-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von
Floatglas.
-
Ein Bad aus geschmolzenem Metall, wie es bei einem Verfahren
zum Herstellen von Floatglas verwendet wird, wird im
allgemeinen in drei Bereiche entlang der Bewegungsrichtung eines
Glasbandes unterteilt. Ein erster Bereich wird als
Feuerpoliturbereich bezeichnet, der so ausgebildet ist, daß er
geschmolzenes Glas auf der Oberfläche des Bads aus
geschmolzenem Metall aufnimmt, wobei sich ein Glasband mit
Gleichgewichtsdicke bildet, während sich die Breite des Glasbandes
vergrößert und gleichzeitig die Oberfläche des Bandes glatt
wird. Im allgemeinen wird für das geschmolzene Glas ein
Natronkalkglas verwendet, und es wird auf einer Temperatur von
1100ºC-950ºC gehalten. Ein zweiter Bereich wird dazu
verwendet, das Glasband mit einer vorgegebenen Dicke auszubilden.
Der zweite Bereich ist insbesondere so aufgebaut, daß dann,
wenn Glas mit einer Dicke unter der Gleichgewichtsdicke
auszubilden ist, eine Zugkraft an das Glasband in seiner
Längsrichtung angelegt wird, während Oberseitenwalzen mit beiden
Kanten des Glasbandes in Berührung stehen, um ein
Zusammenziehen des Glasbandes in seiner Breitenrichtung zu
verhindern, um dadurch ein Glasband mit vorgegebener Dicke
auszubilden. Im zweiten Bereich sind die obenliegenden Walzen so
angeordnet, daß sie mit dem Glasband in Berührung stehen
können. Ferner wird der zweite Bereich auf einer Temperatur
gehalten, die dazu ausreicht, die Dicke des Glasbandes zu
ändern, wenn es durch eine Zugkraft gezogen wird. Genauer
gesagt, wird das Glasband in einem Temperaturbereich von
ungefähr 950ºC-800ºC ausgebildet, wenn Natronkalkglas
verwendet wird. Ein dritter Bereich ist so ausgebildet, daß das
mit vorgegebener Dicke hergestellte Glasband vom Bad aus
geschmolzenem Metall abgezogen werden kann, und das Glasband
wird auf eine Temperatur abgekühlt, die sich für den
Transport über Rollen eignet. Der dritte Bereich wird auf einer
Temperatur im Bereich von 800ºC-600ºC gehalten, wenn
Natronkalkglas verwendet wird.
-
Eine Temperaturverteilung im Bad aus geschmolzenem Metall in
dessen Längsrichtung wurde dadurch erzielt, daß die Tiefe
des Metallbades verändert wurde, wie in der Veröffentlichung
Nr. 18353/1966 zu einem geprüften Japanischen Patent
gezeigt, oder dadurch, daß eine Sperre an der Grenze jedes
Bereichs angeordnet wird. Beim Verfahren, bei dem eine
vorgegebene Temperaturverteilung dadurch erzielt wird, daß die
Tiefe des Metallbades verändert wird, ist es jedoch
erforderlich, ein Bad aus geschmolzenem Metall mit einer Tiefe
von 40 mm zu verwenden, um eine Verringerung der
Verarbeitbarkeit zu vermeiden. Demgemäß tritt, wenn im Metallbad eine
Temperaturverteilung in seiner Längsrichtung ausgebildet
wird, eine starke Konvektionsströmung im Bad aus
geschmolzenem Metall auf, so daß der Temperaturgradient im Bad flach
wird. Daher ist es erforderlich, eine vorgegebene
Temperaturverteilung dadurch zu erzielen, daß die Länge des Bads
aus geschmolzenem Metall erhöht wird. Jedoch erhöht dies die
Menge abgegebener Wärme, und es ist eine große Vorrichtung
zum Herstellen eines Glasbandes erforderlich.
