CN110621625B - 用于由浮法玻璃工艺生产平板玻璃的改进方法和设备 - Google Patents

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Abstract

为了在通过使玻璃带(8)漂浮在熔融金属(7)浴上来制造平板玻璃期间增加具有所获得玻璃的相同光学质量的玻璃带(8)的输送速率(V)，借助于具有电磁体和/或永磁体的装置(10)来使位于玻璃带(8)下方的熔融金属(7)的全部或部分经受垂直于玻璃带(8)的表面的静态磁场，以便减慢所述熔融金属(7)的移动或基本使它固化，对于浴的区(Z)的长度的至少一部分这样做，对于该至少一部分，玻璃满足以下关系：10‑ 3.5Pa.m3.s<μ.h3<10‑2Pa.m3.s其中：‑μ：玻璃的粘度，以Pa.s表示，以及‑h：玻璃带的厚度，以米表示。

Description

用于由浮法玻璃工艺生产平板玻璃的改进方法和设备
本发明涉及一种用于通过使玻璃带漂浮在熔融金属浴上来制造平板玻璃的工艺。
长久已知通过使玻璃带漂浮在熔融金属浴(一般为锡)上来制造平板玻璃。该工艺使得可能显著地改进所获得玻璃的平整度。然而，它留下较小尺度下的平整度缺陷，即波长在1mm与100mm之间(一般大于1cm，实际上甚至大于5cm)的缺陷，特别是呈玻璃板的起伏缺陷或屈光缺陷的形式。玻璃板的起伏缺陷的特征在于玻璃板的两个面的平整度缺陷的轮廓，玻璃板的两个面平行且因此不导致这些缺陷在波长尺度下厚度上的变化，与玻璃板的屈光缺陷对比，其平整度缺陷轮廓相对于玻璃板的中间平面是对称的且导致缺陷在波长尺度下厚度上的变化。
这些平整度缺陷使得难以在屈光缺陷的情况下满足现今关于玻璃板的光学质量的越来越高的需求，而且最终产品(诸如机动车辆夹层玻璃)由两种类型的缺陷且非常特别地由构成最终产品的两个玻璃板的起伏缺陷所劣化。因此，关于机动车辆玻璃窗，趋势在于限制玻璃带在熔融金属浴上的输送(entrainment)速率，以便提供期望的光学质量。在其它领域(诸如液晶显示屏或还有智能手机的显示屏)中，更加优选的是，采取用于制造玻璃的其它工艺，以便实现更加高的光学质量水平(尽管这些工艺降低生产率)。
量化平板玻璃样品关于其呈起伏形式的平整度缺陷的光学质量的一种方式是参照其平整度分数，该平整度分数等于对于所考虑样品的反射中的光功率的标准偏差。平整度分数越高，玻璃的光学质量越低。
对于由现有技术的常规浮法玻璃制造工艺制造的钠钙玻璃，在玻璃的平整度分数(平整度分数因此反映起伏缺陷)与漂浮参数(即浴出口处玻璃板的输送速率和浴出口处玻璃的厚度)之间建立了统计相关性。该相关性由以下关系给出：
Figure BDA0002267902280000021
其中：
o S：平整度分数
o V：浴出口处玻璃带的纵向输送速率，按m/min；
o h：浴出口处玻璃带的厚度，以米表示；以及
o C：等于0.98的系数。
该相关性是鲁棒的，因为源自不同金属浴和以不同速率生产的不同厚度的不同钠钙玻璃的平整度分数观察该相关性，带有小于+/-10％的变化。
此外，在浮法玻璃制造领域中，从现有技术已知将磁场施加到玻璃带在其上移动的熔融金属浴。
例如EP 304 844 A2中就是这样的情况，其寻求一种使得可能缩短熔融金属浴以便限制热量损失的解决方案，而缩短金属浴具有在金属浴中生成强自然对流的缺点，以及而在另一方面在金属浴中放置屏障以便将浴分离成上游区域和下游区域的事实还导致非常高的轴向热梯度，且因此导致屏障处强的螺旋自然对流，这导致所制造的玻璃呈脊部和中空形式(呈条纹形式)的变形，换句话说，屈光缺陷。
为此，它教导施加由直流电或永磁体生成的磁场，该磁场能够局部地抑制熔融金属浴的移动，从而产生固化的熔融金属屏障，使得热传递通过传导和辐射发生且因此不带有温度上的局部改变，这防止上述屈光缺陷在玻璃带中形成。
在另一方面，EP 304 844 A2中的该措施不以减少或抑制上文记述的起伏缺陷为目标。此外，它特别是在缩短金属浴的情况下应用，这些金属浴因此基本短于常规浴(其具有至少50m、实际上更加大的长度，漂浮长度一般在54m与64m之间)。此外，EP 304 844 A2也未研究薄玻璃的制造，例如具有小于或等于1mm、实际上甚至小于或等于0.7mm的厚度。
EP 304 844 A2还教导在其中玻璃仍具有非常低的粘度的上游区中施加磁场，该磁场在熔融金属浴的下游方向上滑动以便修改熔融金属浴的厚度，以便相对于上游在下游更大，且出于该原因控制所制造的玻璃带的厚度。EP 251 325 A2也公开此类教导。EP 304844 A2再次教导在熔融金属浴的下游端处施加磁场，该磁场在浴的上游方向上滑动以便朝上游吸引熔融金属，这样做是为防止熔融金属在低于浴表面的浴出口处溢出。因此，与滑动磁场的使用相关的这些教导不以改进玻璃的光学质量为目标。
US 2010/206009 A1还描述在浴的出口处使用线性马达，以便通过向熔融金属施加移动的磁场来朝上游吸引和移动熔融金属。FR 2 732 122 A1提到使用线性感应马达来电磁地建立金属电流。
实际上，上述文献中没有一个研究或甚至提到损害其光学质量的玻璃的起伏问题。
本发明的目的在于，特别是但不仅是在钠钙玻璃的情况下，改进用于平板玻璃通过漂浮在熔融金属浴上来制造的工艺。更特别地，与特征在于上文限定的相关性(1)的现有技术相比，本发明的一个目的在于，使得可能通过漂浮来制造展示同一光学质量(特别是关于起伏缺陷，换句话说，具有同一平整度分数)的平板玻璃，同时使得熔融金属浴上的玻璃带可能采取更大的输送速率。或此外不同地阐述(formulate)，本发明的一个目的在于，使得可能通过漂浮来制造展示更好光学质量(特别是关于起伏缺陷)的平板玻璃，同时在熔融金属浴上以同一速率输送玻璃带。当然，本发明以实现该目的，然而不增加所获得玻璃的屈光缺陷为目标。
