DE1596519C3 - Verwendung eines Verfahrens zur Einbringung von Gasblasen in eine Glasschmelze bei der Herstellung verschiedener Glassorten in einem kontinuierlich arbeitenden Wannenofen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Verfahrens zur Einbringung von Gasblasen in eine Glasschmelze, bei dem das Glas in einem kontinuierlich arbeitenden Wannenofen mittels Blasenbildnern durch das schmelzflüssige Glas in dem strömungsaufwärts liegenden Hauptabschnitt des Wannenofens in Blaschenform durchgeperlt wird.

Um bei der Herstellung von Gläsern unterschiedlicher Zusammensetzungen, z. B. nach dem Floatglasverfahren, das Glasband beim Übergang von einer zur anderen Glasart nicht abschneiden und die Produktion unterbrechen zu müssen, ist es bei Aufrechterhaltung des kontinuierlichen Betriebes des Wannenofens bekannt, die Zusammensetzung eines sich in dem Wannenofen befindenden Glases mit feststehendem niedrigem Eisengehalt in Blendschutzglas mit feststehendem hohem Eisengehalt oder umgekehrt fortlaufend zu verändern. Dies bedingt beispielsweise die Einbringung eines feststehenden Prozentsatzes eines errechneten Fehlbetrages an Eisenoxid in das sich im Ofen befindende Glas zusammen mit dem üblichen Blendschutzglas-Gemenge im Verlaufe einer vorgebbaren Zeitspanne. Dieser Vorgang wird als das »Impfen« des Wannenofens bezeichnet

Bisher lag der höchste Prozentsatz des errechneten Eisenoxid-Fehlbetrages, der sich zusetzen ließ bei 70 % und die kürzeste Impfzeit bei 15 Stunden. Wenn mehr als 75 % der errechneten Fehlbeträge zugesetzt wurden, ergaben sich nachteilige Schlierenbildung, wobei die Übergangszeit von gutem niedereisenhaltigem bis zu schlierenfreiem hocheisenhaltigem Glas wesentlich verlängert war.

Die Zeit von wirtschaftlich vertretbarem Glas einer Art bis zu brauchbarem Glas einer anderen Art ist darüber hinaus erheblich länger als die eigentliche »Impfzeit«. In der Praxis ergibt sich bei einer 15stündigen Impfzeit eine Übergangszeit von 4 bis 5 Tagen, die als unproduktive Verlustzeit anzusehen ist.

Andererseits ist ein Verfahren zur Verfeinerung oder Raffinierung geschmolzenen Glases bekannt, das gekennzeichnet ist dadurch, daß bei dem Schmelzen des Gemenges sich bildende sehr kleine Gasblasen aus der Glasschmelze beseitigt werden, indem besondere unterschiedliche Gase verschiedener chemischer Beschaffenheit nacheinander als Blasen durch die Glasschmelze gegeben werden (US-PS 23 31 052). Auch ist noch ein Verfahren zur Steuerung der Konvektionsströme in geschmolzenem Glas durch Anwendung von der Glasschmelze zugeleiteten Gasblasen (US-PS 33 30 639) sowie ein Verfahren zur Homogenisierung einer Glasschmelze durch Gasblasen bekannt (FR-PS 14 04 753). In all diesen Fällen handelt es sich jedoch um die Anwendung von Gasblasen bei einer Glasschmelze gleichbleibender Beschaffenheit, nicht aber um die Herstellung verschiedener Glassorten in einem kontinuierlich arbeitenden Wannenofen.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, die Übergangszeit von einer zur anderen Glassorte im Wannenofen bei möglichst geringem apparativem Aufwand zu verkürzen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verwendung eines Verfahrens zur Einbringung von Gasblasen in eine Glasschmelze, bei dem das Glas in einem kontinuierlich arbeitenden Wannenofen mittels Blasenbildnern durch das schmelzflüssige Glas in dem strömungsaufwärts liegenden Hauptabschnitt des Wannenofens in Bläschenform durchgeperlt wird, für die Änderung der Glaszusammensetzung während einer festgesetzten Zeitspanne des ununterbrochenen Übergangs von einer ersten Glasart auf eine zweite, die sich bezüglich ihres Eisenoxidgehaltes unterscheiden, erreicht Hierdurch kann beim Arbeiten mit den gleichen Glasarten der Prozentsatz des errechneten Fehlbetrages, der während des Impfens zugesetzt wird, bis auf 90 % erhöht werden bei einer gleichzeitigen Abnahme der Impfzeit von 12 Stunden. Weiterhin wird ohne nachteilige Beeinflussung der Glasgüte und ohne Störung des Gleichgewichtes im Wannenofen die Schlierenbildung wesentlich herabgesetzt und die Zwischen- oder Übergangszeit, d.h. die Zeit vom Erhalten guten Glases der einen Glasart bis zum Erhalten guten Glases der anderen Glasart, um mehr als die Hälfte verkürzt

Als Hinweis auf die Bedeutung dieser Zeitersparnis sei hier festgestellt, daß wirtschaftliche Anforderungen bei einem kontinuierlich arbeitenden Ofen es häufig erforderlich machten, im Verlaufe einer einzigen Ofenreise zwischen zwanzig- und dreißigmal von einer Glasart auf eine andere überzugehen.

