19.VIII.1963 dla zastrz. 1—17 27.11.1964 dla zastrz. 18—19 Wielka Brytania Opublikowano: 30.XI.1968 56400 KI. 32 a, 17/00 MKP C03b Wlasciciel patentu: Pilkington Brothers Limited, Liverpool (Wielka Bry¬ tania) Sposób wytwarzania szkla plaskiego oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia szkla plaskiego, zwlaszcza gdy warstwa wy¬ twarzanego szkla w postaci tasmy przesuwa sie wzdluz powierzchni kapieli metalowej oraz urza¬ dzenie do stosowania tego sposobu.Glównym przedmiotem wynalazku jest regulo¬ wanie ilosciowej zawartosci w kapieli dodatku oczyszczajacego metal oraz ulatwienie wprowadza¬ nia do kapieli takiego dodatku.Przy wytwarzaniu szkla plaskiego sposobem we¬ dlug wynalazku szklo stale styka sie z roztopio¬ nym metalem, a czynnik oczyszczajacy wprowa¬ dzany do kapieli ma wlasciwosci zblizone do wla¬ sciwosci metalu kapieli. Przez warstwe dodatku przepuszcza sie regulowany prad elektryczny w celu spowodowania elektrolizy dodatku i regulo¬ wanego wprowadzania do kapieli produktów elek¬ trolizy. Najkorzystniej jest, gdy takim dodatkiem oczyszczajacym sa sole.Wedlug wynalazku czynniki oczyszczajace wpro¬ wadzane do kapieli umieszcza sie tak, aby mogly one stykac sie z roztopionym metalem. Przez war¬ stwe dodatków przepuszcza sie regulowany prad elektryczny.Korzystnie jest, gdy roztopiony metal ma tem¬ perature umozliwiajaca utrzymywanie w stanie roztopionym czesci warstwy dodatków oczyszcza¬ jacych, stykajacych sie z roztopionym metalem.Przedostawanie sie produktów elektrolizy do ka- 10 15 20 30 pieli reguluje sie w ten sposób, aby wyplywaly one na powierzchnie kapieli bezposrednio.Dodatki oczyszczajace moga byc umieszczone w postaci warstwy ochronnej na powierzchni kapieli metalowej, po której przesuwa sie warstwa wy¬ twarzanego szkla. Najkorzystniej jest jednak, gdy pewna ilosc dodatków utrzymuje sie na po¬ wierzchni kapieli, a regulowany prad elektryczny przeplywa przez te dodatki i przez roztopiony metal. Stosuje sie prad staly, plynacy w kierun¬ ku od warstwy dodatków oczyszczajacych do roz¬ topionego metalu w celu spowodowania regulo¬ wanego wprowadzania do metalu produktu elek¬ trolizy.Jakkolwiek dodatki oczyszczajace moga byc utrzymywane w postaci warstwy na powierzchni kapieli, wzdluz której przesuwana jest warstwa roztopionego szkla, to jednak wedlug wynalazku jest najkorzystniej gdy dodatki te moga byc umie¬ szczone na powierzchni roztopionego metalu, znaj¬ dujacego sie w oddzielnym zbiorniku pomocni¬ czym. Warstwa dodatków oczyszczajacych i rozto¬ piony metal stanowia czesc obwodu elektrycznego, przy czym roztopiony metal w zbiorniku pomocni¬ czym, stanowi elektrode ujemna, a regulowany prad elektryczny plynie przez warstwe dodatków i przez roztopiony metal w tym zbiorniku. W ten sposób odbywa sie regularne przedostawanie sie dodatków do roztopionego metalu w zbiorniku pomocniczym. Dodatki oczyszczajace zostaja roz- 56400f 3 ,•:¦¦;¦. cienczone w roztopionym metalu w tym zbiorniku i moga stad rozprzestrzeniac sie równomiernie na powierzchni kapieli metalowej, po której jest przesuwana warstwa szkla. W ten sposób utrzy¬ muje sie zadana ilosc dodatków oczyszczajacych w kapieli metalowej.Stosowany dodatek oczyszczajacy moze zapobiec tworzeniu sie w kapieli zwiazków z metalem ka¬ pieli przez usuwanie