DD142178A2

DD142178A2 - Verfahren zum glasschmelzen in platingeraeten oder-anlagen

Info

Publication number: DD142178A2
Application number: DD21126779A
Authority: DD
Inventors: Bernd Fischer
Original assignee: Bernd Fischer
Priority date: 1979-02-28
Filing date: 1979-02-28
Publication date: 1980-06-11

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der Glasschmelztechnologie nach Patent 137 437. Ziel der Erfindung ist es, den Korrosionseinfluß beim Schmelzen von Gläsern, z.B. Phosphatgläsern, auf Platinwerkstoffe zu vermindern. Dadurch soll die Aufgabe gelöst werden, Platinwerkstoffe auch beim Schmelzen von Gläsern einzusetzen, die eine große Aggressivität gegenüber Platin besitzen, um Gläser höherer Reinheit und Fehlerfreiheit mit einer größeren Gutausbeute herstellen zu können. Verschiedene Gläser, z.B. Phosphatgläser, besitzen eine große Aggressivität gegenüber Platinwerkstoffen, die vor allem beim Erwärmen und Einschmelzen der Gemenge vorhanden ist, während der Angriff durch eine gebildete Glasschmelze viel geringer ist. Die Erfindung beinhaltet daher ein Einschmelzen von herkömmlich hergestellten Glasbrocken und das anschließende Läutern der Schmelzen in Geräten oder Anlagen unter Anwendung von Platinwerkstoffen, wobei eine wesentlich geringere Korrosion der Platinwerkstoffe im Vergleich zum Gemengeeinschmelzen eintritt. Die Erfindung ist beim Glasschmelzen anwendbar, wenn beim Geroengeeinschrnelzen eine zu große Platinkorrosion auftritt.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zum Glasschmelzen in Platingeräten oder -anlagen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, durch das das Schmelzen von Gläsern z. B. Phosphatgläser, die beim Schmelzvorgang gegenüber Platinwerkstoffen (Reinplatin, Legierungen mit Platin als Hauptbestandteil, dispersionsverfestigtes Platin, dispersionsverfestigte Platinlegierungen, Plattierungen aus oder mit Platin als Hauptbestandteil) aggressive Reaktionsprodukte freisetzen, in Schmelzgeräten und -anlagen (z. B. Tiegel und Wannen) oder Teilen davon aus Platinwerkstoffen oder mit einer Auskleidung bzw. Ummantelung oder Beschichtung aus Platinwerkstoffen ermöglicht wird bzw. durch das die Korrosion der Platinwerkstoffe beim Glas-' schmelzen verringert wird.

Die Erfindung ist anwendbar in der Glasindustrie beim Schmelzen von Glas.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Der Einsatz von Platinwerkstoffcn für Schmelzgeräte und -anlagen ist bekannt und hat sich in der Glasindustrie bereits vielfach bewährt. Durch die Verkleidung der besonders der Korrosion und Erosion unterliegenden Teile von Glasschiaeizanlagen· bzw, durch die Auskleidung der Schmelzwannen mit Platinwerkstoffen oder durch die Anwendung von Tiegeln aus Platinwerkstoffen wird eine Verunreinigung der Schmelzen durch Korrosionsprodukte sowie einer Herabsetzung der Schmelzdauer der keramischen Schmelzanlagen bzw. Teilen davon entgegengewirkt.

Beim Schmelzen optischer Gläser v/erden Platinwerkstoffe für Schmelztiegel, Wannen und Anlagenteile verwendet, um die zunehmend höheren Anforderungen hinsichtlich Reinheit und

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Fehlerfreiheit der Gläser erfüllen zu können und um eine größere Gutausbeute aus einer Schmelze zu erzielen.

Weiterhin erfordern stark basische Schmelzen optischer Gläser den Einsatz von Platinwerkstoffen, weil die keramisches Feuerfestmaterial sehr rasch zerstören.

