專利名稱：用于通過軋制而連續(xù)產(chǎn)生平板玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過軋制而連續(xù)產(chǎn)生平板玻璃的方法，其中一個液體的玻璃帶在一個至少兩個多孔的成形輥之間的成形區(qū)中成形，并且通過輸送輥從成形區(qū)中輸送出去。
背景技術(shù)：
浮法玻璃工藝是不同的平板玻璃加工方法中最廣泛使用的方法，因為通過它可以實現(xiàn)特別好的表面質(zhì)量，但是它也存在缺陷，用于浮法設(shè)備的投資費用是非常高的，并且所產(chǎn)生的平板玻璃面被來自浮法池的錫離子污染，這在某些應(yīng)用形式中起到干擾作用。
在上世紀(jì)前二十五年中廣泛使用的拉伸工藝中玻璃質(zhì)量不能達(dá)到通過浮法工藝實現(xiàn)的玻璃質(zhì)量，此外這些工藝不易于維護(hù)并且對于玻璃組分和在拉伸室中的溫度控制方面比較敏感。
一種用于生產(chǎn)平板玻璃的最老的方法是軋制方法，也稱為鑄造方法，其中一個從玻璃池中流出的玻璃帶在兩個被冷卻的成形輥之間成形(校準(zhǔn))并且接著通過輸送輥輸送到冷卻爐。在上成形輥、即所謂的上輥前面的玻璃表面可能形成一種隆起。這種方法在設(shè)備上是簡單的，但是存在著成形輥的表面輪廓或多或少明顯地映像到玻璃表面上的缺陷，這產(chǎn)生一種不利的表面質(zhì)量，這有點象在裝飾玻璃生產(chǎn)中所期望的效果。在采用浮法玻璃之前根據(jù)軋制工藝產(chǎn)生用于加工鏡子的原料玻璃，接著研磨并拋光原料玻璃的兩面。目前典型的軋制玻璃產(chǎn)品是玻璃絲和裝飾玻璃，它們通過一個成形底輥加工。
所述成形輥的表面溫度不能完全自由地選擇。太高的溫度使玻璃粘附在軋輥上，太低的溫度使玻璃太迅速地冷卻，并使玻璃在成形輥之間斷裂。另一方面不充分的冷卻導(dǎo)致一個太軟的玻璃帶，并且對玻璃厚度的尺寸穩(wěn)定性有不利影響。因此設(shè)備效率(玻璃產(chǎn)量)的提高由于在這種條件下實現(xiàn)的冷卻效率受到限制，其中通過大的輥直徑達(dá)到高效率(在輥徑超過0.4m時以約7m/min的速度生產(chǎn)厚度約3mm的玻璃帶)，而在小于0.2m的小輥徑時效率降低到這個值的一半。一般可以說，對于恒定的玻璃產(chǎn)量所述帶速與帶厚度成反比。由于對于軋制方法微少的設(shè)備費用也總是嘗試，改善軋制玻璃的表面質(zhì)量。早就已知，通過轉(zhuǎn)動地吹進(jìn)糊狀的顆粒(Kuelbeln)產(chǎn)生具有突出表面質(zhì)量的玻璃制品。在此玻璃表面在一個位于玻璃與成形壁之間的玻璃膜上滑動，該玻璃膜由從糊中蒸發(fā)出來的水產(chǎn)生。
這種原理也已經(jīng)轉(zhuǎn)移到軋制玻璃生產(chǎn)中。例如由JP(A)2001-180949中已知，所述玻璃帶在三個多孔的輥副之間成形，它們從內(nèi)部以一種可蒸發(fā)的液體、水進(jìn)行加載。液體在輥的工作溫度下蒸發(fā)并且通過孔向外排出蒸汽。通過在外表面上產(chǎn)生的蒸汽墊防止玻璃帶與輥材料接觸并且映像其表面缺陷。
由US 3,137,556A已知一種方法，其中所述玻璃帶在僅兩個多孔的輥之間成形，在輥表面上構(gòu)成一個氣墊。
由WO 2004/000 738 A1已知一種類似的方法，它同樣具有一個輥副。在這里液體的玻璃帶S形地在輥上導(dǎo)引，其中通過一個氣墊防止輥與玻璃帶接觸。接著將玻璃帶導(dǎo)引到一個輸送帶上，在其表面上同樣形成一個氣墊，由此避免玻璃表面與輸送帶接觸。
