UA48133C2 - Спосіб виготовлення скла у флоат-печі - Google Patents

Abstract

Спосіб виготовлення скла у флоат-печі включає стадії плавлення склоутворювальної композиції, освітлення розплавленого скла, пропускання розплавленого скла із зони освітлення в зону кондиціонування, охолодження розплавленого скла в зоні кондиціонування та забезпечення виходу скла із зони кондиціонування до флоат-каналу. Для виконання більш швидкого перенастроювання печі при виготовленні різних типів скла розплавлене скло перемішують в області виходу із зони кондиціонування до флоат-каналу з використанням, принаймні, однієї пари мішалок, кожна з яких містить вал, що суттєво виступає донизу в розплавлене скло та утримує на своєму нижньому кінці перемішувальний пристрій, компланарний до осі валу, мішалки обертають у зустрічних нарямках зі швидкістю 2-20 об/хв і не в фазі одну з одною, забезпечуючи переміщення перемішуваного скла зі сторони в сторону по ширині, що дорівнює, принаймні, ширині флоат-каналу.

Description

Опис винаходу

Настоящее изобретение отнОосится Кк способу производства расплавленного стекла. Точнее, настоящее 2 изобретение отнОосится Кк способу производства расплавленного стекла, посредством которого дефекть! стекла, поступающего во флоат-ванну, исключаются или, по меньшей мере, сводятся к минимуму.

Обьічно печь для варки флоат-стекла содержит зону плавления, зону осветления и зону кондиционирования.

В зоне плавления, как предполагаєт само название, происходит плавление компонентов, используемьІх для производства стекла. В зоне осветления удаляются пузьірьки, которье находятся в расплавленном стекле. Из зоньі осветления расплавленное стекло проходит в зону кондиционирования, где оно охлаждаєтся перед поступлением во флоат-канал на его пути во флоат-ванну.

Хотя каждьй из компонентов, которье плавятся для образования стекла, номинально является гомогеннь!м, имеет место различиеє в размерах зерен. Кроме того, сьірьевне материаль! отличаются друг от друга по размерам зерен. Хотя и осуществляєтся порционное перемешивание, оно никогда не бьіваєт идегеальнь!м.

Помимо зтого, в зависимости от условий, при которьіїх хранятся материальії, может происходить сегрегация зерен и/или реакция между ними. Известно, что зти различия приводят к неоднородности готового стекла.

Компоненть! перемешиваются друг с другом и непрерьівно подаются в зону плавления, где смесь первоначально формирует слой, плавающий на уже расплавленном стекла. Перемешивание гранулированньх материалов никогда не бьіваєт безупречньм, и если провести исследование в достаточно небольшом масштабе, то внутри смеси от одного места к другому могут бьіть обнаружень! отчетливье различия средней химической коМмпОозиции. Когда происходит плавлениє смеси, может возникнуть дополнительная неоднородность. Например, в большинстве флоат стекол богатье щелочью жидкие фазь стекают по наклонньімМ верхними поверхностям плавающего стекла. Кроме того, флоат-стекла часто изготавливают в регенеративньх печах и при зтом неоднородность может иметь место в том случає, когда обогрев изменяется от одной сторонь! с к другой. Другими возможньми источниками неоднородности являются коррозия огнеупора, растворение Ге) атмосферь печи в стеклейи избирательнье потери некоторьїх составляющих стекла за счет испарения.

В зоне кондиционирования стекло охлаждается, при зтом могут возникнуть дополнительнье проблемь вследствие термических конвекционньїх потоков, создаваєемьіх при таком охлаждении. Охлаждение происходит тогда, когда стекло встречаєется с боковьіми стенками и донной частью зоньії кондиционирования, однако і. контролируемое охлаждение обьічно осуществляєтся в нижнем направлении, то есть верхняя поверхность Гео) расплавленного стекла охлаждаєется до желаемой степени обьічно посредством воздуха. Создаваемье конвекционнье течения обьічно приводят Кк извилистьІмМ формам потока, обеспечивающим прохождение - значительной части стекла через зону кондиционирования. в результате стекло, которое затрачиваєт (со) значительное время на прохождение по зтим сложньІмМ путям течения, будет сведено в продукт со стеклом, прохождение которого происходит относительно бьістрее, в виду чего существующая неоднородность в усиливаєтся.