Die Platinwerkstoffe sind aber gegenüber Glasschmelzen nicht völlig resistent· Durch den Korrosionsangriff, den Glasschmelzen gegenüber Platinwerkstoffen bei hohen Temperaturen ausüben, kommt es häufig zu Schadenfällen an Schmelzgeräten und ♦-anlagen,, Auf Grund der großen Aggressivität, die verschiedene Gläser, z. B. Phosphat·* glaser gegenüber Platinwerkstoffen besitzen, ist ein Einsatz von Platinwerkstoffen in Geräten und Anlagen beim Schmelzen dieser Gläser nicht möglich. Beim Schmelzen dieser Gläser findet ein heftiger Korrosionsangriff auf Platin statt, wodurch die Warmfestigkeit und Standzeit der Platinwerkstoffe stark verringert wird, so daß Schraelzgeräte und -anlagen aus Platinwerkstoffen nach kurzer Zeit zerstört wurden.

Eine Reihe chemischer Elemente, die in den Gläsern als Verbindungen vorliegen können, bildet mit Platin niedrigschmelzende Phasen und Eutektika. Das ist z. B. gegeben bei den Elementen P, As, Sb, Pb, Si, Bi, B u. a,, Werden diese Elemente beim Glasschmelzen aus ihren Verbindungen in die Elementarform reduziert, kommt es zu einer Eindiffusion in die Platinwerkstoffe. Die dadurch im Metall

entstehenden flüssigen Einlagerungen unterbrechen den Werkstoff— j

Zusammenhang, verursachen bei mechanischer Belastung infolge Kerbwirkung Hißbildung und setzen so die Warmfestigkeit und Standzeit der Platinwerkstoffe erheblich herab.

Deshalb werden verschiedene Gläser, z« B. Phosphatgläser, noch in Tiegeln oder Wannen aus keramischen Feuerfestmaterial erschmolzen, obwohl sich dabei nicht eine so hohe Reinheit, Fehlerfreiheit und Gutausbeute des Glases erzielen läßt, wie sie bei anderen Gläsern unter Verwendung von Platinwerkstoffen in den Schmelzgeräten und •»anlagen erreicht wird«

Es wurde auch bereits nach Patent -^37 437" vorgeschlagen zur Verringerung der Korrosion von Platinv/erkstoff en durch gegen«· über Platin aggressive Gläser ein Verfahren anzuwenden, bei

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den die Gemenge in keramischen Häfen oder Anlagen mit einer Aus- . kleidung aus keramischen Feuerfestmaterial bei einer Temperatur von 0,60 bis 0,90 Schmelztemperatur (Kelvin) so lange gesintert werden, bis keine erkennbaren Reaktionen mehr stattfinden. Die entstandene Masse wird nach der Abkühlung zerkleinert und in Geräten oder Anlagen aus Platinwerkstoffen eingeschmolzen. Obwohl dieses Verfahren geeignet ist, den Korrosionsangriff gegenüber Platin wesentlich herabzusetzen, erfordert seine Anwendung doch spezielle, für den Sinterprozeß geeignete Anlagen. Es kann nicht ohne weiteres in den in den Betrieben zum Schmelzen von Glas vorhandenen Anlagen durchgeführt werden.

Ziel der Erfindung

Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, einen Verfahrensweg zu finden, durch den Platinwerkstoffe beim Schmelzen von Gläsern, z. B, Phosphatgläsern, deren Gemenge beim Schmelzvorgang gegenüber Platin aggressive Reaktionsprodukte bilden, angewandt werden können, um dadurch die Seinheit, Fehlerfreiheit und Gutausbeute der Gläser zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, einen Verfahrensweg zum Schmelzen derartiger Gemenge zu schaffen, durch den der Korrosionsangriff der Gläser auf die Platinwerkstoffe verringert wird, so daß eine Anwendung von Platinwerkstoffen für die Glasschtnelzgeräte und -anlagen ermöglicht wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Geraenge für die Gläser in einem ersten Verfahrensschritt in Tiegeln oder Wannen aus keramischen Feuerfestmaterial eingeschmolzen, die gebildeten Schmelzen unmittelbar danach abgegossen und zum Erkalten gebracht, die entstandenen Gläser in einem zweiten Verfahrensschritt mechanisch zu Brocken zerkleinert und die Brocken in einem dritten Verfahrensschritt in Geräten oder Anlagen aus Platinwerkstoffen oder mit Platinauskleidung, Beschichtung, Plattierung bzw. Ummantelung mit Platinwerkstoffen erneut eingeschmolzen (Brockenschmelze) und die Schmelzen geläutert v/erden. Der gesamte Prozeß der Glasherstellung erfolgt von Beginn der Brockenschmelze an in Gera-

