DE10306881B4

DE10306881B4 - Floatbadwanne

Info

Publication number: DE10306881B4
Application number: DE10306881A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Lautenschläger; Andreas Morstein; Klaus Schneider; Steffen Mehrmann
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: DE10306881A1; TW200400923A; KR20030074209A

Abstract

Floatbadwanne für eine Floatglas-Fertigungsanlage mit einem Bodengehäuse, in dem mehrere, aneinander gelegte Bodensteine aufgenommen sind, wobei oberhalb der Bodensteine ein Badbereich gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf die Bodensteine (11) ein oder mehrere Bleche aufgelegt sind, die zumindest auf ihrer dem Badbereich zugewandten Seite eine Beschichtung mit einem unedlen Metall aufweisen oder selbst aus diesem Metall bestehen, wobei das unedle Metall Wolfram oder eine Wolfram-Legierung ist, und
dass diese Bleche die Bodensteine (11) und die Stoßfugen (11.1) zwischen den aneinander gelegten Bodensteinen (11) überdecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Floatbadwanne für eine Floatglas-Fertigungsanlage mit einem Bodengehäuse, in dem mehrere, aneinander gelegte Bodensteine aufgenommen sind, und wobei oberhalb der Bodensteine ein Badbereich gebildet ist.
Flachglas für beispielsweise Architektur- und Automobilverglasungen wird heute nach dem Floatprozess hergestellt. Dabei fließt ein Kalk-Natron-Glas bei ca. 1100°C auf ein Bad mit flüssigem Zinn auf, erfährt in diesem seine Formgebung und wird als endloses Glasband abgezogen. Die hierbei verwendete Floatbadwanne weist üblicher Weise eine Stahlwanne auf, die mit feuerfesten Bodensteinen ausgekleidet ist. Auf den feuerfesten Bodensteinen befindet sich das flüssige Zinn in einer Schichtdichte von ca. 40–80 mm. Die feuerfesten Bodensteine haben beispielsweise die Abmessung von ca. 300 × 600 × 1000 mm. Da die feuerfesten Bodensteine eine geringere Dichte als das flüssige Zinn besitzen, müssen diese auf dem Boden der Stahlwanne mit Bolzen verbunden werden.
Die Länge eines gewöhnlichen Floatglases für Kalk-Natron-Glas beträgt ca. 50–60 m bei einer Breite von 5–6 m.
Die Stahlwanne muss ständig gekühlt werden. Die Unterseite der Bodensteine muss unter der Schmelztemperatur des Zinns (231,9°C) gehalten werden, damit das flüssige Zinn die Bottom Blocks nicht unterspülen und in Kontakt mit der Stahlwanne geraten kann.
Die Bodensteine werden bei Temperaturen von 800°C bis 1050°C durch die Aufnahme von Na₂O und die Bildung von Nephelin (Alkalibursting) stark angegriffen. Durch das Alkalibursting kommt es zu Abplatzungen und zum Aufschwimmen von abgeplatzten Steinteilen. Das gefloatete Glas wird unbrauchbar. Im Extremfall muss der Fertigungsprozess unterbrochen und die Floatbadbodensteine ausgetauscht werden. Das Na₂O stammt aus dem schmelzflüssigen Glas und gelangt durch Diffusionsprozesse über das flüssige Zinn in die feuerfesten Bodensteine. Das flüssige Zinn löst bei ca. 1000°C ca. 3,5 ppm Natrium und ca. 1,7 ppm Sauerstoff.
Alle SiO₂-haltigen feuerfesten Werkstoffe nehmen mehr oder weniger Na₂O durch Diffusion über die in diesen Werkstoffen enthaltenen silicatischen Glas- beziehungsweise Schmelzphasen auf.
Eine leichte Verbesserung wurde erreicht durch Bodensteine, die zwar nach wie vor Na₂O aufnehmen, aber durch einen speziellen Aufbau aus dichtem Schamottekorn und "alkalireicher Matrix" die durch die Nephelinbildung bedingte Volumenausdehnung weitgehend kompensieren können.
Weiterhin wurde die Verwendung von Calciumaluminatsteinen als Alternative zu alkaliempflindlichen Schamottesteine vorgeschlgen. Diese konnten sich jedoch kommerziell nicht durchsetzen. Die Calciumaluminatgebundenen Floatbadbodensteine werden beschrieben in
Glass International (1994, S. 21–26: Tin Bath Bottom Blocks.)

In folgenden Patenten wird die Verwendung von Bodensteinen in Floatböden be schrieben:

DE 1807732A	Schmelzbehälter
DE 1807731A	Wanne für die Herstellung von gegossenem Flachglas
JP 4910 132A	Continous Sheet Glass Production Using Molten Metal
	Bath...
US 5,007,950	Bottom Structure of Float Glass Tank
FR 2673175 A1	Blocks of Refratory Materials...