Als besonders vorteilhafte Anordnungen von Blasenbildnern haben sich solche erwiesen, die unmittelbar an den Einlegevorbau des Wannenofens angrenzen, weil

sie das in dem Schmelzbereich des Wannenofens eintretende Gemenge auflockern und damit ein schnelleres Aufschmelzen des frischen Glases und eine schnellere Integration der Impfschmelze in die bereits vorhandene Glasschmelze bewirken. Wesentlich sind auch zusätzliche Blasenbildneranordnungen im mittleren Ofenbereich bzw. der sogenannten »heißen Stelle«, da ohne die Zuführung von Gasblasen in diesem Abschnitt das schwerere Glas, also dasjenige, welches den höheren Eisenoxidgehalt aufweist, dazu neigt, auf den Boden abzusinken, während das leichtere Glas bei nicht ausreichender Durchmischung an der Oberfläche schwimmt Wird das bekannte Verfahren zur Einbringung von Gasblasen hier nicht zur Anwendung gebracht, dann wird das schwerere Glas in der Übergangszeit nur sehr langsam mit dem leichteren vermischt, und es kommt über einen entsprechend langen Übergangszeitraum zur Bildung von Farbschlieren in dem vom Wannenofen abgezogenen Glas.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der \ Zeichnung dargestellt Es zeigt

Fi g. 1 eine Draufsicht auf einen üblichen kontinuierlich arbeitenden Wannenofen, wie er allgemein bei der Herstellung von Flachglas verwendet wird, und in dem schematisch eine bevorzugte Form des Blasenbildungs- «if^usters angegeben ist,

Fig.2 einen Teilquerschnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1 in Pfeilrichtung,

Fig.3 eine Aufsicht auf eine andere Ausführungsform.

Die in den F i g. 1 und 3 veranschaulichten kontinuierlich arbeitenden Wannenofen sind von üblicher Bauart, wie sie bei der Herstellung von Flachglas verwendet werden. Der Wannenofen setzt sich aus einem die Glasschmelze 11 enthaltenden Hauptabschnitt 10 mit der Schmelzzone 12 und einer Läuterungszone 13 zusammen. Als Gemenge bekannte Glasrohstoffe, die sowohl Rohstoffe in fein verteilter Form als auch Scherbenglas enthalten, werden über ein Doghaus 14 in die Schmelzzone 12 eingebracht, die durch den Betrieb von Regeneratoren 16 abwechselnd erst von einer Seite und dann von der anderen Seite durch öffnungen 15 hindurch über sie hinwegstreichen, beheizt wird.

Das schmelzflüssige Glas 11 fließt von der Schmelzzone 12 aus zunächst in die Läuterungszone 13 und dann in eine Kühl- oder Vorbereitungskammer 17 hinein, wobei die Atmosphäre über der Kühlkammer 17 von der Atmosphäre über dem Läuterungsraum durch einen hängenden Gewölbebogen 18 getrennt ist, und schließlich in eine Arbeitswanne 19 hinein, aus welcher ein kontinuierliches, durchgehendes Flachglasband gezogen wird.

Bekanntlich kann ein kontinuierlich arbeitender Wannenofen während seines durchgehenden Betriebes beimpft werden, um beispielsweise auf die Erzeugung eines Spezialglases überzugehen, das in seiner Zusammensetzung zusätzliches Eisen und gegebenenfalls auch andere Farbstoffe (Kobalt) aufweist, nachfolgend wieder entimpft werden, um zu der Erzeugung des regulären Glases zurückzukehren, und anschließend oder später erneut einer Impfung unterzogen werden, um wieder auf die Erzeugung des Spezialglases überzugehen.

