DK143065B - Anlaeg til fremstilling af flydeglas - Google Patents

Description

1 1A30GG

Den foreliggende opfindelse angår et anlæg til fremstilling af flydeglas omfattende en beholderkonstruktion med en bund, sidevægge og endevægge foret med blokke af termisk isolerende ildfast materiale og indeholdende et smeltet metalbad, organer til tilførsel af glas til badet og fremføring af glasset i båndform langs badet og organer til afkøling af bunden af beholderkonstruktionen.

Ved en sådan fremstillingsproces letter den store termiske ledningsevne af det smeltede metal, som har et stort overfladeareal i berøring med glasset, termisk regulering af det smeltede glas. Fra beskrivelsen til fransk patent nr. 1.539.127 er det således kendt at afkøle bunden af en flydeglasovn, som indeholder et bad af smeltet metal, der bærer et glasbånd. Kølingen sker ved hjælp af luft, som gennem et stort antal dyser blæses ind rood hele den nederste overflade af bunden af ovnen, således at der fås en ensartet afkøling af ovnbunden og dermed af undersiden af glasbåndet. Fra beskrivelsen til fransk tillægspatent nr. 75.449 er det endvidere kendt i en glassmelteovn at afkøle den nederste ende af en skillevæg, som rager gennem ovnbunden op i det smeltede glas for derved at forøge væggens holdbarhed.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en selektiv varmeudtrækning fra bunden af badet af smeltet metal uden derved at forstyrre strømme af smeltet metal, som forekommer i det smeltede metalbad, langs hvilket glasbåndet bevæges fremad. Ifølge opfindelsen opnås dette ved, at anlægget har i det mindste én opadrettet plade af termisk ledende materiale, som er indsat i de termisk isolerende ildfaste blokke i beholderbunden og strækker sig på tværs af bunden, idet den øverste kant af pladen ligger i eller lige under niveauet for den øverste overflade af beholderbunden og dermed er i varmeudvekslende forbindelse med bunden af det smeltede metalbad, og at et kølerør strækker sig parallelt med og er i varmeoverførende forbindelse med den nederste kant af pladen.

Ved flydeprocessen er glasbåndet sædvanligvis underkastet en temperaturgradient, når det føres fremad langs badet, og er derved blevet afkølet tilstrækkeligt på det tidspunkt, hvor det når badets afgangsende, til at muliggøre, at båndet tages uskadt ud af badet. Nøjagtig regulering af afkølingen af båndet under dets fremføring udføres navnlig, når glasfremstillingen styres med henblik på at regulere bredden og tykkelsen af det fremstillede glasbånd.

Opfindelsen medfører forøget reguleringsnøjagtighed af temperaturgradienten, som glasbåndet er underkastet, ved regulering af afkølingen af glasbåndet, når det føres frem langs badet. Den nedadret- 2 143060 tede varmeudtrækning fra bunden af badet gennem en eller flere plader til kølerøret, som strækker sig i varmeoverførende forbindelse med den nederste kant af hver plade, frembringer en bestemt temperaturgradient ned gennem det smeltede metalbad, så at varme udtrækkes fra undersiden af glasset, der understøttes på overfladen af det smeltede metalbad over det sted, hvor varmeudtrækning sker fra bunden af badet. Da pladen ikke rager op over overfladen af beholderbunden, vil den ikke forstyrre strømme af smeltet metal i badet.

I en foretrukken udførelsesform ifølge opfindelsen er hver plade en kulstofplade. I en anden udførelsesform ifølge opfindelsen er den nederste ende af hver kulstofplade i berøring med indersiden af en metalkappe, som beklæder den nederste overflade af den ildfaste bund af beholderkonstruktionen, og et kølerør er i berøring med ydersiden af kappen under pladen.