为此，根据第一方面，本发明提供一种用于通过使玻璃带漂浮在熔融金属浴上来制造平板玻璃的工艺，其中玻璃带以恒定速率沿着纵向移动方向从浴的上游侧(在该处熔融玻璃连续地倾注到熔融金属上)输送到浴的下游侧(在该处凝固的玻璃带离开浴)，该工艺包括：
-使位于玻璃带下方的熔融金属的全部或部分经受静态磁场，以便减慢所述熔融金属的移动或基本使它固化，对于浴的区的长度的至少一部分这样做，对于该至少一部分，玻璃满足以下关系：
10-3.5Pa.m3.s<μ.h3<10-2Pa.m3.s (2)
其中：-μ：玻璃的粘度，以Pa.s表示，以及
-h：玻璃带的厚度，以米表示。
本发明基于在本发明的上下文中建立的事实，紧接在玻璃带下方的熔融金属浴中存在湍流运动，以及在金属浴的上述区中，这些湍流运动变得透入玻璃带的表面处，从而产生呈玻璃板起伏形式的缺陷，这些缺陷保留在所获得的玻璃板中。虽然按照定义，起伏缺陷不导致玻璃板厚度上的变化且因此不导致在通过玻璃板透射(transmission)方面的光学缺陷，它们对损害玻璃板的两个表面的平整度起主要作用，特别是对于电子应用(诸如智能手机)以及最终产品(诸如机动车辆夹层玻璃)的光学质量，其中将加入两个玻璃板的起伏缺陷，损害最终产品的透射方面的光学质量。在不希望受限(committed)于任何一种理论的情况下，似乎在浴的该临界区中存在于熔融金属中的这些湍流运动与由玻璃带生成的强制对流所引起的压力上的变化相关，且还与玻璃带下方的熔融金属由于施加在玻璃带上(以便在熔融金属浴上输送它)的牵引所经受的剪切负载相关。相反，在该临界区外部，熔融金属浴中的这些湍流运动危害较小，因为在临界区的上游，对于起伏而言，玻璃带的粘度过低(与玻璃带的较高温度相关)以至于不能基本保留在玻璃的表面处，而在临界区的下游，玻璃带具有较大的粘度(与玻璃带已降低的温度相关)且在该处充分凝固以防止存在于熔融金属中的湍流运动能够变得透入玻璃的表面中。
因此，全局区的位置取决于若干参数，特别是取决于玻璃的组分、用于形成玻璃的条件以及所制造玻璃的厚度。可能通过采取量μ.h3(其中μ为玻璃的粘度且h为带的厚度)来界定该临界区。量μ.h3与对于玻璃响应于机械应力的变形的特征时间直接相关。使得可能量化玻璃在负载影响下的变形敏感性，即在当前情况下，由于玻璃/金属界面处金属浴中压力上的局部变化，由熔融金属对玻璃的机械应力通常也称为压迫力(pressure forcing)。在本发明的上下文中，确定的是，临界区对应于其中玻璃满足上述关系(2)的熔融金属浴上玻璃带的长度的部分。
估计存在于该临界区中的熔融金属浴中的湍流运动贡献最终玻璃的平整度分数的约2/3。
因此，本发明提出通过使玻璃带下方的熔融金属在该临界区中或至少对于后者的一部分经受静态磁场来减少(实际上甚至消除)熔融金属中与玻璃带的界面处的湍流运动。静态磁场将在熔融金属中感应出电流，该电流经受静态磁场，这具有产生洛伦兹力的影响，洛伦兹力以体积方式施加在熔融金属上。这些洛伦兹力将阻止熔融金属的移动，玻璃带趋于沿着该熔融金属传送。减慢玻璃带下方熔融金属的事实具有以下影响：限制熔融金属中压力上的变化，且因此限制出于该原因在玻璃带的表面处易于施加的起伏。在其中洛伦兹力高到足以在浴的基本整个深度上使熔融金属固化的情况下，仅薄层的熔融金属继续在与玻璃带的界面处流动，该流动是分层的。因此，与在熔融金属中与玻璃带的界面处的压力上的变化或湍流运动相关的起伏不再施加到玻璃带的表面中，因为在该情况下这些实质上是不存在的。
根据优选实施例，工艺包括以下措施中的一种或多种：
-选择基本垂直于玻璃带的表面的所述磁场，这在产生作用于熔融金属的电磁制动方面特别有效，但备选地，磁场可不同地定向，例如在相对于熔融金属浴的侧向方向上或在熔融金属浴的长度方向上，
-在玻璃带的整个宽度上使熔融金属经受所述磁场，
-在玻璃带的整个宽度上使熔融金属经受所述磁场，而不在玻璃带的每侧上浴的侧向边缘处的相邻区域中使熔融金属经受其，
-生成磁场，以便在玻璃带的整个宽度上基本均匀，
-生成磁场，以便在经受磁场的熔融金属浴的区内的纵向范围内部基本均匀，
-将磁场的强度固定在对于浴的该区的长度的至少一部分足以在浴的基本整个深度上使位于玻璃带下方的熔融金属浴基本固化的值处，以便在该处使熔融金属流在与玻璃带的界面处变得分层，
-该玻璃为钠钙玻璃，且选择磁场的强度以及(如果适当)经受磁场的浴的所述区内的部分的长度和纵向位置，以便使平整度分数为熔融金属浴上玻璃带的纵向输送速率的函数，由下式决定：
Figure BDA0002267902280000061
其中：
o S：平整度分数
o V：玻璃带的纵向移动速率，按m/min；
o h：玻璃带的厚度，以米表示；以及
o C：系数，该系数等于0.85，更优选地等于0.8，实际上甚至等于0.75，或更有利地等于0.7，实际上甚至等于0.65，或还更有利地等于0.55，实际上甚至0.45或甚至0.35，
-在玻璃带的纵向移动方向上测量的浴的所述区的长度的至少15％上、更优选为至少25％上、还更优选为至少33％上、还更优选为至少50％上、还更优选为至少75％上且还更有利为100％上，使熔融金属经受所述磁场，
-仅对于在玻璃带的纵向移动方向上测量的浴的所述区的长度的一部分，使熔融金属经受所述磁场，所述部分从其中玻璃温度最高的所述区的端部开始延伸，