Wie einleitend dargelegt, wird dies dadurch erreicht, daß durch das schmelzflüssige Glas in ausgewählten Zonen des Wannenofens ein Gas in Bläschenform hindurchgeperlt wird. In den F i g. 1 und 3 sind in Zusammenhang mit einigen spezifisch unterschiedlichen Formen der gleichen allgemeinen Bauart eines kontinuierlich arbeitenden Wannenofens spezifische Anordnungen der Stellen der Durchperlung angegeben. F i g. 1 zeigt eine Anordnung, die besonders vorteilhaft für Fensterglas ist, während der Ofen nach Fig.3 sich besonders für die Herstellung von Spiegelglas eignet
■ Das Blasenbildnermuster nach Fig. 1 enthält eine lineare Anordnung von Blasenbildnern 20, die sich in der Nähe der heißen Stelle quer über den Ofen erstreckt und eine weitere entsprechende Anordnung 21, in der Nähe des Schmelzraumes des Ofens sowie eine dritte rautenförmige Anordnung von Blasenbildnern 22 zwischen den beiden erstgenannten Anordnungen.

Fig.3 veranschaulicht eine bevorzugte Anordnung von Blasenbildnern 23 und 24 in der Nähe der heißen Stelle bzw. in der Nähe des Schmelzraumes des Ofens sowie eine viereckige Anordnung aus vier Blasrohren 25 zwischen den vorerwähnten Reihen.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines einzelnen Blasenrohres 33 nach den Fig. 1 und 3 ist in Fig.2 veranschaulicht. Das Blasenrohr 33 ist durch den Boden des Wannenofens hindurch nach oben in die Glasschmelze 11 hineingeführt Zur Erzeugung von Blasen 34 wird Luft oder ein sonstiges Strömungsmittel durch das Rohr hindurchgepreßt Das Blasenrohr 33 wird durch einen Wassermantel 35 gekühlt, durch den Wasser oder ein sonstiges Kühlmittel über die Ein- und Auslaßverbindungen 36 strömt.

Die in Fig.2 veranschaulichten Blasenrohre sind vorzugsweise mit Öffnungen mit einem Durchmesser von 4,76 mm versehen und zwischen 30' und 60 cm voneinander getrennt angeordnet Durch die Blasenrohre kann Luft bei einem Druck von etwa 1,4 kg/cm² gedrückt werden, jedoch können Anfangsdrücke bis zu etwa 6,3 kg/cm² erforderlich sein, um bei Beginn des Blasens die Blasenrohre auszublasen, während beim Ende des Blaszyklus Drücke von etwa 0,7 kg/cm² ausreichen.

Die Arbeitsweise von Wannenofen der in den F i g. 1 und 3 veranschaulichten Art zur ununterbrochenen Erzeugung einer Folge unterschiedlicher Glasarten ist im Nachstehenden anhand des in F i g. 3 dargestellten Fünfbrenner-Wannenofens für Spiegelglas im einzelnen beschrieben. Dieser Wannenofen mit etwa 10001 schmelzflüssigem Glas wurde im Verlaufe von jeweils 24 Stunden mit mehr als 3501 Glasgemenge beschickt, die in den Schmelzraum 12 eingebracht wurden, während aus der Ziehwanne 19 annähernd 300 t Spiegelglas entnommen wurden.

Beim Übergang von der Herstellung regulären Spiegelglases auf wärmeabsorbierendes Spiegelglas war zunächst der FE2O3-Fehlbetrag zu errechnen. Für ' den Wannenofen betrug dieser Fehlbetrag 0,36 % oder 3592,4 kg. Da das zur Zufuhr von Eisenoxid allgemein verwendete Polierrot 97 °/o Fe2U3 enthält, sind von diesem Polierrot zur 100 °/oigen Umstellung des regulären Glases in der Wanne 3703,52 kg erforderlich. Bei einer entsprechenden Errechnung der zur 100%igen Umstellung des regulären Glases in der Wanne erforderlichen CojO4-Menge wurden 6,99 kg ermittelt .Um jedoch eine Zugabe von Fe2Ü3 und CO3O4 im Überschuß zu vermeiden, dürfen nur bestimmte, feststehende Prozentsätze der errechneten Mengen zugegeben werden. Dies beruht darauf, daß das erste aus dem Ofen entnommene Übergangsglas weniger als den erforderlichen Fe2Oj-Betrag enthält, so daß der

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zum Erzeugen einer 100%igen Umstellung des gesamten, sich in der Wanne befindenden Glases errechnete Betrag nie wirklich benötigt wird.

