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Verfahren zur Herstellung von Flachglas
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die Erfindung im weiteren vor, dass insbesondere im Eintritts-undAustrittsbereich des Bades eine Schutz- gasatmosphäre mit reduzierender Wirkung aufrechterhalten wird.
Wenn die Schutzgasatmosphäre am Ein- und Austritt des Bades ihre Funktion erfüllt, wird die in dem
Hauptteil des Kopfraumes über dem Bad erforderliche Wasserstoffmenge beträchtlich herabgesetzt. Es I können aber auch in dem Hauptteil des Kopfraumes kleine Sauerstoffmengen vorhanden sein. In diesem
Teil des Bades soll der in der Schutzgasatmosphäre enthaltene Wasserstoff jedenfalls verhindern, dass eine neutrale oder inerte Stickstoffatmosphäre sich durch das allmähliche Ansammeln von sehr kleinen Sauer- stoffspuren in eine oxydierend wirkende Atmosphäre verwandelt.
In diesem Sinne wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung im Eintrittsbereich des Bades eine
Schutzgasatmosphäre aus gegenüber dem schmelzflüssigen Metall indifferenten oder im wesentlichen indifferenten Gas aufrechterhalten, wie z. B. Stickstoff oder Argon, dem ein reduzierend wirkendes Gas in einer Menge von etwa 20 bis etwa 8% beigemischt ist.
Auch im Austrittsbereich des Bades wird eine reduzierend wirkende Gasatmosphäre aufrechterhalten, indem ein Gasgemisch eingeleitet wird, das zum grössten Teil aus einem gegenüber dem Badmetall indifferenten oder im wesentlichen indifferenten Gas, wie Stickstoff oder Argon und aus einem Anteil eines reduzierend wirkenden Gases besteht, wobei dieses
Gasgemisch auf eine Temperatur vorerhitzt wird, bei der das reduzierend wirkende Gas mit im Austritts- bereich vorhandenen Verunreinigungen, z. B. Sauerstoff, reagiert.
Man kann in dem Austrittsbereich reduzierend wirkende Bedingungen auch dadurch aufrechterhalten, dass eine Schutzgasatmosphäre aufrechterhalten wird, die zum grössten Teil aus einem Gas, wie Stick- stoff oder Argon, besteht, das gegenüber dem Badmetall indifferent oder im wesentlichen indifferent ist und einen Anteil eines reduzierend wirkenden Gases, wie Wasserstoff, enthält und in dem genannten Be- reich ein Katalysator verwendet wird, der eine Reaktion des reduzierend wirkenden Gases mit dem in dem genannten Bereich in der Atmosphäre vorhandenen Sauerstoff fördert.
Die über dem genannten Austrittsbereich aufrechterhaltene Schutzgasatmosphäre besteht vorzugs- weise aus einem gegenüber dem schmelzflüssigen Metall indifferenten oder im wesentlichen indifferenten
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Es ist noch zu bemerken, dass der Bereich der am Austrittsende des Bades vorhandenen Wasserstoff- menge höher ist als am Eintrittsende (3 - 10% gegenüber 2 - 8%). Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Anlagerung von Metalloxyden auf der Oberfläche des Glases am heissen Ende des Bades in einer grösseren
Menge pro Zeiteinheit erfolgt, wenn man den Prozentsatz des in der Atmosphäre enthaltenen Wasserstoffes erhöht.
An dem heissen Ende oder Einlassende des Bades ist es daher notwendig, die Wasserstoffmenge so zu wählen, dass einerseits eine Berührung zwischen eintretendem Sauerstoff und dem schmelzflüssigen Metall und anderseits eine unerwünscht starke Ablagerung von Verunreinigungen auf der Oberfläche des Glases verhindert wird.