zanieczyszczen kapieli na przyklad sladów tlenu i/lub siarki. Ponadto we¬ dlug wynalazku dodatek oczyszczajacy mozna ? wlaczyc w obwód elektryczny w postaci elektrody w tdki sposób, ze taka elektroda dodatnia utrzy¬ muje zadana ilosc dodatku oczyszczajacego w ka¬ pieli metalowej.W celu ulatwienia rozprzestrzeniania sie dodat¬ ków na calej powierzchni kapieli metalowej, utrzymuje sie je na powierzchni roztopionego me¬ talu w zbiorniku pomocniczym w stanie roztopio¬ nym przez przepuszczanie przez nie pradu elek¬ trycznego powodujacego elektrolize. W celu ula¬ twienia rozprzestrzeniania sie dodatków na po¬ wierzchni kapieli metalowej wywoluje sie kraze¬ nie metalu w zbiorniku pomocniczym.Zwykle krazenie roztopionego metalu w zbior¬ niku pomocniczym moze dostatecznie zwiekszyc rozcienczenie dodatków. Jednak w przypadkach, gdy chodzi o oszczedniejsze uzycie takich dodat¬ ków i lepsze rozprzestrzenianie sie ich na kapieli, mozna spowodowac przeplyw roztopionego metalu z glównej czesci kapieli do zbiornika pomocniczego przez ten zbiornik i ze zbiornika z powrotem do glównej czesci kapieli. Daje to te korzysc, ze do¬ datki oczyszczajace znajduja sie zawsze w malym stezeniu w metalu i wskutek tego zapobiega sie zachodzeniu reagowania dodatków z para wodna z atmosfery. Taka reakcja moze wystepowac przy duzym stezeniu dodatków w roztopionym metalu na przyklad w cynie. Roztopiony metal przeply¬ wajacy ze zbiornika pod tasma szkla unosi z soba dodatki pod ta tasma, co równiez hamuje reago¬ wanie dodatków z para wodna z atmosfera.Ponadto wynalazek obejmuje zabiegi ogrzewania roztopionego metalu w zbiorniku pomocniczym przez wywolanie ruchu doprowadzanego ogrzanego roztopionego metalu. Taki ruch metalu w zbior¬ niku pomocniczym wytwarza ruch roztopionego metalu na jego granicznej powierzchni i podtrzy¬ mywanych przezen dodatków oraz unosi dodatki, z powierzchni metalu, gdy tylko produkty elek¬ trolizy wydziela sie na powierzchnie graniczna kapieli.Jezeli temperatura roztopionego metalu jest do¬ statecznie wysoka, to dodatki oczyszczajace beda utrzymywac sie w stanie roztopionym dzieki cie¬ plu przekazywanemu z metalu. Nastepnie wedlug wynalazku dodatki podtrzymywane mozna ogrze¬ wac za pomoca regulowanego pradu zmiennego przeplywajacego przez te dodatki. Mozna wiec utrzymywac dodatki w stanie roztopionym nawet wtedy, gdy temperatura roztopionego metalu nie jest dostatecznie wysoka.W najkorzystniejszej postaci zastosowania wy¬ nalazku, roztopionym metalem jest przewaznie cyna, a dodatki oczyszczajace stanowia zwiazek lub mieszanine zwiazków chemicznych z grupy 20 25 30 56400 ; ¦': ¦ " ¦: ' 4 «.:.-•' zawierajacej halogenki litu, sodu, potasu, magne¬ zu, wapnia, strontu, baru, ceru- manganu* zelaza i cynku.Z tej grupy zwiazków, najkorzystniejszymi do 5 oczyszczenia roztopionego metalu sa: chlorek litu, chlorek wapniowy, chlorek magnezowy, chlorek manganowy i chlorek barowy. Jako dodatek taki moze byc równiez uzyty zwiazek lub mieszanina zwiazków chemicznych grupy zwiazków baru, gli- nu, krzemu, tytanu, cyrkonu, niobu i tantalu lub tez zlozone fluorki na przyklad fluorek sodo- wo-glinowy (kriolit), fluorotytanian potasowy (K2TiF6) lub fluoroborek potasowy (KBF4) mozna stosowac badz sam, badz w polaczeniu z innym zwiazkiem na przyklad z