test piece in FIG. 5 after sintering, to illustrate aspects of embodiments of the invention.

De figuren zijn enkel schematisch en niet limiterend. In de figuren kunnen de afmetingen van sommige onderdelen overdreven en niet op schaal worden voorgesteld voor illustratieve doeleinden. Referentienummers in de conclusies mogen niet worden geïnterpreteerd om de beschermingsomvang te beperken. In de verschillende figuren verwijzen dezelfde referentienummers naar dezelfde of analoge elementen.The figures are only schematic and non-limiting. In the figures, the dimensions of some parts may be exaggerated and not represented to scale for illustrative purposes. Reference numbers in the claims may not be interpreted to limit the scope of protection. In the various figures, the same reference numbers refer to the same or analogous elements.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvoeringsvormenDetailed description of the embodiments

De huidige uitvinding zal beschreven worden met betrekking tot bijzondere uitvoeringsvormen en met verwijzing naar bepaalde tekeningen, echter de uitvinding wordt daartoe niet beperkt maar is enkel beperkt door de conclusies.The present invention will be described with reference to particular embodiments and with reference to certain drawings, however, the invention is not limited thereto but is only limited by the claims.

Verwijzing doorheen deze specificatie naar "één uitvoeringsvorm" of "een uitvoeringsvorm" betekent dat een specifiek kenmerk, structuur of karakteristiek beschreven in verband met de uitvoeringsvorm is opgenomen in tenminste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Dus, voorkomen van de uitdrukkingen "in één uitvoeringsvorm" of "in een uitvoeringsvorm" op diverse plaatsen doorheen deze specificatie hoeven niet noodzakelijk allemaal naar dezelfde uitvoeringsvorm te refereren, maar kunnen dit wel doen. Voorts, de specifieke kenmerken, structuren of karakteristieken kunnen gecombineerd worden op eender welke geschikte manier, zoals duidelijk zou zijn voor een gemiddelde vakman op basis van deze bekendmaking, in één of meerdere uitvoeringsvormen.Reference throughout this specification to "one embodiment" or "an embodiment" means that a specific feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, occurrence of the expressions "in one embodiment" or "in an embodiment" at various places throughout this specification may not necessarily all refer to the same embodiment, but may do so. Furthermore, the specific features, structures, or characteristics may be combined in any suitable manner, as would be apparent to those skilled in the art based on this disclosure, in one or more embodiments.

Vergelijkbaar dient het geapprecieerd te worden dat in de beschrijving van voorbeeldmatige uitvoeringsvormen van de uitvinding verscheidene kenmerken van de uitvinding soms samen gegroepeerd worden in één enkele uitvoeringsvorm, figuur of beschrijving daarvan met als doel het stroomlijnen van de openbaarmaking en het helpen in het begrijpen van één of meerdere van de verscheidene inventieve aspecten. Deze methode van openbaarmaking dient hoe dan ook niet geïnterpreteerd te worden als een weerspiegeling van een intentie dat de uitvinding meer kenmerken vereist dan expliciet vernoemd in iedere conclusie. Eerder, zoals de volgende conclusies weerspiegelen, inventieve aspecten liggen in minder dan alle kenmerken van één enkele voorafgaande openbaar gemaakte uitvoeringsvorm. Dus, de conclusies volgend op de gedetailleerde beschrijving zijn hierbij expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, met iedere op zichzelf staande conclusie als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.Similarly, it should be appreciated that in the description of exemplary embodiments of the invention, various features of the invention are sometimes grouped together into a single embodiment, figure, or description thereof for the purpose of streamlining disclosure and assisting in understanding one or several of the various inventive aspects. This method of disclosure should not be interpreted in any way as a reflection of an intention that the invention requires more features than explicitly mentioned in each claim. Rather, as the following claims reflect, inventive aspects lie in less than all the features of a single prior disclosed embodiment. Thus, the claims following the detailed description are hereby explicitly included in this detailed description, with each independent claim as a separate embodiment of the present invention.

Voorts, terwijl sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige, maar niet andere, in andere uitvoeringsvormen inbegrepen kenmerken bevatten, zijn combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen bedoeld als gelegen binnen de reikwijdte van de uitvinding, en vormen deze verschillende uitvoeringsvormen, zoals zou begrepen worden door de vakman. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kunnen eender welke van de beschreven uitvoeringsvormen gebruikt worden in eender welke combinatie.Furthermore, while some embodiments described herein include some, but not other, features included in other embodiments, combinations of features of different embodiments are intended to be within the scope of the invention, and constitute different embodiments, as would be understood by those skilled in the art . For example, in the following claims, any of the described embodiments can be used in any combination.

Verder worden de termen eerste, tweede, derde en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt voor het onderscheiden van gelijkaardige elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een volgorde, noch in de tijd, noch spatiaal, noch in rangorde of op enige andere wijze. Het dient te worden begrepen dat de termen op die manier gebruikt onder geschikte omstandigheden verwisselbaar zijn en dat de uitvoeringsvormen van de uitvinding hierin beschreven geschikt zijn om in andere volgorde te werken dan hierin beschreven of weergegeven.Furthermore, the terms first, second, third and the like in the description and in the claims are used to distinguish similar elements and not necessarily for describing a sequence, neither in time, nor spatially, nor in ranking, or in any other manner. It is to be understood that the terms used in this way are suitable under interchangeable conditions and that the embodiments of the invention described herein are capable of operating in a different order than described or depicted herein.

Bovendien, de termen bovenste, onderste, boven, voor en dergelijke in de beschrijving en de conclusies worden aangewend voor beschrijvingsdoeleinden en niet noodzakelijk om relatieve posities te beschrijven. Het dient te worden begrepen dat de termen die zo aangewend worden onder gegeven omstandigheden onderling kunnen gewisseld worden en dat de uitvoeringsvormen van de uitvinding hierin beschreven ook geschikt zijn om te werken volgens andere oriëntaties dan hierin beschreven of weergegeven.In addition, the terms upper, lower, upper, for and the like in the description and the claims are used for description purposes and not necessarily to describe relative positions. It is to be understood that the terms so used may be interchanged under given circumstances and that the embodiments of the invention described herein are also suitable to operate in other orientations than described or shown herein.

