EA024429B1

EA024429B1 - Камера для флотации стекла

Info

Publication number: EA024429B1
Application number: EA201490389A
Authority: EA
Inventors: Гийом Биньон; Фабьен Буйе; Стефан Гассер
Original assignee: Сэн-Гобэн Гласс Франс
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2016-09-30
Also published as: EP2739578A1; PT2739578E; MX2014001296A; CN103702953A; FR2978758B1; BR112014001580B1; EA201490389A1; CN103702953B; KR101986285B1; EP2739578B1; KR20140056222A; FR2978758A1; ES2542413T3; US20140182339A1; MX337865B; JP2014528887A; BR112014001580A2; JP6014138B2; PL2739578T3; WO2013017760A1

Abstract

Изобретение относится к камере для флотации стекла на ванне расплавленного металла, содержащей входную стенку (3), выходную стенку (4) и две боковые стенки (1, 2), ролики (8) для приведения в движение стекла в направлении продвижения от входа к выходу, причем боковая стенка содержит уступ (21, 22), обеспечивающий уменьшение ширины камеры в направлении продвижения стекла, причем указанный уступ (21, 22) начинается в первой точке (25, 25') и заканчивается во второй точке (26, 26') боковой стенки, и указанные точки находятся в контакте с поверхностью ванны металла, причем вертикальная плоскость (23), проходящая через эти две точки (25, 26), образует с вертикальной плоскостью (24), параллельной направлению продвижения стекла и проходящей через первую точку (25), угол внутри камеры больше 150°. Геометрические характеристики уступа (21, 22) уменьшают поперечное возвратно-поступательное движение ленты, выходящей из камеры.

Description

Изобретение относится к камере для флотации стекла на ванне расплавленного металла и к ее применению для получения листового стекла.

В камерах для флотации стекла стекло течет по кромке литника на ванну с оловом. Для производства тонкого стекла (толщиной меньше равновесной толщины рассматриваемого стекла, обычно около 6 мм) это стекло вытягивается поперек и по оси под действием боковых зубчатых колес, называемых верхними роликами, и аксиально в туннельной печи за камерой для флотации. Для производства толстого стекла (толщиной больше равновесной толщины рассматриваемого стекла, обычно около 6 мм) это стекло сжимается в поперечном направлении и вытягивается в осевом под действием верхних роликов и вытягивается по оси в туннельной печи. Таким образом, для производства тонкого стекла (толщиной меньше равновесной толщины рассматриваемого стекла, обычно около 6 мм) после зоны верхних роликов стекло подвергают процессу уменьшения ширины, называемому сужением. Чтобы уменьшить необходимое количество расплавленного металла (обычно олова), обеспечить контакт боковых приводов (как верхние ролики) с листом ниже по течению и ограничить испарение металла (обычно олова) с его свободной поверхности, камера для флотации имеет большую ширину на уровне зоны разливки и формования и меньшую ширину ближе к выходу. Сопряжение между этими двумя зонами с разной шириной обеспечивается уступом, который для простоты проектирования простирается на расстояние, которое специалисты называют пролетом. Пролет является элементом конструкции этих установок, длина которого составляет 3,048 м. Имеется в виду единица измерения исключительно в продольном направлении камеры для флотации. Под продольным направлением понимается направление течения стекла в камере, причем указанное направление параллельно оси камеры и оси стеклянной ленты. В настоящее время камеры для флотации сооружают путем плотной пригонки и сборки блоков (или кирпичей), составляющих в длину 3,048 м (в продольном направлении, т.е. в направлении течения стекла). Форма камер для флотации очень стандартизована, учитывая, что речь идет о гигантских установках, которые должны годами функционировать без остановки. Таким образом, нельзя позволить себе рисковать, изменяя общую форму этих камер. Поэтому все камеры для флотации имеют в целом очень близкие формы. В частности, когда они имеют уступ в своих боковых стенках, этот уступ образует угол, близкий к 135° (угол внутри камеры, образованный между входной стенкой уступа и уступом).

