способ производства флоат-стекла

Формула изобретения

1. Способ производства флоат-стекла, включающий подачу стекломассы по выработочному каналу в ванну с расплавом металла, находящуюся под избыточным давлением защитной атмосферы, состоящей из смеси инертного и восстановительного газов с дифференцированным их распределением по ванне расплава, формование ленты, охлаждение сформованной ленты и вывод ее через выходной проем ванны, отличающийся тем, что смесь инертного газа, например азота, и восстановительных газов - оксида углерода и водорода подается только в зоны с температурой олова ниже 750^oС, выше 750^oС - смесь инертного газа с водородом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в смеси инертного и восстановительных газов содержание оксида углерода должно находится в пределах 0,01-12,0% по объему.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству листового полированного стекла и может быть использовано на линиях, вырабатывающих стекло флоат-способом.

Известны способы восстановления окислов олова в ванне расплава при производстве флоат-стекла, согласно которым в ванну с расплавом олова непрерывно подается защитная атмосфера, состоящая из инертного газа и газа-восстановителя. Это вызвано тем, что в ванне расплава неизбежно присутствует кислород. Он проникает, во-первых, из окружающей среды. Ванна не может быть абсолютно герметичной, так как флоат-процесс предусматривает подачу в ванну жидкой стекломассы из стекловаренной печи через входной технологический проем ванны и вывод сформованной ленты стекла из ванны через выходной технологический проем. Кроме того, при перестановке технологического оборудования в ванне вынимаются и вновь устанавливаются боковые уплотняющие вставки, заменяются смотровые окна. Во-вторых, имеет место диффузия кислорода в ванну расплава на молекулярном уровне через герметизирующие материалы, которыми замазывают щели уплотняющих вставок и смотровых окон. В-третьих, кислород в ванну расплава поступает из стекломассы.

Кислород является сильным окислителем, поэтому, взаимодействуя с расплавом олова, он образует окислы, которые приводят к браку стекла. Следовательно, необходимо восстанавливать окислы олова.

В патентно-технической литературе представлены различные способы восстановления окислов олова в ванне расплава. С этой целью используются защитные газовые среды, которые помимо инертного газа (например, азота) содержат также восстановительные компоненты: водород, окись углерода или их смеси (пат. Франции 1359991, МКИ С 03 b, пат. Великобритании 1050946, МКИ С 03 b 35/00, пат. Франции 1376832, МКИ С 03 b, пат. Великобритании 1034332, МКИ С 03 b 35/00, пат. Великобритании 1104575, МКИ С 03 b, пат. США 3332763, НКИ 65-32).

Например, в ванну расплава в качестве восстановительного компонента защитной газовой среды подается 7% водорода, остальное азот. Другие способы предусматривают дифференцированную подачу водорода в ванну расплава.

Наиболее близким к заявляемому нами предлагаемому изобретению является способ восстановления окислов олова в ванне расплава, в котором защитная газовая среда в качестве восстановительных компонентов содержит смесь водорода и оксида углерода, описанный в патенте США 3332763.

Существенным недостатком указанного прототипа является то, что указанная смесь подается в одинаковом процентном соотношении, а именно: 4% водорода и 4% оксида углерода по всей длине ванны расплава, что не обеспечивает активное восстановление окислов олова.

Наибольшее количество окислов олова образуется в хвостовой части ванны расплава (в зоне температур 600-750^oС). Водород как восстановитель эффективен при температуре выше 750^oС, так как при температуре ниже 750^oС его восстановительный потенциал весьма незначителен. В то же время другой газ-восстановитель - оксид углерода обеспечивает восстановление окислов олова, начиная с 450^oС и выше, что свидетельствует о целесообразности его применения в низкотемпературной области, где применение водорода неэффективно (см. таблицу).

В высокотемпературной же области применение оксида углерода неэффективно и даже нецелесообразно, так как наряду с реакциями восстановления оксидов олова оксидом углерода происходит самопроизвольное термическое разложение оксида углерода с образованием диоксида углерода и сажи (СО=CO₂+С). Эта реакция является весьма нежелательной в высокотемпературной зоне, где образование сажи недопустимо, так как это влечет за собой ее осаждение на верхней поверхности стекла и способствует образованию пузырей на границе стекла с расплавом олова.

Предлагаемый способ производства флоат-стекла включает подачу стекломассы по выработочному каналу в ванну с расплавом металла, находящуюся под избыточным давлением защитной атмосферы, состоящей из инертного и восстановительного газов с дифференцированным их распределением по ванне расплава, формование ленты, охлаждение сформованной ленты и вывод ее из ванны. Подача смеси восстановительных газов водорода и оксида углерода осуществляется только в зоны с температурой олова ниже 750^oС, что является основным отличием от способа, представленного в патенте США 3332763, как наиболее близкого к заявленному нами. Количество оксида углерода как восстановительного компонента защитной атмосферы согласно предложенному нами изобретению должно находиться в пределах от 0,01% до 12% по объему.

Этот прием имеет значительные преимущества по сравнению с известным. Во-первых, использование оксида углерода только в хвостовой части ванны расплава наиболее эффективно и целесообразно. Это объясняется тем, что при температуре ниже 750^oС восстановительный потенциал водорода весьма незначителен, в то время как оксид углерода обеспечивает восстановление окислов олова, начиная с 450^oС и выше.

Во-вторых, использование оксида углерода только в хвостовой части ванны расплава исключает образование сажи в головной части, где наиболее велик риск появления дефектов поверхности вследствие осаждения сажи на верхней поверхности стекла и образования пузырей, как на нижней, так и на верхней поверхности.

Так как в хвостовой части ванны расплава при температуре ниже 750^oС восстановительный потенциал водорода незначителен, то для эффективного восстановления окислов олова необходимо использовать оксид углерода, содержание которого в защитной атмосфере должно находиться в пределах 0,01 - 12^oC по объему в зависимости от степени разгерметизации ванны расплава. Дальнейшее повышение содержания оксида углерода нецелесообразно.

Изобретение опробовано на флоат-линии ЭПКС-4000 ОАО "СИС" и с его использованием выработаны опытные партии стекла толщиной 5 мм.

Ниже приведены примеры исполнения с использованием предлагаемого способа.

Пример 1. Общий расход защитной атмосферы на ванну расплава - 900 м³/ч.

2. Количество и состав подаваемой защитной атмосферы соответственно:

а) головная часть ванны расплава - 300 м³/ч, H₂ - 3 об.%,

б) средняя часть ванны расплава - 300 м³/ч, H₂ - 6 об.%,

в) хвостовая часть ванны расплава - 300 м³/ч, Н₂+СО - 10 об.%.

3. Содержание СО в защитной атмосфере в хвостовой части ванны расплава - 5 об.%.

4. Содержание олова в нижней поверхности стекла (5 мм) - 0,4-0,6 г/м².

Пример 2. Общий расход защитной атмосферы на ванну расплава - 900 м³/ч.

2. Количество и состав подаваемой защитной атмосферы соответственно:

а) головная часть ванны расплава - 300 м³/ч, Н₂ - 3 об.%,

б) средняя часть ванны расплава - 300 м³/ч, Н₂ - 6 об.%,

в) хвостовая часть ванны расплава - 300 м³/ч, Н₂+СО - 12 об.%.

3. Содержание СО в защитной атмосфере в хвостовой части ванны расплава - 6 об.%.

4. Содержание олова в нижней поверхности стекла (5 мм) - 0,35-0,5 г/м².