Het dient opgemerkt te worden dat de term "omvat", zoals gebruikt in de conclusies, niet als beperkt tot de erna beschreven middelen dient geïnterpreteerd te worden; deze term sluit geen andere elementen of stappen uit. Hij is zodoende te interpreteren als het specificeren van de aanwezigheid van de vermelde kenmerken, waarden, stappen of componenten waarnaar verwezen wordt, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van één of meerdere andere kenmerken, waarden, stappen of componenten, of groepen daarvan niet uit. Dus, de omvang van de uitdrukking "een inrichting omvattende middelen A en B" dient niet beperkt te worden tot inrichtingen die slechts uit componenten A en B bestaan. Het betekent dat met betrekking tot de huidige uitvinding, A en B de enige relevante componenten van de inrichting zijn.It is to be noted that the term "comprises", as used in the claims, is not to be interpreted as being limited to the means described thereafter; this term does not exclude other elements or steps. It can therefore be interpreted as specifying the presence of the listed features, values, steps or components referred to, but does not exclude the presence or addition of one or more other features, values, steps or components, or groups thereof. Thus, the scope of the expression "a device comprising means A and B" should not be limited to devices that consist only of components A and B. It means that with regard to the present invention, A and B are the only relevant components of the device.

In de hier voorziene beschrijving worden talrijke specifieke details naar voren gebracht. Het is hoe dan ook te begrijpen dat uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen uitgevoerd worden zonder deze specifieke details. In andere gevallen zijn welgekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail getoond om deze beschrijving helder te houden.Numerous specific details are set forth in the description provided here. It is, however, understood that embodiments of the invention can be practiced without these specific details. In other cases, well-known methods, structures and techniques have not been shown in detail to keep this description clear.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor een koeloven voor het annealen van een vlakglasproduct. Dit annealen omvat een gecontroleerd temperatuursproces, bijvoorbeeld afkoeling, van de hoge temperatuur waarbij het vlakglasproduct werd gevormd, bijvoorbeeld door het "float" proces en/of door walsen, bijvoorbeeld van een temperatuur waarin het glasproduct zich in een vloeistoffase bevindt, naar een lagere temperatuur waarbij het vlak glasproduct zich in vaste fase bevindt. Het doel van deze gecontroleerde afkoeling is het beperken van spanningen in het glasproduct tot een acceptabel niveau. Het is gebruikelijk om het glasproduct doorheen een tunnelvormige koeloven te verplaatsen, waarbij deze tunnelvormige koeloven voorziet in een nauwkeurig gecontroleerde thermische gradiënt over de afgelegde weg van het glas doorheen de koeloven. Bijvoorbeeld, een vlak glasproduct kan als een continue stroom van glasmateriaal door middel van rollers doorheen de tunnelvormige koeloven getransporteerd worden, zodat het materiaal achtereenvolgens doorheen verschillende zones van de koeloven passeert, waarbij iedere zone is aangepast aan een welbepaalde fase van het koelproces.The present invention relates to a device for a cooling oven for annealing a flat glass product. This annealing comprises a controlled temperature process, for example cooling, from the high temperature at which the flat glass product was formed, for example by the "float" process and / or by rolling, for example from a temperature in which the glass product is in a liquid phase, to a lower temperature wherein the flat glass product is in a solid phase. The purpose of this controlled cooling is to limit stresses in the glass product to an acceptable level. It is customary to move the glass product through a tunnel-shaped cooling oven, this tunnel-shaped cooling oven providing a precisely controlled thermal gradient over the traveled path of the glass through the cooling oven. For example, a flat glass product can be transported as a continuous stream of glass material through rollers through the tunnel-shaped cooling oven, so that the material passes successively through different zones of the cooling oven, each zone being adapted to a specific phase of the cooling process.

Bijvoorbeeld, het vlakke glasproduct kan de koeloven binnenkomen aan een hoge temperatuur, bijvoorbeeld 600°C of hoger, bijvoorbeeld 700°C. In een eerste zone, verder naar verwezen als de eerste zone waar koeling wordt voorzien van het glas tot aan een bovenste relaxatie temperatuur of als zone A, kan het glas dan snel worden afgekoeld tot een bovenste relaxatie temperatuur, waaraan het glas een eerder lage viscositeit bezit, bijvoorbeeld bij benadering η = 1012 Pa.s, bijvoorbeeld bij 555°C voor gewoon glas. In een volgende zone, waarnaar verder wordt verwezen als de zone waar koeling wordt voorzien tussen de bovenste relaxatie temperatuur of zone B, kan het glas dan traag verder afkoelen tot een onderste relaxatie temperatuur wordt bereikt, bijvoorbeeld ongeveer 450°C. De viscositeit bij deze onderste relaxatietemperatuur is dan bijvoorbeeld bij benadering η = 1016'5 Pa.s. In deze stap dient de afkoeling traag genoeg te gebeuren zodat geen noemenswaardige thermische gradiënt wordt aangebracht op het glas, zodat spanningen in het glas langzaam kunnen ontlaten. In een laatste zone, verder naar verwezen als zone waarin koeling wordt voorzien van het glas onder de onderste relaxatie temperatuur, kan dan een snelle afkoeling gebeuren tot, bijvoorbeeld, lager dan 100°C, zoals tot 80°C of tot 60°C.For example, the flat glass product can enter the cooling oven at a high temperature, e.g. 600 ° C or higher, e.g. 700 ° C. In a first zone, further referred to as the first zone where cooling is provided with the glass to an upper relaxation temperature or as zone A, the glass can then be rapidly cooled to an upper relaxation temperature, at which the glass has a rather low viscosity has, for example, approximately η = 1012 Pa.s, for example at 555 ° C for ordinary glass. In a subsequent zone, which is further referred to as the zone where cooling is provided between the upper relaxation temperature or zone B, the glass can then continue to cool slowly until a lower relaxation temperature is reached, for example about 450 ° C. The viscosity at this lower relaxation temperature is then, for example, approximately η = 1016-5 Pa.s. In this step, the cooling should be slow enough so that no significant thermal gradient is applied to the glass, so that stresses in the glass can relieve slowly. In a final zone, further referred to as zone in which cooling is provided with the glass under the lower relaxation temperature, rapid cooling can then take place to, for example, lower than 100 ° C, such as up to 80 ° C or up to 60 ° C.