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ten oder Anlagen unter Anwendung von Platinwerkstoffeu. Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung ist es gegenüber der herkömmlichen Technologie des Schmelzens und Läuterns in keramischen Tiegeln und Wannen möglich, Gläser, z. B. Phosphatgläser_t höherer Qualität mit einer größeren Gutausbeute herzustellen. Die erzielbare Qualitätsverbesserung, die bei optischen Gläsern in einer Erhöhung der Reinheit, Homogenität, Schlieren- und Blasenfreiheit besteht und die Vergrößerung der Gutausbeute rechtfertigen den höheren Arbeitsaufwand für das erfindungsgemäße Verfahren.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Aggressivität beim Schmelzen verschiedener Gläser, z. B. Phosphatgläser, gegenüber Platinwerkstoffen beim Erhitzen und Einschmelzen von Gemenge zwar sehr groß ist, aber dann eine gebildete Glasschmelze nur noch eine geringe korrosive Wirkung gegenüber Platinwerkstoffen ausübt. Beim Erhitzen und Einschmelzen der Gemenge laufen chemische Reaktionen ab, bei denen Elemente freigesetzt werden, die einen starken Korrosionsangriff auf die Platinwerkstoffe hervorrufen. So kommt es z. B. beim Erhitzen und Einschmelzen von Gemengen für Phosphat— glaser zur Freisetzung von Phosphor, der mit Platin ein Eutektikum mit einem Schmelzpunkt von nur 861 K bildet. Durch die auf diese Weise in den Platinwerkstoffen bei den viel höheren Schmelztemperaturen der Gemenge entstehenden flüssigen Einlagerungen wird die Warmfestigkeit der Platinwerkstoffe und damit die Standzeit der Schmelzgeräte und —anlagen stark verringert. Die Schmelzgeräte und -anlagen aus Platinwerkstoffen werden vor allem durch Reaktionsprodukte, die beim Erhitzen und Einschmelzen der Gemenge entstehen, geschädigt, aber wesentlich weniger durch die gebildete Glasschmelze. Wenn einmal eine Glasschmelze entstanden ist, sind die für das Platin schädlichen Reaktionen im wesentlichen abgelaufen, so daß die aus der Schmelze durch Abkühlung und Zerkleinerung hergestellten Brocken bei ihrem erneuten Erwärmen und Einschmelzen und anschließend die wieder vorliegende Schmelze das Platin nur noch geringfügiger angreifen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1:

Warmzugfestigkeit von Platin in Abhängigkeit der Einwirkungszeit beim Schmelzen von Gemenge und Brocken eines Phosphatglases;

*J = 1640 K für das Schmelzen und für die anschließende Ermittlung der ^armzugfestigkeit

Fig. 2:

Standzeit und Bruchdehnung im Standversuch von Platin in Abhängigkeit der Einwirkungszeit beim Schmelzen von Gemenge und Brocken eines Phosphatglases;V = 1640 K für das Schmelzen und für den anschließenden Standversuch bei d = 1,5mm und F = 1,7 N = const.