-使所述区的至少一部分经受静态磁场，对于该至少一部分，粘度大于3.17x105Pa.s，且优选地大于或等于3.50x 105Pa.s，实际上还更加优选地大于或等于3.80x105Pa.s，实际上更加有利地大于或等于5x 105Pa.s，实际上还更加有利地大于或等于106Pa.s，
-使在玻璃带的纵向移动方向上测量的所述区(Z)的所述部分的长度的至少15％、更优选为至少25％、还更优选为至少33％、还更优选为至少50％、还更优选为至少75％且还更有利为100％经受所述磁场(B)，
-在施加磁场的区中加速玻璃带的冷却，
-选择熔融金属浴上玻璃的总漂浮长度，该总漂浮长度大于或等于50m，优选地在54m与64m之间。
根据第二方面，本发明提出使用静态磁场来使熔融金属流在玻璃带的界面处变得分层，该玻璃带通过以恒定速度漂浮在熔融金属浴上来制造，对于浴的区的长度的至少一部分这样做，对于该至少一部分，玻璃满足以下关系：
10-3.5Pa.m3.s<μ.h3<10-2Pa.m3.s
其中：-μ：玻璃的粘度，以Pa.s表示，以及
-h：玻璃带的厚度，以米表示。
根据第三方面，本发明提出使用静态磁场来减少玻璃带中的起伏缺陷，该玻璃带通过以恒定速度漂浮在熔融金属浴上来制造。
根据优选实施例，使静态磁场基本垂直于玻璃带的表面施加到位于玻璃带下方的熔融金属的全部或部分，以便减慢所述熔融金属的移动或基本使它固化，对于浴的区的长度的至少一部分这样做，对于该至少一部分，玻璃满足以下关系：
10-3.5Pa.m3.s<μ.h3<10-2Pa.m3.s
其中：-μ：玻璃的粘度，以Pa.s表示，以及
-h：玻璃带的厚度，以米表示。
在该第二和第三方面，可有利地使用这些措施，以便根据下式通过考虑对于制造的玻璃的待获得的平整度分数来固定熔融金属浴上玻璃带的纵向输送速率：
Figure BDA0002267902280000071
其中：
o S：待获得的平整度分数；
o V：玻璃带的纵向移动速率，按m/min；
o h：玻璃带的厚度，以米表示；以及
o C：系数，该系数等于0.85，更优选地等于0.8，实际上甚至等于0.75，或更有利地等于0.7，实际上甚至等于0.65，或还更有利地等于0.55，实际上甚至0.45或甚至0.35。
根据第四方面，本发明还提出一种设计成实施根据前述三个方面中任一个的工艺的设备，且该设备包括：
-储箱，该储箱布置成用于接纳熔融金属浴且是相称的(proportioned)以便使得可能通过使玻璃带沿着纵向移动方向从浴的上游侧(在该处熔融玻璃连续地倾注到熔融金属上)漂浮到浴的下游侧(在该处凝固的玻璃带离开浴)来制造平板玻璃，该储箱具有至少50米且更优选为至少54米的长度；以及
-用于生成静态磁场的装置，该装置基本竖直且放置在储箱上方和/或下方，以便对于储箱的纵向部分使储箱的内部经受所述静态磁场。
根据优选实施例，工艺包括以下特征中的一个或多个：
-装置包括电磁体和/或永磁体，
-装置布置成以便仅对于储箱的宽度的一部分生成磁场，使在浴的侧向边缘中的每个处的相邻区域没有磁场，
-装置布置成以便使生成的磁场在储箱内部施加磁场的整个宽度上基本均匀，
-装置布置成以便使生成的磁场在经受磁场的储箱的纵向部分内的纵向范围内部基本均匀，
-装置布置成以便能够相对于储箱沿着储箱的纵向方向移动，
-设备另外包括：
o提升辊，这些提升辊用于以连续速率输送存在于储箱中的金属浴上的玻璃带，这些提升辊放置在储箱外部，在后者的纵向端部处，和/或
o拉边辊，这些拉边辊用于向金属浴上的玻璃带施加横向于纵向移动方向的负载，这些边辊定位在储箱的两个侧向侧部上。
一般地，本发明特别地适合于制造带有小于或等于3mm厚度的平板玻璃，因为就是为此，在熔融金属的表面处的湍流运动具有将起伏最后施加到玻璃的表面中的最大趋势。它更加适合于制造较薄的平板玻璃，因为待制造的玻璃越薄，起伏缺陷的问题变得越大。因此，本发明对于制造具有小于或等于2.1mm厚度的平板玻璃是特别有利的，或如果它的厚度小于或等于1.4mm，仍还是特别有利的。它在厚度小于1mm的情况下更加有利，且在厚度小于或等于0.7mm的情况下更加有利。然而，对于制造的平板玻璃，优选的是具有至少0.5mm的厚度。此外，本发明非常特别地适合于其中熔融金属浴上玻璃带的纵向移动速率大于或等于10m/min的平板玻璃的工业制造。然而，对于该速率，优选的是小于或等于30m/min。更一般地，本发明也可在其中熔融金属浴上的玻璃带使用较低纵向移动速率的特定制造的上下文中采用。
通过阅读作为示例给出且参照附图的本发明的优选实施例的随后描述，本发明的其它方面、特征和优点将变得显而易见。
图1是用于通过漂浮来制造平板玻璃的设备的图形表示，该设备布置成用于执行根据本发明的优选实施例的工艺。
图2是沿着箭头A-A穿过图1中表示的设备的截面视图的图形表示。
图3和图4是图2中标识的区D的放大，即，分别是上半视图和竖直截面视图。
图5示出通过漂浮来获得的玻璃带的长度的一部分以及在该处记录一维轮廓以便确定所制造玻璃的平整度分数的方式。
图6示出在实施用于确定对于玻璃示例的平整度分数的工艺期间获得的曲线。
如可在图1中看到的，设备包括储箱1，该储箱1分别在储箱1的入口处以及出口处设有侧壁2以及端壁3和4。储箱1包含标记为7的熔融锡或任何其它适合的熔融金属的浴。熔融玻璃从分配通道6在其入口处倾注到熔融金属7浴上，该分配通道6以喷口终止且定位在储箱1的入口壁3上方。形成在熔融金属7浴上的玻璃带8通过在下游侧上放置在储箱1外部的提升辊9来以恒定速度沿着纵向移动方向L从储箱的入口(换句话说，浴的上游侧)连续地输送到它的出口(换句话说，浴的下游侧)。