chlorkiem sodowym lub potasowym w celu obnizenia temperatury topnie¬ nia, a jednoczesnie w celu ulatwienia elektrolizy.Wynalazek równiez dotyczy urzadzenia do wy¬ twarzania szkla plaskiego w postaci tasmy. Skla¬ da sie ono z wydluzonego zbiornika, zawierajacego kapiel metalowa, z urzadzenia do posuwania na¬ przód szkla w postaci tasmy wzdluz kapieli do otworu wylotowego kapieli, z elektrycznego ukla¬ du polaczen umieszczonego w zbiorniku pomocni¬ czym tak, aby prad elektryczny mógl plynac przez warstwe dodatków, podtrzymywana przez roztopiony metal w zbiorniku, z urzadzenia zasi¬ lajacego w regulowany prad elektryczny, wspom¬ niany elektryczny uklad polaczen do elektrody domieszki dodatków oczyszczajacych i spowodo¬ wania regulowanego przedostawania sie do kapieli metalowej produktów elektrolizy tych dodatków.W celu utrzymywania atmosfery ochronnej po¬ nad kapiela zastosowano konstrukcje dachowa, umieszczona ponad zbiornikiem, odgraniczajaca 35 przestrzen nad kapiela. Zbiornik jest oddzielony cd górnej przestrzeni za pomoca przegrody siega¬ jacej w dól do kapieli w celu ograniczenia wraz z dnem konstrukcji zbiornikowej, kanalu laczacego zbiornik pomocniczy z kapiela. 40 Najkorzystniej jest, gdy jedna elektrode na przyklad elektrode weglowa, umiesci sie w zbior¬ niku pomocniczym ponad powierzchnia kapieli metalowej tak, aby elektroda zanurzona _byla w warstwie dodatków oczyszczajacych spoczywajacej 45 na kapieli metalowej, a druga elektrode stanowi roztopiony metal. Urzadzenie zasilajace w prad jest tak polaczone z elektrodami, aby roztopiony metal w zbiorniku pomocniczym stanowil elektro¬ de ujemna. 50 Urzadzenie wedlug wynalazku moze miec kanaly rozmieszczone w pewnych odstepach wzajemnych wzdluz kapieli, które lacza zbiorniki pomocnicze z glówna czescia kapieli. W jednym kanale mozna umiescic napedzany wirnik w celu spowodowania 55 przeplywu roztopionego metalu przez ten kanal tak, aby roztopiony metal wplywal do zbiornika pomocniczego przez jeden kanal i powracal do kapieli przez drugi kanal, po przeplynieciu przez zbiornik pomocniczy, dzieki czemu produkt elek- 60 trolizy dodatków przenosi sie do glównej czesci kapieli.Najkorzystniej jest wedlug wynalazku, gdy na¬ pedzany wirnik ma postac kola lopatkowego wmontowanego do kanalu biegnacego pod prad 65 i gdy silnik polaczony z kolem lopatkowym powo-56400 duje wyrzucanie przez kolo roztopionego metalu ze zbiornika pomocniczego.Roztopiony metal w zbiorniku pomocniczym ogrzewa sie przez wywolywanie krazenia wste¬ pujacego roztopionego metalu w tym zbiorniku.W celu wywolania takiego ruchu wstepujacego za¬ stosowano zmontowany w podstawie zbiornika elektryczny grzejnik indukcyjny polaczony ze zbiornikiem pomocniczym.Nastepnie zgodnie z wynalazkiem do ogrzewania dodatków oczyszczajacych, utrzymywania w stanie roztopionym podczas elektrolizy, wmontowano w zbiorniku pomocnicze elektrody grzejne tak, aby byly one zanurzone w podtrzymywanej warstwie dodatków na roztopionym metalu w zbiorniku po¬ mocniczym. Elektrody te polaczone sa ze zródlem pradu zmiennego tak, aby prad mógl plynac mie¬ dzy elektrodami przez warstwe dodatków oczy¬ szczajacych.W innej postaci wykonania urzadzenia wedlug wynalazku, konstrukcja zbiornika rozciaga sie po¬ za zbiornik pomocniczy i tworzy zbiornik na