用于通过轧制而连续产生平板玻璃的方法

摘要

本发明描述了一种用于在至少两个成形辊之间连续产生平板玻璃的轧制方法，其中在上成形辊与玻璃带之间产生一个气垫。根据本发明，在所述成形辊中的一个成形辊中这样调节在该成形辊与玻璃带之间的气体气垫的气压，使得在该成形辊与玻璃带之间产生一个平行于轧辊轴线的直线形接触区，并且该直线形接触区的宽度尺寸使得用于无滑动传递的作用力能够由所述成形辊中的所述一个成形辊传递到玻璃带上，其中所述成形辊由一种多孔的、敞开孔的材料制成，并且在所述成形辊与玻璃带之间的气体压力通过一种在多孔结构内部蒸发的液体产生或者通过一个导入到该成形辊中的压力气体产生，其中在所述成形辊与玻璃带之间的所述气体压力通过多孔结构的孔尺寸和/或压力气体的压力进行控制。由此得到一种玻璃带，它在其顶面上几乎是火力抛光的，而底面总是具有一个比常见轧制玻璃更好的质量。其优点还在于，不必延长连接到轧制上的冷却段。

权利要求

1.一种用于连续产生平板玻璃的方法，该方法通过在至少两个成形辊之间在此条件下轧制一个液体的玻璃带：在所述成形辊与该玻璃带之间产生一个气垫，其特征在于，在所述成形辊中的一个成形辊中这样调节在该成形辊与玻璃带之间的气体气垫的气压，使得在该成形辊与玻璃带之间产生一个平行于轧辊轴线的直线形接触区，并且该直线形接触区的宽度尺寸使得用于无滑动传递的作用力能够由所述成形辊中的所述一个成形辊传递到玻璃带上，其中所述成形辊由一种多孔的、敞开孔的材料制成，并且在所述成形辊与玻璃带之间的气体压力通过一种在多孔结构内部蒸发的液体产生或者通过一个导入到该成形辊中的压力气体产生，其中在所述成形辊与玻璃带之间的所述气体压力通过多孔结构的孔尺寸和/或压力气体的压力进行控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述一个成形辊中这样调节所述气体压力，使得直线形接触区在玻璃带移动方向上看去具有一个0.5至3cm的宽度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述一个成形辊中这样调节所述气体压力，使得直线形的接触区具有一个1至2cm的宽度。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述一个成形辊中在所述成形辊与玻璃带之间局部部位不同地调节所述气体压力，使得产生一个不同宽度直至中断的直线形接触区。

说明书

用于通过轧制而连续产生平板玻璃的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于通过轧制而连续产生平板玻璃的方法，其中一个液体的玻璃带在一个至少两个多孔的成形辊之间的成形区中成形，并且通过输送辊从成形区中输送出去。

背景技术

[0002] 浮法玻璃工艺是不同的平板玻璃加工方法中最广泛使用的方法，因为通过它可以实现特别好的表面质量，但是它也存在缺陷，用于浮法设备的投资费用是非常高的，并且所产生的平板玻璃面被来自浮法池的锡离子污染，这在某些应用形式中起到干扰作用。

[0003] 在上世纪前二十五年中广泛使用的拉伸工艺中玻璃质量不能达到通过浮法工艺实现的玻璃质量，此外这些工艺不易于维护并且对于玻璃组分和在拉伸室中的温度控制方面比较敏感。

[0004] 一种用于生产平板玻璃的最老的方法是轧制方法，也称为铸造方法，其中一个从玻璃池中流出的玻璃带在两个被冷却的成形辊之间成形(校准)并且接着通过输送辊输送到冷却炉。在上成形辊、即所谓的上辊前面的玻璃表面可能形成一种隆起。这种方法在设备上是简单的，但是存在着成形辊的表面轮廓或多或少明显地映像到玻璃表面上的缺陷，这产生一种不利的表面质量，这有点象在装饰玻璃生产中所期望的效果。在采用浮法玻璃之前根据轧制工艺产生用于加工镜子的原料玻璃，接着研磨并抛光原料玻璃的两面。目前典型的轧制玻璃产品是玻璃丝和装饰玻璃，它们通过一个成形底辊加工。