从玻璃的角度，浴7在玻璃带8的纵向移动方向L上限定多个连续区。在倾注到熔融金属7浴上之后，玻璃在第一区I中的浴上尽可能远地自由扩散。从而形成玻璃带8，该玻璃带8在提升辊9的牵引影响下向下游移动。
然后，在第二区II中，形成中的玻璃带在提升辊9和拉边辊9'的组合作用下承受纵向力和横向指向外部的力。拉边辊9'一般由钢制成，且相对于玻璃带8的纵向移动方向L稍微倾斜。它们一般以根据它们的位置不同且朝下游增加的速度由马达(未表示出)驱动。在该第二区II中，玻璃的衰减(attenuation)开始且后者变薄。在第三区III中，玻璃带在提升辊9的作用下呈其确定的形式，该提升辊9在浴的出口方向上拉它。
第二区II和第三区III一起形成衰减区，该衰减区后接称为固结区的第四区IV，在该处凝固的玻璃带逐渐冷却。
设备包括产生静态磁场B的装置10，在由上述关系(2)限定的熔融金属7浴的临界区Z中熔融金属经受该静态磁场B。临界区Z在该区中玻璃带8没有强制冷却的情况下通常具有4至6米的长度。装置10可采用有电磁体和/或永磁体。
图3和图4示出采用电磁体的装置10的示例。在该情况下，装置10定位在储箱1上方，但它也可定位在储箱1下方。
磁场B优选地基本竖直穿过熔融金属浴。在正常生产条件下，场B优选地在浴的临界区Z中连续地施加，同时玻璃带8以恒定的纵向移动速率在熔融金属7浴上连续地输送。
在特别有利的实施方式中，场B的强度选择成高到足以在熔融金属7浴的基本整个深度上凭借洛伦兹力使熔融金属固化，以便仅留下薄层的熔融金属7依然以分层的方式在与玻璃带8的界面处流动。因此，熔融金属7中与玻璃带8的界面处的湍流运动基本被抑制，且从而避免在玻璃带8的表面处的起伏印记，熔融金属的这些湍流运动如果不抑制它们将产生这些起伏印记。例如，该影响在对于临界区Z中具有64mm深度且该区中具有约14m.m-1玻璃带平均纵向移动速率的锡7浴的场B为约0.1特斯拉的情况下获得。该场B值可通过使用以下相互作用参数来外推到锡(以及还有对于其它金属)的其它深度和其它玻璃速率：
Figure BDA0002267902280000111
其中：
-B：磁场的模量；
-σ：熔融金属的传导率；
-ρ：熔融金属的密度；
-V：玻璃带8在纵向移动方向L上的输送速率；
-h：场B施加区中熔融金属浴的深度。
相互作用参数N使得可能使洛伦兹力对熔融金属7的影响与熔融金属7的惯量的影响相关。如果(理想地)对于静态磁场，相互作用参数N可选择成等于10，数字仿真示出可能将它令人满意地固定在较低值处。然而，对于它，优选的是选择成大于或等于0.5，更优选地大于或等于1，还更优选地大于或等于2，且更有利地大于5。
在图3和图4中以图形示出的示例中，装置10包括在纵向移动方向L上并排布置的多个电磁体，这些电磁体各自包括铜线等的线圈11。如图4中示出的，线圈11用电供给，以便使磁极在熔融金属浴8的纵向方向上交替，这使得可能控制每种情况下两个连续线圈11之间磁场线的闭合。具有高磁导率(因此优选地由铁磁材料制成)的相应芯12放置到每个线圈11中，以便引导磁场线且使磁场在线圈11的芯12下方变得均匀。
对于装置10，优选的是被冷却，例如用水，且对于它，优选的是隔热以便防止任何过热，实际上甚至是在永磁体的情况下使它保持在居里温度下。
熔融金属浴7优选地在玻璃带8的整个宽度上经受场B，以便在该处在玻璃带8的整个宽度上经受体积洛伦兹力。为此，线圈11选择带有足够的宽度(垂直于纵向移动方向L测量)，即，在通常情况下，在4m与5m之间。
对于场B，优选的是在侧向方向(换句话说，垂直于纵向移动方向L的方向)上基本均匀，换句话说，对于场B，优选的是在垂直于移动方向L的熔融金属7浴的同一截面中存在的熔融金属的任何点处具有相同的强度和相同的定向。那样，施加在熔融金属7上的体积洛伦兹力在熔融金属7浴的截面的任何点处基本相同。此外，如果出于实际实施的原因如图3和图4的示例中的情况，场B的强度在纵向位移方向L上不是恒定的(除了与该方向上线圈11的连续相关的场B的反转之外)，然而有利的是，将装置10设计成以便在经受场B的浴7的区(其中场B基本均匀)内提供纵向范围(换句话说，沿着方向L延伸的范围)。这些措施促进熔融金属7在与玻璃带8的整个界面处流动的分层。
此外，对于场B，优选的是在熔融金属7浴的整个宽度上不在侧向方向上施加，但对于它，优选的是停在储箱1的侧壁2与玻璃带8之间中间的侧向水平处。从而促进在储箱1的壁2与玻璃带8之间的熔融金属7浴的侧向区域中水平的熔融金属7中由场B感应的电流线的回送(在玻璃带8下方垂直于纵向移动方向L)。出于该原因，限制电流线与基部5处熔融金属7浴的底部中的电流线竖直回送的风险，且从而还限制浴的底部中有害地加速熔融金属7的对应风险。该措施还使得可能有利地限制装置10和其冷却回路的尺寸，这使得可能采取较小的线圈11且减小消耗的功率。在该情况下，熔融金属7可继续在临界区Z中在不经受场B的熔融金属7浴的侧向区域中流动。因此，在临界区Z上游的浴的部分与临界区Z下游的部分之间，熔融金属7的循环依然是可能的。
对于给定的玻璃带8纵向移动速率，场B对于临界区Z的长度的全部或部分向熔融金属7浴的施加提供所获得玻璃的光学质量上的改进，或换句话说，使得可能在一定程度上增加玻璃带8在纵向方向L上的输送速率，而不损害所获得玻璃的光学质量。对于其中熔融金属7经受场B的临界区Z的长度的部分越大，玻璃带8的输送速率上的增加和/或玻璃的光学质量方面的收益越大。如果仅对于临界区Z的长度的一部分，熔融金属经受(场B)，对于该部分，优选的是放置在区Z的上游侧上，换句话说，在其中玻璃温度最高的位置处，因为在该处最多的起伏施加到玻璃带8的表面中。然而，将理解的是，将场B施加到临界区Z的下游部分的事实还有助于玻璃带8的输送速率上的增加和/或玻璃的光学质量方面的收益。在另一方面，由于在临界区Z的上游生成的起伏缺陷未施加到玻璃带8中的事实，在临界区Z的上游将场B施加到熔融金属7是没有意义的。