umieszczenie dodatków oczyszczajacych, oddzielo¬ ny od zbiornika glównego. Ponad zbiornikiem po¬ mocniczym rozciaga sie pokrywa ograniczajaca ko¬ more, w której umieszcza, sie zwiazek jednego z pierwiastków stanowiacych oczyszczajace dodat¬ ki. Jedna elektroda jest umieszczona w zbiorniku pomocniczym, a druga elektroda tworzy roztopio¬ ny metal w tym zbiorniku. Urzadzenie zasilajace w prad jest polaczone z elektrodami tak, ze war¬ stwa dodatków dziala jako elektroda dodatnia, dzieki czemu ilosc zwiazku jako produktu elek¬ trolizy jest stale uzupelniana przez reagowanie wydzielanego pierwiastka przy elektrodzie dodat¬ niej ze swiezym dodatkiem ze zbiornika.W celu jasniejszego przedstawienia przedmiotu wynalazku nizej opisano wynalazek bardziej szczególowo tytulem przykladu, w powolaniu sie na rysunek na którym fig. 1 przedstawia pionowy przekrój wzdluzny urzadzenia wedlug wynalazku, skladajacego sie z wydluzonej konstrukcji zbior¬ nikowej zawierajacej kapiel metalowa i.z umie¬ szczonej na niej konstrukcji dachowej, przy czym zaznaczono polozenie zbiornika pomocniczego w jednej scianie bocznej konstrukcji zbiornika, fig. 2 — przekrój wzdluz linii n —II na fig. 1, uwidoczniajacy szczególowo konstrukcje jednego ze zbiorników pomocniczych w bocznej scianie zbiornika, fig. 3 — podobny przekrój odmiany urzadzenia, fig. 4 — pionowy przekrój wzdluzny innej odmiany uprzadzenia, fig. 5 — przekrój wzdluz linii V —V na fig. 4, a fig. 6 — przekrój poprzeczny wzdluz linii VI — VI na fig. 5.Zgodnie z fig. 1 czesc wanny szklarskiej do sta¬ lego roztapiania szkla oznaczono cyfra 1, a prze¬ grode poprzeczna do regulowania przeplywu szkla — cyfra 2. Czesc wanny szklarskiej, skad pobiera sie szklo, przechodzi przy koncu w rynne wylewowa utworzona z dna 3 i bocznych scianek 4, z których jedna przedstawiona jest na rysunku.Rynna na ogól ma prostokatny przekrój poprzecz¬ ny. Nad rynna wylewowa znajduje sie znana po¬ krywa.Rynna wylewowa jest umieszczona ponad dnem 5 zbiornika na kapiel, utworzona za pomoca bocz- 15 20 nych scian 6 i koncowych scian 7, 8 i dna 5.Zbiornik zawiera kapiel 9 z roztopionego metalu, na przyklad z roztopionej cyny lub ze stopu cyny o ciezarze wlasciwym wiekszym, niz ciezar wlasci- 5 wy szkla. Poziom kapieli oznaczony jest liczba 10; Konstrukcja dachu podtrzymywana jest na kon¬ strukcji zbiornika. Sklada sie ona z dachu 11, bocznych scian Ha i koncowych scian 12, 13, znajdujacych sie odpowiednio przy otworze wlo¬ towym i wylotowym zbiornika. Konstrukcja da¬ chowa tworzy tunel ponad kapiela i ogranicza górna czesc przestrzeni 14 nad kapiela.Powierzchnia 15 koncowej sciany 12 tworzy wraz z powierzchnia 10 kapieli wlotowy otwór 16 o ograniczonej wysokosci dla warstwy szkla 17 w postaci tasmy, posuwajacego sie naprzód wzdluz kapieli. Konstrukcja dachowa siega az do po¬ przecznej przegrody 2 swa plyta 18 i bocznymi scianami 19 tworzac komore, w której miesci sie rynna wylewowa. Dolna powierzchnia sciany kon¬ cowej 13 konstrukcji dachu tworzy wraz ze sciana koncowa 8 zbiornika wylotowy otwór 20 do usu¬ wania szklanej tasmy 21.Napedzane przenoszace walki 22 sa zamocowane na zewnatrz konca wylotowego zbiornika i sa 25 one umieszczone nieco ponad poziomiem wierz¬ cholka koncowej sciany 8 zbiornika. Zastosowano nakladane napedzane walki 