Все зти источники неоднородности могут вьізвать в готовом стекле отдельнье дефекть! или дефекть! в виде свилей. Свиль, как хорошо известно, взаймосвязана с оптическим зффектом, создаваемьім стеклом, когда части « стекла, смежньве друг с другом, имеют разнье оптические плотности или показатели преломления. з

Длительное время пребьівания может привести к значительньімМм проблемам, если печь должна бьіть с переключена с производства одного типа стекла, например тонированного стекла, на производство иного типа :з» стекла, например прозрачного стекла. В таком случає требуется весьма продолжительное время для вьімьівания некоторьх частей тонированного стекла из зоньі! кондиционирования. Легко понять, что печь должна бьіть совершенно свободна от остатков тонированного стекла, прежде чем может бьіть достигнут коммерчески приемлемь!й нормативньй уровень производимого прозрачного стекла. Зто обьясняется тем, что свили или ть полось! тонированного стекла, сами по себе проявляются в прозрачном стекле, причем последнее не будет (Фе) иметь приемлемого качества, пока не исчезнут все зти свили и полось. в настоящем изобретений сделана попньітка способа производства стекла, посредством которого - вьішеупомянутье проблемь решаются или, по меньшей мере, сводятся к минимуму. в настоящем изобретений

ОО 20 поставлена задача обеспечения возможности вьіполнения более бьістрой перенастройки при изготовлениийи разньїх типов стекол, с тем, чтобь коммерчески приемлемая марка нового стекла получалась без чрезмерной, а с» позтому дорогостоящей, задержки по времени.

Концепция обеспечения перемешивания стекла сразу же за входом во флоат-канал, как мьі полагаем, совершенно нова. Обьічно полагают, что расплавленное стекло в зтой области слишком холодное, чтобь 29 осуществлялось адекватное перемешивание. Кроме того, в стекольной промьішленности обьічно считаєется, что

ГФ) перемешивание должно происходить в ограниченньїх пространствах таких, как канальі. Основнье недостатки перемешивания в каналах заключаются в: о а) получениий неприемлемьїх свойств, б) в проблеме, связанной с износом материала, из которого изготовлен канал, и бо в) в привнесенийи отдельньх дефектов. Причем все они некоторьімМм образом взаимосвязаньі!.

Вьісокие температурні, обьічно используемье в стекловаренньїх печах, а также коррозионньй характер расплавленного стекла обуславливают важность вьібора материалов при конструировании мешалок. Мешалки обьічно изготавливают из одного из трех разньїх типов материалов. Ими являются: а) огнеупорньєе материаль, например силлиманит, бо б) огнеупорнье металль, например платина или молибден, -Д-

с) трубки из малоуглеродистой стали. Каждому из зтих материалов свойственнь! свои проблемь!.

Огнеупорнье материальі имеют тенденцию к растворению в стекле и приводят к изменению показателя преломления и взаймосвязанньім с зтим дефектам. Они также имеют тенденцию к сбросу "камней", то есть к появлению в стекле дефектов в виде отдельньїх твердьх частиц. Наконец, после длительного использования они имеют тенденцию к разрушению и к вьіпадению в стекло, из которого их чрезвьчайно трудно утилизировать.

Наийбольший недостаток использования огнеупорньїх металлов, безусловно, заключается в их стоимости.

Однако они также могут привести к появлению пузьірьковьїх образований, действуя в качестве злектродов злектролитических реакций. 70 Сталь, например малоуглеродистая сталь, определенно является предпочтительньм материалом вследствие ее малой стоимости, легкой доступности и обрабатьшваемости. Однако она имеет существенньй недостаток, которьій заключается в ее низкой точке плавления. Позтому мешалки из такого материала должнь подвергаться охлаждению, причем самьій очевидньій способ охлаждения предполагает использование водь.