[0005] 所述成形辊的表面温度不能完全自由地选择。太高的温度使玻璃粘附在轧辊上，太低的温度使玻璃太迅速地冷却，并使玻璃在成形辊之间断裂。另一方面不充分的冷却导致一个太软的玻璃带，并且对玻璃厚度的尺寸稳定性有不利影响。因此设备效率(玻璃产量)的提高由于在这种条件下实现的冷却效率受到限制，其中通过大的辊直径达到高效率(在辊径超过0.4m时以约7m/min的速度生产厚度约3mm的玻璃带)，而在小于0.2m的小辊径时效率降低到这个值的一半。一般可以说，对于恒定的玻璃产量所述带速与带厚度成反比。由于对于轧制方法微少的设备费用也总是尝试，改善轧制玻璃的表面质量。早就已知，通过转动地吹进糊状的颗粒(Kuelbeln)产生具有突出表面质量的玻璃制品。在此玻璃表面在一个位于玻璃与成形壁之间的玻璃膜上滑动，该玻璃膜由从糊中蒸发出来的水产生。

[0006] 这种原理也已经转移到轧制玻璃生产中。例如由JP(A)2001-180949中已知，所述玻璃带在三个多孔的辊副之间成形，它们从内部以一种可蒸发的液体、水进行加载。液体在辊的工作温度下蒸发并且通过孔向外排出蒸汽。通过在外表面上产生的蒸汽垫防止玻璃带与辊材料接触并且映像其表面缺陷。

[0007] 由US 3,137,556A已知一种方法，其中所述玻璃带在仅两个多孔的辊之间成形，在辊表面上构成一个气垫。

[0008] 由WO 2004/000 738 A1已知一种类似的方法，它同样具有一个辊副。在这里液体的玻璃带S形地在辊上导引，其中通过一个气垫防止辊与玻璃带接触。接着将玻璃带导引到一个输送带上，在其表面上同样形成一个气垫，由此避免玻璃表面与输送带接触。

[0009] 通过这种方法能够加工具有良好表面质量的平板玻璃，其中表面质量达到一种火力抛光玻璃的表面质量。但是这种方法的缺陷是，气体和蒸汽具有一个比金属或陶瓷辊材料明显更差的热传导性，并且因此使玻璃带比与一般的金属辊材料接触更慢地冷却。因此需要将粘滞的玻璃带通过许多通过气垫加载的辊副(JP(A)2001-180949)或者通过配有一个气垫的输送带(WO 2004/000 738 A1)更费事地导引，并且还必需选择一个更长的冷却段，这在实际改造现有设备时不总是简单的，并且在各种情况下都需要较高的费用。但是主要是不能总是监控由于微小的玻璃带摩擦而经常产生的滑动，它不利于设备的平静运转并由此可能导致质量问题。

[0010] 发明内容

[0011] 本发明的目的是，发现一种用于通过轧制而连续产生平面玻璃的方法，通过该方法能够尽可能没有表面不利影响地加工玻璃，其中该方法能够简单地调节，并且能够尽可能保持传统轧制方法的短冷却段。

[0012] 这个目的通过一种用于连续产生平板玻璃的方法得以实现。该方法通过在至少两个成形辊之间在此条件下轧制一个液体的玻璃带：在所述成形辊与该玻璃带之间产生一个气垫。根据本发明，在所述成形辊中的一个成形辊中这样调节在该成形辊与玻璃带之间的气体气垫的气压，使得在该成形辊与玻璃带之间产生一个平行于轧辊轴线的直线形接触区，并且该直线形接触区的宽度尺寸使得用于无滑动传递的作用力能够由所述成形辊中的所述一个成形辊传递到玻璃带上，其中所述成形辊由一种多孔的、敞开孔的材料制成，并且在所述成形辊与玻璃带之间的气体压力通过一种在多孔结构内部蒸发的液体产生或者通过一个导入到该成形辊中的压力气体产生，其中在所述成形辊与玻璃带之间的所述气体压力通过多孔结构的孔尺寸和/或压力气体的压力进行控制。

[0013] 在按照本发明的方法中使玻璃带在两个成形辊之间校准，其中在一个成形辊中通过一个在成形辊与玻璃带之间产生的气垫完全避免在成形辊与玻璃带之间的接触，并且在另一成形辊中这样调节成形辊与玻璃带之间的气体压力，使得在所述成形辊中的一个成形辊与玻璃带之间产生一个平行于辊轴线的直线形接触区。

[0014] 但是在此重要的是，尽可能长地中断在成形辊与玻璃带之间的直接接触，因此只产生一个直线形接触区。通过这种在玻璃带与成形辊之间的直接接触可以保证所述玻璃带的一种基本上无滑动的输送以及一种更加充分的冷却。

[0015] 应该这样设计所述直线形接触区的宽度尺寸，使得在输送玻璃带时由成形辊要传递到玻璃带上的作用力可以无滑动地传递。通常能够实现一个宽度为0.5至3cm的直线形接触区。所需的宽度还取决于玻璃带的粘滞度以及速度(m/min)。在蒸汽量恒定时，较高的速度和较低的粘滞度引起较宽的接触区，较高的粘滞度和较低的牵引速度需要较窄的接触区。所述接触区的宽度影响辊的冷却效率。所述接触区越宽，玻璃带冷却得越好。