Alle bekannten keramischen Bodensteine nehmen mehr oder weniger Na₂O durch Diffusion über die Glasphase auf. Das "Alkalibursting" beim Floaten von alkalihaltigen Gläsern bedingt eine negative Beeinträchtigung der Glasqualität hinsichtlich "aufschwimmender Teilchen", Kratzer auf der Unterseite des gefloateten Glases, sowie eine Unterbrechung der Fertigung und ein Wechsel der Bodensteine sind nicht zu verhindern.
Die US 4,233,047 beschreibt ein Reparaturverfahren für beschädigte Bodensteine einer Floatbadwanne, in der flüssiges Zinn gehalten ist. Die Bodensteine bestehen aus einem Material, das leichter ist, als das flüssige Zinn (Dichte Zinn: 6,5 g/cm³; Dichte Bodenstein: 2,1 g/cm³). Deshalb würden diese aufschwimmen, wenn sie nicht auf dem Boden befestigt wären. Die Bodensteine sind daher mittels Stahlbolzen, die auf dem Boden der Floatbadwanne angeschweißt sind, befestigt.
Während des Fertigungseinsatzes kann es vorkommen, dass sich von den Bodensteinen Abplatzungen lösen. Diese Abplatzungen entstehen vornehmlich in einem Badbereich, mit einer Temperatur im Bereich zwischen 800 und 1050°C. Die Bodensteine nehmen Na₂O auf und es bildet sich Nephelin (Alkalibursting). Das Alkalibursting verursacht dann die Abplatzungen. Die abgeplatzten Steinteile schwimmen auf und beschädigen das gefloatete Glasband. Das Glasband wird unbrauchbar. Im
Extremfall muss der Fertigungsprozess unterbrochen und die Bodensteine müssen ausgetauscht werden.
Die US 4,233,047 schlägt nun ein Reparaturverfahren für die beschädigten Bodensteine vor. Dabei werden auf die beschädigten Bodensteine Schamottplatten aufgelegt. Diese Schamottplatten können nun aber nicht mehr mit dem Floatbadgehäuse verschraubt und so fixiert werden. Um ein Aufschwimmen zu verhindern, weisen die Schamottplatten Hohlräume auf, die mit Metallen hoher Dichte gefüllt werden (zum Beispiel Wolfram, Molybdän oder Tantal). Damit erhält die Schamottplatte eine höhere Dichte als das flüssige Zinn.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Floatbadwanne der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der für die Bodensteine eine deutlich verbesserte Verschleißsituation erreicht ist.
Diese Aufgabe wird durch gelöst, dass auf die Bodensteine ein oder mehrere Bleche aufgelegt sind die zumindest auf ihrer dem Badbereich zugewandten Seite eine Beschichtung mit einem unedlen Metall aufweisen oder selbst aus diesem Metall bestehen, wobei das unedle Metall Wolfram oder eine Wolfram-Legierung ist, und dass diese Bleche die Bodensteine und die Stoßfugen zwischen den aneinander gelegten Bodensteinen überdecken. Das unedle Metall besitzt, anders als zum Beispiel edle Refraktärmetalle (Platin, Platinlegierungen), die positive Eigenschaft, dass es keine oder nur geringe Wechselwirkungen mit dem Zinn und gegebenenfalls den im Zinn gelösten Verunreinigungen eingeht. Damit gibt das unedle Metall auch selbst keine Verunreinigungen in das Zinnbad ab. Weiterhin werden die Bodensteine derart abgeschirmt, dass ein verringerter oder kein Angriff des Zinns mehr auftritt. Falls eventuelle Abplatzungen an den Bodensteinen auftreten, verhindert die Schicht aus unedlem Metall die Ableitung in das flüssige Zinn. Als unedles Material wird Wolfram oder eine Wolfram-Legierung verwendet. Dieses ist thermisch und mechanisch ausreichend stabil, so dass es im Floatbadprozess eingesetzt werden kann. Weiterhin ist es unempfindlich gegenüber Temperaturwechsel und kann in der reduzierenden Umgebung des Zinnbades (pO₂ im Zinn 10^–15–10^–30 bar) ohne weiteres verwendet werden.
Die verwendeten Bleche lassen sich einfach handhaben und verbauen. Sie sorgen für eine großflächige Abdeckung der Bodensteine. Darüber hinaus lassen sie sich je nach Materialbeschaffenheit auch verformen, um bedarfsweise auch den an die Bodensteine angeschlossenen Seitenwandbereich des Radbereichs zu verkleiden.
Um den gefährdeten Stoßbereich zwischen den Bodensteinen zu schützen, sind die Stoßfugen, die zwischen den aneinander gelegten Bodensteinen gebildet sind, von Blechen aus unedlem Metall überdeckt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Wolfram einen maximalen O₂-Gehalt von ≤ 20 ppm aufweist. Besonders geeignet ist dabei auch ein Material, das sich dadurch auszeichnet, dass das Wolfram aus einem Sintermaterial gebildet ist, welches durch Reduktion von Wolframoxid hergestellt ist.