23; walki 22, 23 wspólpracuja ze soba i daja sile pociagowa do przesuwania szklanej tasmy 21, posuwajacej sie 30 naprzód ku wylotowemu otworowi 20. Sila ta po¬ maga tasmie szklanej posuwac sie naprzód wzdluz kapieli. Tasma 21 kierowana jest walkami do tradycyjnej odprezarki tunelowej o dzialaniu ciaglym; w odprezarce wyzarza sie tasme w spo- 35 sób znany; po usunieciu tasmy z odprezarki tnie sie ja na arkusze zadanych wymiarów.Roztopione szklo wlewa sie na metalowa kapiel 9 z rynny wylewowej 3, 4. Poprzeczna przegroda 2 reguluje przeplyw roztopionegp szkla z rynny ** wylewowej. Dno 4 rynny jest oddalone pionowo od powierzchni kapieli tak, ze roztopione szklo spada swobodnie na kapiel z odleglosci kilku cen¬ tymetrów; odleglosc ta jest dobratna tak, aby za¬ pewnic utworzenie sie wstecznego spietrzenia 24 45 z roztopionego szkla ze szklem spadajacym z ryn¬ ny wylewowej; pieta ta siega ku tylowi do kon¬ cowej sciany 7 zbiornika.Temperature kapieli reguluje sie od konca wlo¬ towego do konca wyladowczego zbiornika za po- *• moca elementów,25 zanurzonych w kapieli 9. Pro¬ miennikowe grzejniki 26 rozmieszczone sa w gór¬ nej czesci przestrzeni 14, aby ulatwic regulowanie temperatury. Elementy 25 i 26 przy koncu wyloto¬ wym kapieli sluza do utrzymywania temperatury 55 okolo 100O°C przy koncu wlotowym lub nieco wyz¬ szej na dostatecznej dlugosci kapieli, w celu za¬ pewnienia przesuwania sie roztopionego szkla wzdluz kapieli jako unoszaca sie na powierzchni warstwa 17 roztopionego szkla, z które} powstaje «o masa roztopionego szkla 27. Szerokosc konstrukcji zbiornika jest troche wieksza, niz szerokosc masy 27 unoszacej sie na powierzchni kapieli tak, ze warstwa 17 unoszaca sie na powierzchni moze przeplywac w kierunku poprzecznym bez prze- & szkód do granicy swego swobodnego rozplywu,56400 8 aby wytworzyc unoszaca sie na powierzchni ma¬ se 27. Jest ona nastepnie posuwana naprzód w postaci tasmy wzdluz kapieli.Elementy 25, 26 regulujace temperature, roz¬ mieszczone wzdluz kapieli utrzymuja zmiany tem¬ peratury tak, ze tasma chlodzi sie do stanu, w którym moze byc zdjeta z kapieli bez uszkodzenia, za pomoca urzadzenia mechanicznego, zanim zbli¬ zy sie ona do wylotowego konca zbiornika. To znaczy, tasme 21 stopniowo chlodzi sie do tem¬ peratury okolo 600°C zanim usunie sie ja z ka¬ pieli za pomoca walków 22, jak przedstawiono na fig. 1.W konstrukcji dachu sa rozmieszczone w pew¬ nych odstepach przewody 28 polaczone rozgale¬ zieniami 29 z rozgaleznymi rurami 30, przez któ¬ re wprowadza sie gaz ochronny \do górnej czesci przestrzeni 14 nad kapiela w celu utworzenia zbiornika gazu ochronnego pod cisnieniem w za¬ sadniczo zamknietej górnej czesci przestrzeni. Ga¬ zem ochronnym jest gaz, który nie reaguje che¬ micznie na metal kapieli; wobec tego nie wytwarza sie zanieczyszczen szkla i chroni powierzchnie kapiel po bokach tasmy i pod koncem usztyw¬ nionej tasmy 21 opuszczajacej kapiel. Przedo¬ stawanie sie powietrza zewnetrznego przez ogra¬ niczony wlotowy otwór 16 i wylotowy 20 jest za¬ sadniczo niemozliwe.Minimalna zawartosc domieszki utrzymuje sie w kapieli metalowej 9, w tym celu aby dodatki te reagowaly na zanieczyszczenia kapieli, na przyklad na tlen i/lub siarke, które moga wyste¬ powac w atmosferze ochronnej ponad kapiela, lub które