[0016] 如果与玻璃带接触的辊配有一个表面结构，例如沟、榫舌、凸起或其它塑性结构，则所述接触区在带运动方向看去必需至少这样宽，使得表面结构可以完全地且明显地映像到玻璃带上。如果对于玻璃的表面质量在配有表面结构的侧面上没有特殊的要求，则也可以没有或以特别微小的气体压力工作，使得接触区的宽度对应于一个传统的辊。在这种情况下也可以使用一个没有气垫的传统的辊，但是在这种情况下使用具有气体压力的一个辊也具有优点，即，所述辊由于蒸发的水量是较冷的，这将明显缩短后接的冷却段。所述直线形接触区的宽度以公知的方法通过辊与玻璃带之间的气体压力进行控制。对于所述两个成形辊中的一个成形辊所述气体压力可以选择得这样高，使得在玻璃带与成形辊之间不产生接触，并且所述玻璃带在这个侧面上获得一种火力抛光的表面，对于另一成形辊这样控制气体压力，使得以所期望的宽度构成一种直线形接触。

[0017] 一般从成形辊的内部实现所述气体到辊的输入。为此使用一个敞开多孔的辊，在其内部通入压力气体(空气、氮气、蒸汽)或在生产条件下通入蒸发的液体、尤其是蒸馏水。

[0018] 水是一种经济的产生气体压力的介质，水蒸气不侵蚀玻璃并且无毒。

[0019] 在使用由水在辊内部蒸发的水蒸气时，所述气体压力基本上通过辊材料的孔大小和输入水的压力进行控制。在此输入到辊的水量应该这样控制，使得水在多孔的辊结构中蒸发并，且没有液体水到达辊的外表面。

[0020] 在使用蒸发的水时，所述辊一般通过水的蒸发致冷充分地进行冷却。而当使用压力气体如空气和类似气体时，所述辊必需配有附加冷却机构，例如冷却盘管或通道，因为气体微少的热容量对于有效的冷却是不够的。

[0021] 用于加工辊的至少一部分的敞开多孔材料最好由烧结金属和多孔陶瓷中选择。关于敞开多孔材料的特性可以在一定程度上调节蒸汽形成的快速性和热交换的强度。一个较低的导热系数a＝λ/cγ和一个高的孔隙率(例如约30至40％)易于形成蒸汽，并导致3 2
玻璃/敞开多孔材料的一种低的热流密度(例如约10至20×10W/m)，而在一个高的导热系数(例如在青铜作为烧结金属的情况下)和一个低的孔隙率(例如在约5至10％)条件
3 2
下延迟形成蒸汽并提高热交换(可达到的热交换密度例如在约50至100×10W/m)。蒸汽形成的延迟和由此引起的热交换增加也能够并且首先由此实现：使用一个相应高的顶压力(例如0.5MPa或更高)。

[0022] 适合的陶瓷材料包括金属氧化物、金属碳化物和金属氮化物如氧化铝、氧化锆或碳化硅或氮化硅或其混合物和化合物，例如硅铝氧氮聚合材料(Sialon)。玻璃类型的碳原料也是适合的。

[0023] 作为金属适合的是铂、不锈钢、镍、铬合金和其它承受高热负荷的合金。对此一个实际的示例是铬-镍钢，它具有约5至30％的敞开孔率，孔径在0.5至50μm之间。

[0024] 所述辊也可以非对称地构成，具有在内部的粗孔结构和在面对玻璃的一面上的细孔结构。在这种情况下细孔结构可以根据使用场合具有0.5至10μm之间(d50-值)的孔径范围，而具有2至100μm之间(d50-值)孔径的粗孔结构负责机械稳定性。这种非对称的结构具有的优点是，通流阻力与完全由细孔材料构成的辊相比更小，这将使运行成本降低，细孔层可以由一种比承载的粗孔支承层的材料更贵的材料制成，并且一个细孔层在与玻璃接触时当然引起更少的表面缺陷。因此至少对于与玻璃带接触的辊优选一个0.5至10μm(d50-值)之间的孔径。

[0025] 此外也能够使与玻璃带接触的辊的孔隙率在轴向上变化，因此代替一个在整个辊宽度上延伸的直线形接触区形成一个中断的直线。如果在辊的边缘区以更微小的压力运行，则也只在玻璃带的边缘区种在辊与玻璃带之间产生一个接触，而位于其间的带部位没有接触，并因此具有一个改善的表面质量。如果这样选择接触区的宽度，使得用于玻璃带输送所需的作用力从辊传递到玻璃带上，则可以对于特殊目的产生具有特别高的表面质量的玻璃。通常当直线形接触区对应于可利用的辊宽度的约2至5％时就足以满足这个目的。