For at tilvejebringe mere selektiv varmeudtrækning fra bunden af badet af smeltet metal, navnlig ved den varme ende af badet, kan anlægget ifølge opfindelsen have indsatte kulstofplader, som strækker sig tværs over hele bredden af beholderkonstruktionens bund, hvilke plader veksler med Indsatte kulstofplader, der strækker sig tværs over kun et midterområde af bunden.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et centralt langsgående snit i et anlæg til fremstilling af flydeglas indeholdende varmeledende organer ifølge opfindelsen indsat i bunden af beholderkonstruktionen, som indeholder badet af smeltet metal, fig. 2 et billede i større målestok af et af de varmeledende organer indsat i bunden af beholderkonstruktionen vist i fig. 1, fig. 3 et snit efter linien III-III i fig. 2, hvilket snit også viser den ene sidevæg af beholderkonstruktionen, fig. 4 et billede svarende til fig. 2 af en anden form for varmeledende organer ifølge opfindelsen indsat i bunden af beholderkonstruktionen, fig. 5 et lignende billede af en yderligere form for varmeledende organer, som ikke strækker sig helt op til den øverste overflade af bunden, fig. 6 endnu en udførelsesform for varmeledende organer i bunden af beholderkonstruktionen, fig. 7 et billede i perspektiv af udvendige kølekasser i tilslutning til de varmeledende organer ifølge opfindelsen, 3 143065 fig. 8 en udførelsesform ifølge opfindelsen svarende til den i fig. 2 og 3 viste, men med et kølerør monteret under bunden af beholderkonstruktionen, fig. 9 en variation af udførelsesformen i fig. 8, fig.lo et billede i plan af beholderkonstruktionen i fig. 1, hvilket billede viser anbringelsen af varmeledende organer ifølge opfindelsen i bunden af beholderen.

Der henvises først til det generelle billede af flydeglas-fremstillingsanlægget vist i fig. 1, og en forherd i en kontinuert arbejdende glassmelteovn er her betegnet med 1 og en regulerende stemmevæg med 2. En tud, der i sin helhed er betegnet med 3, strækker sig ud fra forherden 1 og består af en bund eller læbe 4 og sidekarme 5, der tilsammen danner en tud med i hovedsagen rektangulært tværsnit.

Tuden 3 strækker sig over en endevæg 6 ved tilgangsenden af en langstrakt beholderkonstruktion, der har en bund 7, en endevæg 8 ved beholderkonstruktionens afgangsende og sidevægge 9, som tilsammen danner en sammenhængende beholderkonstruktion, der indeholder et bad lo af smeltet metal, hvis overflade 11 ligger i et niveau under niveauet af tudens læbe 4, så at der fås et frit fald på nogle centimeter af det smeltede glas 12, som strømmer med en reguleret hastighed over tudens læbe 4 ned på badet af smeltet metal til frembringelse af et lag 13 af smeltet glas på badet. Det frie fald af smeltet glas 12 fra tuden sikrer dannelsen af en ansamling 14 af smeltet glas under tuden, hvilken ansamling strækker sig bagud under tudens læbe 4 til endevæggen 6 ved beholderkonstruktionens tilgangsende.

En masse af smeltet natron-kalk-silicaglas 15 holdes tilbage på forherden 1 af stemmevæggen 2, og stillingen af stemmevæggen regulerer strømningshastigheden af smeltet glas 12 over tudens læbe ned på badet.

Beholderkonstruktionen bærer en tagkonstruktion omfattende et tag 16, en endevæg 17 ved beholderens tilgangsende og en endevæg 18 ved afgangsenden, samt sidevægge 19. Tagkonstruktionen afgrænser et rum 2o over det smeltede metalbad 11, i hvilket rum der opretholdes en beskyttende atmosfære ved et overtryk, idet den tilføres gennem kanaler 21, som passerer ned gennem taget 16 og er forbundet med en samlekasse 22, som selv er forbundet med ikke viste organer til tilførsel af den beskyttende atmosfære.