计算使得可能确定(出于获得具有2.1mm厚度的钠钙玻璃的同一光学质量的目的)借助于在临界区Z的整个长度上的场B使玻璃带8下方的熔融金属基本固化的事实(在该情况下对应于玻璃150℃的温度区间(interval))，玻璃带8在纵向方向L上的输送速率V相对于其中熔融金属浴7不经受磁场的情况可潜在地增加到1.63倍。如果因此仅对于与玻璃温度最临界的100℃区间所对应的玻璃带8的长度的部分使熔融金属浴7固化，玻璃带8在纵向方向L上的输送速率V相对于其中熔融金属浴7不经受磁场的情况可潜在地增加到1.55倍。类似地，如果对于玻璃温度最临界的50℃区间做相同的事情，玻璃带8在纵向方向L上的输送速率V相对于其中熔融金属浴7不经受磁场的情况可潜在地增加到1.35倍。
可做出规定，在场B的施加区中施加玻璃带8的强制冷却，以便缩短临界区Z。这将有利地使得可能减小装置10的长度。这可借助于置于电磁装置10与玻璃带8之间的水冷却器14和/或定位在熔融金属7浴中的冷却管15来执行。
装置10可有利地应用于没有此类装置的现有技术的标准类型的储箱1。对于现有技术的这些储箱，熔融金属7浴上玻璃8的总漂浮长度(在图2中标记为LR)一般在54m与64m之间。如可在图2中看到的，该长度LR在上游侧上的熔融金属7浴的点(在该处熔融玻璃倾注到熔融金属上)与下游侧上的点(在该处凝固的玻璃带8失去与熔融金属7浴的接触)之间测量。更一般地，优选的是保持漂浮长度LR在至少50m(尽管添加装置10)，情况是这样以便防止在场B的施加区的上游和下游熔融金属7浴中生成对流，其对生产的玻璃的光学质量是有害的。如果熔融金属浴7具有在经受磁场B的浴7的区的上游侧与下游侧之间移动的可能性(由于其中不使熔融金属由磁场B固化的该区侧向的区域)，这都是更优选的。
还可做出规定，通过将永磁体和/或电磁体定位在储箱1下方(除了放置在熔融金属7浴上方的那些之外)来补充装置10，使得磁场线不在熔融金属7浴中闭合。
从装置10关于储箱1的参数选择和布置的角度无论选择什么实施方式，本领域技术人员将考虑(如果适当)磁场B和熔融金属7中感应的电流线与储箱1的构成材料的相互作用(如果它应不是中性的)。
此外，对于装置10，有利的是使得可能根据需求来调整场B的强度(例如借助于可变电压调节器)。对于装置10，也有利的是，能够相对于储箱1沿着纵向移动方向L(或换句话说，沿着储箱1的纵向方向)移动。例如，装置10可由轨道能够移动的机架支承件支承。该措施使得可能根据所制造的平板玻璃的性质和厚度来将装置10放置在浴7的期望点处。
如上文描述的用(对于临界区Z的全部或部分)使熔融金属浴经受静态磁场B的装置来补充用于通过使玻璃带漂浮在熔融金属浴上来制造平板玻璃的设备的事实使得对于期望的光学质量可能增加玻璃带在熔融金属浴上的输送速率。至于钠钙玻璃，在介绍中提到的式(1)的系数C可以以有利的方式充分修改。因此，可能通过选择足够大的磁场B的强度以及对于其中玻璃带8下方熔融金属经受场B的临界区Z的长度的部分(还考虑该长度部分在临界区Z内的定位)来使系数C小于或等于0.85。可能通过适当的选择更加减小系数C，以便小于或等于0.8，实际上甚至0.75，或还更有利为0.7，实际上甚至0.65。
平整度分数S可通过借助于机械或光学轮廓仪直接测量所获得玻璃上的平整度来监测。机械或光学轮廓仪使得可能以足够的采样精度(小于1mm)和幅值精度(小于0.1微米)记录一维平整度轮廓。
为了记录，一维轮廓上的反射中的光功率OPr(x)通过对一维轮廓p(x)的曲线二次求导来计算(通过在充分小于待评估的光学缺陷的波长的间距上、换句话说在该情况下在优选地小于1mm的间距上初步平滑来获得)：
OPr(x)＝2p"(x) (3)
平整度分数S通过计算反射中的光功率的标准偏差来从中推导出：
Figure BDA0002267902280000151
其中
Figure BDA0002267902280000152
表示反射中的光功率的平方的平均(记得在该情况下反射中的光功率的算术平均为零)。
实际上，用于以足够精度确定所制造的平板玻璃的平整度分数S的适当过程如下：
-由图5示出的借助于机械或光学轮廓仪在获得的玻璃上记录一维轮廓的阶段，图5表示在从储箱1提升之后凝固的玻璃带8，标记8a表示其侧向边缘：
o用轮廓仪记录一维轮廓(对于所获得的平板玻璃的至少20个不同的一维轮廓Pn，参见P1、P2、P3、P4等)，对于玻璃的主要面(换句话说，其在制造期间与熔融金属7浴接触，且其相反的另一个与大气接触)中的每个这样做；
o使一维轮廓Pn中的每个沿着垂直于玻璃带8的纵向移动方向L的方向限定(因为沿着该方向的一维轮廓足以说明损害其光学质量的玻璃表面的起伏)，指出已确定，起伏的方向垂直于玻璃带的纵向移动L；
o使一维轮廓Pn中的每个选择带有80cm的长度lp，这使得可能获得对于确定玻璃的光学质量足够显著的记录；
o使一维轮廓Pn中的每个选择在熔融金属7浴上玻璃带8的向前纵向行进方向L上离前一个一米的距离处；
o使一维轮廓Pn中的每个选择以玻璃带为中心(在垂直于熔融金属7浴上玻璃带8的向前行进方向L的方向上考虑)，这防止要考虑可存在朝边缘(由于边辊9')的可能变形：参见虚线M，虚线M代表由边辊9'留下的痕迹；