-
Beim Verfahren, bei dem eine Sperre im Bad aus
geschmolzenem Metall verwendet wird, entsteht eine große
Temperaturdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite und der
stromabwärtigen Seite an der Sperre, und es tritt entlang der
Sperre eine starke spiralförmige Konvektion auf. Die
Konvektionsströmung ändert die Temperaturverteilung im
geschmolzenen Metallbad, wodurch es zu kleinen streifenähnlichen
Erhebungen und Vertiefungen im Glasband kommt.
-
Ferner ist es beim letztgenannten Verfahren erforderlich,
daß das obere Ende der Sperre 20 mm-30 mm tiefer als die
Badoberfläche des geschmolzenen Metalls liegt, um eine
Berührung zwischen der Sperre und dem Glasband zu verhindern.
Beim herkömmlichen Verfahren ist die Tiefe des Metallbades
so festgelegt, daß das dünnste Glasband hergestellt werden
kann. Demgemäß existiert, wenn ein Glasband mit relativ
großer Dicke hergestellt wird, ein nutzloser
Glasband-Herstellbereich, was zu einer Erhöhung der Wärmeverluste führt.
-
Andererseits besteht ein Vorschlag für ein System mit
beweglicher Sperre. Jedoch kann eine bewegliche Sperre bei
solchen Behältern nicht verwendet werden, bei denen der
Querschnitt in Breitenrichtung nicht gleichmäßig ist.
-
Aus GB-A-1 242 330, GB-A-1 245 328 und EP-A-0 131 230 ist es
bekannt, eine elektromagnetische Kraft an das Bad aus
geschmolzenem Metall anzulegen.
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum
Herstellen von Floatglas zu schaffen, das dazu in der Lage ist,
die Bewegung eines Bads aus geschmolzenem Metall
einzustellen, wodurch in einem Glasband hervorgerufene Verspannungen
verringert werden können und wodurch die Länge eines
Behälters zum Aufnehmen des Bads aus geschmolzenem Metall
verringert werden kann, um dadurch Wärmeverluste stark zu
verringern.
-
Die vorstehenden und andere Aufgaben der Erfindung wurden
dadurch gelöst, daß das Verfahren gemäß Anspruch 1
geschaffen wurde.
-
Ein durch Gleichstrom erzeugtes Magnetfeld (nachfolgend als
Gleichmagnetfeld bezeichnet), wie es bei der Erfindung
verwendet wird, ist ein Magnetfeld, das durch einen
schwankungsfreien
Gleichstrom oder einen Vollweg-gleichgerichteten
Gleichstrom erregt wird oder unter Verwendung eines
Permanentmagneten erzeugt wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet die Lorentz-Kraft,
die dazu genutzt wird, die Bewegung des Bades aus
geschmolzenem Metall dadurch einzustellen, daß das Gleichmagnetfeld
an das Bad aus geschmolzenem Metall angelegt wird, wenn es
sich in der Richtung quer zum magnetischen Fluß bewegt.
Genauer gesagt, wird die Bewegung des Bades aus geschmolzenem
Metall, wie sie durch den Temperaturgradienten, die
Bewegung des Glasbandes und durch andere Gründe hervorgerufen
wird, durch das Gleichmagnetfeld unterdrückt.
-
Die Größe des zum Einstellen der Bewegung des Bads aus
geschmolzenem Metall erforderlichen Gleichmagnetfelds wird
groß, wenn die Tiefe des Bads aus geschmolzenem Metall
ansteigt und der Temperaturgradient im Metallbad größer ist.
-
Wenn z. B. die Tiefe des Bads 40 mm beträgt und der
Temperaturgradient im Bad 100ºC/m beträgt, wird ein gewisser Effekt
bei ungefähr 0,03 Tesla erreicht, und die Bewegung des Bads
aus geschmolzenem Metall kann bei 0,4 Tesla-0,6 Tesla im
wesentlichen unterdrückt werden.