De zone A en de zone B kunnen thermisch geïsoleerd zijn. In deze zones kan de afkoeling van het glas voornamelijk radiatief gebeuren, bijvoorbeeld zonder geforceerde convectie. De zone na zone B kan typisch verder onderverdeeld worden in respectievelijk zones C, D, RET, E en F, zo geordend volgens de doorvoerrichting van het glas. De zone C is typisch thermisch geïsoleerd, zoals zones A en B.The zone A and the zone B can be thermally insulated. In these zones, the cooling of the glass can mainly be done radiatively, for example without forced convection. The zone after zone B can typically be further subdivided into zones C, D, RET, E and F, respectively, ordered according to the direction of passage of the glass. The zone C is typically thermally insulated, such as zones A and B.

Ook in de zone C kan de verdere afkoeling van het glas voornamelijk radiatief gebeuren, bijvoorbeeld zonder geforceerde convectie. In de volgende zones D, RET, E en F daarentegen kan de finale afkoeling van het glas door geforceerde convectie of door combinatie van geforceerde convectie en radiatieve warmteoverdracht gebeuren. FIG. 1 toont schetsmatig een thermisch geïsoleerde zone, zoals zone A, B of C, van een koeloven voor het annealen van vlak glas. In dit voorbeeld wordt een vlak glasproduct 10, bv. een continu lint van glasmateriaal, getransporteerd, bv. door middel van transportrollen 12, in een voorwaartse richting 11. Dit deel van de koeloven is thermisch geïsoleerd, bv. door middel van een isolerende bekleding 13 aan de wanden van de koeloventunnel. Boven en/of onder het glasmateriaal 10 zijn typisch warmtewisselaars aangebracht om warmte te onttrekken van het vlak glasproduct 10 en deze warmte af te voeren, b.v. via een doorheen de warmtewisselaars voortgestuwd koelmedium. Naast deze warmtewisselaars om warmte te onttrekken omvat een koeloven typisch ook verwarmingselementen om lokaal de temperatuursgradiënt te controleren, b.v. om te voorkomen dat de glasstroom te snel afkoelt. Dergelijke verwarmingselementen kunnen helpen om de gewenste thermische gradiënt te bekomen in longitudinale en transversale richting ten opzichte van de voortstuwrichting van de glasstroom, of om de uniformiteit van de warmtewisseling lokaal te verbeteren. De positie, de oriëntatie en diverse eigenschappen van de warmtewisselaars en verwarmingselementen worden zodanig bepaald dat het koelprofiel over de koeloven in longitudinale en in transversale richting optimaal verloopt, zoals de vakman welbekend. Voorts zal het voor de vakman duidelijk zijn dat een koeloven voor het annealen van een vlak glasproduct diverse componenten kan omvatten welke hierin niet verder in detail worden besproken.Also in zone C, further cooling of the glass can mainly take place radiatively, for example without forced convection. In the following zones D, RET, E and F, on the other hand, the final cooling of the glass can take place through forced convection or through a combination of forced convection and radiative heat transfer. FIG. 1 schematically shows a thermally insulated zone, such as zone A, B or C, of a cooling oven for annealing flat glass. In this example, a flat glass product 10, e.g. a continuous ribbon of glass material, is transported, e.g. by means of transport rollers 12, in a forward direction 11. This part of the cooling furnace is thermally insulated, e.g. by means of an insulating coating 13 on the walls of the cooling furnace tunnel. Heat exchangers are typically provided above and / or below the glass material 10 to extract heat from the flat glass product 10 and dissipate this heat, e.g. via a cooling medium propelled through the heat exchangers. In addition to these heat exchangers to extract heat, a cooling oven typically also includes heating elements to locally control the temperature gradient, e.g. to prevent the glass flow from cooling down too quickly. Such heating elements can help to achieve the desired thermal gradient in the longitudinal and transverse direction to the flow direction of the glass stream, or to improve the uniformity of the heat exchange locally. The position, orientation and various properties of the heat exchangers and heating elements are determined in such a way that the cooling profile over the cooling oven runs optimally in the longitudinal and transversal direction, as is well known to those skilled in the art. Furthermore, it will be apparent to those skilled in the art that a cooling furnace for annealing a flat glass product may comprise various components which are not discussed in further detail herein.

