DE1421710C - Verfahren und Vorrichtung zum Form walzen von dünnen und schmalen Bandern mit gleichförmigem Querschnitt aus leicht entglasbarem oder thermisch kristallisier barem Glas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formwalzen von dünnen und schmalen Bändern mit gleichförmigem Querschnitt aus leicht entglasbarem oder thermisch kristallisierbarem Glas oder glasartigem Material mit einer extrem niedrigen Viskosität in geschmolzenem Zustand und der Neigung, unerwünschte Kristalle und Wulstränder im fertiggestellten Band zu bilden.

Aus der USA.-Patentschrift 1413 766 und aus der deutschen Patentschrift 70 228 sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um schmelzflüssige Materialien mit einer zur Aufrechterhaltung eines Glasvorrates minimaler Tiefe vor einer Bandformungsstelle ausreichenden Geschwindigkeit zuzuführen und kontinuierlich abzuziehen. Bei Vorrichtungen bekannter Art ist die Bandformungsstelle aus zusammenwirkenden, parallelen und zylindrischen Walzen gebildet, welche geschlossene, Kanäle bildende Rillen im Außenumfang wenigstens einer Walze an der Eingriffstelle aufweisen. Durch diese Walzen wird das durch die Eingabe zugeführte Material in Bandform nach unten abgezogen.

Beim Walzen von Glasschmelzen niedriger Viskosität, beispielsweise beim Walzen von leicht entglasbaren oder thermisch kristallisierbaren, niedrige Viskosität aufweisenden Bariumtitanat-Gläsern treten besondere Probleme auf, die für jedes dieser Gläser anders geartet sind. Die Glasschmelzen niedriger Viskosität weisen extrem hohe Oberflächenspannung auf und haben die Neigung, Tropfen zu bilden und von der Abgabeöffnung abzutropfen. Infolgedessen ist es außerordentlich schwierig, einen kontinuierlichen Schmelzstrom bis zur Eingriffsstelle der Walzen mit der erforderlichen, vergleichsweise niedrigen Strömungsgeschwindigkeit zuzuführen. Außerdem hat sich herausgestellt, daß in Anbetracht der außerordentlich leichten Entglasbarkeit das Ausmaß und die Dauer der Berührung des Glases mit der Oberfläche der Walzen vor dem Eintritt in die Eingriffsstelle auf einem Minimum gehalten werden muß und daß die gesamten Außenflächen, einschließlich der Vorderfläche, Rückfläche und der Seitenkantenteile des durch die Walzen laufenden Bandes im wesentlichen sofort gekühlt werden müssen, um eine unerwünschte Entglasung oder Vorkristallisation zu vermeiden. Außerdem ist das gleichzeitige Absetzen der gesamten äußeren Oberflächenteile einschließlich der seitlichen Kantenteile des Bandes bei dessen Durchgang durch den Eingriff der zusammenwirkenden Walzen erforderlich, damit sich kein Wulstrand bilden kann, der sich sonst infolge der durch diese Kantenteile zurückgehaltenen Eigenwärme bildet. Mit Verfahren und Vorrichtungen bekannter Art war es bislang unmöglich, die beim Abziehen von Glasschmelzen niedriger Viskosität auftretenden Probleme der genannten Art zu beseitigen.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formwalzen von dünnen und schmalen Bändern mit gleichförmigem Querschnitt aus leicht entglasbarem oder thermisch kristallisierbarem Glas oder glasartigem Material mit einer extrem niedrigen Viskosität in geschmolzenem Zustand und der Neigung, unerwünschte Kristalle und Wulstränder im fertiggestellten Band zu bilden, zu schaffen, durch welche die Schmelzen niedriger Viskosität, beispielsweise einer Viskosität von unter 10 Poises am Walzenzuführungsbereich, kontinuierlich zugeführt werden können, um extrem dünne Bänder mit einer Stärke von beispielsweise in der Größenordnung zwischen 0,025 und 0,25 mm zu fertigen.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Formwalzen dadurch gelöst, daß das geschmolzene Material längs einer drahtähnlichen Führung der Eingriffsstelle der Walzen zugeführt und das Material über die drahtähnliche Führung zur Unterstützung der Steuerung der Zulaufmenge und der Gleichförmigkeit veränderlich beheizt wird und das Material in an sich bekannter Weise zu einem eine minimale Tiefe aufweisenden Vorrat direkt an der Eingriffsstelle der Walzen zur Verminderung der Berührung mit den Walzenoberflächen aufgestaut wird, bevor es durch die an der Eingriffsstelle der Walzen gebildeten und seitlich geschlossenen Öffnungen hindurchgezogen wird, wodurch die unerwünschte Kristallisation des geschmolzenen Materials verhindert wird, und daß zum gleichzeitigen und allseitigen Verfestigen des Bandes, einschließlich der Ränder und somit zur Verhinderung der Wulstbildung an den Rändern die Umdrehungsgeschwindigkeit^ und der Grad der Kühlung der Walzen gesteuert werden.