通過這種方法能夠加工具有良好表面質(zhì)量的平板玻璃，其中表面質(zhì)量達(dá)到一種火力拋光玻璃的表面質(zhì)量。但是這種方法的缺陷是，氣體和蒸汽具有一個比金屬或陶瓷輥材料明顯更差的熱傳導(dǎo)性，并且因此使玻璃帶比與一般的金屬輥材料接觸更慢地冷卻。因此需要將粘滯的玻璃帶通過許多通過氣墊加載的輥副(JP(A)2001-180949)或者通過配有一個氣墊的輸送帶(WO 2004/000 738 A1)更費事地導(dǎo)引，并且還必需選擇一個更長的冷卻段，這在實際改造現(xiàn)有設(shè)備時不總是簡單的，并且在各種情況下都需要較高的費用。但是主要是不能總是監(jiān)控由于微小的玻璃帶摩擦而經(jīng)常產(chǎn)生的滑動，它不利于設(shè)備的平靜運轉(zhuǎn)并由此可能導(dǎo)致質(zhì)量問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，發(fā)現(xiàn)一種用于通過軋制而連續(xù)產(chǎn)生平面玻璃的方法，通過該方法能夠盡可能沒有表面不利影響地加工玻璃，其中該方法能夠簡單地調(diào)節(jié)，并且能夠盡可能保持傳統(tǒng)軋制方法的短冷卻段。
這個目的通過權(quán)利要求1所述的方法得以實現(xiàn)。
在按照本發(fā)明的方法中使玻璃帶在兩個成形輥之間校準(zhǔn)，其中在一個成形輥中通過一個在成形輥與玻璃帶之間產(chǎn)生的氣墊完全避免在成形輥與玻璃帶之間的接觸，并且在另一成形輥中這樣調(diào)節(jié)成形輥與玻璃帶之間的氣體壓力，使得在成形輥與玻璃帶之間產(chǎn)生一個平行于輥軸線的直線形接觸區(qū)。
但是在此重要的是，盡可能長地中斷在成形輥與玻璃帶之間的直接接觸，因此只產(chǎn)生一個直線形接觸區(qū)。通過這種在玻璃帶與成形輥之間的直接接觸可以保證所述玻璃帶的一種基本上無滑動的輸送以及一種更加充分的冷卻。
應(yīng)該這樣設(shè)計所述直線形接觸區(qū)的寬度尺寸，使得在輸送玻璃帶時由成形輥要傳遞到玻璃帶上的作用力可以無滑動地傳遞。通常能夠?qū)崿F(xiàn)一個寬度為0.5至3cm的直線形接觸區(qū)。所需的寬度還取決于玻璃帶的粘滯度以及速度(m/min)。在蒸汽量恒定時，較高的速度和較低的粘滯度引起較寬的接觸區(qū)，較高的粘滯度和較低的牽引速度需要較窄的接觸區(qū)。所述接觸區(qū)的寬度影響輥的冷卻效率。所述接觸區(qū)越寬，玻璃帶冷卻得越好。
如果與玻璃帶接觸的輥配有一個表面結(jié)構(gòu)，例如溝、榫舌、凸起或其它塑性結(jié)構(gòu)，則所述接觸區(qū)在帶運動方向看去必需至少這樣寬，使得表面結(jié)構(gòu)可以完全地且明顯地映像到玻璃帶上。如果對于玻璃的表面質(zhì)量在配有表面結(jié)構(gòu)的側(cè)面上沒有特殊的要求，則也可以沒有或以特別微小的氣體壓力工作，使得接觸區(qū)的寬度對應(yīng)于一個傳統(tǒng)的輥。在這種情況下也可以使用一個沒有氣墊的傳統(tǒng)的輥，但是在這種情況下使用具有氣體壓力的一個輥也具有優(yōu)點，即，所述輥由于蒸發(fā)的水量是較冷的，這將明顯縮短后接的冷卻段。所述直線形接觸區(qū)的寬度以公知的方法通過輥與玻璃帶之間的氣體壓力進(jìn)行控制。對于所述兩個成形輥中的一個成形輥所述氣體壓力可以選擇得這樣高，使得在玻璃帶與成形輥之間不產(chǎn)生接觸，并且所述玻璃帶在這個側(cè)面上獲得一種火力拋光的表面，對于另一成形輥這樣控制氣體壓力，使得以所期望的寬度構(gòu)成一種直線形接觸。
一般從成形輥的內(nèi)部實現(xiàn)所述氣體到輥的輸入。為此使用一個敞開多孔的輥，在其內(nèi)部通入壓力氣體(空氣、氮氣、蒸汽)或在生產(chǎn)條件下通入蒸發(fā)的液體、尤其是蒸餾水。