In een eerste aspect voorziet de onderhavige uitvinding in een koeloven inrichting 1 voor het gecontroleerd koelen van een vlakglas product 10 dat doorheen de koeloven wordt voortbewogen, b.v. om een vlakglasproduct 10 dat doorheen de koeloven wordt voortbewogen te annealen. Deze inrichting omvat minstens één verwarmingselement 21 om een temperatuursgradiënt te controleren tijdens het gecontroleerd koelen. Dit ten minste één verwarmingselement 21 omvat een laag 20, b.v. een deklaag of een coating laag. Deze laag kan bij voorkeur zijn aangebracht op een uitwendig oppervlak van het verwarmingselement. Deze laag 20 bezit een emissiviteit (e) van ten minste 0,8. Bijvoorbeeld, de laag kan een emissiviteit van 0,9 bezitten. De laag 20 kan voorts een beschermende functie bezitten met betrekking tot oxidatie van het verwarmingselement. De laag 20 kan verder selectief zijn aangebracht. Dus de inrichting 1 kan een pluraliteit aan verwarmingselementen 21 omvatten, waarbij de laag 20 slechts op een deelverzameling van deze pluraliteit aan verwarmingselementen 21 is aangebracht. Bijvoorbeeld, een doelgerichte selectie kan de thermische gradiënt in sterke mate bepalen in transversale richting, wat voordelig kan zijn indien specifieke zones van het glasproductlint een gedifferentieerd temperatuursprofiel vereisen. Het minstens één verwarmingselement 21 kan bijvoorbeeld evenwijdig zijn aangebracht met de richting 11 waarin het vlak glasproduct 10 wordt voortbewogen. Het minstens één verwarmingselement 21 in een koeloven inrichting 1 volgens uitvoeringsvormen van het eerste aspect van de uitvinding kan verder overeenstemmen met specifieke uitvoeringsvormen van het tweede aspect van de onderhavige uitvinding, hieronder verder toegelicht.In a first aspect, the present invention provides a cooling furnace apparatus 1 for controlled cooling of a flat glass product 10 which is advanced through the cooling furnace, e.g. to anneal a flat glass product 10 that is advanced through the cooling oven. This device comprises at least one heating element 21 to control a temperature gradient during the controlled cooling. This at least one heating element 21 comprises a layer 20, e.g. a top layer or a coating layer. This layer can preferably be applied to an external surface of the heating element. This layer 20 has an emissivity (e) of at least 0.8. For example, the layer may have an emissivity of 0.9. The layer 20 may further have a protective function with respect to oxidation of the heating element. The layer 20 can further be applied selectively. Thus, the device 1 can comprise a plurality of heating elements 21, the layer 20 being applied only to a subset of this plurality of heating elements 21. For example, a targeted selection can greatly determine the thermal gradient in the transverse direction, which can be advantageous if specific zones of the glass product ribbon require a differentiated temperature profile. The at least one heating element 21 can for instance be arranged parallel to the direction 11 in which the flat glass product 10 is advanced. The at least one heating element 21 in a cooling furnace device 1 according to embodiments of the first aspect of the invention can further correspond to specific embodiments of the second aspect of the present invention, further explained below.

In bepaalde uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding, kan het tenminste één verwarmingselement 21 aangebracht worden in ten minste één zone van de koeloven, zoals in de zone A, B en/of C hierboven beschreven, en/of in één of meerdere deelgebieden van één van deze zones. Deze zone kan aangepast zijn om het vlakglasproduct geleidelijk te koelen tot een onderste relaxatietemperatuur van het glas.In certain embodiments according to the present invention, the at least one heating element 21 can be arranged in at least one zone of the cooling oven, such as in the zones A, B and / or C described above, and / or in one or more sub-regions of one of these zones. This zone can be adapted to gradually cool the flat glass product to a lower relaxation temperature of the glass.

In een tweede aspect voorziet de uitvinding ook in een verwarmingselement 21 om een temperatuursgradiënt te controleren tijdens het gecontroleerd koelen van een vlakglas product in een koeloven inrichting 1, waarbij het verwarmingselement 21 een laag 20 omvat die een emissiviteit van ten minste 0,8 bezit.In a second aspect, the invention also provides a heating element 21 to control a temperature gradient during the controlled cooling of a flat glass product in a cooling furnace device 1, wherein the heating element 21 comprises a layer 20 which has an emissivity of at least 0.8.

Zonder de laag 20 zou het materiaal van het verwarmingselement een lagere emissiviteit bezitten, bijvoorbeeld een emissiviteit van 0,3, terwijl met de laag 20 hierop aangebracht de emissiviteit kan stijgen tot, bijvoorbeeld, 0,9. Dit wil zeggen dat warmte efficiënter kan toegeleverd worden.Without the layer 20, the material of the heating element would have a lower emissivity, for example an emissivity of 0.3, while with the layer 20 applied thereon the emissivity could rise to, for example, 0.9. This means that heat can be supplied more efficiently.

Het ten minste één verwarmingselement 21 kan een elektrisch verwarmingselement omvatten, zoals een verwarmingsdraad of een verwarmingsstrip. Een dergelijk elektrisch verwarmingselement, e.g. een verwarmingsdraad of verwarmingsstrip, kan vervaardigd zijn uit een metaal of een metaallegering, bijvoorbeeld een nikkel-chroom legering, zoals Nichrome (NiCr). Het elektrisch verwarmingselement kan bijvoorbeeld vervaardigd zijn uit NiCr 80/20, of uit NiCr 60/15. Bijvoorbeeld, FIG. 3 illustreert een helicaal gewonden verwarmingsdraad 35, in een verwarmingselement 21 volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding. Het verwarmingselement 21 kan bijvoorbeeld een behuizing 36 omvatten waarin de gewonden verwarmingsdraad 35 is geplaatst.The at least one heating element 21 may comprise an electric heating element, such as a heating wire or a heating strip. Such an electric heating element, e.g. a heating wire or heating strip, can be made of a metal or a metal alloy, for example a nickel-chromium alloy, such as Nichrome (NiCr). The electric heating element can for instance be manufactured from NiCr 80/20, or from NiCr 60/15. For example, FIG. 3 illustrates a helically wound heating wire 35, in a heating element 21 according to embodiments of the invention. The heating element 21 can for instance comprise a housing 36 in which the wound heating wire 35 is placed.