Vorteilhafterweise wird das Verfahren so durchgeführt, daß das geschmolzene Material vor der Bandformungsstelle auf einer Viskosität zwischen 0,3 und 10 Poises gehalten wird. Zweckmäßigerweise wird dabei die Bandbildungsgeschwindigkeit auf 18 bis 30 m pro Minute gehalten.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist mit einer Zuführung für schmelzflüssiges Glas niederer Viskosität mit einer geeigneten Abgabeöffnung und mit zwei parallelen, zusammenarbeitenden Walzen versehen, die neben der Abgabeöffnung zur Aufnahme des schmelzflüssigen Glases angeordnet sind und die einander ergänzende Umfangsnuten aufweisen, die eine oder mehrere seitlich geschlossene Durchlässe an der Eingriffsstelle der Walzen zur Aufnahme des geschmolzenen Materials bilden, wobei die zur Lösung der Aufgabe dienende Anordnung so getroffen ist, daß die Zuführung ein drahtähnliches Führungsteil ist, das mit einer elektrischen Heizung zur Führung des geschmolzenen Materials mit einem vorherbestimmten und gesteuerten, jedoch veränderlichen Betrag von der Abgabeöffnung zur Eingriffsstelle der Walzen versehen ist, wo die Zuführung einen Vorrat minimaler Tiefe bildet, und daß die Nuten abgerundete Ecken oder Bogenflächerf zur Verminderung des kritischen Punktes der Zuführmenge des geschmolzenen Materials aufweisen.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Materialeingabe so ausgebildet, daß das Führungsteil aus Platin oder einer Platin-Rhodiummischung hergestellt und U-förmig gebogen ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert. Diese zeigt in

F i g. Leine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zur Wiedergabe der Zuführung eines kontinuierlichen Stromes von niedrige Viskosität aufweisenden, geschmolzenen Materials, z. B. Glas, zur Eingriffsstelle eines Paares zusammenwirkender Walzen und die Bildung eines Bandes; und in

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Paar zusammenwirkender Walzen gemäß der vorliegenden Erfindung.

Nach den Zeichnungen und insbesondere nach

3 4

F i 2. 1 weist ein Paar zusammenwirkender Waben herzustellenden Bandes. Die Kantenteile oder äuße- 10,10' ein Paar von komplementären Umfangs- ren Ränder e, e' der Walzen 10,10' werden während rillen a, ä' auf. die hinsichtlich der Tiefe zur besseren des Walzvorganges im wesentlichen in kontinuier-Deutlichkeit wesentlich übertrieben gezeichnet sind lichem Walzeingriff gehalten, und das aus dem Vorrat und an der Eingriffsstelle der Walzen eine öffnung 5 15 kommende, geschmolzene glasartige Material wird oder einen seitlich geschlossenen Kanal Ua bilden, allein durch die von den gewünschten Rillenteilcn wie man auch aus F i g. 2 erkennt. Geschmolzenes gebildeten Öffnungen gerichtet.
Glas oder sonstiges glasartiges Material 12 mit nied- Die Rille b in der Walze 10 besitzt ähnliche wie riser Viskosität wird aus einer Öffnung 14 eines ge- die Rillen α und d gerundete Ränder. Jedoch besitzt eigneten Schmelz- und Läuterungsofens, der der io unähnlich den Rillen α und d die Rille b keine zuEinfachheit halber weggelassen ist, auf eine Draht- sammenwirkende, komplementäre Rille in der Walze führung 13 zugeführt. Das geschmolzene Glas 12 10', sondern wirkt mit dem Teil e' am Außenumfang strömt längs der Drahtführung 13 in kontinuierlichem der Walze 10' unter kontinuierlicher Bildung einer Strom zu einer Stelle unmittelbar oberhalb der Ein- Öffnung oder eines seitlich begrenzten Kanals 11 b «riffssteile 11 der zusammenwirkenden Walzen 10, 15 zusammen. Die Rille b wird infolgedessen eine Tiefe 10', wo sich ein Vorrat 15 aus dem Schmelzgut bildet. von im wesentlichen der gewünschten Tiefe des Die Führung 13 kann die Form einer U-förmig ge- herzustellenden Bandes aufweisen. Beim Walzen mit boszenen Schlaufe haben, welche in erwünschter einer einzigen Rille, d. h. ohne zusätzliche oder Weise, beispielsweise mittels elektrischem Strom, Komplementärrille in der gegenüberliegenden Walze erhitzt wird, um die Strömung des niedrige Viskosität 20 ist es wünschenswert, die Rille mit gerundeten aufweisenden Glases od. dgl. in einem kontinuier- Rändern wie bei den Riller, α, b und d nach Fig. 2 liehen Strom längs dieser Führung zu erleichtern zu versehen. Findet eine einzige Rille Verwen- und die Entglasung des Materials auf diesem Wege dung, die wie- die Rille c nach Fig. 2 eckige zu verhindern. Die Walzen 10,10' laufen kontinuier- Ränder aufweist, dann neigt das Band dazu, sich lieh in Richtung der aus Fig. 1 ersichtlichen as in der Rille festzusetzen und um die Walze herl'feile um, ziehen das geschmolzene Material von umzulaufen.