Zur Überdeckung der Bodensteine kann es vorgesehen sein, dass das unedle Metall unter Zwischenlage einer Tragschicht die Bodensteine überdeckt. Eine mögliche Ausgestaltungsvariante der Floatbadwanne kann dadurch gekennzeichnet sein, dass auf die Bodensteine ein oder mehrere Bleche aufgelegt sind.
Bevorzugterweise weisen die Bleche eine Stärke im Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm auf. Die Formate sollten im Bereich zwischen 1,5 m² und 2,5 m² gelegen sein.
Der Angriff des Zinns auf die Bodensteine findet vornehmlich im kritischen Temperaturbereich zwischen 800°C und 1050°C statt. Erfindungsgemäß wird daher vornehmlich vorgeschlagen, dass zumindest die Bodensteine, die im Badbereich einer Temperatur im Bereich zwischen 800°C und 1050°C ausgesetzt sind, mit dem unedlen Metall überdeckt sind.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Floatbadwanne in prinzipieller Darstellung und in Draufsicht,
2 die Darstellung gemäß 1 im Vertikalschnitt und
3 eine vergrößerte Detaildarstellung eines Bereiches der 2
In der 1 ist eine Floatbadwanne einer Flachglasfertigungsanlage gezeigt, wie sie üblicher Weise für die Fertigung von Kalk-Natron-Glas verwendet wird. Die Floatbadwanne weist ein Bodengehäuse 10 aus Stahlblech auf. Dieses bildet zwischen einem Badeingang 15 und einem Badausgang 16 einen Badbereich. In das Bodengehäuse 10 sind hierzu eine Vielzahl von Bodensteinen 11 eingestellt. Die Bodensteine 11 sind dabei dicht, unter Bildung von Stoßfugen 11.1 aneinander gestellt, wie dies die 3 erkennen lässt. Wie die 3 weiter erkennen läßt, sind auf die Bodensteine 11 an ihrer Oberseite Bleche 12 aufgelegt. Diese sind aus Wolfram-Material gefertigt. Die Bleche 12 haben dabei ein vorzugsweises quadratisches Format von 2 m². Im Bereich des Badrandes sind die Bleche bedarfsweise größenmäßig entsprechend angepasst. Sie sind derart auf die Bodensteine 11 aufgelegt, dass sie die Stoßfugen 11.1 zwischen den Bodensteinen 11 überdecken.
Dementsprechend sind die Stöße 12.1 der Bleche 12 in dem, dem Badbereich zugekehrten Oberseitenbereich der Bodensteine 11 angeordnet.
Wie die 1 erkennen lässt, sind die Bleche 12 lediglich in einem Teil des Badbereiches angeordnet. Dies ist der Bereich, in dem eine Temperatur im Zinn 13 zwischen 800°C und 1050°C (kritischer Temperaturbereich) vorherrscht. Der übrige Badbereich muss nicht mit den Blechen 12 überdeckt werden, da hier ein Verschleiß der Bodensteine 11 nicht oder nur noch eingeschränkt erfolgt. Im Falle der in den Zeichnungen dargestellten Floatbadwanne ist der kritische Temperaturbereich zwischen dem sogenannten zweiten und dem neunten Bay angeordnet. Es erstreckt sich über die Länge "l".
Die Bleche 12 aus Wolfram verhindern das in der Beschreibungseinleitung beschriebene "Alkalibursting". Damit ist verhindert, dass von den Bodensteinen 11 Steinbestandteile abplatzen und über das Zinn 13 an das Glasband 14 gelangen und hier Beschädigungen verursachen können.

Claims

Floatbadwanne für eine Floatglas-Fertigungsanlage mit einem Bodengehäuse, in dem mehrere, aneinander gelegte Bodensteine aufgenommen sind, wobei oberhalb der Bodensteine ein Badbereich gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Bodensteine (11) ein oder mehrere Bleche aufgelegt sind, die zumindest auf ihrer dem Badbereich zugewandten Seite eine Beschichtung mit einem unedlen Metall aufweisen oder selbst aus diesem Metall bestehen, wobei das unedle Metall Wolfram oder eine Wolfram-Legierung ist, und dass diese Bleche die Bodensteine (11) und die Stoßfugen (11.1) zwischen den aneinander gelegten Bodensteinen (11) überdecken.
Floatbadwanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wolfram einen maximalen O₂-Gehalt von ≤ 20 ppm aufweist.
Floatbadwanne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wolfram aus Sintermaterial gebildet ist, das durch Reduktion von Wolframoxid hergestellt ist.
Floatbadwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche unter Zwischenlage einer Tragschicht die Bodensteine (11) überdecken.
Floatbadwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche eine Blechstärke im Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm aufweisen.
Floatbadwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche eine Oberfläche im Bereich zwischen 1,5 m² und 2,5 m² aufweisen.