Als voorbeeld wordt een NiCr 60/15 draad van ongeveer 2 mm diameter aangehaald. Een dergelijke draad kan typisch bestemd zijn voor huishuidelijke toepassingen. De maximale gebruikstemperatuur van een NiCr 60/15 draad is bijvoorbeeld 1100°C, met een geschatte levensduur van 3000 uur bij cyclisch gebruik. Cyclisch gebruik verwijst naar een toepassing waarbij periodes van verhitting en geen verhitting afwisselen, zoals gebruikelijk in systemen voor temperatuursregeling. Bij een stabiele temperatuur kan de levensduur bijvoorbeeld oplopen tot 6000 uur. Wanneer de stabiele temperatuur waarbij de dergelijke draad gebruikt wordt daalt tot 900°C, kan een levensduur van omgeveer 90000 uur, wat ongeveer 30 maal beter is, verkregen worden. De diameter van een dergelijke draad kan bijvoorbeeld 2 mm zijn. Voor dunnere draden kan een opmerkelijk lagere levensduur verkregen worden, zoals bijvoorbeeld slechts 1/6 voor een draad met een diameter van 0.643mm.An NiCr 60/15 wire of approximately 2 mm diameter is cited as an example. Such a wire can typically be intended for domestic applications. The maximum operating temperature of a NiCr 60/15 wire is, for example, 1100 ° C, with an estimated service life of 3000 hours with cyclic use. Cyclic use refers to an application in which periods of heating and no heating alternate, as usual in temperature control systems. For example, at a stable temperature, the service life can run up to 6,000 hours. When the stable temperature at which such a wire is used drops to 900 ° C, a lifespan of about 90,000 hours, which is about 30 times better, can be achieved. The diameter of such a wire can for example be 2 mm. A considerably lower lifespan can be obtained for thinner wires, such as only 1/6 for a wire with a diameter of 0.643 mm.

De verwarmingsdraad kan bijvoorbeeld snel gekoelde draad zijn, herkenbaar aan het glanzend voorkomen, maar de draad kan ook traag gekoelde draad zijn. De traag gekoelde draad biedt echter het voordeel van een hogere basisemissiviteit, dus zonder rekening te houden met de laag 20, door een betere oxidatie van het materiaal.The heating wire can, for example, be quickly cooled wire, recognizable by its glossy appearance, but the wire can also be slow-cooled wire. The slow-cooled wire, however, offers the advantage of a higher basic emissivity, so without taking the layer 20 into account, by better oxidation of the material.

De verwarmingsdraad kan bijvoorbeeld een maximale vermogen van 2,7 W per m2 uitstralen bij 700°C omgevingstemperatuur. Wanneer een dergelijke draad zou worden toegepast in een 9 kW beweegbaar verwarmingselement, bijvoorbeeld in zone A van een vlakglas koeloven, zou de 2 mm draad belast worden met 3,53 W/cm2, wat dus een overbelasting inhoudt aan 9 kW. Bij draad van 2,24 mm dik wordt 2,51 W/cm2 bereikt.For example, the heating wire can radiate a maximum power of 2.7 W per m2 at an ambient temperature of 700 ° C. If such a wire were used in a 9 kW movable heating element, for example in zone A of a flat glass cooling oven, the 2 mm wire would be loaded with 3.53 W / cm 2, which means an overload of 9 kW. With a 2.24 mm thick wire, 2.51 W / cm2 is achieved.

De limiet van 2,7 W/cm2 blijkt uit ervaring, maar kan ook aangetoond worden op basis van theoretische overwegingen. Wanneer een draad hitte uitstraalt in een kamer op 700°C, ontstaat een stralingsbalans tussen de kamer en de draad. Met andere woorden, de draad straalt naar de kamer, en de kamer naar de draad. Aangezien de draad heter is, ontstaat een netto dissipatie in de draad. De straling kan gekarakteriseerd worden door de Max Planck vergelijking W = oï4, waarbij σ de emissiviteit en T de absolute temperatuur in Kelvin voorstellen. Bij o=0.22, wat bijvoorbeeld een goede benadering is voor roestvrij staal, wordt voor een 700°C kamer en een 1050°C draad een dissipatie van 2,7 W/°C bekomen. Onderstaande tabel geeft enkele waarden bekomen voor andere temperaturen en emissiviteiten.The limit of 2.7 W / cm 2 appears from experience, but can also be demonstrated on the basis of theoretical considerations. When a wire radiates heat in a room at 700 ° C, a radiation balance is created between the room and the wire. In other words, the wire radiates to the room, and the room to the wire. Since the wire is hotter, a net dissipation occurs in the wire. The radiation can be characterized by the Max Planck equation W = oï4, where σ represents the emissivity and T the absolute temperature in Kelvin. For example, at o = 0.22, which is a good approximation for stainless steel, a dissipation of 2.7 W / ° C is achieved for a 700 ° C chamber and a 1050 ° C wire. The table below gives some values obtained for other temperatures and emissions.

De levensduur waarnaar hierboven werd verwezen, en zoals aangeduid in bovenstaande table, verwijst echter naar de geschatte levensduur van de draad in een standaard atmosferische omgeving, in het bijzonder zonder een significante concentratie SO2 in de omgeving. Men kan uitgaan van een verdubbeling, of zelfs sterkere toename, van de levensduur voor iedere 50°C afname in temperatuur.However, the service life referred to above, and as indicated in the table above, refers to the estimated service life of the wire in a standard atmospheric environment, in particular without a significant concentration of SO 2 in the environment. One can assume a doubling, or even stronger increase, of the lifespan for every 50 ° C decrease in temperature.

Zwaveldioxide SO2 in de vlakglas productie omgeving kan een sterke invleod hebben op de draad, in het bijzonder wanneer deze verhit is. Het materiaal kan hierdoor broos worden. Staal met een lager gehalte aan chroom kan bijvoorbeeld beter bestand zijn tegen de corrosieve SO2 omgeving, maar heeft een lagere temperatuursstabiliteit.Sulfur dioxide SO2 in the flat glass production environment can have a strong effect on the wire, especially when it is heated. This may cause the material to become brittle. For example, steel with a lower chromium content may be more resistant to the corrosive SO2 environment, but has a lower temperature stability.