Однако обьічно считается, что в каналах водяное охлаждение мешалок не может бьіть осуществлено. Водяное /5 охлаждение чрезмерно понижает температуру стекла и в настоящее время считается, что зто приводит к привнесению в стекло дополнительньїх дефектов. Кроме того, если происходит поломка производственной линии, то мешалки могут вьізвать застьвние стекла в канале. Зто, в свою очередь, может привести к физическому повреждению самого канала.

Нами неожиданно установлено, что вследствие перемешивания непосредственно близко от вьіхода из зонь Кондиционирования к флоат-каналу и за счет гарантийи того, что стекло полностью размешано, перед тем как оно поступает во флоат-канал, виішеупомянутье проблемь не возникают, либо в значительной степени сводятся к минимуму.

Согласно настоящего изобретения создан способ производства стекла в плоской или флоат-печи, содержащий стадии плавления порции компонентов стекла в зоне плавления печи, осветление расплавленного с об стекла в зоне осветления для удаления из него пузьірьков, прохождение расплавленного стекла из зонь о осветления в зону кондиционирования, охлаждение расплавленного стекла в зоне кондиционирования и введение кондиционированного стекла во флоат-канал, при зтом стекло подвергается перемешиванию в области вьіїхода из зоньї кондиционирования во флоат-каналь, так что стекло полностью размешано, когда оно входит во флоат-канал. со зо Предпочтительно, чтобьї упомянутое перемешивание осуществлялось, по меньшей мере, одной парой мешалок и вращением парьї мешалок в противоположньїх направлениях. і,

Предпочтительно, чтобь!ї парнье мешалки бьіли идентичнь! друг другу, и чтобьі каждая из них содержала -«ужр вал, при ее использованиий фактически проходящий вертикально вниз в расплавленное стекло, при зтом каждьй упомянутьй вал на своем нижнем конце удерживает конструкции, которне образуют фактически прямоугольньй со з5 перемешивающий злемент или лопатку, копланарную с осью вала, причем зти мешалки устанавливаются для «г парного использования, так что их лопатки вращаются со смещением по фазе фактически на 9", при зтом их вращение противоположно.

Ниже настоящее изобретение будет описано посредством примера со ссьілкой на прилагаемье чертежи, на которьх: « на фиг. 1 представлен схематический вид в продольном сечении стекловаренной печи, вьіполненной па) с согласно настоящему изобретению; на фиг. 2 в увеличенном масштабе представлен вертикальньй вид мешалок, составляющая часть печи ;» согласно настоящему изобретению; на фиг. З представлен вид в плане, показьвающий размешивание стекла, создаваемоеє мешалками, показанньіми на фиг. 2. ї5» На фиг. 1 показана стекловаренная печь, в целом обозначенная позицией 1. Печь содержит зону плавления 2. Смесь сьірьевьїх материалов, которье расплавленьі для образования стекла, обозначена позицией 3. В со показанном варианте осуществления конструкции компоненть! плавятся способом, известньім как поперечньй - разогрев через отверстия 4. Как видно на фиг. 1, когда материальі плавятся, они образуют постепенно 5р утоньшающийся слой 5 на поверхности расплавленного стекла 6. о Затем расплавленное стекло проходит в зону осветления 7. Зто найболее горячая часть печи, причем в зтой сю зоне пузьірьки, образованнье в расплавленном стекле в зоне плавления 2, удаляются или их количество, по меньшей мере, сводится к минимуму. Непосредственно далее по ходу в направлений потока расплавленного стекла находится зона кондиционирования 8, в которой осветленное стекло охлаждается. 5Б По ряду причин, включая обьем вьіпуска стекла и термические конвекционнье потоки, в пределах зонь плавления 2 имеется определенное количество не циркулирующего стекла. Однако когда стекло проходит в (Ф, зону осветления 7, то в основном здесь происходит разделение по направлениям и могут бьіть четко виднь ка характернье признаки рециркуляционного потока. Прямой поток примькает к поверхности расплавленного стекла в зоне осветления и течет через зону кондиционирования в виде части, примькающей к верхней бо поверхности расплавленного стекла 6. Затем зтот прямой поток 12 входит во флоат-канал 13, откуда он проходит в флоат-ванне (не показана).