Zweckmässig kann der gewünschte Anteil des reduzierend wirkenden Gases in der Schutzgasatmosphäre dadurch aufrechterhalten werden, dass der Wasserstoff durch das schmelzflüssige Bad hindurch in die Ofenatmosphäre geleitet wird, wobei ein Teil des durch das Bad gehenden Wasserstoffes mit im Bad enthaltenen Verunreinigungen bevorzugt reagiert, während der nicht umgesetzte Wasserstoff in den Kopfraum eintritt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben an Hand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen : Fig. l im Vertikalschnitt eine Vorrichtung mit einer Wannenkonstruktion, die ein Bad aus schmelzflüssigem Metall enthält, einer über der Wannenkonstruktion angeordneten Dachkonstruktion und einer Einrichtung zur Abgabe eines gewalzten Glasbandes in einer gesteuerten Menge pro Zeiteinheit auf die Badoberfläche, Fig. 2 in einer Draufsicht eine gegenüber Fig. l abgeänderte Ausbildung des Eintrittsendes einer Wannenkonstruktion, Fig. 3 im Vertikalschnitt das Austrittsende einer Wannenkonstruktion mit einer gegenüber der Fig. l abgeänderten Anordnung, Fig. 4 schematisch eine bevorzugte Form einer Heizkammer für die Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig.
5 eine bevorzugte Ausbildung einer Heizwendel für die Heizkammer.
In den Zeichnungen sind mit gleichen Bezugsziffern gleiche oder ähnliche Teile bezeichnet.
Ein kontinuierlicher Glasschmelzofen hat eine Schmelzwanne 1, einen Regelschieber 2 und einen Austrittskanal 3. Der Austrittskanal 3 besitzt einen Boden 4 und Seitenwände 5, die zusammen mit dem Boden einen im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Austrittskanal 3 begrenzen, über dem in bekannter Weise eine Decke angeordnet ist.
Dem Austrittskanal 3 sind zwei wassergekühlte Giesswalzen 6 und 7 zugeordnet, die in Seiten- Ständern 8 gelagert sind und über Zahnräder von einem nicht gezeigten Antrieb angetrieben werden.
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In einer an die obereGiesswalze 6 anschliessenden Vertikalebene ist ein Schieber 10 verstellbar gelagert, der die Walze 6 gegenüber der Hitze abschirmt, die von dem schmelzflüssigen Glas 11 abgestrahlt wird, das aus der Schmelzwanne 1 über den Boden 4 des Austrittskanals 3 dem Spalt zwischen den Giesswalzen 6 und 7 zufliesst.
Die obere Giesswalze 6 ist etwas vor der unteren Giesswalze 7 angeordnet, so dass das schmelz- flüssige Glas 11 von dem Boden 4 auf den oberen Teil der Walze 7 fliesst, die daher für das
Glas 11 ein abwärts- und vorwärtsgerichtetes bogenförmiges Giessbett darstellt, das sich in derselben
Richtung bewegt, wie das in dem Austrittskanal fliessende Glas 11. Beim Verlassen des Austritts- kanals 3 ist das schmelzflüssige Glas 11 daher gezwungen, vorwärts zu fliessen, so dass ein Rück- wärtsfliessen von schmelzflüssigem Glas unter den Austrittskanal 3 verhindert wird.
Die soeben beschriebene und die Giesswalzen 6 und 7 besitzende Einrichtung zur Bildung des Bandes ist über dem einen Ende einer Wannenkonstruktion angeordnet, die ein Bad 12 aus schmelzflüssigem
Metall, beispielsweise aus schmelzflüssigem Zinn oder einer vorwiegend aus Zinn bestehenden schmelz- flüssigen Zinnlegierung enthält. Die Wanne besteht aus einem Boden 13, Seitenwänden 14 und Stirnwänden 15. Die Seitenwände 14 und die Stirnwände 15 sind miteinander und mit dem
Boden 12 einstückig. Das Niveau des Spiegels des Bades 12 aus schmelzflüssigem Metall ist bei 16 angedeutet.
Die Wannenkonstruktion trägt eine Dachkonstruktion, die das Bad überbrückt und aus einem Dach 17,
Stirnwänden 18 und 19 und Seitenwänden 20 besteht, so dass die Dachkonstruktion über dem Bad 12 einen Tunnel bildet und einen Kopfraum begrenzt. Ein Austritt 23 wird durch die Stirnwand 19 der Dachkonstruktion und die Stirnwand 15 der Wannenkonstruktion begrenzt. Durch den Austritt 23 wird ein gekühltes Glasband dem Bade unbeschädigt entnommen.