水是一種經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)生氣體壓力的介質(zhì)，水蒸氣不侵蝕玻璃并且無毒。
在使用由水在輥內(nèi)部蒸發(fā)的水蒸氣時，所述氣體壓力基本上通過輥材料的孔大小和輸入水的壓力進(jìn)行控制。在此輸入到輥的水量應(yīng)該這樣控制，使得水在多孔的輥結(jié)構(gòu)中蒸發(fā)并，且沒有液體水到達(dá)輥的外表面。
在使用蒸發(fā)的水時，所述輥一般通過水的蒸發(fā)致冷充分地進(jìn)行冷卻。而當(dāng)使用壓力氣體如空氣和類似氣體時，所述輥必需配有附加冷卻機(jī)構(gòu)，例如冷卻盤管或通道，因為氣體微少的熱容量對于有效的冷卻是不夠的。
用于加工輥的至少一部分的敞開多孔材料最好由燒結(jié)金屬和多孔陶瓷中選擇。關(guān)于敞開多孔材料的特性可以在一定程度上調(diào)節(jié)蒸汽形成的快速性和熱交換的強(qiáng)度。一個較低的導(dǎo)熱系數(shù)a＝λ/cγ和一個高的孔隙率(例如約30至40％)易于形成蒸汽，并導(dǎo)致玻璃/敞開多孔材料的一種低的熱流密度(例如約10至20×103W/m2)，而在一個高的導(dǎo)熱系數(shù)(例如在青銅作為燒結(jié)金屬的情況下)和一個低的孔隙率(例如在約5至10％)條件下延遲形成蒸汽并提高熱交換(可達(dá)到的熱交換密度例如在約50至100×103W/m2)。蒸汽形成的延遲和由此引起的熱交換增加也能夠并且首先由此實現(xiàn)使用一個相應(yīng)高的頂壓力(例如0.5MPa或更高)。
適合的陶瓷材料包括金屬氧化物、金屬碳化物和金屬氮化物如氧化鋁、氧化鋯或碳化硅或氮化硅或其混合物和化合物，例如硅鋁氧氮聚合材料(Sialon)。玻璃類型的碳原料也是適合的。
作為金屬適合的是鉑、不銹鋼、鎳、鉻合金和其它承受高熱負(fù)荷的合金。對此一個實際的示例是鉻-鎳鋼，它具有約5至30％的敞開孔率，孔徑在0.5至50μm之間。
所述輥也可以非對稱地構(gòu)成，具有在內(nèi)部的粗孔結(jié)構(gòu)和在面對玻璃的一面上的細(xì)孔結(jié)構(gòu)。在這種情況下細(xì)孔結(jié)構(gòu)可以根據(jù)使用場合具有0.5至10μm之間(d50-值)的孔徑范圍，而具有2至100μm之間(d50-值)孔徑的粗孔結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)機(jī)械穩(wěn)定性。這種非對稱的結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點是，通流阻力與完全由細(xì)孔材料構(gòu)成的輥相比更小，這將使運行成本降低，細(xì)孔層可以由一種比承載的粗孔支承層的材料更貴的材料制成，并且一個細(xì)孔層在與玻璃接觸時當(dāng)然引起更少的表面缺陷。因此至少對于與玻璃帶接觸的輥優(yōu)選一個0.5至10μm(d50-值)之間的孔徑。
此外也能夠使與玻璃帶接觸的輥的孔隙率在軸向上變化，因此代替一個在整個輥寬度上延伸的直線形接觸區(qū)形成一個中斷的直線。如果在輥的邊緣區(qū)以更微小的壓力運行，則也只在玻璃帶的邊緣區(qū)種在輥與玻璃帶之間產(chǎn)生一個接觸，而位于其間的帶部位沒有接觸，并因此具有一個改善的表面質(zhì)量。如果這樣選擇接觸區(qū)的寬度，使得用于玻璃帶輸送所需的作用力從輥傳遞到玻璃帶上，則可以對于特殊目的產(chǎn)生具有特別高的表面質(zhì)量的玻璃。通常當(dāng)直線形接觸區(qū)對應(yīng)于可利用的輥寬度的約2至5％時就足以滿足這個目的。