Bisher wurde in einer solchen Wanne die 0,48% Eisenoxid enthaltende wärmeabsorbierende Zusammensetzung erhalten, wenn etwa 43 % bis 75% der vorstehend errechneten Mengen über Zeitspannen von drei Tagen bis 15 Stunden zugesetzt wurden. Man war der Ansicht, daß beim Wachsen dieses Prozentsatzes auch die Umstellungsgeschwindigkeit größer werde, jedoch wurden bei den derzeitig bekannten Techniken, sofern mehr als 75 % des errechneten Eisenoxidbetrages zugesetzt wurden, die Probleme der Schlierenbildung unüberwindlich und die Übergangszeit von brauchbarem regulärem Spiegelglas auf optisch gutes ,₅ wärmeabsorbierendes Glas waren erheblich verlängert und mitunter das Gleichgewicht in der Wanne ernstlich in Unordnung gebracht

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wurde der mit der in Fig.3 dargestellten Blasenbildnern ausgestattete Wannenofen bei Herstellung von regulärem Spiegelglas ohne Unterbrechung des Betriebes und ohne Abschneiden des Glasbandes auf die Herstellung von wärmeabsorbierendem Glas umgestellt, indem dem Ofen über eine Zeitspanne von 12 Stunden etwa 3332,95 kg Polierrot oder eine ausreichende, zur Einbringung von 90% des errechneten Eisenoxid-F%Blbetrages ausreichende Menge zugeführt wurde, während zugleich das bei der Erzeugung von wärmeabsorbierendem Glas normalerweise verwendete Gemenge mit seiner normalen Geschwindigkeit eingebracht wurde. Die Blasluft zur Blasenbildung wurde bei einem Druck von 1,40 kg/cm² in die Blasenbildner 23,24 und 25 eingebracht und durch das schmelzflüssige Glas in die Glasschmelze 11 geperlt Das zusätzliche oder sogenannte Impf-Polierrot wurde über die gesamte Impfperiode mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zugesetzt, indem die erforderliche Gesamtmenge von 3332,95 kg durch die Anzahl der beizumischenden und im Verlaufe der Impfperiode einzufüllenden Gemengeportionen geteilt wurde.

Danach wurde das Zuführen oder Beschicken mit normalem Gemenge für wärmeabsorbierendes Glas, jedoch ohne jedes zusätzlighe Eisenoxid, in Übereinstimmung mit dem normalen Produktionsverfahren fortgesetzt.

Das gesamte, während der Übergangsperiode erzeugte Glas war schlierenfrei und, da der Wannenofen nach Beginn des Impfens für die Dauer von drei Stunden weiter reguläres Spiegelglas von brauchbarer handeisüblicher Qualität erzeugte, und innerhalb von 47 ' Stunden nach Beginn des Impfens wärmeabsorbierendes Spiegelglas von wirtschaftlich brauchbarer Färbung und Qualität zu erzeugen begann, betrug die wirkliche Übergangszeit von der Herstellung brauchbaren regulären Spiegelglases bis zur Herstellung von brauchbarem wärmeabsorbierendem Spiegelglas etwa 44 Stunden.

Die Impfperiode und die Übergangsperiode kennzeichneten sich dadurch, daß der Eisenprozentsatz in dem fertigen Glas von etwa drei Stunden nach Beginn des Impfens bis zum Ende der 12stündigen Impfperiode und darüber hinaus steil anstieg. Bei etwa 20 Stunden nach Impfbeginn erreichte der Eisenoxidgehalt 0,44 %, was ausreicht, um den Färbungsvorschriften für wärmeabsorbierendes Glas zu genügen, obwohl der angestrebte und optimale Eisenoxidgehalt 0,48% beträgt
Bei etwas mehr als 44 Stunden nach Impfbeginn

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6o genügte das sich in der Herstellung befindende fertige wärmeabsorbierende Spiegelglas sowohl den Färbungsais auch den Gütevorschriften für wärmeabsorbierendes Glas, und betrug der Eisenoxidgehalt annähernd 0,466 % und war die gesamte nachfolgende Produktion für maschinelles Zuschneiden geeignet

Demgegenüber verläuft die Kurve beim Übergang nach dem Stand der Technik, obwohl der Eisengehalt des sich in der Herstellung befindenden Glases über die gesamte 15-stündige Impfperiode und darüber hinaus weiter erhöhen läßt so daß der Eisenoxidgehalt die für eine brauchbare Färbung für wärmeabsorbierendes Glas erforderlichen 0,44 % erst etwa 67 Stunden nach dem Impfbeginn erreichte, das Glas erst mehr als 106 Stunden nach dem Impfbeginn ausreichend schlierenfrei ist, um von brauchbarer handelsüblicher Qualität zu sein, und erst 125 Stunden nach dem Impfen als so schlierenfrei bezeichnet werden kann, wie das Glas nach dem vorliegenden Verwendungsverfahren nach bereits 44 Stunden.