Die Dachkonstruktion besitzt ferner in der Nähe des Austrittsendes des Bades eine Zwischenwand 27, so dass der Kopfraum über dem Bad in einen mittleren oder Hauptkopfraum zwischen der Stirnwand 18 und der Zwischenwand 27 und einen kleineren Kopfraum oder eine Kammer zwischen der Zwischenwand 27 und der Stirnwand 19 geteilt ist. In dem mittleren oder Hauptkopfraum wird eine Schutzgasatmosphäre unter einem Überdruck gehalten. Das Schutzgas wird von einem ausserhalb der Dachkonstruktion angeordneten Verteilerrohr durch Rohre 20a zugeführt, die sich abwärts durch das Dach 17 erstrecken. Das durch die Rohre 20a in den mittleren oder Hauptkopfraum eingeführte Schutzgas besteht beispielsweise aus 99, 50/0 Stickstoff und 0, 5% Wasserstoff.
Dem kleineren Kopfraum oder der Kammer zwischen der Zwischenwand 27 und der Stirnwand 19 der Dachkonstruktion wird ein Schutzgas durch ein Rohr 20b zugeführt, das sich abwärts durch das Dach 17 erstreckt. Durch die Zwischenwand 27 wird daher von dem über dem Bad befindlichen Hauptkopfraum ein Austrittsbereich abgegrenzt, in dem eine andere Schutzgasatmosphäre aufrechterhalten werden kann wie in dem Hauptkopfraum. Das durch das Rohr 20b zugeführte Schutzgas besteht beispielsweise aus 950/0 Stickstoff und 50/0 Wasserstoff und wird zunächst durch die Heizkammer 31 geführt, in der die Gase auf etwa 8000C vorerhitzt werden. Infolgedessen ist die Temperatur der Schutzgasatmosphäre über dem Austrittsbereich höher als die normalerweise etwa 6000C betragende Temperatur des Bades in diesem Bereich.
Dadurch wird die Reaktion zwischen dem Wasserstoff, der in dem durch das Rohr 20b eingeleiteten Schutzgas enthalten ist, und dem Sauerstoff, der etwa durch den Austritt 23 eingetreten ist, begünstigt und Wasserdampf gebildet, so dass der Sauerstoff gebunden wird, bevor er mit der Oberfläche 16 des Bades 12 in Berührung kommen kann.
Im allgemeinen wird der gebildete Wasserdampf durch den Austritt 23 abgeführt. Wenn jedoch in der Atmosphäre über dem schmelzflüssigen Zinn Wasserdampf verbleibt, liegt der darin enthaltene Sauerstoff in gebundener Form vor. Gebundener Sauerstoff kann jedoch mit dem schmelzflüssigen Zinn an der Oberfläche 12 des Bades viel weniger leicht reagieren als freier Sauerstoff. Bei der Temperatur am Austrittsende des Bades ist jedoch in gewissem Ausmass eine Reaktion des Wasserdampfes mit dem schmelz- flüssigen Zinn unter Bildung von Zinnoxyd und Wasserstoff möglich. Diese Reaktion ist eine Gleich ge- wichtsreaktion.
Das Vorhandensein von Wasserstoff in der Schutzgasatmosphäre verändert das Reaktionsgleichgewicht im Sinne einer Herabsetzung dieser Oxydation des Zinns, so dass der Wasserstoff in der Schutzgasatmosphäre am Austrittsende des Bades auch eine Oxydation des Zinns durch Wasserdampf unterdrückt, der in diesem Bereich in der Atmosphäre enthalten sein kann.
Die Stirnwand 18 am Eintrittsende der Wanne erstreckt sich abwärts in die Wannenkonstruktion und begrenzt einen Eintritt 21, durch den ein Glasband 22 von den Giesswalzen 6 und 7 auf das Bad abgegeben wird. Das Dach hat einen Fortsatz 24, der zusammen mit dem Schieber 10 und der Stirnwand 18 der Dachkonstruktion eine, die Giesswalzen 6 und 7 enthaltende Kammer bildet. Diese
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Kammer besitzt ferner Seitenwände 25, die von den Seitenwänden 14 der Wanne getragen werden.
Durch das Rohr 20c wird in diese Kammer im Eintrittsbereich des Gases ein Schutzgas eingeleitet, das beispielsweise aus 951o Stickstoff und 50/0 Wasserstoff besteht.