Документы νθ 2005/073138, И8 5862169, И8 1054371 предлагают камеры для флотации, имеющие боковые уступы, составляющие угол почти 140° с направлением течения стекла (угол внутри камеры, образованный между входной стенкой уступа и уступом).

И8 4843346 предлагает камеру для флотации без бокового уступа. Такая камера встречается очень редко, так как она очень негибкая. Действительно, она подходит только для получения листового стекла с толщиной больше или равной равновесной толщине рассматриваемого стекла, обычно около 6 мм.

В патенте И8 4115091 предлагается камера для флотации, содержащая боковой уступ на двух боковых сторонах, причем указанные уступы образуют угол почти 90° с направлением течения стекла.

Отмечалось, что в камерах для флотации, содержащих боковые уступы с углом 125-140° (угол внутри камеры, образованный между входной стенкой уступа и уступом), выходящая стеклянная лента испытывает легкое боковое возвратно-поступательное движение. Это легкое движение до сих пор оставалось необъяснимым, и было принято как нестабильность, присущая этому типу установок. Его амплитуда составляет порядка нескольких сантиметров, однако на разрезе на краях следует брать больше запаса, что влечет такую потерю стекла на бой. Потеря выхода продукции составляет порядка 1%.

Теперь же при изучении конвективного движения в ванне расплавленного металла, поддерживающей стекло при продвижении, нашли причину этой проблемы. Действительно, ванна металла подвержена образованию вихрей в зоне смешения между течением в прямом направлении (направление продвижения стекла) металла, увлекаемого стеклом, и обратным течением на уровне открытой поверхности металла. Различают две группы вихрей, каждая из которых находится близко от одной боковой стенки камеры. Эти две группы вихрей поднимаются вдоль камеры от выхода к входу, т.е. в направлении, противоположном направлению движения стеклянной ленты. Было отмечено, что на выходе камеры все вихри находятся в одной фазе, т.е. что вихрю справа соответствует вихрь слева на одинаковом расстоянии от выходной стенки камеры. Таким образом, эти вихри поднимаются в фазе вдоль камеры, но первый уступ в боковых стенках провоцирует инверсию фазы: вихрю справа теперь соответствует не вихрь слева, а промежуток между двумя вихрями. Эта противофазность между двумя группами вихрей на боковых сторонах сохраняется до конца их подъема в направлении входной стенки камеры, даже если встречается другой уступ. Однако вихрь связан с неоднородностью температуры расплавленного металла. Температура вихря существенно выше, чем температура между двумя вихрями. Эту разницу температур оценивают примерно в 20°С. Однако такая разница температуры в жидком металле оказывает локальное влияние на вязкость стекла. Таким образом, противофазность вихрей проявляется в противофазности колебаний температуры и вязкости стекла на его боковых кромках. Таким образом, верхние ролики, расположенные симметрично по обеим сторонам камеры относительно продольной оси камеры, въедаются в стекло с вязкостью, колеблющейся по краям, и колебания вязкости находятся в противофазе от одного края ленты к другому. Именно это действие верхних роликов на ленту, вязкость краев которой находится в противофазе, и вызывает это боковое возвратно-поступательное движение ленты.

- 1 024429

Уже предлагалось помещать внутрь ванны металла на уровне открытой части расплавленного металла (часть, не покрытая стеклом) заграждения, обычно называемые флагами (по-английски Лад), чтобы ограничить потоки в обратном направлении на уровне открытой поверхности металла. Их эффективность реальна, но все же недостаточна.

Вышеуказанная проблема решена изобретением. Обнаружено, что подавить боковое движение ленты можно, устранив противофазность вихрей в ванне металла. Было найдено, что противофазность вихрей в ванне металла можно устранить, ликвидировав слишком резкие уступы в боковых стенках. Согласно изобретению уступы, которые полезны для уменьшения количества расплавленного металла в камере, не ликвидируются.