Fig. 3:

Warmzugiestigkeit und Standzeit von Platin in Abhängigkeit der Einwirkungszeit einer Phosphatglasschmelze;\J - 1640 K für die Schmelze und für den anschließenden Warmzugversuch· sowie für den Standversuch bei d = 1,5 mm und F = 1,7 N = const.

j Das Phosphatgemenge für die als Beispiel aufgeführten Untersuchungen,

! - «deren Ergebnisse in Fig. 1 bis 3 dargestellt werden, hat folgende

Zusammensetzung :

Aluminiumtnetaphosphat Al (P0o)o

Zinkmetaphosphat Zn (PO )

! Magnesiummetaphosphat Mg (PO ) 15/

Bororthophosphat BPO^ 10%

; Die Figuren 1 und 2 beweisen am Beispiel eines Phosphatglases ausgewählter Zusammensetzung und der experimentell ermittelten Warmzugfestigkeit % und Standzeit T die für die Erfindung

Jj S

wesentliche Tatsache, daß die Warmfestigkeit von Platin durch das Erhitzen und Einschmelzen von Gemenge in kurzer Zeit beträchtlich verringert wird, während durch das Erhitzen und Einschmelzen von Brocken keine merkliche Beeinträchtigung der Warmfestigkeit eintritt. Im Warmzugversuch wurde eine Herabsetzung der Warmzugfestigkeit (Fig. 1) von Platin auf Null durch die Einwirkung des sich erwärmenden und einschmelzenden Gemenges innerhalb von etwa 15 Minuten festgestellt.

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Dagegen zeigten unter gleichen Versuchsbedingungen sich erwärmende und einschmelzende Brocken keinen Einfluß auf die V/armzugfestigkeit des Platins. Im Standversuch wurde unter den gewählten Versuchsbedingungen (Probendurchmesser d s 1,5 mai, Belastung F = 1,7 N = const.) die Standzeit bereits innerhalb von 2 Minuten durch die Einwirkung des Gemenges auf Null reduziert, während Brocken wiederum keinen Einfluß ergaben. (Fig. 2)

Die Fig. 3 zeigt am Beispiel des gleichen Phosphatglases die für die Erfindung ebenfalls entscheidende Tatsache, daß sich die Warmfestigkeit von Platin, das der Glasschmelze im Dauerversuch ausgesetzt wird, nicht merklich verringert.

Die Warmzugfestigkeit und Standzeit (Fig. 3) von Platin wurden selbst bei einer Einwirkungszeit der Glasschmelze bis zu 500 Stunden nicht herabgesetzt, wobei das Platin erst nach dem Einschmelzen des Gemenges in die gebildete Glasschmelze eingebracht wurde.

Damit ist nachgewiesen, daß Platin durch sich erwärmendes und einschmelzendes Gemenge stark geschädigt wird, während beim Einschmelzen von Glasbrocken und durch Glasschmelze auch bei langen Einwirkungszeiten keine wesentliche Schädigung hervorgerufen wird. Daher können durch die Anwendung der Brockenschmelze Platinwerkstoffe auch bei der Herstellung von Gläsern, die gegenüber Platin eine große Aggressivität besitzen, z. B. bei der Herstellung von Phosphatgläsern, eingesetzt werden, um eine höhere Glasqualität und Gutausbeute zu erzielen.

Claims

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Erfindungsanspruch

j Verfahren zum Schmelzen von Gläsern nach Patent /*S*7 4*87

deren Gemenge beim Schmelzvorgang gegenüber Platinwerkstoffen

aggressive Reaktionsprodukte freisetzen, in Platingeräten oder j -anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemenge in einem ersten

Verfahrensschritt in an sich bekannten Tiegeln oder Wannen aus keramischen Feuerfestmaterial eingeschmolzen, abgegossen und zum Erkalten gebracht werden, die Gläser in einem zweiten Verfahrens— schritt mechanisch zu Brocken zerkleinert und diese in einem dritten Verfahrensschritt in Geräten oder Anlagen aus Platinwerk— , stoffen ader mit teilweiser oder vollständiger Auskleidung, Be« schichtung, Plattierung oder Ummantelung aus Platinwerkstoffen erneut eingeschmolzen und in bekannter Weise geläutert werden.

Hierzu JL_$eiien Zeichnungen