-
Als Einrichtung zum Anlegen des Gleichmagnetfeldes kann ein
Permanentmagnet, ein Gleichstrom-Elektromagnet usw.
verwendet werden. Bei der Erfindung ist ein
Gleichstrom-Elektromagnet am wünschenswertesten, da die Stärke des Magnetfeldes
leicht eingestellt werden kann. Im allgemeinen ist eine
derartige Einrichtung im oberen Teil oder im unteren Teil des
Bads aus geschmolzenem Metall angeordnet. Im Hinblick
hierauf ist es bevorzugt, die
Gleichmagnetfeld-Erzeugungseinrichtung im unteren Teil des Bads aus geschmolzenem Metall
anzuordnen, da dann ein ausreichender Raum im oberen Teil
für das Glasband geschaffen werden kann, damit die Arbeiten
zum Anbringen eines Heizers und eines Kühlers zum Einstellen
der Temperatur des Glasbandes einfach ausführbar sind.
-
Die Gleichmagnetfeld-Erzeugungseinrichtung kann sowohl im
oberen als auch im unteren Teil des Bads aus geschmolzenem
Metall vorhanden sein. Mindestens eine supraleitende Spule
kann statt eines Elektromagneten verwendet werden, um ein
noch größeres Gleichmagnetfeld zu schaffen.
-
In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
-
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Herstellen von Floatglas;
-
Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1;
-
Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch ein anderes
Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens; und
-
Fig. 4 ist eine teilgeschnittene Draufsicht auf die in Fig.
3 dargestellte Vorrichtung.
-
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
-
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Bad aus
geschmolzenem Metall, die Zahl 3 bezeichnet ein Glasband und
die Zahlen 4, 10 und 11 bezeichnen Gleichstrommagnete. Der
Gleichstrommagnet 4 ist in einem oberen Raum in einem das
Bad 1 aus geschmolzenem Metall aufnehmenden Behälter 2 an
einer Position nahe beim Glasband angeordnet, um die
Bewegung des Bades aus geschmolzenem Metall zu unterdrücken. Die
Position des Gleichstrom-Elektromagneten grenzt an einen
Bereich an, in dem ein Glasband mit im wesentlichen
vorgegebener Dicke hergestellt wird. Der Gleichstrom-Elektromagnet 4
weist einen Eisenkern 5, mehrere um den Eisenkern gewickelte
Windungen 6 und ein wärmeisolierendes Material, wie ein
gießbares, auf, das den Außenumfang des Eisenkerns und der
Wicklungen bedeckt. Die Wicklungen 6 werden dadurch gekühlt,
daß Wasser in ein Kupferrohr eingespeist wird, um ein
Überhitzen der Wicklungen zu vermeiden (obwohl das Rohr in den
Figuren nicht dargestellt ist).
-
Die Zahlen 8 und 9 kennzeichnen Kühlvorrichtungen zum Kühlen
des Glasbandes.
-
Der Gleichstrom-Elektromagnet 10 ist gesondert unter dem
Behälter 2 so vorhanden, daß er dem
Gleichstrom-Elektromagneten 4 im Behälter 2 gegenübersteht. Auch der Gleichstrom-
Elektromagnet 10 weist einen Eisenkern 5, mehrere durch
Wasser zu kühlende Wicklungen 6 und ein wärmeisolierendes
Material 7 auf, das den Außenumfang des Eisenkerns und der
Wicklungen auf dieselbe Weise wie beim Elektromagneten 4
bedeckt.
-
Der Gleichstrom-Elektromagnet 11 ist nahe dem Auslaß des
Behälters 2 angeordnet, um die Bewegung des geschmolzenen
Metalls am Auslaß oder nahe bei demselben zu unterdrücken. Der
Gleichstrom-Elektromagnet 11 weist denselben Aufbau auf wie
die Elektromagnete 4, 10.
-
Unter dem Behälter 2 ist ein Linearinduktionsmotor 12 so
angeordnet, daß ein wanderndes Magnetfeld (das zur
stromabwärtigen Seite des Behälters hin wandert) an das Bad aus
geschmolzenem Metall angelegt wird, wodurch im Bad aus
geschmolzenem Metall ein elektrischer Strom induziert wird.