Waar een optimalisatie van de diameter en het materiaal van de verwarmingsdraad een winst in levensduur kan opleveren van bijvoorbeeld een factor 10, kan het verhogen van de emissiviteit door het aanbrengen van een laag 20 in overeenstemming met de onderhavige uitvinding een factor 20 tot 100 winst opleveren in levensduur, bovenop voordelen bekomen door een gunstige materiaal en diameter keuze. Daarenboven kan een laag 20 volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding de diffusie van SO2 blokkeren, en daardoor de levensduur niet enkel verhogen door het beïnvloeden van de temperatuursafgifte maar ook door het element te beschermen tegen corrosieve gassen zoals SO2.Where an optimization of the diameter and the material of the heating wire can yield a life-time gain of, for example, a factor of 10, increasing the emissivity by applying a layer 20 in accordance with the present invention can yield a factor of 20 to 100 gains in service life, in addition to benefits obtained through a favorable material and diameter choice. In addition, a layer 20 according to embodiments of the invention can block the diffusion of SO 2, and thereby increase the service life not only by influencing the temperature release but also by protecting the element against corrosive gases such as SO 2.

Een ander voordeel van een laag 20 volgens uitvoeringsvormen is dat een lagere kwaliteit van materiaal kan volstaan als basis voor het verwarmingselement, bijvoorbeeld staal van een lagere graad. Impact van het hete glas met het element wordt ook minder kritisch door de beschermende werking van de laag 20. Anderzijds kan ook een verwarmingselement voorzien worden met een hoger vermogen in hetzelfde volume, en zonder lagere levensduur, door uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding in vergelijking met vergelijkbare verwarmingselementen zoals gekend in de techniek zonder de voordelige laag 20.Another advantage of a layer 20 according to embodiments is that a lower quality of material can suffice as a basis for the heating element, for example steel of a lower degree. Impact of the hot glass with the element also becomes less critical due to the protective effect of the layer 20. On the other hand, a heating element can also be provided with a higher power in the same volume, and without a lower lifespan, by embodiments of the present invention in comparison with comparable heating elements as known in the art without the advantageous layer 20.

Het ten minste één verwarmingselement 21 kan ook een keramisch verwarmingselement omvatten. Bijvoorbeeld, een keramisch verwarmingselement kan een keramische intermetallische verbinding zoals molybdeen disilicide (M0S12) omvatten. Het is een voordeel van een dergelijk keramisch verwarmingselement dat het een goede elektrische geleidbaarheid en massadichtheid bezit en daarenboven een voldoende hoog smeltpunt bezit, b.v. ongeveer 2030 °C. Voorts is het een voordeel van dergelijke keramische verwarmingselementen dat een passivatielaag van silicium dioxide wordt gevormd bij hoge temperaturen, zodat een natuurlijke bescherming tegen oxidatie kan ontstaan, b.v. wanneer de laag 20 lokaal beschadigd raakt. Bijzonder voordelige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding combineren dan ook een laag 20 met hoge emissiviteit, welke een beschermende functie kan bezitten met betrekking tot oxidatie van het verwarmingselement, met een keramisch verwarmingselement, zoals een M0S12 verwarmingselement, dat een natuurlijke beschermingslaag kan vormen wanneer blootgesteld aan de omgeving, b.v. na beschadiging van de laag 20. Dergelijke uitvoeringsvormen kunnen dan ook voorzien in een opmerkelijk lange levensduur van het element door de synergetische combinatie van beide effecten.The at least one heating element 21 can also comprise a ceramic heating element. For example, a ceramic heating element can include a ceramic intermetallic compound such as molybdenum disilicide (MOS12). It is an advantage of such a ceramic heating element that it has good electrical conductivity and mass density and, in addition, has a sufficiently high melting point, e.g. approximately 2030 ° C. Furthermore, it is an advantage of such ceramic heating elements that a passivation layer of silicon dioxide is formed at high temperatures, so that a natural protection against oxidation can arise, e.g. when the layer 20 is locally damaged. Particularly advantageous embodiments of the present invention therefore combine a layer with high emissivity, which may have a protective function with respect to oxidation of the heating element, with a ceramic heating element, such as a MOS12 heating element, which can form a natural protective layer when exposed to the environment, e.g. after damage to the layer 20. Such embodiments can therefore provide a remarkably long service life of the element through the synergistic combination of both effects.

Een ander voorbeeld van een keramische verwarmingselement kan vervaardigd zijn uit een keramisch materiaal met een positieve thermische weerstandscoëfficiënt (PTC keramisch materiaal), zoals barium titanaat of lood titanaat. Dergelijke materialen bezitten de bijzondere eigenschap dat de elektrische weerstand toeneemt in functie van de temperatuur. Waar de meeste keramische materialen een negatieve coëfficiënt bezitten, bezitten de meeste metalen een positieve coëfficiënt, zodat metalen typisch een lichte toename van de weerstand vertonen bij hogere temperaturen. De PTC keramische materialen kunnen daarentegen een sterk niet-lineaire response bezitten, zodanig dat de elektrische weerstand van het verwarmingselement zeer sterk kan toenemen boven een grenswaarde bepaald door de samenstelling van het materiaal. Dit biedt het voordeel dat een thermostatische werking kan optreden, b.v. afgestemd door middel van de keuze van materiaalsamenstelling op het gewenst temperatuursregime.Another example of a ceramic heating element can be made from a ceramic material with a positive thermal resistance coefficient (PTC ceramic material), such as barium titanate or lead titanate. Such materials have the special property that the electrical resistance increases as a function of the temperature. Where most ceramic materials have a negative coefficient, most metals have a positive coefficient, so that metals typically show a slight increase in resistance at higher temperatures. The PTC ceramic materials, on the other hand, can have a strong non-linear response, such that the electrical resistance of the heating element can increase very strongly above a limit value determined by the composition of the material. This offers the advantage that a thermostatic effect can occur, e.g. tuned through the choice of material composition to the desired temperature regime.