-由图6(a)至(d)示出的确定平整度分数S的阶段：
o对于记录的每个一维轮廓Pn曲线，其中的一个(作为示例给出)以标记c1的名义示出：
·通过线性回归确定曲线c1的主要斜率(标记为p)；
·从曲线c1扣除主要斜率p，这使得可能将它变平：参见所得曲线c2；
·然后通过带有50mm窗口的鲁棒高斯滤波器对因此变平的曲线c2滤波(如标准ISO 16610-21中描述的)，以便从起伏(标记为O)中分离粗糙度且通过扣除起伏O来仅保留曲线c2的粗糙度，这提供曲线c3，指出已确定，实际上，带有小于或等于50mm波长的起伏对于玻璃的光学质量是关键的；
·然后通过有限差分对粗糙度曲线第一次求导，这提供曲线c4；
·然后通过带有3mm窗口的滑动平均对曲线c4滤波，其中仅保留起伏，其从而提供平滑的曲线c5；
·然后对所得曲线c5第二次求导，从而提供对应于所考虑轮廓的0.5x OPr(x)的曲线c6：参见上文的式(3)；
·然后确定曲线c6的标准偏差的两倍，以便基于所涉及的一维轮廓来评估平整度的分数：参见上文的式(4)；
o计算平板玻璃的平整度分数S，该平整度分数S限定为等于对于所有的一维轮廓Pn所确定的标准偏差的平均。
也可能通过采取由影象图(shadowgraph)测量玻璃的光学质量的方法(例如US 5602 648中描述的)来间接地确定平整度分数。
当然，本发明不限于所描述和表示的示例和实施例，而本发明能够有本领域技术人员可理解(accessible)的多种备选形式。

Claims (60)

1.一种用于通过使玻璃带(8)漂浮在熔融金属(7)的浴中来制造平板玻璃的工艺，其中所述玻璃带(8)沿着纵向移动方向(L)以恒定速率从所述浴的上游侧输送到所述浴的下游侧，在所述上游侧所述熔融玻璃连续地倾注到所述熔融金属(7)上，在所述下游侧凝固的玻璃带离开所述浴，所述工艺包括：
-使位于所述玻璃带(8)下方的所述熔融金属(7)的全部或部分经受静态磁场(B)，所述静态磁场(B)垂直于所述玻璃带(8)的表面，以便减慢所述熔融金属(7)的移动或使它固化，使所述浴的区(Z)的长度的至少一部分经受所述静态磁场(B)，对于所述至少一部分，所述玻璃满足以下关系：
10-3.5 Pa.m3.s < µ.h3 < 10-2 Pa.m3.s
其中：-µ：所述玻璃的粘度，以Pa.s表示，以及
-h：在所述浴的出口处所述玻璃带的厚度，以米表示。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述熔融金属为锡。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-在所述玻璃带(8)的整个宽度上使所述熔融金属(7)经受所述磁场(B)。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-在所述玻璃带(8)的整个宽度上使所述熔融金属(7)经受所述磁场(B)，而不在所述玻璃带(8)的每侧上所述浴的侧向边缘处的相邻区域中使所述熔融金属(7)经受其。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-生成所述磁场(B)，以便在所述玻璃带(8)的整个宽度上均匀。
6.根据权利要求3或权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-生成所述磁场(B)，以便在经受所述磁场(B)的熔融金属(7)浴的区内的纵向范围内部均匀。
7.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-将所述磁场(B)的强度固定在对于所述浴的该区(Z)的长度的至少一部分足以在所述浴的整个深度上使位于所述玻璃带(8)下方的所述熔融金属(7)浴固化的值处，以便在该处使熔融金属流在与所述玻璃带(8)的界面处变得分层。
8.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的工艺，其特征在于，在所述工艺中，所述玻璃是钠钙玻璃，所述工艺包括：
-选择所述磁场(B)的强度，且选择经受所述磁场(B)的所述浴的所述区(Z)内的部分的长度和纵向位置，以便使平整度分数为所述熔融金属(7)浴上所述玻璃带(8)的纵向输送速率的函数，由下式决定：
Figure 52441DEST_PATH_IMAGE001
其中：
o S：平整度分数
o V：所述玻璃带的纵向移动速率，按m/min；
o h：所述玻璃带的厚度，以米表示；以及
o C：系数。
9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述系数等于0.85。
10.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述系数等于0.8。
11.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述系数等于0.75。
12.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述系数等于0.7。
13.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述系数等于0.65。
14.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述系数等于0.55。