Действительно, при температурах флотации стекла олово стремится испариться, и выгодно уменьшить свободную поверхность расплавленного металла в камере. Следовательно, выгодно, чтобы боковые стенки камеры для флотации были ближе друг к другу у выхода камеры, чем у входа камеры.

Изобретение относится, во-первых, к камере для флотации стекла на ванне расплавленного металла, содержащей входную стенку, выходную стенку и две боковые стенки, ролики для приведения в движение стекла в направлении продвижения от входа к выходу, причем боковая стенка содержит уступ, обеспечивающий уменьшение ширины камеры в направлении продвижения стекла, и указанный уступ начинается в первой точке и заканчивается во второй точке боковой стенки, причем указанные точки находятся в контакте с поверхностью ванны металла, а вертикальная плоскость, проходящая через эти две точки, образует с вертикальной плоскостью, параллельной направлению продвижения стекла и проходящей через первую точку, угол внутри камеры больше 150°.

Именно большая величина этого угла обеспечивает плавную постепенность уменьшения расстояния между боковыми стенками в камере для флотации, если двигаться от входа к выходу (это обозначение соответствует направлению перемещения стекла в камере). Предпочтительно даже, чтобы этот угол был больше 160° и еще более предпочтительно больше 165°. Обычно этот угол меньше 175°.

Уступ таков, что когда его проходят, приближаясь к оси камеры, то приближаются также к выходной стенке.

Уступ обычно таков, что если взять любую пару разных точек, являющихся частью уступа, и указанные точки находятся в контакте с поверхностью расплавленного металла, то вертикальная плоскость, проходящая через эти две точки, образует с вертикальной плоскостью, параллельной направлению продвижения стекла и проходящей через ту или иную из точек, угол внутри камеры больше 150°, предпочтительно больше 160°.

Обычно расстояние между двумя боковыми стенками в месте, где стекло выходит из камеры, т.е. на уровне выходной стенки камеры, составляет менее по меньшей мере 20% и часто менее по меньшей мере 30% в сравнении с максимальным расстоянием между двумя боковыми стенками. Это максимальное расстояние между двумя стенками находится обычно на уровне, где стеклянная лента имеет свою максимальную ширину. Эта максимальная ширина (ленты и между стенками) находится в зоне формования, где верхние ролики расширяют лист в поперечном направлении для производства тонкого стекла (тоньше равновесной высоты стекла, т.е. обычно тоньше 6 мм). Действительно, именно в этом месте формования стекла боковые стенки должны быть наиболее отдалены друг от друга. Эта максимальная ширина стеклянной ленты находится обычно на расстоянии от входной стенки, составляющем между 5 и 30 м. Таким образом, изобретение особенно хорошо подходит для получения листового стекла толщиной меньше 6 мм.

Уступ в боковой стенке обеспечивает изменение направления стенки между стенкой до уступа и самим уступом. Изменение направления является постепенным, т.е. оно обеспечивает сближение без резкого уступа в стенке к срединной продольной оси камеры. Обычно уступ начинается от прямого участка стенки в продольном направлении и заканчивается другим прямым участком стенки в продольном направлении. В продольном направлении длина уступа больше 4 м, предпочтительно больше 5 м, даже больше 10 м, даже больше 20 м и даже больше 30 м. Обычно длина уступа в продольном направлении меньше 80 м. Длина уступа может быть меньше 60 м. Заметное улучшение обеспечивается уже, если сделать уступ не на одном пролете, но на расстоянии двух пролетов (6,096 м). Таким образом, согласно изобретению длина уступа обычно составляет по меньшей мере два пролета (12,192 м) в продольном направлении. Сам уступ обычно является поперечным сечением стенки.

Обычно уступ начинается на расстоянии от входной стенки, составляющем более 25% от полного расстояния между входной стенкой и выходной стенкой камеры. Обычно уступ заканчивается на расстоянии от входной стенки, составляющем менее 75% от полного расстояния между входной стенкой и выходной стенкой камеры. Подразумевается, что уступ начинается у входа и заканчивается у выхода.