dem Vorrat 15 und führen es durch den seitlich Im Betrieb wird das geschmolzene, niedrige Visgeschlossenen Kanal oder die sich kontinuierlich kosität aufweisende Glas aus einem Schmelz- und bildende Öffnung 11a hindurch, wobei Vorder-, Raffinierungsbereich zu der Drahtführung 13 geführt. Rück- und Seitenteile unter Bildung eines Ban- 30 Die Drahtführung 13, die aus einem Platin- oder des 16 von verbesserter Querschnittsgleichför- Platin-Rhodiumlegierungsdraht besteht, wird so weit migkeit im wesentlichen gleichzeitig verfestigt erhitzt, daß das niedrige Viskosität aufweisende Glas werden. auf seinem Weg zum Vorrat 15 in geschmolzenem

Nach F i g. 2 weisen die zusammenwirkenden Zustand gehalten wird. Der sich an der Eingriffsstelle Walzen 10,10' eine Vielzahl komplementärer Rillen 35 der Walzen 10, 10' bildende Vorrat 15 wird auf a, a, c, c' und d, d' auf, so daß eine Vielzahl von minimaler Tiefe gehalten, um Ausmaß und Dauer Bändern verschiedener Dicke und Breite auf einem der Berührung des geschmolzenen Glases mit den Walzensatz dadurch hergestellt werden kann, daß Walzenoberflächen vor dem Durchgang des Glases man den zugeführten Schmelzgutstrom auf einen durch die Eingriffsstelle auf einem Minimum zu vorgewählten Bereich an der Eingriffsstelle der Wal- 40 halten und damit die Entglasung auf diesen Walzenzen richtet. Man kann nicht nur die Breite und Tiefe oberflächenteilen zu verhindern. Die Walzen 10,10', der verschiedenen Rillen variieren, sondern auch ihre die durch Wasser gekühlt werden, um eine konstante Querschnittsform. Die Rillen a, a' und d, d' weisen Walzentemperatur aufrechtzuerhalten, werden mit beispielsweise gerundete Kanten oder bogenförmige einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Umlauf Teile auf, wobei die Rillen a, a' etwas breiter als die 45 gesetzt, um das geschmolzene Glas vom Vorrat 15 Rillen d, d' sind. Die Rillen c, c' haben nach dem abzuziehen und es durch die sich kontinuierlich Ausführungsbeispiel eckige Seitenkanten. Es hat sich bildende Öffnung oder den seitlich begrenzten Kanal jedoch herausgestellt, daß solche eckig begrenzten hindurchzuführen, der durch die zusammenwirkenden Rillen eine außerordentlich saubere Regelung des Rillen mit einer Geschwindigkeit gebildet wird, die Schmelzgutstromes voraussetzen, da die Wulstränder, 50 ausreicht, um alle Oberflächenteile des Bandes im die bei den üblichen, nicht gerillten Walzen sonst wesentlichen gleichmäßig zu kühlen und abzusetzen entstehen, sich nur dann nicht bilden, wenn diese und dadurch eine Wulstrandbildung und Entglasung eckigen Kanten vollständig ausgefüllt sind. Bei ge- an den Rändern zu verhindern und somit ein Band rundeten Rändern ist die Ziehgeschwindigkeit nicht mit' verbesserter Querschnittsgleichmäßigkeit zu so kritisch, wie man erwarten möchte, da die gerun- 55 erzeugen. Versucht man, die Walzen mit der gedeten Randteile solcher Rillen die Seitenränder des wünschten niedrigen Strömungsgeschwindigkeit mit Bandes unter Beseitigung der Wulstbildung gleich- einem leicht entglasbaren, niedrige Viskosität aufmäßig abkühlen, selbst wenn die Rillen nicht gleich- weisenden, geschmolzenen glasartigen Material mit mäßig gefüllt sind. vergleichsweise hoher Oberflächenspannung ohne