15.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述系数等于0.45。
16.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述系数等于0.35。
17.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-在所述玻璃带(8)的纵向移动方向(L)上测量的所述浴的所述区(Z)的长度的至少15%上使所述熔融金属(7)经受所述磁场(B)。
18.根据权利要求17所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-在所述玻璃带(8)的纵向移动方向(L)上测量的所述浴的所述区(Z)的长度的至少25%上使所述熔融金属(7)经受所述磁场(B)。
19.根据权利要求18所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-在所述玻璃带(8)的纵向移动方向(L)上测量的所述浴的所述区(Z)的长度的至少33%上使所述熔融金属(7)经受所述磁场(B)。
20.根据权利要求19所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-在所述玻璃带(8)的纵向移动方向(L)上测量的所述浴的所述区(Z)的长度的至少50%上使所述熔融金属(7)经受所述磁场(B)。
21.根据权利要求20所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-在所述玻璃带(8)的纵向移动方向(L)上测量的所述浴的所述区(Z)的长度的至少75%上使所述熔融金属(7)经受所述磁场(B)。
22.根据权利要求21所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-在所述玻璃带(8)的纵向移动方向(L)上测量的所述浴的所述区(Z)的长度的100%上使所述熔融金属(7)经受所述磁场(B)。
23.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-仅对于在所述玻璃带(8)的纵向移动方向(L)上测量的所述浴的所述区(Z)的长度的一部分，使所述熔融金属(7)经受所述磁场(B)，所述部分从其中所述玻璃的温度最高的所述区(Z)的端部开始延伸。
24.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的工艺，其特征在于，在所述工艺中，与所述上游侧上的所述区(Z)相邻的所述浴的部分的熔融金属(7)不经受所述静态磁场(B)。
25.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的工艺，其特征在于，在所述工艺中，在所述浴的出口处所述玻璃带的厚度小于或等于3mm。
26.根据权利要求25所述的工艺，其特征在于，在所述工艺中，在所述浴的出口处所述玻璃带的厚度小于或等于2.1mm。
27.根据权利要求26所述的工艺，其特征在于，在所述工艺中，在所述浴的出口处所述玻璃带的厚度小于或等于1.4mm。
28.根据权利要求27所述的工艺，其特征在于，在所述工艺中，在所述浴的出口处所述玻璃带的厚度小于1mm。
29.根据权利要求28所述的工艺，其特征在于，在所述工艺中，在所述浴的出口处所述玻璃带的厚度小于或等于0.7mm。
30.根据权利要求25所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-使所述区(Z)的至少一部分经受所述静态磁场(B)，对于所述至少一部分，所述粘度大于3.17 x 105Pa.s。
31.根据权利要求30所述的工艺，其特征在于，所述粘度大于或等于3.50 x 105Pa.s。
32.根据权利要求31所述的工艺，其特征在于，所述粘度大于或等于3.80 x 105Pa.s。
33.根据权利要求32所述的工艺，其特征在于，所述粘度大于或等于5x 105Pa.s。
34.根据权利要求33所述的工艺，其特征在于，所述粘度大于或等于106Pa.s。
35.根据权利要求30所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-使在所述玻璃带的纵向移动方向上测量的所述区(Z)的所述部分的长度的至少15%经受所述磁场(B)。
36.根据权利要求35所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-使在所述玻璃带的纵向移动方向上测量的所述区(Z)的所述部分的长度的至少25%经受所述磁场(B)。
37.根据权利要求36所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-使在所述玻璃带的纵向移动方向上测量的所述区(Z)的所述部分的长度的至少33%经受所述磁场(B)。
38.根据权利要求37所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-使在所述玻璃带的纵向移动方向上测量的所述区(Z)的所述部分的长度的至少50%经受所述磁场(B)。
39.根据权利要求38所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-使在所述玻璃带的纵向移动方向上测量的所述区(Z)的所述部分的长度的至少75%经受所述磁场(B)。