Tilgangsendevæggen 17 ligger et stykke over overfladeniveauet 11 af badet til tilvejebringelse af en indgang 23, som er begrænset i højden, for laget af smeltet glas 13, der bevæges frem gennem tilgangen 23 langs overfladen af badet af smeltet metal, når det smeltede glas i laget spredes til siderne til frembringelse af et ovenpåflydende legeme 4 143065 af smeltet glas på badet, hvilket legeme føres frem i båndform som angivet ved 24 og eventuelt afkøles, indtil det er tilstrækkeligt størknet til at kunne tages uskadt ud af badet gennem en afgang 25, som af-grænses mellem afgangsendevæggene 8 og 18 af henholdsvis beholderkonstruktionen og tagkonstruktionen på drevne transportruller 26, som udøver et træk på båndet for at kontrollere dets fremføringshastighed langs badet af smeltet metal.

Temperaturregulatorer 27 er anbragt i badet af smeltet metal, og varmeorganer betegnet med 28 i rummet over badet reguleres for at fastlægge en temperaturgradient ned langs badet, som glasset underkastes under dets fremføring. Temperaturen ved badets tilgangsende er i området omkring looo°C, og ved badets afgangsende ligger temperaturen sædvanligvis i området omkring 65o°C, ved hvilken temperatur glasset har en sådan viskositet, at båndet kan tages uskadt ud af badet ved hjælp af de drevne ruller 26.

For at bistå reguleringen af temperaturen af båndet er et antal kanaler til varmeoverføring nedad fra bunden af badet under glasbåndets bevægelsesbane afgrænset af blokke af termisk ledende materiale 29, f.eks. blokke af bearbejdet grafit, som er indsat i bunden 7 af beholderkonstruktionen. I udførelsesformen vist i fig. 1 er der tre pladeformede blokke 29, som er indsat i beholderbunden 7 i et område af badet, som ligger i afstand fra tilgangsenden for således at bistå afkølingen af glasset, efter at laget har bredt sig ud til dannelse af det ovenpåflydende legeme, som bevæges fremad i båndform. Hver af kulstofpladerne 29 strækker sig tværs over bredden af beholderkonstruktionen og strækker sig opad til den øverste overflade af beholderkonstruktionens bund, så at den øverste ende af hver blok er i direkte termisk berøring med det smeltede metal i badet.

Den nederste ende af hver plade er udformet med en forankringsfod 29a og ligger i en afstand lig med højden af pladen fra det smeltede metal og er i termisk berøring med et kølerør 31 med firkantet tværsnit, som er placeret i det nederste af bunden 7. Tværsnitsarealet af den øverste ende af hver plade tilvejebringer den ønskede grad af termisk berøring med badet.

En strøm af kølefluid, sædvanligvis vand, gennem røret 31 reguleres for at regulere temperaturen af den nederste ende af hver af pladerne 29 for derved at regulere varmestrømningen ned gennem hver af pladerne fra det smeltede metal i badet, så at der fås en nøjagtig kontrolleret varmeudveksling mellem den øverste ende af hver af pladerne 29 og det smeltede metal i badet. Dette giver en ønsket kontrol af varmestrømningen fra glasset 24 gennem badets metal og gennem de øverste overflader af pladerne 29 og derpå ned gennem pladerne til kølerørene 31.

5 143065

En af varmeoverføringspladerne 29 er vist mere detaljeret i fig. 2 og 3. Den nederste overflade af bunden 7 af den ildfaste beholderkonstruktion er beklædt med en stålkappe 32, og kulstofpladen 29 er indsat i den langstrakte kanal 33 i den ildfaste bund 7 og strækker sig ned gennem bunden. Den øverste ende 34 af pladen 29 er i direkte termisk berøring med det smeltede metal lo i badet. I den nederste ende af kanalen 33 er der anbragt et kølerør 31 med rektangulært tværsnit, som er lejret på kappen 32. Pladen 29 fastholdes i kanalen 33 i bunden 7 ved hjælp af en pakning 35 af grafituld. Kulstofkit eller størknet smeltet tin anvendes til at sikre en god termisk berøring mellem overfladen af kølerøret 31 og undersiden af pladen 29.