Der sich ergebende elektrische Strom erfährt durch das
wandernde Magnetfeld eine Lorentz-Kraft. Infolgedessen wird im
Bad aus geschmolzenem Metall eine körperliche Kraft in der
Richtung des wandernden Magnetfelds erzeugt, wobei das
Niveau der ersten horizontalen Badoberfläche, die sich an der
stromaufwärtigen Seite im Behälter ausbildet, niedriger
liegt als das Niveau einer zweiten horizontalen
Badoberfläche an der stromabwärtigen Seite, wie in Fig. 1 dargestellt.
-
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Behälter wird gereinigtes,
geschmolzenes Glas kontinuierlich der ersten horizontalen
Oberfläche des Bads aus geschmolzenem Metall zugeführt. Das
zugeführte geschmolzene Metall breitet sich über die
Badoberfläche aus, um ein Glasband 3 zu bilden, das im
wesentlichen Gleichgewichtsdicke aufweist, und die Oberfläche des
Glasbandes 3 wird feuerpoliert. Die Viskosität η (in poise)
des Glases im vorstehend genannten Bereich liegt im Bereich
von 3,1-4,8 ausgedrückt durch den natürlichen Logarithmus.
-
Das Glasband 3 wird von der ersten Badoberfläche zur zweiten
Badoberfläche vorwärtsbewegt, während es durch die Zugkraft
in einem Tunnelkühlofen so gestreckt wird, daß es
vorgegebene Dicke aufweist.
-
Es ist erwünscht, daß die zwischen der ersten und zweiten
Badoberfläche gebildete Höhendifferenz groß ist, wenn die
vorgegebene Dicke des Glasbandes, d. h. die Dicke eines
Glaserzeugnisses klein ist. Speziell gilt, daß dann, wenn eine
Glasplatte mit einer Dicke von 1,1 mm hergestellt wird, es
erwünscht ist, die Höhendifferenz so festzulegen, daß sie im
Bereich von 3 mm-4 mm liegt. Wenn eine Glasplatte mit einer
Dicke von 3 mm hergestellt wird, ist es erwünscht, die
Höhendifferenz so festzulegen, daß sie im Bereich von ungefähr
2 mm liegt. Je größer das wandernde Magnetfeld ist, desto
größer ist die Höhendifferenz. Speziell gilt, daß eine
Höhendifferenz von ungefähr 2,8 mm durch Anlegen eines
wandernden Magnetfeldes von 5 · 10&supmin;³ Tesla in einem Bereich mit
einer Länge von 1 m in Richtung der Bewegung des Glasbandes
erzeugt wird. Es ist bevorzugt, die Viskosität des
Glasbandes im Bereich von 3,1-4,4 (log η) festzulegen. Wenn die
Viskosität größer als eine solche im vorgenannten Bereich
ist, ist es schwierig, die Dicke des Glasbandes klein
auszubilden. Wenn dagegen die Viskosität kleiner als eine im
genannten Bereich ist, erfordert es eine lange Zeit, das
Glasband abzukühlen, was einen langen Behälter erfordert.
-
Es besteht die Neigung, daß die Breite des Glasbandes
aufgrund der Oberflächenspannung und der Zugkraft im
Tunnelkühlofen im Bereich der oben angegebenen Viskositäten
abnimmt. Glasbandbreite-Beibehaltungsteile 13 sind an den
Innenseitenflächen des Behälters 2 vorhanden, um zu
verhindern, daß das Glasband 3 in Breitenrichtung schmaler wird,
wie in Fig. 2 dargestellt. Die Beibehaltungsteile 13
bestehen aus einem Material, das von geschmolzenem Metall und
Glas nur schlecht benetzt wird, wie einem Material, das z. B.
aus Graphit oder BN besteht. Jedes der Beibehaltungsteile 13
ist so ausgebildet, daß seine Oberseite nach innen und unten
so geneigt ist, daß die Badoberfläche des geschmolzenen
Metalls im Behälter 2 einen Meniskus bildet und beide Kanten
der Badoberfläche in Berührung mit den geneigten Flächen
stehen, wie in Fig. 2 dargestellt. Das Glasband nimmt eine
Form ein, bei der beide Kanten entlang der Glasoberfläche
des Bads aus geschmolzenem Metall liegen, wodurch ein
Verengen der Breite des Glasbandes verhindert ist. Es ist
bevorzugt, daß sich die Beibehaltungsteile 13 zu Positionen
erstrecken, an denen sich die Dicke des Glasbandes nicht
wesentlich ändert, d. h., wo die Viskosität des Glasbandes
ungefähr 6,5 (log η) beträgt.
