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Dokumentenidentifikation DE10209738B4 11.10.2007
Titel Vorrichtung zum Zuführen von Glasschmelze über einen Überlaufstein (Spout-Lip) bei der Herstellung von Floatglas
Anmelder SCHOTT AG, 55122 Mainz, DE
Erfinder Lautenschläger, Gerhard, 07743 Jena, DE;
Morstein, Andreas, 07743 Jena, DE;
Schneider, Klaus, 99510 Apolda, DE;
Dürsch, Ludwig, 55130 Mainz, DE;
Mehrmann, Steffen, 07743 Jena, DE
Vertreter Jeck · Fleck · Herrmann Patentanwälte, 71665 Vaihingen
DE-Anmeldedatum 06.03.2002
DE-Aktenzeichen 10209738
Offenlegungstag 18.09.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse C03B 18/16(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen von Glasschmelze, insbesondere einer Borosilicatglasschmelze oder einer Aluminosilicatglasschmelze über einen Überlaufstein (Spout-Lip) bei der Herstellung von Floatglas, die von einer Glasschmelzwanne über einen einstellbaren Speiserkanal dem Überlaufstein zugeführt wird und über dessen Oberfläche geleitet auf die Zinnoberfläche eines Floatbades gelangt.

Bei der Herstellung von Floatglas nach dem Floatverfahren ist es üblich, dass das Glas in einer Glasschmelzwanne erschmolzen wird, in einem Läuterteil blasenfrei „geläutert" wird, in einem Speiserkanal zwischen der Glasschmelzwanne und dem Floatbad homogenisiert und konditioniert (Einstellung einer für die Formgebung notwendigen Viskosität) wird. Die konditionierte Glasschmelze fließt am Ende des Speiserkanals über einen Überlaufstein (Spout-Lip) auf das flüssige Zinn im Floatbad auf. In dem Floatbad erfolgt die Formgebung der Glasschmelze zu einem Glasband. Eine derartige Anlage ist prinzipiell in der US 3,843,346 beschrieben.

Dabei sind der Abstand der Unterkante des Überlaufsteines zur Oberfläche des Zinns sowie die Oberflächeneigenschaften des Überlaufsteines entscheidend für den Formgebungsprozess im Floatbad und damit für die Qualität des gefloateten Glases.

Weist die mit der Glasschmelze in Kontakt kommende Oberfläche des Überlaufsteines Risse, Löcher oder Korrosionsprofile auf, führt dies zu Oberflächenfehlern im gefloateten Glas (Cross Distorsion).

Wird der Abstand der Unterkante des Überlaufsteines zur Oberfläche des Zinns im Floatbad infolge zunehmender Korrosion des Überlaufsteins zu groß, ändern sich die Zuführbedingungen der Glasschmelze in das Floatbad, wie zum Beispiel das Verhältnis Back-Flow: Front-Flow. Es entstehen dann Wet Back Bubbles.

Bei den bekannten Vorrichtungen besteht der Überlaufstein aus einem feuerfesten keramischen Werkstoff. Üblicherweise wird als Material für den Überlaufstein schlickergegossene und gesinterte Kieselglaskeramik (fused Silica) verwendet. Dieses Material ist bei einer Herstellung von Kalk-Natron-Glas völlig ausreichend und bringt eine Lebensdauer für den Überlaufstein von 2 bis 3 Jahren.

Bei der Herstellung von hochschmelzenden korrosiven Gläsern wie Borosilicatgläsern (alkaliarm und alkalifrei) und Aluminosilicatgläsern, beträgt die Lebensdauer eines Überlaufsteines aus diesem Material aber maximal nur 6 Monate, Es ist daher schon versucht worden, durch Einsatz anderer Materialien für den Überlaufstein die Lebensdauer desselben zu erhöhen. So ist schon vorgeschlagen worden, als Material für den Überlaufstein Fused Cast Al2O3 oder schmelzgegossenes Material mit 85 bis 97 Gew.% ZrO2 zu verwenden und derartige Überlaufsteine bei der Herstellung von Borosilicatgläsern, insbesondere alkaliarmen Borosilicatgläsern, einzusetzen. Die Lebensdauer des Überlaufsteines konnte damit auf 1 Jahr erhöht werden (JP 06-345467 A).