Som vist i fig. 3 strækker røret 31 sig lige ud gennem sidevæggen 9 af beholderkonstruktionen. Røret er forbundet med ikke viste organer til tilførsel af kølevand ved en kontrolleret hastighed og temperatur .

Fig. 3 viser, hvorledes pladen 29 strækker sig til siden næsten til sidevæggene 9 af beholderkonstruktionen, dvs. i det mindste tværs over den del af badet, som understøtter glasbåndet 24, så at der sker varmeudtrækning nedad fra hele den nederste overflade af det passerende bånd gennem badets metal lo til den øverste overflade af pladen 29, idet varmen føres bort ved en kontrolleret hastighed af kølevandet, som strømmer gennem røret 31.

EKSEMPEL 1 I et område i nærheden af den varme tilgangsende af beholderkonstruktionen har det smeltede metal i badet en temperatur på 95o°C. Dimensionerne af pladen 29 og arbejdsbetingelserne er følgende: Højde af plade 2,7 dm

Bredde af plade på tværs af badet 9,2 dm

Tykkelse af plade 2,5 cm

Temperatur af det øverste af plade

(1 cm under pladens øverste overflade) 835°C

Temperatur af det nederste af plade (2 cm over den nederste overflade af

pladen) 25o°C

3 -1

Strømningshastighed af kølevand 125 cm . see

Tilgangstemperatur af vand 9°C

Afgangstemperatur af vand 22°C

Varmeudtrækning langs pladens bredde o,74 kW · dm~^ EKSEMPEL 2 I et område af badet, hvor badets temperatur er 75o°C, var dimensionerne af pladen 29 og arbejdsbetingelserne følgende: 143065 6 Højde af plade 2,7 dm

Bredde af plade på tværs af badet 9,2 dm

Tykkelse af plade 2,5 cm

Temperatur af det øverste af pladen

(1 cm under den øverste overflade af pladen) 633°C

Temperatur af det nederste af plade

(2 cm over den nederste overflade af pladen) 174°C

3 -1

Strømningshastighed af kølevand 115 cm see

Tilgangstemperatur af vand 9,8°C

Afgangstemperatur af vand 19°C

Varmeudtrækning langs pladens bredde o,5 kW · dm”1 EKSEMPEL 3 På de samme steder af badet med en lignende temperatur af badet som i eksempel 2, f.eks. 74o°C, blev en mindre plade anvendt som følger: Højde af plade ^ 2,5 dm

Bredde af plade på tværs af badet 7,5 dm

Tykkelse af plade 2,5 cm

Temperatur af det øverste af plade

(1 cm under den nederste overflade af pladen) 615°C

Temperatur af det nederste af plade

(1 cm over den nederste overflade af pladen) 2oo°C

3 -1

Strømningshastighed af kølevand 18o cm see

. Tilgangstemperatur af vand 29°C

Afgangstemperatur af vand 34°C

Varmeudtrækning langs pladens bredde o,5 kW · dm 1 EKSEMPEL 4

Ved en lavere temperatur af badet, f.eks. 72o°C, blev opnået en lavere hastighed af varmeudtrækningen som følger: Højde 2,5 dm

Bredde af plade på tværs af badet 7,5 dm

Tykkelse af plade 2,5 cm

Temperatur af det øverste af plade

(1 cm under den øverste overflade af pladen) 6oo°C

Temperatur af det nederste af plade

(1 cm over den nederste overflade af pladen) 21o°C

3 -1

Strømningshastighed af kølevand 125 cm see

Tilgangstemperatur af vand 28°C

Afgangstemperatur af vand 34,5°C

Varmeudtrækning langs pladens bredde o,46 kW · dm 1 U3065 7 EKSEMPEL 5

Ved afgangsenden af badet, hvor glasbåndet tages op fra badets overflade, er temperaturen af badet ca. 65o°C, og blokkene i bunden af badet kan have en reduceret dybde som vist i fig. l,og en højere hastighed af varmeudtrækning kan opnås som følger: Højde af plade lo cm