Вследствие термических конвекционньїх течений также имеется рециркуляционная структура потока. Одна из проблем, которая возникаєт при такой схеме, заключаєется в наличии "застойньх" областей, где расплавленное стекло становится относительно холодньїм и вязким; как только стекло входит в такую область, б5 появляется тенденция к его нахождению здесь в течение продолжительного периода. Одна такая область примькает к передней торцевой стенке 14 зоньї кондиционирования. Именно удерживание стекла в зтих областях приводит к чрезмерному времени переключения, когда печь 1 переключаєтся с изготовления тонированного стекла на прозрачное стекло. Стекло, циркулирующее в зоне кондиционирования 8, извлекается из нее довольно бьістро, однако стекло, которое собирается в "застойньїх" областях, стремится остаться здесь длительное время и удаляется с затруднениями.

Обьічно зона кондиционирования 8 охлаждается. В зтой зоне тепло удаляется с поверхности стекла и через основание и боковьіе стенки зоньі. Однако большая часть тепла отводится с поверхности стекла. Для того чтобь!ї зтого добиться, обьічно обеспечивают воздушньій поток над верхней поверхностью стекла. Однако зто приводит к делению на две части. Охлаждение верхней поверхности создаєт в стекле неблагоприятнье 7/0 Термические циркуляции, известнье как термическое инвертирование. Иньіми словами, более холодноеє, более плотное стекло вблизи от поверхности удерживаєтся более тепльм, менее плотньім стеклом, а при определенньїх условиях зто может создать местнье формь! циркуляции стекла, которне приводят к появлению в готовом стекле неприемлемьїх полос. Соответственно, интенсивность виішеупомянутого охлаждения стекла должна бьїть ограничена. Обьічно зта проблема решается посредством создания достаточно большой зонь! 7/5 Кондиционирования, при зтом достигаются надлежащие скорости охлаждения на единичную поверхность. Здесь необходимо помнить о том, что должно гарантироваться охлаждение стекла, поскольку существует оптимальная температура, при которой стекло должно входить во флоат-канал. К сожалению создание большой зоньї кондиционирования 8 значительно увеличиваєт капитальнье затратьь на монтаж печи и существенно повьішаєт время, требуемое для полной промьївки печи при смене тональности.

В настоящем изобретении также создана, по меньшей мере, одна пара мешалок 15, наилучшим образом показанньїх на фиг. 2, которне расположень как раз ближе по ходу от входа 16 во флоат-канал. Для ясности на фиг. 2 показана только одна пара мешалок 15. Мешалки 15а 15в идентичньі. Каждая из них содержит вал 17, которьій вьіступает фактически вертикально вниз в расплавленное стекло. Вальі приводятся в движение соответствующими приводньіми средствами, которье не показаньі. На своем нижнем свободном конце каждьй с ов вал удерживаеєт пару лопаток 18а и 18в. Лопатки 18а и 188 проходят фактически под утлом 90" к оси вала 18.

Две лопатки располагаются по отношению друг к другу под утлом, фактически составляющим 1807. Из фиг. 2 і) очевидно, что две мешалки установлень! таким образом, что их лопатки 18а и 188 по фазе вращения смещень относительно друг друга на угол, фактически составляющий 90" и вращаются с одинаковой скоростью, при зтом их скорость находится в диапазоне 2 - 20об/мин, но имеет противоположное направление. со зо Действие таких мешалок представлено на фиг. 3. На зтой фигуре схематически представлена траектория незначительной части стекла под действием мешалок. Нетрудно заметить, что часть стекла в зоне ме) кондиционирования вьінуждена перемещаться с одной сторонь! к другой по ширине, по меньшей мере, равной «- ширине канала. Такое движение является существенньм отличительньм признаком гомогенизационного процесса: все расплавленное стекло размешиваеєется, и нехарактернье области будут прослайваться остальной со з5 частью стекла, при зтом создаваемое ими оптическое искажение сводится к минимуму. В зависимости от «г шириньї зоньї кондиционирования 8 и от размера мешалок 15а, 15в стекло 6 может либо надлежащим образом размешиваться перед входом во флоат-канал, либо такое размешивание может бьіть достигнуто на входе в канал. В любом случає цель одна и та же: препятствовать стеклу, которое не перемешиваєтся из-за обхода мешалок 15а, 15в, к входу в канал вдоль боковьїх и торцевьїх стенок кондиционера. Из фиг. З также видно, что « стекло, которое следует по зтому пути к входу 16 канала, собираєтся посредством стекла, которое в с подвергаєтся действию мешалок 15а, 158, но не пропускается в канал и возвращаєтся к ближней по ходу стороне от мешалок 15а, 158. з Мешалки 15а, 15в устраняют любье оптические дефекть, которье в ином случає могли бь бьїіть образовань в области входа 16 в канал. Такое устранение дефектов обеспечивает более вьісокие скорости поверхностного охлаждения, используемого в кондиционере. В существующих печах для варки флоат-стекла, в которьх ї5» производительность ограничивается из-за необходимости избегать такие проблемь, зто означаєт, что может бьїть обеспечен более вьсокий сьем стекломассь. Как вариант, в новьїх печах можно будет создать со значительно меньшую зону кондиционирования 8 для получения стекла на входе во флоат-канал, имеющего - надлежащую температуру. Зтим, безусловно, обеспечивается зкономия капитальньх затрат.