下面借助于附圖簡要描述按照本發(fā)明的方法。
圖1簡示出一個按照本發(fā)明的軋制設(shè)備的結(jié)構(gòu)，圖2示出一個軋制設(shè)備的局部圖，在其中示出成形輥。
具體實施例方式
從熔池通過流出石口4流出的玻璃帶在設(shè)備石臺5上在上輥3與下輥2之間的縫隙中移動。在相向旋轉(zhuǎn)的輥2和3的輥縫隙中所述玻璃帶1校準(zhǔn)并且通過輸送輥7輸送到冷卻爐里面。所述上輥3的旋轉(zhuǎn)軸8是空心的并且通流水。該上輥3的輥體由一種多孔的點狀示出的金屬、優(yōu)選由因科鎳合金或鎳基合金制成，該金屬具有一種足夠的耐溫性。通過空心旋轉(zhuǎn)軸8導(dǎo)入的水部分地進(jìn)入多孔的輥體中，并且在輥體內(nèi)部蒸發(fā)。通過相應(yīng)地控制導(dǎo)入到空心旋轉(zhuǎn)軸里面的水的壓力使水在多孔的輥體內(nèi)部蒸發(fā)。重要的是，導(dǎo)入到輥里面的水量根據(jù)輥材料的孔結(jié)構(gòu)(孔尺寸分布，可通流的孔體積)和牽引速度這樣調(diào)節(jié)，使得進(jìn)入到多孔結(jié)構(gòu)中的水在輥材料內(nèi)部完全蒸發(fā)，即，水的液體/氣體相界位于多孔材料的內(nèi)徑與外徑之間。
如箭頭所示，水從內(nèi)部進(jìn)入到由燒結(jié)材料制成的空心圓柱體形的上輥3的多孔結(jié)構(gòu)中，并且在上輥3的外側(cè)面上作為蒸汽排出。由此在玻璃帶1與上輥3之間構(gòu)成一個氣墊10，它具有一個這樣的壓力，由此防止在玻璃帶與上輥3的材料之間的直接接觸，也防止在構(gòu)成牽引隆起9處的直接接觸。因此所述玻璃帶在其表面上包括一個火力拋光的表面。所述下輥2與上輥3一樣地構(gòu)成。在這里水也進(jìn)入到輥的內(nèi)部中，進(jìn)入輥體的多孔金屬中并且在那里在輥內(nèi)部中蒸發(fā)到外表面上形成一個氣墊。但是該氣墊的壓力是這樣地微弱，使得在玻璃帶與下輥材料之間平行于輥的旋轉(zhuǎn)軸形成一個約2cm寬的接觸區(qū)11。該氣墊的微弱壓力可以通過一個導(dǎo)入到下輥2內(nèi)部中的水的一個更微弱的壓力實現(xiàn)，但是在示例中它以一個更細(xì)的孔隙率(更微小的孔尺寸)實現(xiàn)，通過更小的點示出。通過下輥2與玻璃帶1之間的直接接觸，在接觸位置處使玻璃足夠強(qiáng)烈地冷卻，由此實現(xiàn)尺寸穩(wěn)定性。但是同時通過形成的氣墊，使接觸區(qū)與一個由實心金屬構(gòu)成的輥相比保持較小，由此也使映像到玻璃上的輥表面缺陷更少，因為從邏輯上分析可能的玻璃缺陷的數(shù)量隨著接觸面的寬度而增加。對于下輥2優(yōu)選一個微小的滲透率，因為由此可以更容易地控制所述過程。在高滲透率時難以在多孔材料內(nèi)部保持蒸汽/液體的相界，直至不可能。
通過本發(fā)明實現(xiàn)的優(yōu)點主要是，可以生產(chǎn)一個玻璃帶，它在一個側(cè)面具有一個火力拋光的表面，并且在另一側(cè)面具有一個表面質(zhì)量，該表面質(zhì)量明顯地超過通過傳統(tǒng)的實心金屬輥可達(dá)到的質(zhì)量，這個另一側(cè)面可以配有一個表面結(jié)構(gòu)，并且通過存在的但是微小的輥與玻璃帶之間的表面接觸來避免在輥與玻璃帶之間的滑動，同時進(jìn)行玻璃帶冷卻，因此可以縮短后接的冷卻段。