Verwendet man zusammenwirkende oder komple- 60 Verwendung der Drahtführung zu beaufschlagen, mentäre Rillen, beispielsweise die Rillen a, d, c, c' dann stellt sich heraus, daß man nicht nur keinen und d, d', dann ist jeder der zusammenwirkenden kontinuierlichen Strom wegen der hohen Ober- Rillen auf eine Tiefe von annähernd der Hälfte der flächenspannung des Glases erzielen kann, weil dieses gewünschten Stärke des herzustellenden Bandes aus- in Tropfen anfällt, sondern diese Tropfen wegen der gefräst. Infolgedessen haben die sich ergebenden 65 hohen Entglasungsgeschwindigkeit auch die Neigung kontinuierlich arbeitenden öffnungen oder seitlich besitzen, vor Erreichen des in der Eingriffsstelle der geschlossenen Kanäle 11a, lic und Ud jeweils eine Walzen vorliegenden Vorrates zu entglasen. Es zeigt Tiefe von annähernd der gewünschten Dicke des sich ferner, daß beim Formen dieses Materials durch

übliche, glatte Oberflächen aufweisende Walzen zu einem Band die Ränder des Bandes nicht entsprechend gekühlt und abgesetzt werden und infohiedcsscn nicht nur die Kanten die Neigung haben zu entglasen, sondern infolge der hohen Oberflächen· spannung nach dem Verlassen der Walzen Wulstränder entstehen. Obwohl eine vergleichsweise niedrige Strömungsgeschwindigkeit zur Herstellung sehr dünner Bänder erforde.lich ist. hängt die Strömungsgeschwindigkeit selbstverständlich von der Breite und Dicke des hergestellten Bandes ab. Beispielsweise reicht bei der Herstellung eines Bandes mit einer Dicke von etwa 0,075 mm und einer Breite von etwa 3 mm eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1000 g pro Stunde aus, während bei der Herstellung eines Bandes mit einer Dicke von etwa 0,25 mm und einer Breite von etwa 19 mm eine Strömungsgeschwindigkcii von etwa 38 kg pro Stunde erforderlich ist. Die Geschwindigkeit, mit der ein solches Band gewalzt wird, ist jedoch auf einen wirksamen Arbeitsbereich zwischen 20 und 35 m pro Minute beschränkt. Niedrigere Walzgeschwindigkeiten führen zu einer zerquetschten Bandmitte, während bei höheren Walzgeschwindigkeiten die Bänder die Walze in einem extrem weichen und manchmal noch nüriigen Zustand verlassen.