Een verwarmingselement 21 volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is schetsmatig afgebeeld op FIG. 2. De laag 20 heeft een hoge emissiviteit doordat het bijvoorbeeld een component omvat die een hoge emissiviteit heeft, bijvoorbeeld silicium hexaboride, boorcarbide, silicium tetraboride, silicium Carbide, molybdeen disilicide, wolfraam disilicide, zircoon diboride, koperchromiet of metaaloxides. Bijvoorbeeld, de laag kan ten minste voor 1% in gewichtspercentage uit deze ten minste één agens met hoge emissiviteit bestaan, bij voorkeur ten minste voor 5%. De laag kan in sommige uitvoeringsvormen verkregen worden op basis van een oplossing in water van een alkalimetaalsilicaat of aardalkalimetaalsilicaat, zoals kaliumsilicaat, natriumsilicaat, calciumsilicaat of magnesiumsilicaat, een vulmiddel, zoals siliciumdioxide, aluminiumoxide, titaniumdioxide, magnesiumoxide, calciumoxide of booroxide, en de ten minste één component met hoge emissiviteit.A heating element 21 according to embodiments of the present invention is shown schematically in FIG. 2. The layer 20 has a high emissivity in that it comprises, for example, a component that has a high emissivity, for example silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride, silicon carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride, copper chromite or metal oxides. For example, the layer may consist of at least 1% by weight of this at least one high emissivity agent, preferably at least 5%. The layer can be obtained in some embodiments based on an aqueous solution of an alkali metal silicate or alkaline earth metal silicate, such as potassium silicate, sodium silicate, calcium silicate or magnesium silicate, a filler such as silicon dioxide, aluminum oxide, titanium dioxide, magnesium oxide, calcium oxide or boron oxide, and the at least one one component with high emissivity.

De laag kan in het bijzonder geschikt zijn om een bescherming op lange termijn te bieden tegen metaaloxidatie. De laag kan bij voorkeur geschikt zijn voor temperaturen tot 900°C, bij voorkeur zelfs tot 1300°C of hoger. Dit wil zeggen dat de chemische samenstelling en fysische eigenschappen van deze laag substantieel stabiel blijven tot deze temperaturen, en dat, bijvoorbeeld, de laag niet verglaasd, smelt, uitloopt of afschilfert. Voorbeelden van geschikte lagen zijn: sealmet, codemark of HE-2700, geproduceerd door Zyp Coatings, Inc. De laag kan aangebracht zijn door middel van verven, vernevelen, spin-coaten of een andere gekende techniek voor het aanbrengen van lagen. De laag kan een deklaag of toplaag zijn. Alternatief kan ook gebruik gemaakt worden van een oxidatielaag, bijvoorbeeld bekomen door een verwarmingselement te oxideren in één of ander zuur.The layer may in particular be suitable for providing long-term protection against metal oxidation. The layer can preferably be suitable for temperatures up to 900 ° C, preferably even up to 1300 ° C or higher. This means that the chemical composition and physical properties of this layer remain substantially stable until these temperatures, and that, for example, the layer does not glaze, melt, run or peel off. Examples of suitable layers are: sealmet, codemark or HE-2700, produced by Zyp Coatings, Inc. The layer can be applied by painting, spraying, spin coating or another known technique for applying layers. The layer can be a top layer or top layer. Alternatively, use can also be made of an oxidation layer, for example obtained by oxidizing a heating element in some acid.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de verwarmingselementen compact kunnen gemaakt worden in breedte en/of diepte zodat een compacte koeloven inrichting kan worden bekomen. Bijvoorbeeld, waar in de stand der techniek het gekend is om een verwarmingselement, zoals een elektrische verwarmingsdraad, te wapenen door deze te omgeven met een huls, bijvoorbeeld door deze in een roestvrij stalen koker te brengen, kan een vergelijkbare of betere levensduur en een vergelijkbare of betere efficiëntie van warmteafgifte bekomen worden zonder het verwarmingselement in een dergelijke huls te brengen. Dit impliceert niet enkel een compactere uitvoering, maar kan ook een reductie in materiaalkost opleveren. FIG. 5 en FIG. 6 tonen, bij wijze van voorbeeld, een teststuk uit koolstofstaal dat aan één zijde werd gecoat met een hoge emissiviteitslaag en dan gesinterd op 800°C. FIG. 6 toont de onbehandelde zijde, terwijl FIG. 5 de gecoate zijde toont. Door overmatige oxidatie schilfert de maagdelijke kant af, terwijl de gecoate kant alleen vergroting van de korrelgrenzn vertoont. Dit toont aan dat het aanbrengen van een coating met een hoge emissiviteitswaarde volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding oxidatie sterk kan afremmen, en dus ook corrosie door SO2 kan verminderen.It is an advantage of embodiments of the present invention that the heating elements can be made compact in width and / or depth so that a compact cooling furnace device can be obtained. For example, where it is known in the prior art to arm a heating element, such as an electric heating wire, by surrounding it with a sleeve, for example by inserting it into a stainless steel tube, a comparable or better service life and comparable or better efficiency of heat emission can be obtained without introducing the heating element into such a sleeve. This not only implies a more compact design, but can also result in a reduction in material costs. FIG. 5 and FIG. 6 show, for example, a test piece of carbon steel that was coated on one side with a high emissivity layer and then sintered at 800 ° C. FIG. 6 shows the untreated side, while FIG. 5 shows the coated side. Excessive oxidation peels off the virgin side, while the coated side shows only grain size enlargement. This shows that applying a coating with a high emissivity value according to embodiments of the present invention can strongly inhibit oxidation, and thus also reduce corrosion by SO2.