Bredde af plade 9,2 dm

Tykkelse af plade 2,5 cm

Temperatur ved det øverste af plade (1 cm under den øverste overflade af pladen) 54o°C

Temperatur ved det nederste af plade (1 cm over den nederste overflade af pladen) - l6o C

Strømningshastighed af kølevand loo cm^ see 1

Tilgangstemperatur af vand 9,8°C

Afgangstemperatur af vand 19,6°C

Varmeudtrækning langs pladens bredde o,9 kW * dm ^

En anden udførelsesform er vist i fig. 4, hvor pladen 29 er stramt indsat i kanalen 33, som er udskåret i den ildfaste bund 9 af beholderen og forankret ved hjælp af en fod 29a. Røret 31 har cirkulært tværsnit og er pakket i rummet forneden i kanalen 33 med fint pulveriseret grafit for at give god termisk kontakt med den nederste ende af gra-fitpladen.

I et andet arrangement vist i fig. 5 er pladen 29 ikke udformet med en forankringsfod ud i et med pladen, fordi den ikke strækker sig helt ud til overfladen af bunden, men kun ti]>ca. 2,5 cm fra bundens overflade for derved at afkøle et bredt område af beholderbundens overflade og for at forøge modtagelsen af varme fra badets smeltede metal. Denne udførelsesform er særlig anvendelig, hvor der kræves en mere udbredt varmeudtrækning i stedet for den mere lokale udtrækning af varme, som opnås ved anvendelse af udførelsesformerne i fig. 2-4.

I endnu en udførelsesform vist i fig. 6 har den nederste ende af grafitpladen 29 et udvidet tværsnit,og kanalen 33 i bunden 7 har en udvidet del 37 ved sin nederste ende, som modtager den udvidede del 36 af pladen. Et rustfrit stålkølerør 31 med cirkulært tværsnit er pakket i den nederste ende 37 af kanalen ved hjælp af grafituld 38. Den nederste ende af pladen 29 er udformet med en cylindrisk konkav overflade 39, som ligger tæt an mod oversiden af det cylindriske rør 31,og god termisk kontakt mellem denne cylindriske grafitoverflade 39 og røret fremmes ved hjælp af en pakning af fint pulveriseret grafit. Denne konstruktion er 8 143065 særlig egnet, hvor der kræves en høj hastighed af varmeudtrækning fra et lokalt areal af badet bestemt af den snævrere øverste ende J>k af grafitpladen 29.

Som vist i fig. 7 kan to ydre kølekasser 4o anbringes, således at de omgiver kølerøret 31j hvor det rager ud gennem beholdersidevæggen. Kasserne 4o er fastgjort til den ydre kappe på beholdersidevæggene ved hjælp af spændebøjler 4l og har hver deres vandtilførsels- og afgangsrør 42 og 43. En afkølet passage 44 for røret 31 afgrænses således udenfor beholderen og bevirker størkning af smeltet metal, som eventuelt kan sive ud omkring røret 31 i tilfælde af fejl ved dets tætning i beholdersidevæggen.

I udførelsesformen vist i fig. 8 er pladen 29 stramt indsat i kanalen 33 i den ildfaste bund 7 af beholderen og strækker sig ned til stålkappen 32, som beklæder bunden 7· Kølerøret er monteret under stålkappen 32 og i termisk berøring med den, så at varme ledes fra den ne-derste ende af pladen 29 gennem kappen 32 til kølerøret 31.