Die Temperatur am Eintrittsende des Bades hat eine Grössenordnung von 10000C. Wenn daher Sauer- stoff in der Kammer über dem Eintrittsbereich eintritt, reagiert er mit dem in der Schutzgasatmosphäre enthaltenen Wasserstoff, so dass der Sauerstoff gebunden wird, ehe er mit der Oberfläche 16 des Ba- des 12 in Berührung kommen kann.
In die Kammer über dem Eintrittsbereich eingetretener Sauerstoff kann daher nur in Form von Wasser- dampf vorhanden sein. Bei der Temperatur über dem Eintrittsbereich hat Wasserstoff eine grössere Affinität für Sauerstoff als das schmelzflüssige Zinn des Bades, so dass eine Bildung von Zinnoxyd an der Badober- fläche im wesentlichen verhindert wird.
Wie bereits angegeben wurde, wird die Atmosphäre in dem Hauptkopfraum über dem Bad unter einem Überdruck gehalten, so dass Schutzgas durch den Eintritt 21 und unter der Zwischenwand 27 aus- wärts strömt. Die Schutzgasatmosphäre in den Kammern über dem Eintritts- und Austrittsbereich wird unter einem niedrigeren Überdruck gehalten, so dass Schutzgas um die Giesswalzen 6 und 7 herum und durch den Austritt 23 auswärts strömt.
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in dem Dach über dem Bad
Temperaturregler in Form von Heizkörpern 26 und in dem Bad weitere Temperaturregler in Form von
Heizkörpern 29 angeordnet. Das Temperaturgefälle längs des Bades wird so geregelt, dass das Glas- band, welches das Bad durch den Austritt verlässt, ebene, parallele, feuerglatte Flächen hat.
Diese
Eigenschaften des das Bad verlassenden Glases werden entweder dadurch erzielt, dass die Oberflächen des längs des Bades vorwärtsbewegten Glases oberflächlich geschmolzen werden oder dass die Temperatur des
Bades am Eintrittsende mindestens auf etwa 1000 C gehalten wird, so dass aus dem Band 22 eine schmelzflüssige Glasschicht 28 gebildet und auf dem Bad auf einer genügend langen Strecke schmelz- flüssig gehalten wird, um einen schwimmenden Körper 30 aus schmelzflüssigem Glas zu bilden.
Der schwimmende Körper 30 aus schmelzflüssigem Glas wird ständig in Bandform längs des Bades vorwärtsbewegt und dabei gekühlt, bis er am Austrittsende des Bades, das dort eine Temperatur von etwa 6000C hat, dem Bad unbeschädigt durch angetriebene Walzen 37 entnommen werden kann, die am Austrittsende der Wanne etwas oberhalb des Niveaus des unteren Randes des Austrittes 23 angeordnet sind.
An Stelle der Einleitung eines Gasgemisches von 950/0 Stickstoff und 5% Wasserstoff durch das Rohr 20c in Fig. l kann man auch eine getrennte Zuführung von Stickstoff und Wasserstoff vorsehen. Beispielsweise kann der Stickstoff durch das Rohr 20c gedrückt werden, während der kleinere Wasserstoffanteil in den Kopfraum über dem Bad gelangt, indem der Wasserstoff aus Eintrittskanälen 32 (Fig. 2) durch das schmelzflüssige Metall des Bades 12 hindurchgeblasen wird. Fig. 2 zeigt ferner eine andere Art der Zuführung von schmelzflüssigem Glas zu dem Bad 12 aus schmelzflüssigem Metall. Hier fällt das schmelzflüssige Glas aus dem Austrittskanal 3 über eine Strecke von mehreren Zentimetern frei herunter und fliesst dann vorwärts auf das Bad 12, auf dem das Glas vorwärtsbewegt wird.
Der in dem Kopfraum über dem mittleren Teil des Bades bzw. in der Kammer über dem Eintrittsbereich des Bades erforderliche Wasserstoff kann ebenfalls durch das schmelzflüssige Metall des Bades hindurch eingeleitet werden, wenn dies erwünscht ist.