In een derde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het beschermen van een verwarmingselement, in het bijzonder een verwarmingselement om een temperatuursgradiënt te controleren tijdens het gecontroleerd koelen van een vlakglas product in een koeloven inrichting. FIG. 4 toont een werkwijze 100 volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding. De werkwijze 100 omvat het voorzien 102 van een verwarmingselement, bijvoorbeeld een elektrisch verwarmingselement, zoals een keramisch verwarmingselement, geschikt voor gebruik bij hoge temperaturen, b.v. boven 500°C, zoals voor temperaturen boven 750°C, of zelfs hoger, zoals geschikt voor gebruik bij 800°C.In a third aspect the present invention relates to a method for protecting a heating element, in particular a heating element to control a temperature gradient during the controlled cooling of a flat glass product in a cooling furnace device. FIG. 4 shows a method 100 according to embodiments of the invention. The method 100 comprises providing 102 with a heating element, for example an electric heating element, such as a ceramic heating element, suitable for use at high temperatures, e.g. above 500 ° C, such as for temperatures above 750 ° C, or even higher, as suitable for use at 800 ° C.

De werkwijze omvat voorts het aanbrengen 104 van een laag op het verwarmingselement, waarbij deze laag minstens één component omvat uit de groep van silicium hexaboride, boorcarbide, silicium tetraboride, silicium Carbide, molybdeen disilicide, wolfraam disilicide, zircoon diboride, koperchromiet of metaaloxides. Het aanbrengen van de laag kan bijvoorbeeld het aanbrengen van een coating op basis van een oplossing in water van een alkalimetaalsilicaat of aardalkalimetaalsilicaat, een vulmiddel en ten minste één component uit de groep van silicium hexaboride, boorcarbide, silicium tetraboride, silicium Carbide, molybdeen disilicide, wolfraam disilicide, zircoon diboride, koperchromiet of metaaloxides omvatten.The method further comprises applying a layer 104 to the heating element, said layer comprising at least one component from the group of silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride, silicon carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride, copper chromite or metal oxides. The application of the layer may, for example, be the application of an aqueous solution of an alkali metal silicate or alkaline earth metal silicate, a filler and at least one component from the group of silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride, silicon Carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride, copper chromite or metal oxides.

De voorgaande beschrijving geeft details van bepaalde uitvoeringsvormen van de uitvinding. Het zal echter duidelijk zijn dat, hoe gedetailleerd het voorgaande ook blijkt in tekst, de uitvinding op vele manieren kan toegepast worden. Het moet opgemerkt worden dat het gebruik van bepaalde terminologie bij het beschrijven van bepaalde kenmerken of aspecten van de uitvinding niet moet worden opgevat te impliceren dat de terminologie hierin opnieuw wordt gedefinieerd om te worden beperkt tot specifieke kenmerken van de kenmerken of aspecten van de uitvinding waarmee deze terminologie gekoppeld is.The foregoing description provides details of certain embodiments of the invention. It will be understood, however, that no matter how detailed the foregoing may appear in text, the invention can be applied in many ways. It should be noted that the use of particular terminology in describing certain features or aspects of the invention should not be construed to imply that the terminology is redefined herein to be limited to specific features of the features or aspects of the invention with which this terminology is linked.

Claims

Conclusions

A cooling furnace device (1) for the controlled cooling of a flat glass product (10) which is advanced through the cooling furnace, the device comprising at least one heating element (21) to control a temperature gradient during the controlled cooling, wherein at least one heating element (21) comprises a layer (20) which has an emissivity of at least 0.8.

The cooling furnace device (1) according to claim 1, wherein the at least one heating element (21) comprises an electric heating element.

The cooling furnace device (1) according to claim 2, wherein the electric heating element comprises a heating wire or a heating strip made of a metal or a metal alloy.

The cooling furnace device (1) according to claim 3, wherein the heating wire or the heating strip comprises a nickel-chromium alloy.

The cooling furnace device (1) according to claim 2, wherein the electric heating element is a ceramic heating element.

The cooling furnace device (1) according to any of the preceding claims, wherein the at least one heating element (21) is arranged parallel to the direction (11) in which the flat glass product (10) is advanced. A heating element (21) to control a temperature gradient during the controlled cooling of a flat glass product in a cooling furnace device (1), wherein the heating element (21) comprises a layer (20) having an emissivity of at least 0.8 possession.

The heating element (21) according to claim 7, wherein the heating element (21) comprises an electrical heating wire or an electrical heating strip.

The heating element (21) according to claim 8, wherein the electrical heating wire or the electrical heating strip comprises a nickel-chromium alloy.

The heating element (21) according to any of claims 7 to 9, wherein the layer (20) comprises at least one component from the group of silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride, silicon carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride , copper chromite or metal oxides.

The heating element (21) according to any of claims 7 to 10, wherein the layer (20) is obtained by coating on the basis of an aqueous solution of an alkali metal silicate or alkaline earth metal silicate, a filler and at least one component from the group of silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride, silicon carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride, copper chromite or metal oxides.

A method (100) for protecting a heating element to control a temperature gradient during the controlled cooling of a flat glass product in a cooling furnace device, the method comprising: - providing (102) a heating element, and - applying (104) of a layer on the heating element wherein the. layer comprises at least one component from the group of silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride, silicon carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride, copper chromite or metal oxides.

The method (100) of claim 12, wherein applying (104) the layer is applying an aqueous solution of an alkali metal silicate or alkaline earth metal silicate, a filler and at least one component from the group of silicon hexaboride, boron carbide, silicon tetraboride, silicon carbide, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, zirconium diboride, copper chromite or metal oxides.