Der Nachteil der bisher bekannten Materialien für einen Überlaufstein ist die infolge der Korrosion durch die Glasschmelze begrenzte Lebensdauer mit den bekannten Folgen für die Glasqualität (Distorsion usw.). Außerdem ist jede Korrosion eines keramischen Materials mit einer Blasenbildung und dem Ablösen von Korrosionsprodukten verbunden, welche die Glasqualität ebenso verschlechtern.

Die in der JP 06-345467 A aufgeführten Materialien für einen Überlaufstein weisen zwar eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit auf, sie sind jedoch empfindlich gegenüber Temperaturwechseln. Bei Temperaturwechseln kommt es leicht zu Abplatzungen in der Oberfläche, im Extremfall sogar zu Rissen mit den bekannten Qualitätsfehlern des Floatglases. Zudem sind diese Materialien extrem teuer.

Aus der US 3,305,339 A ist eine Floatglasanlage bekannt, bei der die Glasschmelze dem Floatbad über eine schiefe Ebene zugeleitet wird. Die schiefe Ebene ist mit einer Beschichtung, bestehend aus Molybdän oder Wolfram, überzogen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der Eingang erwähnten Art zu schaffen, bei der der Überlaufstein eine hohe Temperaturbeständigkeit bis 1400°C, eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber verschiedenen Glasschmelzen, keine unerwünschte Wechselwirkung mit der Glasschmelze aufweist, unempfindlich gegenüber Temperaturwechseln ist und keine Korrosionsprodukte in die Glasschmelze abgibt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass zumindest die mit der Glasschmelze in Kontakt kommende Oberfläche des Überlaufsteines mit einer nicht edlen, refraktären Metallschicht überzogen ist, und dass die nicht mit der Glasschmelze in Kontakt kommende Unterseite der Metallschicht mit einer gasdichten Oxidationsschicht versehen ist.

Mit der Metallschicht aus nichtedlem Refraktärmetall werden für die mit der Glasschmelze in Kontakt kommende Oberfläche eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit erreicht und damit die Nachteile bekannter Materialien für Überlaufsteine vermieden. Dabei kann nach einer besonders einfachen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Metallschicht aus Molybdän- oder Wolframblech gebildet ist.

Diese Metallschicht kann auf einem Überlaufstein aus schlickergegossener und gesinterter Kieselglaskeramik aufgebracht sein. Dabei hat sich als völlig ausreichend erwiesen, dass die Metallschicht auf einem Überlaufstein aus schlickergegossener und gesinterter Kieselglaskeramik (Fused Silica) aufgebracht ist. Dieser Träger für die Metallschicht ist nicht nur billig, sondern auch auf Temperaturwechsel unempfindlich. Die Befestigungsstellen für die Metallschicht können dann auch so gelegt werden, dass sie nicht mit der Glasschmelze in Kontakt kommen.

Die Metallschicht muss weiterhin so ausgeführt sein, dass die nicht mit der Glasschmelze in Kontakt kommende Unterseite der Metallschicht mit einer gasdichten Oxidationsschicht versehen ist.

Der Schutz der Oberseite der Metallschicht gegen Oxidation ist durch die überfließende Glasschmelze gegeben. Die auf der Unterseite der Metallschicht, die nicht mit der Glasschmelze in Kontakt kommt, aufgebrachte gasdichte Oxidationsschutzschicht bringt nicht nur den Schutz gegenüber Oxidation, sondern auch gegenüber dampfförmigem Zinn, das im Floatbad, insbesondere im Bereich der Unterkante des Überlaufsteines auftritt.

Die Metallschicht aus Molybdän- oder Wolframblech hat gegenüber Borosilicat- und Aluminosilicatgläsern eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, so dass mit einer derartigen Metallschicht versehene Überlaufsteine gerade bei der Herstellung von Floatglas mit derartigen Glasschmelzen geeignet sind.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Floatanlage zur Herstellung von Floatglas im Übergangsbereich von der Glasschmelze zum Floatbad, der einen Überlaufstein aufweist, und

2 den Übergangsbereich mit dem Überlaufstein in Einzelheiten.

Wie das Prinzipbild nach 1 zeigt, wird das Glas in einer Glasschmelzwanne 10 erschmolzen und einem Speiserkanal 11 zugeführt, in dem die geläuterte Glasschmelze 12 im Pegelstand mit einem dem Überlaufstein 20 am Ende des Speiserkanals 11 zugeordneten Glasmengen-Einstelleinrichtung 14 (Front Tweel) einstellbar ist.