附图说明

[0026] 下面借助于附图简要描述按照本发明的方法。

[0027] 图1简示出一个按照本发明的轧制设备的结构，

[0028] 图2示出一个轧制设备的局部图，在其中示出成形辊。

具体实施方式

[0029] 从熔池通过流出石口4流出的玻璃带在设备石台5上在上辊3与下辊2之间的缝隙中移动。在相向旋转的辊2和3的辊缝隙中所述玻璃带1校准并且通过输送辊7输送到冷却炉里面。所述上辊3的旋转轴8是空心的并且通流水。该上辊3的辊体由一种多孔的点状示出的金属、优选由因科镍合金或镍基合金制成，该金属具有一种足够的耐温性。通过空心旋转轴8导入的水部分地进入多孔的辊体中，并且在辊体内部蒸发。通过相应地控制导入到空心旋转轴里面的水的压力使水在多孔的辊体内部蒸发。重要的是，导入到辊里面的水量根据辊材料的孔结构(孔尺寸分布，可通流的孔体积)和牵引速度这样调节，使得进入到多孔结构中的水在辊材料内部完全蒸发，即，水的液体/气体相界位于多孔材料的内径与外径之间。

[0030] 如箭头所示，水从内部进入到由烧结材料制成的空心圆柱体形的上辊3的多孔结构中，并且在上辊3的外侧面上作为蒸汽排出。由此在玻璃带1与上辊3之间构成一个气垫10，它具有一个这样的压力，由此防止在玻璃带与上辊3的材料之间的直接接触，也防止在构成牵引隆起9处的直接接触。因此所述玻璃带在其表面上包括一个火力抛光的表面。所述下辊2与上辊3一样地构成。在这里水也进入到辊的内部中，进入辊体的多孔金属中并且在那里在辊内部中蒸发到外表面上形成一个气垫。但是该气垫的压力是这样地微弱，使得在玻璃带与下辊材料之间平行于辊的旋转轴形成一个约2cm宽的接触区11。该气垫的微弱压力可以通过一个导入到下辊2内部中的水的一个更微弱的压力实现，但是在示例中它以一个更细的孔隙率(更微小的孔尺寸)实现，通过更小的点示出。通过下辊2与玻璃带1之间的直接接触，在接触位置处使玻璃足够强烈地冷却，由此实现尺寸稳定性。但是同时通过形成的气垫，使接触区与一个由实心金属构成的辊相比保持较小，由此也使映像到玻璃上的辊表面缺陷更少，因为从逻辑上分析可能的玻璃缺陷的数量随着接触面的宽度而增加。对于下辊2优选一个微小的渗透率，因为由此可以更容易地控制所述过程。在高渗透率时难以在多孔材料内部保持蒸汽/液体的相界，直至不可能。

[0031] 通过本发明实现的优点主要是，可以生产一个玻璃带，它在一个侧面具有一个火力抛光的表面，并且在另一侧面具有一个表面质量，该表面质量明显地超过通过传统的实心金属辊可达到的质量，这个另一侧面可以配有一个表面结构，并且通过存在的但是微小的辊与玻璃带之间的表面接触来避免在辊与玻璃带之间的滑动，同时进行玻璃带冷却，因此可以缩短后接的冷却段。

[0032] 示例

[0033] 一个来自一个玻璃池的温度约为1400℃的玻璃流在两个直径为160mm的成形辊之间轧制，这些成形辊以每分钟4圈的速度旋转。这些辊相互间的距离为4mm。所述上成形辊由一个空心圆柱体构成，它具有一个厚度为45mm、孔隙率为50％和渗透率相对于水为-13 21·10 m 的多孔圆柱形外壳。该外壳在内部通过蒸馏水以250kPa的压力加载。所述下辊完全一致地构成。在运行中调节辊表面的温度为约400℃至450℃。通过蒸发上成形辊孔中的水，在上辊与玻璃带之间形成一个厚度≤0.1mm的气垫，这样调节下成形辊中的压力，使得在成形辊与玻璃带之间调节出一个宽度为5至30mm的接触区。所产生的玻璃带的表面质量在表面上几乎相应于一个火力抛光的玻璃带，而与下辊接触的带表面明显地比一个轧制的表面的一般质量更好。尽管通过上成形辊的排热由于气垫小于直接接触的时候，但是不必增加后接的冷却段长度。