示例一個來自一個玻璃池的溫度約為1400℃的玻璃流在兩個直徑為160mm的成形輥之間軋制，這些成形輥以每分鐘4圈的速度旋轉(zhuǎn)。這些輥相互間的距離為4mm。所述上成形輥由一個空心圓柱體構(gòu)成，它具有一個厚度為45mm、孔隙率為50％和滲透率相對于水為1·10-13m2的多孔圓柱形外殼。該外殼在內(nèi)部通過蒸餾水以250kPa的壓力加載。所述下輥完全一致地構(gòu)成。在運行中調(diào)節(jié)輥表面的溫度為約400℃至450℃。通過蒸發(fā)上成形輥孔中的水，在上輥與玻璃帶之間形成一個厚度≤0.1mm的氣墊，這樣調(diào)節(jié)下成形輥中的壓力，使得在成形輥與玻璃帶之間調(diào)節(jié)出一個寬度為5至30mm的接觸區(qū)。所產(chǎn)生的玻璃帶的表面質(zhì)量在表面上幾乎相應(yīng)于一個火力拋光的玻璃帶，而與下輥接觸的帶表面明顯地比一個軋制的表面的一般質(zhì)量更好。盡管通過上成形輥的排熱由于氣墊小于直接接觸的時候，但是不必增加后接的冷卻段長度。
權(quán)利要求
1.一種用于連續(xù)產(chǎn)生平板玻璃的方法，該方法通過在至少兩個成形輥之間在此條件下軋制一個液體的玻璃帶在輥與該玻璃帶之間產(chǎn)生一個氣墊，其特征在于，在所述成形輥中的一個中這樣調(diào)節(jié)在成形輥與玻璃帶之間的氣體氣墊的氣壓，使得在成形輥與玻璃帶之間產(chǎn)生一個平行于軋輥軸線的直線形接觸區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述一個成形輥中這樣調(diào)節(jié)所述氣體壓力，使得直線形接觸區(qū)在玻璃帶移動方向上看去具有一個0.5至3cm的寬度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述一個成形輥中這樣調(diào)節(jié)所述氣體壓力，使得直線形的接觸區(qū)具有一個1至2cm的寬度。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，在所述一個成形輥中在成形輥與玻璃帶之間局部部位不同地調(diào)節(jié)氣體壓力，使得產(chǎn)生一個不同寬度直至中斷的直線形接觸區(qū)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述成形輥由一種多孔的、敞開孔的材料制成，并且在成形輥與玻璃帶之間的氣體壓力通過一種在多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部蒸發(fā)的液體產(chǎn)生。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述成形輥由一種多孔的、敞開孔的材料制成，并且在成形輥與玻璃帶之間的氣體壓力通過一個導(dǎo)入到成形輥中的壓力氣體產(chǎn)生。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，在成形輥與玻璃帶之間的所述氣體壓力通過多孔結(jié)構(gòu)的孔尺寸和/或壓力氣體的壓力進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于平板玻璃的軋制方法，其中在上成形輥與玻璃帶之間產(chǎn)生一個氣墊，并且使下成形輥與玻璃帶之間的接觸限制到5至30mm的寬度。得到一種玻璃帶，它在其頂面上幾乎是火力拋光的，而底面總是具有一個比常見軋制玻璃更好的質(zhì)量。其優(yōu)點還在于，不必延長連接到軋制上的冷卻段。
文檔編號C03B13/01GK1721347SQ200510084689
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月17日
發(fā)明者N·格羅伊利希-?？寺? A·朗斯多夫, U·朗格, F·施勒德爾 申請人:肖特股份有限公司