40.根据权利要求39所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-使在所述玻璃带的纵向移动方向上测量的所述区(Z)的所述部分的长度的100%经受所述磁场(B)。
41.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺另外包括：
-在所述磁场(B)的施加区中加速所述玻璃带(8)的冷却。
42.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
-选择所述熔融金属(7)浴上所述玻璃带(8)的总漂浮长度(LR)，所述总漂浮长度(LR)大于或等于50m。
43.一种用静态磁场(B)使熔融金属流在玻璃带(8)的界面处变得分层的方法，所述玻璃带(8)通过以恒定速度漂浮在熔融金属(7)浴上来制造，对于所述浴的区(Z)的长度的至少一部分这样做，对于所述至少一部分，玻璃满足以下关系：
10-3.5 Pa.m3.s < µ.h3 < 10-2 Pa.m3.s
其中：-µ：所述玻璃的粘度，以Pa.s表示，以及
-h：在所述浴的出口处所述玻璃带的厚度，以米表示；
其中，所述静态磁场(B)垂直于所述玻璃带(8)的表面。
44.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，使用以便根据下式通过考虑对于制造的所述玻璃的待获得的平整度分数(S)来另外固定所述熔融金属(7)浴上所述玻璃带(8)的纵向输送速率(V)：
Figure 704002DEST_PATH_IMAGE002
其中：
o S：待获得的平整度分数；
o V：所述玻璃带的纵向移动速率，按m/min；
o h：所述玻璃带的厚度，以米表示；以及
o C：系数。
45.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述系数等于0.85。
46.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述系数等于0.8。
47.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述系数等于0.75。
48.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述系数等于0.7。
49.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述系数等于0.65。
50.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述系数等于0.55。
51.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述系数等于0.45。
52.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述系数等于0.35。
53.一种设计成实施根据权利要求1至权利要求42中任一项所述的工艺的设备，所述设备包括：
-储箱(1)，所述储箱(1)布置成用于接纳熔融金属(7)浴且是相称的以便通过使玻璃带沿着纵向移动方向(L)从所述浴的上游侧漂浮到所述浴的下游侧来制造平板玻璃，在所述上游侧所述熔融玻璃连续地倾注到所述熔融金属(7)上，在所述下游侧所述凝固的玻璃带离开所述浴，所述储箱具有至少50米的长度；以及
-用于生成静态磁场(B)的装置(10)，所述装置(10)竖直且放置在所述储箱(1)上方和/或下方，以便对于所述储箱(1)的纵向部分使所述储箱(1)的内部经受所述静态磁场(B)。
54.根据权利要求53所述的设备，其特征在于，所述储箱具有至少54米的长度。
55.根据权利要求53所述的设备，其特征在于，在所述设备中，所述装置(10)包括电磁体和/或永磁体。
56.根据权利要求53至权利要求55中任一项所述的设备，其特征在于，在所述设备中，所述装置(10)布置成以便仅对于所述储箱(1)的宽度的一部分生成磁场(B)，使在所述浴的侧向边缘中的每个处的相邻区域没有磁场。
57.根据权利要求53至权利要求55中任一项所述的设备，其特征在于，在所述设备中，所述装置(10)布置成以便使生成的所述磁场(B)在所述储箱内部施加所述磁场的整个宽度上均匀。
58.根据权利要求53至权利要求55中任一项所述的设备，其特征在于，在所述设备中，所述装置(10)布置成以便使生成的所述磁场(B)在经受所述磁场(B)的所述储箱(1)的纵向部分内的纵向范围内部均匀。
59.根据权利要求53至权利要求55中的一项所述的设备，其特征在于，在所述设备中，所述装置(10)布置成以便能够相对于所述储箱沿着所述储箱的纵向方向移动。
60.根据权利要求53至权利要求55中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备另外包括：
-提升辊(9)，所述提升辊(9)用于以连续速率输送存在于所述储箱(1)中的所述金属浴上的所述玻璃带(8)，所述提升辊放置在所述储箱(1)外部，在后者的纵向端部处，和/或
-拉边辊(9')，所述拉边辊(9')用于向所述金属浴上的所述玻璃带(8)施加横向于所述纵向移动方向的负载，所述边辊定位在所述储箱(1)的两个侧向侧部上。
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