Bei größeren Floatanlagen ist dem Speiserkanal 11 eine Absperreinrichtung 13 (Back Tweel) zugeordnet, bei dem die Zuführung der Glasschmelze 12 zum Überlaufstein 20 vollständig unterbrochen werden kann.

Wie die 2 deutlicher zeigt, wird die über die Oberseite des Überlaufsteines 20 zugeführte Glasschmelze 12.1 in der vertikalen Abmessung durch Verstellen der Glasmengen-Einstellrichtung 14 (Front Tweel) eingestellt. Die Oberseite des Überlaufsteines 20 ist mit einer Metallschicht 22 abgedeckt, die aus Molybdän- oder Wolframblech ausgebildet ist und mittels Molybdän- oder Wolfram-Stiften in den den Überlaufstein 20 seitlich begrenzenden Seitensteinen befestigt ist. Dabei können die Befestigungsstellen so gelegt werden, dass sie nicht mit der über den verkleideten Überlaufstein 20 fließenden Glasschmelze 12.1 in Kontakt kommt.

Die Glasschmelze 12.1 gelangt in das Floatbad, das mit der Anfangswand 15 und den Bodenelementen 17 angedeutet ist und flüssiges Zinn 18 aufnimmt. Die zufließende Glasschmelze 12.1 bildet über den flüssigen Zinn 18 ein Glasband 12.2, das über Ausziehrollen aus dem Floatbad abgezogen wird.

Entscheidend ist dabei, dass die Unterkante des Überlaufsteines 20 den richtigen Abstand zur Oberfläche des flüssigen Zinns 18 im Floatbad einnimmt. Der Überlaufstein 20 kann dabei auf der Anfangswand 15 des Floatbades angeordnet sein und eine Düse 21 aufweisen, über die gasförmiger Stickstoff mit einer Temperatur von 800 bis 1200°C dem Übergang zwischen Überlaufstein 20 und Floatbad zuführbar ist.

Der Übergangsbereich zwischen dem Überlaufstein 20 und dem Floatbad ist zum Speiserkanal 11 hin mittels einer Frontabdeckung 19 abgedeckt. Das flüssige Zinn 18 bildet in dem Floatbad aus der Anfangswand 15 und den Bodenelementen 17 einen flüssigen Träger für das gefloatete Glasband 12.2, das über eine Fliese 16 von der Anfangswand 15 des Floatbades getrennt ist.

Der Überlaufstein 20 besteht aus schlickergegossener und gesinterter Kieselglaskeramik (Fused Silica). Das Grundmaterial ist daher kostengünstig und weist mit der Metallschicht eine Korrosionsbeständigkeit auf, die die Lebensdauer des zusammengesetzten Überlaufsteines wesentlich erhöht. Die Unterseite der Metallschicht wird mit einer gasdichten Oxidationsschicht versehen, die die Metallschicht nicht nur gegen Oxidation, sondern auch gegen Zinndämpfe schützt, die im Floatbad auftreten.

Mit dem zusammengesetzten Überlaufstein wird auch beim Einsatz in Floatanlagen für Borosilicatglas und Aluminosilicatglas eine Lebensdauer für den Überlaufstein von 2 bis 3 Jahren erreicht.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Zuführen von Glasschmelze über einen Überlaufstein bei der Herstellung von Floatglas, die von einer Glasschmelzwanne über einen einstellbaren Speiserkanal dem Überlaufstein zugeführt wird und über dessen Oberfläche geleitet auf die Zinnoberfläche eines Floatbades gelangt,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest die mit der Glasschmelze (12.1) in Kontakt kommende Oberfläche des Überlaufsteines (20) mit einer nicht edlen, refraktären Metallschicht (22) überzogen ist, und

dass die nicht mit der Glasschmelze (12.1) in Kontakt kommende Unterseite der Metallschicht (22) mit einer gasdichten Oxidationsschicht versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (22) aus Molybdän- oder Wolframblech gebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (22) auf einem Überlaufstein (20) aus schlickergegossener und gesinterter Kieselglaskeramik aufgebracht ist. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Molybdän- oder Wolframblech eine Dicke von 4 bis 8 mm aufweist und mit Stiften aus Molybdän oder Wolfram in den den Überlaufstein (20) seitlich abschließenden Seitensteinen befestigt ist.






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