Другая вьігода от перемешивания в области входа во флоат-канал заключается в том, что мешалки 15а, 158 і могут охлаждаться водой. Чтобьі добиться одной и той же температурь! стекла, входящего во флоат-канал, сю работа зоньї кондиционирования может осуществляться при более вьісокой температуре, иньіми словами, требуется меньшее количество охлаждающего воздуха, которое должно бьть подано к поверхности расплавленного стекла в части зоньї кондиционирования 8 ближен по ходу от мешалок 15а, 15в. Когда зона Кондиционирования 8 действует при повьішенной температуре, расплавленное стекло, безусловно, становится более текучим. Зто означаеєт, что "застойнье" области стекла, примьікающие к передней торцевой стенке зонь

Ф) кондиционирования 8, становятся меньше, а также то, что такие области легче промьіть, когда происходит ка переключение печи 1 с изготовления одного типа стекла на другое. Еще одно прейимущество, обеспечиваемое настоящим изобретением, заключаєтся в том, что значительно меньше вероятность возникновения бор кристаллизации стекла.

Claims (4)

1. Формула винаходу

   65 1. Способ производства стекла во флоат-печи, включающий стадии, на которьїх плавят стеклообразующую композицию в зоне плавления (2), осветляют расплавленное стекло в зоне осветления (7) для удаления из него пузьірьков, обеспечивают пропускание расплавленного стекла из зоньі оосветления (7) в зону кондиционирования (8), охлаждают расплавленное стекло в зоне кондиционирования (8) и обеспечивают вьіход стекла из зоньії кондиционирования (8) во флоат-канал (13) отличающийся тем, что перемешивают Дасплавленноє стекло в области вьїхода (16) из зоньї кондиционирования (8) во флоат-канал (13) с использованием, по меньшей мере, одной парьї мешалок (15а, 155), каждая из которьїх содержит вал (17), которьій существенно вьіступает вертикально вниз в расплавленное стекло и удерживает на своем нижнем конце перемешивающее устройство (18а, 185), компланарное с осью вала, причем перемешивающее устройство имеет большую и малую оси различньїх размеров и, в основном, прямоугольную конфигурацию, и 7/0 вращают мешалки (15а, 155) в противоположньїх направлениях со скоростью 2-20 об/мин и не в фазе друг с другом, при зтом обеспечивают перемещение перемешиваемого стекла из стороньі в сторону по ширине, равной, по меньшей мере, ширине флоат-канала (13), а стекло, текущее к флоат-каналу вдоль торцевьїх стенок (14) зоньї кондиционирования, возвращают к стороне мешалок (15а, 155), находящейся вьіше по потоку.
2. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мешалки (15а, 155) единственной или каждой парьі вращают со 7/5 бмещением по фазе относительно друг друга фактически на 90".
3. З. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что включает дополнительньй зтап, на котором охлаждают мешалки (15а, 150) в зоне кондиционирования (8).
4. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют посредством водяного охлаждения. с щі 6) (зе) (зе) «- (ее) «

   - . и? щ» (ее) - (95) сю» іме) 60 б5