An Stelle der gemäss Fig. l in der Heizkammer 31 durchgeführten Vorerhitzung des Schutzgases, das in die Kammer über dem Austrittsbereich des Bades eingeleitet wird, kann in der Austrittskammer ein Korb 34 angeordnet sein, der einen Katalysator, beispielsweise aus Palladium, enthält, welcher bewirkt, dass der in der Atmosphäre vorhandene Wasserstoff mit dem durch den Austritt 23 etwa eintretenden Sauerstoff reagiert, obwohl die Temperatur in der Austrittskammer nur eine Grössenordnung von 6000C hat.
Fig. 4 zeigt schematisch eine bevorzugte Anordnung eines Rohres 38 in der Heizkammer 31. Das Rohr 38 bildet vier Durchlaufstrecken 40, 41, 42 und 43, die das durch den Eintritt 39 eintretende Gas nacheinander durchströmt, bevor es die Heizkammer 31 verlässt und zu dem Rohr 20b gelangt.
Das Rohr 38 ist zweckmässig ein Thermalloy-Rohr mit einer Gesamtlänge von etwa 4, 60 m und Inder Heizkammer 31 von geeignetem Isoliermaterial umgeben.
In den Strecken 40 - 43 des Rohres 38 ist je ein Heizelement angeordnet. Die in den verschiedenen Strecken des Rohres vorgesehenen Heizelemente haben vorteilhafterweise verschiedene Anschlusswerte, die von der Strecke 40 bis zur Strecke 43 abnehmen. Die Form des Heizelementes ist in Fig. 5 gezeigt. Jedes Heizelement besitzt eine Reihe von Spiralstrecken 44, damit ein Wärme- übergang auf alle Teile des Stromes des hindurchfliessenden Gases erzielt wird. Die Heizelemente be-
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stehen vorzugsweise aus einem leitenden Kern, der von einer Isolierung aus Magnesiumoxyd hoher Reinheit umgeben ist. Das Ganze ist mit rostfreiem Stahl ummantelt.
Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung der an Hand der Fig. 4 und 5 beschriebenen Heizkammer und Heizelemente eine Austrittstemperatur von 8000C für das den Austritt 45 der Heizkammer 31
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in den Kammern über dem Eintritts- und Austrittsbereich des Bades wird der Eintritt von freiem Sauerstoff in den Kopfraum über dem Bad aus der Aussenatmosphäre im wesentlichen verhindert. Wie bereits angedeutet wurde, kann jedoch etwas freier Sauerstoff auch aus dem auf dem Bad befindlichen Glas in den Kopfraum über dem Bad gelangen. Daher wird in dem mittleren oder Hauptkopfraum über dem Bad ein kleinerer Wasserstoffgehalt aufrechterhalten, damit kein Sauerstoff, der aus dem schmelzflüssigen Glas, das sich auf dem Bad befindet, in den Kopfraum eintritt, die Atmosphäre in eine oxydierend wirkende Atmosphäre verwandeln kann.
Gegebenenfalls kann der die Hauptkomponente der Schutzgasatmosphäre bildende Stickstoff durch ein geeignetes anderes Inertgas ersetzt werden, beispielsweise durch Argon oder Helium.
Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugte Glas hat alle Vorteile der Feuerglätte unter Vermeidung von Verziehungen, wie sie in den bekannten Walz- oder Trockenverfahren auftreten.
In dieser Beschreibung sind alle Gasmengen in Volumsprozenten angegeben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Flachglas, bei dem unter einer Schutzgasatmosphäre Glas in niedrig viskosem Zustand mit schmelzflüssigem Metall in Berührung gebracht wird, beispielsweise von einem Bad
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sphäre über dem Metallbad aufrechterhalten wird, diezu mindestens 85% aus einem oder mehreren Gasen besteht, die bei der über dem schmelzflüssigen Metall herrschenden Temperatur indifferent oder im wesentlichen indifferent gegenüber dem Badmetall sind, während im wesentlichen der ganze übrige Teil der Schutzgasatmosphäre aus einem oder mehreren reduzierend wirkenden Gasen besteht, die mit in der Atmosphäre über dem schmelzflüssigen Metall etwa vorhandenem Sauerstoff reagieren, wodurch eine Reaktion von Sauerstoff mit der Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls unterdrückt wird.