Обычно камера является симметричной относительно срединной продольной оси. Это означает, что уступ в одной боковой стенке соответствует обычно уступу, симметричному ему в другой боковой стенке. Таким образом, каждая боковая стенка содержит уступ согласно изобретению, и эти два уступа расположены симметрично друг другу относительно продольной оси камеры.

В ванну металла камеры согласно изобретению можно поместить флаги.

Изобретение относится также к способу изготовления листового стекла, включающему флотацию

- 2 024429 стекла в камере согласно изобретению. Изобретение представляет интерес для тонкого стекла и толстого стекла (соответственно менее или более толстого, чем равновесная толщина расплавленного стекла на расплавленном металле). Конечное листовое стекло обычно имеет толщину, составляющую между 0,05 и 30 мм. В частности, стекло может вытягиваться поперек и по оси под действием зубчатых роликов в камере для флотации, чтобы получить более тонкое стекло, чем равновесная толщина расплавленного стекла на расплавленном металле. Таким образом, способ согласно изобретению особенно хорошо подходит для изготовления листового стекла толщиной меньше 6 мм (между 0,05 и 6 мм). Обычно расстояние между двумя боковыми стенками на уровне выходной стенки камеры составляет менее 20%, даже менее 30% от полного расстояния между этими двумя боковыми стенками на уровне, где стеклянная лента имеет свою максимальную ширину. Обычно максимальная ширина стеклянной ленты находится на расстоянии от входной стенки, составляющем между 5 и 30 м.

Форма камеры для флотации согласно изобретению лучше соответствует форме стеклянной ленты, что уменьшает свободную поверхность олова, не покрытую стеклом, между стеклянным листом и боковой стенкой камеры. Уменьшение ширины свободной поверхности на краях позволяет сблизить входной и выходной потоки олова, что улучшает теплопередачу в результате теплопроводности и естественной конвекции внутри олова. Это ведет к снижению перепада температуры между входным и выходным потоком олова и, таким образом, к снижению амплитуды временных колебаний температуры, лежащих в основе нестабильности.

Фиг. 1 показывает камеру для флотации согласно уровню техники. Эта камера является симметричной относительно ее срединной продольной оси АА' и содержит две боковые стенки 1 и 2, входную стенку 3, выходную стенку 4. Расплавленное стекло 5 выливается на входе на ванну металла 6 и вытягивается и увлекается к выходу роликами (верхние ролики) 8, образуя стеклянную ленту 7. Стеклянная лента, отвержденная на выходе, выходит из камеры через выходную стенку 4. Эта лента находится в боковом возвратно-поступательном движении, как показано двусторонней стрелкой 16. Именно это движение изобретение позволяет устранить. Боковые стенки содержат по два уступа 9, 10, 9' и 10' каждая. Все эти уступы являются одинаковыми и обеспечивают резкое сужение ширины камеры (расстояние между боковыми стенками) в продольном направлении на длине одного пролета, обозначенной буквой Ъ на фиг. 1. Эти уступы образуют угол α, равный примерно 135°, в боковой стенке между входной стенкой до уступа и самим уступом. Вихри образуются в ванне металла у выхода и поднимаются к входу. Вихри 11 и 11' совпадают по фазе, так как они находятся на одинаковом расстоянии от выходной стенки (правый сегмент, изображенный пунктиром, показывает их выравнивание). Это же справедливо для вихрей 12 и 12'. Напротив, оказывается, что после прохождения уступов 10 и 10' вихри 13, 14 и 15 больше не совпадают по фазе.