Mængden af varme, som blev udtrukket, var ca. 65¾ af den varme, som blev udtrukket ved hjælp af arrangementet i fig. 2 og 3, hvor røret 31 er i direkte berøring med pladen 29. Denne reduktion i hastigheden af varmeudtrækning kan tolereres i nogle tilfælde i betragtning af den lette adgang til røret 31 og det forhold, at røret ikke skal tætnes i beholderbunden.

Fig. 9 viser en variation af arrangementet i fig. 8, hvor et U-formet kanalemne 31a er svejset udvendigt på kappen 32 til dannelse af et lukket kølerør. Dette arrangement gav 80% af varmeudtrækningen, som blev opnået ved arrangementet i fig, 2 og 3·

Et andet område af badet, hvor afkøling kontrolleres ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen med særlig fordel, er området i nærheden af badets afgangsende, hvor glasset afkøles umiddelbart, før det løftes ud fra badets overflade og føres ud gennem afgangen 25. Grafitplader udført som vist i fig. 2 og 3 eller fig. 4, fig. 5 eller fig. 6 anvendes også i nærheden af badets afgangsende som vist ved 45 til opnåelse af en kontrolleret afkøling af glasbåndet til ca. 65o°C,umiddelbart før de drivende ruller 26 kommer i berøring med det.

I nogle tilfælde kan man foretrække afkøling i kun et midterområde af badet. F.eks. som vist i venstre side af beholderkonstruktionen vist i fig. lo strækker kølepladerne 45 i nærheden af badets afgangsende sig kun tværs over et midterområde af badet. Nærmere den varme ende af beholderkonstruktionen i fig. 7 i området, hvor det dannede glasbånd afkøles under den første del af dets fremføring langs badet, strækker 9 143065 indsatte kulstofplader 29 sig tværs over næsten hele bredden af bunden af beholderkonstruktionen afvekslende med kortere kulstofplader 46, som er indsat på samme måde i bunden af beholderkonstruktionen, men kun strækker sig tværs over et midterområde af bunden. Dette arrangement har vist sig særligt fordelagtigt til brug i tilfælde, hvor tyndt glas fremstilles ved flydeprocessen, og glasbåndet underkastes udtynding efter afkøling til en plastisk tilstand, hvor trækkende kræfter, der tilføres glasset, forårsager en forudbestemt variation i bredde og tykkelse af båndet. Anbringelsen af de skiftende bredere og smallere varmeledende kanaler fremmer opretholdelsen af ensartet temperatur tværs over hele bredden af glasbåndet.

Strømmen af kølevand gennem hvert af kølerørene 31 bliver sædvanligvis kontrolleret individuelt,og yderligere kontrol opnås ved regulering af temperaturen af det tilførte vand for således at sikre en regulering af temperaturgradienten, som findes ned gennem hver af pladerne 29.

Ved hjælp af opfindelsen tilvej'ebringes der således et flyde-glasfremstillingsanlæg med selektiv regulering af temperaturen af det glas, som er i berøring med legemet af smeltet metal.

Ved tilvejebringelsen af et sæt varmeledende køleplader i bunden af beholderkonstruktionen på den i fig. 7 viste måde, hvilket sæt kan strække sig langs hele længden af beholderkonstruktionen,fås en nøjagtig kontrol af lokal afkøling af glasset og således af hele temperaturgradienten, som glasset underkastes under dets sædvanlige afkøling fra ea. looo°C ved badets tilgangsende til ca. 65o°C ved afgangsenden. Afkølingen af glasbåndet til en ønsket viskositetstilstand, f.eks. ved 7oo°C til 75o°C,for at muliggøre, at båndet gribes ved kanterne før genopvarmning for udtynding,er særligt effektiv ved hjælp af den foreliggende opfindelse .

Da udtrækningen af varme fra glasset sker ved hjælp af det smeltede metal, som glasset er i berøring med, undgås termisk chok for glasset,og de forvrængningsfrie egenskaber ved glasset bliver ikke forringet, da glasset underkastes en kontrolleret afkøling under dets fremføring.