Das folgende besondere Ausführur.gsbei;piel für die Erfindung ist selbstverständlich nur ein Illnstrationsbeispiel, um dem Fachmann das Prinzip der Erfindung näher zu erläutern. Ein eine außerordentlieh niedrige Viskosität aufweisendes und leicht entglasbares Bariumtitanatglas mit einer vergleichsweise hohen Oberflächenspannung wurde auf eine elektrisch beheizte Platindrahtführung mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 g pro Stunde zugeführt. Die Führung wurde auf eine Temperatur von etwa 1350⁰C erhitzt und ein kontinuierlicher Strom ies geschmolzenen Bariumtitanatglases mit einer Viskosität von etwa ·/·.· Poises zu einem minimal tiefen Vorrat an einem vorgewählten Bereich zwischen einem Paar zusammenwirkender, wassergekühlter Walzen unmittelbar oberhalb der Eingrifisstelle zugeführt. Die Walzen waren mit einem Paar komplementärer Umfangsrülen von im wesentlichen der gleichen Tiefe versehen, so daß eine seitlich geschlossene öffnung oder ein Kanal mit einer Breite von etwa 3 mm und einer Dicke von etwa 0,075 mm entstand. Die Walzen wurden unter Walzkontakt ihrer Außenränder mit einer Geschwindigkeit in Umlauf versetzt, die ausreichte, um kontinuierlich ein Band mit einer Breite von etwa 3 mm und einer Stärke von etwa 0,075 mm mit einer Geschwindigkeit von etwa 24 m pro Minute zu erzeugen. Da das geschmolzene, zur Herstellung des Bandes verwendete Glas vom Vorrat nur durch den sich kontinuierlieh bildenden, seitlich geschlossenen Kanal abgezogen wurde, wurden Vorder-, Rück- und Randteile des Bandes im wesentlichen gleichzeitig beim Durchgang des Bandes durch die Walzen gekühlt und abgesetzt. Infolgedessen hatte das derart hergestellte Band eine verbesserte Homogenität und einen gleichmäßigeren Querschnitt, da ein solches gleichmäßiges Kühlen eine zufällige Entglasung und die Bildung von Wulsträndcni, die sonst beim üblichen kontinuierlichen Oberflächenkontaktwalzen unvermeidlich sind, verhindert wurden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Formwalzen von dünnen und schmalen Bändern mit gleichförmigem Querschnitt aus leicht entglasbarem oder thermisch kristallisierbarem Glas oder glasartigem Material mit einer extrem niedrigen Viskosität in geschmolzenem Zustand und der Neigung, unerwünschte Kristalle und Wulstränder im fertiggestellten Band zu bilden, wobei das geschmolzene Material in einer bestimmten Menge vertikal nach unten aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Material längs einer drahtähnlichen Führung der Eingrifisstelle der Walzen zugeführt und das Material über die drahtähnliche Führung zur Unterstützung der Steuerung der Zulaufmenge und der Gleichförmigkeit veränderlich beheizt wird und das Material in an sich bekannter Weise zu einem eine minimale Tiefe aufweisenden Vorrat direkt an der EintrÜisitelle der Walzen zur Verminderung der Berührung mk den Walzenoberfiächen ,. aufgestaut wird, bevor es durch die an der Ein- 4-griffssteüe der Walzen gebildeten und seitlich geschlossenen öffnungen hindurchgezogen wird, wodurch die unerwünschte Kristallisation des geschmolzenen 'Materials verhindert wird, und daß zum gleichzeitigen und allseitigen Verfestigen des Bandes, einschließlich der Ränder und somit zur Verhinderung der Wulstbildung an den Rändern die Umdrehungsgeschwindigkeit und der Grad der Kühlung der Walzen gesteuert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Material vor der Bandformungsstelle auf einer Viskosität zwischen 0,3 und 10 Poises gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbildungsgeschwindigkeit auf 18 bis 30 m pro Minute gehalten wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Zuführung für schmelzflüssiges Glas niederer Viskosität mit einer geeigneten Abgabeöffnung und mit zwei parallelen, zusammen- if arbeitenden Walzen, die rieben der Abgabeöffnung zur Aufnahme des schmelzflüssigen Glases angeordnet sind und die einander ergänzende Um-.fangsnuten aufweisen, die eine oder mehrere seitlich geschlossene Durchlässe an der EingriffssteUe der Walzen zur Aufnahme des geschmolzenen Materials bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung ein drahtähnliches Führungsteil (13) ist, das mit einer elektrischen Heizung zur Führung des geschmolzenen Materials mit einem vorherbestimmten und gesteuerten, jedoch veränderlichen Betrag von der Abgabeöffnung zur Eingriffsstelle der Walzen versehen ist, wo die Zuführung einen Vorrat minimaler Tiefe bildet, und daß die Nuten (10 a, a'\ b, b') abgerundete Ecken oder Bogenflächen zur Verminderung des kritischen Punktes der Zufuhrmenge des geschmolzenen Materials aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (13) aus Platin oder einer Platin-Rhodiummischung hergestellt imd U-förmig gebogen ist.

Hierzu 1 Blatt Zcichnunscn