Фиг. 2 показывает камеру для флотации согласно изобретению. Эта камера является симметричной относительно ее срединной продольной оси АА' и содержит две боковые стенки 1 и 2, входную стенку 3, выходную стенку 4. Расплавленное стекло 5 выливается на входе на ванну металла 6 и вытягивается и увлекается к выходу роликами (верхними роликами) 8, образуя стеклянную ленту 7. Стеклянная лента, отвержденная на выходе, выходит из камеры через выходную стенку 4. Поперечные стенки содержат, каждая, уступ 21 и 22. Эти уступы обеспечивают сближение боковых стенок в направлении от входа к выходу. Эти уступы намного более плавные, чем в случае фиг. 1. В продольном направлении каждый уступ имеет длину около 5 пролетов (обозначено 5Ъ на фиг. 2). Уступы начинаются соответственно в точках 25 и 25' и заканчиваются соответственно в точках 26 и 26'. Вертикальная плоскость 23 проходит через начальную 25 и конечную 26 точки одного из уступов (левая боковая стенка в направлении продвижения стекла). Она образует угол α с вертикальной плоскостью 24, параллельной направлению продвижения стекла и проходящей через первую точку 25, причем указанный угол находится внутри камеры. Этот угол превышает 150°. Видно, что каждый уступ начинается на расстоянии от входной стенки, составляющем более 25% от расстояния между входной стенкой и выходной стенкой. Видно также, что каждый уступ заканчивается на расстоянии от входной стенки, составляющем менее 75% от полного расстояния между входной стенкой и выходной стенкой камеры.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Камера для флотации стекла на ванне расплавленного металла, содержащая входную стенку, выходную стенку и две боковые стенки, ролики для приведения в движение стекла в направлении продвижения от входа к выходу, причем на боковой стенке имеется уступ, обеспечивающий уменьшение ширины камеры в направлении продвижения стекла, отличающаяся тем, что указанный уступ характеризуется двумя точками в профиле горизонтального сечения боковой стенки по уровню поверхности ванны металла, являющимися его началом и концом, при этом вертикальная плоскость, проходящая через эти две точки, образует с вертикальной плоскостью, параллельной направлению продвижения стекла и проходящей через начальную точку уступа, угол внутри камеры больше 150°.
2. Камера по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что угол составляет более 160° и предпочтительно более 165°.

- 3 024429
3. Камера по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что угол составляет менее 175°.
4. Камера по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что расстояние между двумя боковыми стенками на уровне выходной стенки камеры составляет менее 20% и даже менее 30% в сравнении с максимальным расстоянием между двумя боковыми стенками.
5. Камера по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что длина уступа в продольном направлении больше 4 м и предпочтительно больше 5 м.
6. Камера по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что длина уступа в продольном направлении больше 10 м.
7. Камера по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что длина уступа в продольном направлении меньше 80 м.
8. Камера по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что уступ начинается на расстоянии от входной стенки, составляющем более 25% от полного расстояния между входной стенкой и выходной стенкой камеры, и тем, что уступ заканчивается на расстоянии от входной стенки, составляющем менее 75% от полного расстояния между входной стенкой и выходной стенкой камеры.
9. Камера по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что уступу в одной боковой стенке соответствует симметричный ему уступ в другой боковой стенке.
10. Камера по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она является симметричной относительно срединной продольной оси.
11. Способ изготовления листового стекла, включающий проведение флотации стекла в камере по одному из предыдущих пунктов.
12. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что стекло вытягивается в поперечном и осевом направлениях под действием зубчатых роликов в камере для флотации.
13. Способ по одному из предыдущих пунктов способа, отличающийся тем, что листовое стекло имеет толщину меньше его равновесной толщины на расплавленном металле.
14. Способ по одному из предыдущих пунктов способа, отличающийся тем, что листовое стекло имеет толщину менее 6 мм.
15. Способ по одному из предыдущих пунктов способа, отличающийся тем, что расстояние между двумя боковыми стенками на уровне выходной стенки камеры составляет менее 20%, даже менее 30% в сравнении с расстоянием между двумя боковыми стенками на уровне, где стеклянная лента имеет максимальную ширину.
16. Способ по одному из предыдущих пунктов способа, отличающийся тем, что максимальная ширина стеклянной ленты находится на расстоянии от входной стенки, составляющем между 5 и 30 м.