-
Dann wird das Glasband auf der Badoberfläche des Bads aus
geschmolzenem Metall, an das durch die
Gleichstrom-Elektromagnete 4, 10 ein Gleichmagnetfeld angelegt wird, um die
Bewegung des geschmolzenen Metalls im wesentlichen zu
unterdrücken, nach vorwärts bewegt, und es wird durch die
Kühlvorrichtungen 8, 9 schnell so abgekühlt, daß es eine
Viskosität (log η) von ungefähr 6,5 aufweist. Da in diesem
Bereich im Bad aus geschmolzenem Metall im wesentlichen keine
Bewegung existiert, tragen die Funktionen der Leitung und
Abstrahlung im wesentlichen zur Wärmeübertragung im Behälter
bei. Demgemäß besteht selbst dann, wenn das Glasband schnell
abgekühlt wird, keine örtliche Temperaturänderung, und es
tritt im Glasband keine Verspannung auf. Ferner kann im
Behälter ein großer Temperaturgradient in der
Bewegungsrichtung des Glasbandes erzeugt werden. In diesem Fall liegt die
Stärke des von den Gleichstrom-Elektromagneten erzeugten
Gleichmagnetfeldes im Bereich von ungefähr 0,1
Tesla-ungefähr 0,6 Tesla. Wenn ein derart großes Magnetfeld
bereitgestellt werden kann, kann einer der Elektromagnete 4, 10
weggelassen werden. Ferner kann eine der Kühlvorrichtung 8, 9
oder beide weggelassen werden, wenn für das Glasband eine
schnelle Abkühlgeschwindigkeit erzielt werden kann. Die
Bezugszahl 14 bezeichnet ein elektrisch leitendes Material aus
Wolfram, das verhindert, daß die vom Linearinduktionsmotor
12 hervorgerufene Körperkraft in der Nähe der Seitenwände
des Behälters abnimmt.
-
Das Glasband 3 wird während der Abkühlung vorwärtsbewegt,
und es erreicht den Bereich auf der Badoberfläche, in dem
der Gleichstrom-Elektromagnet 11 angeordnet ist. Die
Bewegung des Bads aus geschmolzenem Metall in diesem Bereich
wird durch den Elektromagneten 11 eingestellt. In diesem
Fall liegt die Stärke des vom Gleichstrom-Elektromagneten 11
erzeugten Magnetfelds im Bereich von ungefähr 0,03 Tesla-
0,1 Tesla. Das Glasband wird auf der Badoberfläche
vorwärtsbewegt, bis es eine Viskosität (log η) von 6,5-14,5
aufweist, während es allmählich abgekühlt wird.
-
Die Bezugszahl 15 kennzeichnet einen Linearinduktionsmotor,
der eine Körperkraft zum Antreiben des Bads aus
geschmolzenem Metall zur stromaufwärtigen Seite erzeugt, wodurch er
verhindert, daß das geschmolzene Metall am Auslaß des
Behälters überläuft, der niedriger als die Badoberfläche ist.
Demgemäß wird das abgekühlte Glasband horizontal von der
Badoberfläche abgezogen, ohne daß es den Behälter
berührt.
-
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung, wie sie zum Ausführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Herstellen von Floatglas verwendet wird.
-
In den Fig. 3 und 4 bezeichnet die Bezugszahl 21 ein Bad aus
geschmolzenem Metall, und die Bezugszahlen 23, 27 bezeichnen
Gleichstrom-Elektromagnete.