Bei der Verwendung von Blasenbildnern hat sich weiter herausgestellt, daß sich bessere Ergebnisse erzielen lassen, wenn das Eisen in einer Weise eingelagert wird, daß jede Möglichkeit der Unterschreitung der für reguläres Glas erforderlichen Menge vermeidet

Dies erfolgt, wenn festgestellt wird, daß das aus dem Ofen austretende Glas den annähernden Fe2O3-Gehalt von 0,175 % erreicht hat, indem ein Drittel des zum Erhöhen von 0,175% auf 0,12% erforderlichen errechneten Fe2O3-Betrages zu dem zugeführten eisenfreien Glasgemenge für eine Zeitspanne von 8 Stunden zugesetzt wurde. Dann wurden über eine weitere 8stündige Zeitspanne dem zugeführten eisenfreien Gemenge zwei Drittel des zum Erhöhen von 0,175 % auf 0,120 % erforderlichen errechneten Fe₂O3-Betrages zugesetzt, wonach dem Ofen wieder normales Gemenge für reguläres Spiegelglas zugeführt wurde.

Die Hauptgründe für die mit dem Blasen während des Entimpfens erzielten guten Ergebnisse scheinen darin zu liegen, daß das Blasen die Konzentrationsverringerung beschleunigt und das Herausspülen des höhereisenhaltigen Glases aus der Wanne erleichtert während es gleichzeitig das laufende Glas homogener macht, so daß das Problem der Schlierenbildung gemildert wird.

Auch kann, obwohl das entweder im Verlaufe des Impfens oder des Entimpfens erzeugte Übergangsglas mit unrichtiger Färbung, das einen geringen Marktwert hat als Glasbruch für die hocheisenhaltigen Glasgemengeportionen verwendet werden, sofern sich der bestehende Eisen- und Kobaltprozentsatz mit ausreichender Genauigkeit ermitteln läßt um die Berichtigungen vorzunehmen, und zu einer gewünschten Gemengezusammensetzung zu gelangen. Bei Glas mit Schlierenbildung läßt sich dies nur schwer feststellen, jedoch ist es bei im wesentlichen schlierenfreiem Glas kein Problem, so daß mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens das Übergangsglas als brauchbarer Zusatz verwendbar wird.

Durch Verwendung der Blasenbildner während des Impfens oder Entimpfens oder einer Kombination der Impf- und Entimpfverfahren kann mühelos von einem niedereisenhaltigen auf ein beliebiges hocheisenhaltiges Glas übergewechselt von einem beliebigen hocheisenhaltigen Glas auf ein beliebiges anderes Glas und von einem beliebigen hocheisenhaltigen Glas auf ein niedereisenhaltiges Glas übergegangen werden, was auch für andere Glaszusätze gilt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verwendung eines Verfahrens zur Einbringung von Gasblasen in eine Glasschmelze, bei dem das Glas in einem kontinuierlich arbeitenden Wannenofen mittels Blasenbildnern durch das schmelzflüssige Glas in dem strömungsaufwärts liegenden Hauptabschnitt des Wannenofens in Bläschenform durchgeperlt wird, für die Änderung der Glaszusammensetzung während einer festgesetzten Zeitspanne des ununterbrochenen Übergangs von einer ersten Glasart auf eine zweite, die sich bezüglich ihres Eisenoxidgehalts unterscheiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang von einer Glasart mit geringem Eisenoxidanteil zu einer solchen, mit höherem Eisenoxidgehalt während einer zwölfstündigen Zeitspanne das reguläre Gemenge des höher eisenhaltigen Glases, zusammen mit etwa 90 °/o des errechneten Eisenoxidfehlbetrages beim Durchperlen von Gasgläschen durch die Glasschmelze eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang von einer Glasart mit hohem Eisenoxidgehalt zu einer solchen niedrigen Eisenoxidgehalts zunächst ein praktisch eisenoxid-

t "freies Glasgemenge in die Glasschmelze gegeben wird bis das am Ofenende entnommene Glas sich auf 0,05 bis 0,10 % an den niedrigeren Eisenoxidgehalt angenähert hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch das schmelzflüssige Glas mittels solcher Blasenbildner hindurchgeperlt wird, die unmittelbar an der an den Einlegevorbau innerhalb des Wannenofens angrenzenden Wandung parallel zu dieser in einer Reihe ausgerichtet sind, wobei zusätzlich zu dem geradlinigen Einperlvorgang noch in unregelmäßigen Abständen über die Schmelzzone verteilt Gas durch die Glasschmelze hindurchgeperlt wird.