-
Der Gleichstrom-Elektromagnet 23 ist unter einem Behälter 22
angeordnet, der das Bad 21 aus geschmolzenem Metall
aufnimmt. Der Elektromagnet 23 weist einen Eisenkern und
mehrere Wicklungen 25 auf, wodurch ein Gleichmagnetfeld von
ungefähr 0,03 Tesla-0,1 Tesla an das Bad aus geschmolzenem
Metall angelegt werden kann. Eine Sperre 26 ist auf der
stromabwärtigen Seite des Elektromagneten 23 im Behälter 22
angeordnet. Die obere Kante der Sperre 26 ist so festgelegt, daß
sie um ungefähr 25 mm tiefer liegt als die Badoberfläche des
Bads aus geschmolzenem Metall.
-
Der zweite Gleichstrom-Elektromagnet 27 ist über der Sperre
26 im Behälter 22 angeordnet, und eine Kühlvorrichtung 28
ist an der Unterseite des zweiten
Gleichstrom-Elektromagneten 27 vorhanden. Der Elektromagnet 27 weist einen Eisenkern
und mehrere Wicklungen auf, in derselben Weise wie der
Elektromagnet 23, so daß ein Magnetfeld von ungefähr 0,1 Tesla-
0,6 Tesla an das Bad aus geschmolzenem Metall angelegt
werden
kann.
-
Bei der Vorrichtung mit dem vorstehend genannten Aufbau wird
gereinigtes, geschmolzenes Glas kontinuierlich auf das Bad
aus geschmolzenem Metall geleitet, um ein Glasband
auszubilden. Dann kommt das Glasband mit mehreren obenliegenden
Rollen 29 in Eingriff, die nahe den beiden Innenseiten des
Behälters 22 vorhanden sind und von Wasser gekühlt werden, so
daß sich das Glasband vorwärtsbewegt, während es sowohl in
der stromabwärtigen Richtung als auch in Breitenrichtung
Kräfte erfährt, wodurch es mit vorgegebener Dicke
hergestellt wird. Zu beiden Seiten der Sperre 26 existieren
Konvektionen mit derselben Wirbelrichtung. Genauer gesagt,
existiert eine Konvektion an der stromaufwärtigen Seite der
Sperre, die durch einen Kühleffekt des Bades an der
stromabwärtigen Seite vom oberen Teil zum unteren Teil entlang
der Sperre 26 strömt. Andererseits besteht eine Konvektion
an der stromabwärtigen Seite der Sperre, die aufgrund des
Heizeffekts an der stromaufwärtigen Seite vom unteren Teil
zum oberen Teil entlang der Sperre strömt. Im oberen Teil
der Sperre 26 strömt das Bad aus geschmolzenem Metall in
seinem Oberflächenbereich von der stromaufwärtigen Seite zur
stromabwärtigen Seite, und es strömt in der Nähe des oberen
Endes der Sperre von der stromabwärtigen Seite zur
stromaufwärtigen Seite. Andererseits wird durch den Gleichstrom-
Elektromagneten 27 ein magnetischer Fluß erzeugt, wie er
durch Pfeilmarkierungen angezeigt ist. Wenn eine Strömung
des Bads aus geschmolzenem Metall entlang der Sperre 26 den
magnetischen Fluß schneidet, erfährt sie eine unterdrückende
Kraft. Eine Stärke des Magnetfelds von ungefähr 0,03 Tesla
ist ausreichend hoch.
-
Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung kann der
Gleichstrom-Elektromagnet zum Erzeugen des
Gleichmagnetfeldes durch einen Permanentmagneten ersetzt werden.
-
Die Erfindung ist auf die Herstellung von Floatglas mit
Gleichgewichtsdicke oder einer größeren Dicke anwendbar,
obwohl die Beschreibung für die Herstellung von Floatglas mit
einer Dicke unter der Gleichgewichtsdicke erfolgte. In
diesem Fall kann bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung
eine gewünschte Funktion dadurch erhalten werden, daß die an
den Linearinduktionsmotor 12 angelegte Polarität
umgewechselt wird, um ein wanderndes Magnetfeld zu erzeugen, das
sich zur stromaufwärtigen Seite hin bewegt, damit die
Badoberfläche des ersten horizontalen Bads aus geschmolzenem
Metall höher ist als diejenige des zweiten horizontalen
Metallbads.
-
Wenn im geschmolzenem Metall ein statisches Magnetfeld B
ausgebildet wird und das geschmolzene Metall dazu veranlaßt
wird, mit einer Geschwindigkeit u zu strömen, besteht die
Beziehung E = u · B zwischen den oben angegebenen Faktoren
und einem induzierten elektrischen Feld E. Wenn die
elektrische Leitfähigkeit des geschmolzenen Metalls a ist, wird die
elektrische Stromdichte J gemäß dem Ohm'schen Gesetz durch
J = σE repräsentiert. Die elektrische Stromdichte J ruft
durch die Wirkung eines Magnetfelds eine elektromagnetische
Kraft F = J · B hervor. Die Richtung der elektromagnetischen
Kraft F ist der Strömungsrichtung des geschmolzenen Metalls
entgegengesetzt, wodurch die Bewegung des geschmolzenen
Metalls unterdrückt wird.
-
Andererseits besteht im geschmolzenen Metall eine Konvektion
von der Hochtemperaturseite zur Niedertemperaturseite eines
Floatbades zum Herstellen von Glasplatten. Ferner wird
dadurch, daß das geschmolzene Metall geringe Viskosität
aufweist, eine turbulente Strömung ausgebildet. Im Metallbad
verfügt der obere Teil über eine relativ hohe Temperatur,
und der untere Teil weist eine relativ niedrige Temperatur
auf. Jedoch ist die Strömung des Metallbades selbst
turbulent. Demgemäß strömt das geschmolzene Metall, wenn es genau
betrachtet wird, in einer komplizierten Vermischung.
Andererseits existiert eine Zirkulationsströmung, wenn eine
allgemeine Betrachtung erfolgt. Genauer gesagt, wird
berücksichtigt, daß die Temperaturänderung durch Vermischung
komplizierter Strömungen im geschmolzenen Metall hervorgerufen
wird, und diese einen Hauptgrund für Verspannungen bildet.
Wenn ein Magnetfeld auf eine Strömung geschmolzenen Metalls
einwirkt, kann die Viskosität des geschmolzenen Metalls
durch die Funktion der elektromagnetischen Induktion erhöht
werden. Eine dem Magnetfeld entsprechende kinematische
Viskosität νe wird wie folgt repräsentiert:
-
νe α σ B²H²/ρ
-
wobei σ die elektrische Leitfähigkeit geschmolzenen Metalls
ist, H die Tiefe eines Zinnbades ist, B die magnetische
Flußdichte ist und ρ die Dichte des geschmolzenen Metalls
ist.
-
Durch die Wirkung der kinematischen Viskosität kann eine
Temperaturänderung bei Feinbetrachtung und die Konvektion
selbst bei gröberer Betrachtung unterdrückt werden.
-
Im Prinzip kann ein Magnetfeld eine Strömung von
geschmolzenem Metall unterdrücken, das rechtwinklig zur Richtung eines
Magnetfeldes strömt. In einem langen, flachen Floatbad, wird
Konvektion vorwiegend in der Richtung rechtwinklig zur
Schwerkraftrichtung erzeugt, d. h. in horizontaler Richtung
des Bads. Demgemäß hat die Wirkungsrichtung des Magnetfeldes
eine vertikale Komponente. Jedoch besteht die Funktion des
Unterdrückens der Konvektion im Bad nicht nur in einem
Magnetfeld in vertikaler Richtung, sondern auch in einer
horizontalen Komponente des Magnetfeldes.
-
Wenn mehrere Wicklungen 27 so angeordnet sind, wie dies in
Fig. 3 dargestellt ist, wird ein Bereich mit einem
Magnetfeld mit starker vertikaler Komponente abhängig vom
Spulenabstand erhalten, wodurch Konvektion in horizontaler
Richtung unterdrückt werden kann. Demgemäß wird die Konvektion
durch den Spulenabstand unterteilt, und kleine Konvektionen
in Wirbelform werden in einem Bereich mit schwacher
Vertikalmagnetfeldkomponente erzeugt. Wenn jedoch die Kontinuität
des magnetischen Flusses berücksichtigt wird, existiert ein
Magnetfeld mit starker Horizontalkomponente in einem
Magnetfeld mit schwacher Vertikalkomponente, wodurch in diesem
Bereich eine Konvektion in Schwerkraftrichtung unterdrückt
werden kann. Demgemäß wird selbst im Bereich der schwachen
Vertikalmagnetfeldkomponente keine Konvektion in Wirbelform
erzeugt. Genauer gesagt, kann jede Konvektion in jeder
Richtung unterdrückt werden, wenn insgesamt ein Magnetfeld
erzeugt wird, unabhängig von der Richtung des Magnetfelds.
BEISPIEL
-
Es wurde ein geschmolzenes Zinnbad mit einer Tiefe von 25 mm
bereitgestellt. Im geschmolzenen Zinnbad wurde eine
Temperaturdifferenz von 100ºC pro 1 m zwischen der
Hochtemperaturseite und der Niedertemperaturseite ausgebildet. Im Bad
wurde durch einen Gleichstrom-Elektromagneten mit einem
Spulenabstand von ungefähr 75 mm ein Magnetfeld erzeugt. Wenn ein
Magnetfeld von ungefähr 0,03 Tesla an das Bad angelegt
wurde, wurde eine Temperaturänderung von maximal ungefähr 6ºC
auf 0,2ºC oder weniger verringert. In diesem Fall betrug der
Wärmeunterbrechungseffekt für das geschmolzene Zinnbad
ungefähr 40%.
-
Im selben Bad wurde ein Magnetfeld von ungefähr 0,1 Tesla
erzeugt. Im wesentlichen konnte keine Temperaturänderung
gemessen werden. Der Wärmeunterbrechungseffekt für das
geschmolzene Zinn betrug ungefähr 90% oder mehr. In diesem
Fall ist im wesentlichen ein Zustand mit nur Wärmeleitung
erzielbar.
-
Der Wärmeunterbrechungseffekt wurde durch die Menge
verringerter Leistung zum Erhitzen des geschmolzenen Zinns durch
einen elektrischen Heizer auf der Hochtemperaturseite
gemessen.
-
Gemäß der Erfindung kann eine Bewegung des Bads auf
geschmolzenem Metall unterdrückt werden, wodurch in einem
Glasband aufgrund bereichsweiser Temperaturänderung erzeugte
Spannungen stark verringert werden können. Ferner kann, da
Wärmeleitung, die von der Bewegung des Bades herrührt,
verringert werden kann, ein großer Temperaturgradient in
Richtung der Vorwärtsbewegung des Glasbandes erzeugt werden.
Dies minimiert die Größe eines Behälters und demgemäß kann
die Vorrichtung insgesamt klein sein und der Wärmeverlust im
Bad kann verringert werden.
-
Bei der Erfindung kann ein Glasband mit vorgegebener Dicke
(dünner als die Gleichgewichtsdicke) dadurch hergestellt
werden, daß für eine Niveaudifferenz zwischen der ersten
horizontalen Badoberfläche auf der stromaufwärtigen Seite im
Behälter und einer zweiten horizontalen Badoberfläche an der
stromabwärtigen Seite dadurch geschaffen wird, daß ein
Linearinduktionsmotor verwendet wird. Bei diesem Verfahren ist
es nicht erforderlich, obenliegende Rollen zu verwenden, und
demgemäß können beide Kantenbereiche des Glasbandes als
Glaserzeugnisse verwendet werden, wodurch der
Arbeitswirkungsgrad erhöht werden kann.