moga przedostawac sie do kapieli ze szkla dostarczonego do kapieli. W celu zapewnie¬ nia usuwania tych zanieczyszczen z kapieli, jest rzecza korzystna, jak stwierdzono, utrzymywanie w kapieli nieznacznej ilosci dodatków, z którymi zanieczyszczenia chetniej wchodza w reakcje chemiczna, niz z metalem kapieli.Wynalazek umozliwia ciagle ilosciowe regulo¬ wanie zawartosci dodatków w kapieli 9 przez elektrolityczne regulowanie przedostawania sie jej do kapieli. W tym celu zastosowano pomoc¬ nicze zbiorniki 31 wykonane w jednej lub oby¬ dwóch bocznych scianach 6 konstrukcji zbiorni¬ kowej. Na fig. 1 przedstawiono przykladowo dwa zbiorniki 31, mozna jednak stosowac wiecej zbiorników pomocniczych niz dwa, rozmiescic w róznych odstepach u dolu jednej lub oby¬ dwóch bocznych scian 6. Jeden zbiornik pomoc¬ niczy przedstawiono bardziej szczególowo na fig. 2. Jest on utworzony przez przedluzenie schodkowe dna 5 zbiornika. Dno 33 pomocnicze¬ go zbiornika 31 znajduje sie ponizej dna 5, a boczna sciana 6 konstrukcji zbiornikowej two¬ rzy przegrode siegajaca w dól do kapieli 9. Prze¬ groda ta tworzy wraz z dnem 5 kanal 34, lacza¬ cy zbiornik 31 z glówna czescia kapieli 9. Row¬ kowy ksztalt kanalu 34 jest równiez zaznaczony na fig. 1.Zewnetrzna sciana 35 zbiornika 31 tworzaca nierozlaczna calosc z dnem 33 podtrzymuje plyte 36 rozprzestrzeniajaca sie miedzy wierzcholkiem sciany 35, a boczna sciana Ha konstrukcji dachu, która opiera sie bezposrednio na bocznej scianie 10 15 8 konstrukcji zbiornikowej. Górna czesc 37 zbiornika 31 znajduje sie wiec nad roztopionym metalem w zbiorniku 31; jest ona polaczona z przewodem 38 umozliwiajacym przeplyw 5 atmosfery ochronnej przez górna czesc 37 zbior¬ nika.W zbiorniku 31 znajduje sie warstwa 39 do¬ datków oczyszczajacych, która utrzymuje sie na powierzchni roztopionego metalu. Jedna elektro¬ da 40, najlepiej elektroda weglowa wmontowana jest w górnej czesci 37 zbiornika pomocniczego na elektrycznie przewodzacym wsporniku 41, osa¬ dzonym w otworze zewnetrznej sciany 35 zbiorni¬ ka. Elektroda 40 jest umieszczona tak, aby jej spód byl zanurzony w warstwie 39 dodatków, lecz nie stykal sie z kapiela metalowa.Prad elektryczny doprowadza sie do roztopio¬ nego metalu w zbiorniku pomocniczym za pomo¬ ca drugiej weglowej elektrody 42, osadzonej po¬ ziomo w otworze bocznej sciany 35 w poblizu dna 20 33 zbiornika. Zaciski 43 i 44 sluza do polaczenia elektrod ze zródlem pradu stalego. Elektrody wlacza sie do zródla pradu tak, ze elektroda 40 stanowi elektrode dodatnia, a metal w zbiorni¬ ku 31 elektrode ujemna. 25 Gdy prad przeplywa pomiedzy elektroda 40 i roztopionym metalem w zbiorniku 31, wówczas wystepuje elektroliza dodatków, przy czym war¬ stwa 39 lub przynajmniej ta jej czesc, przez która przeplywa prad powodujacy elektrolize, znajdu- 30 je sie w stanie roztopionym; ten stan mozna za¬ pewnic wtedy, gdy zbiornik 31 miesci sie w takiej odleglosci od konca wylotowego kapieli, ze w ob¬ szarze, w którym miesci sie zbiornik, temperatura roztopionego metalu kapieli jest dostatecznie wy- 3* soka do utrzymywania warstwy dodatków w sta¬ nie roztopionym. Ewentualnie zbiornik mozna do¬ datkowo podgrzewac w celu utrzymywania tej warstwy w stanie roztopionym.Najlepiej, gdy warstwa 39 jest utworzona z soli 40 pewnych pierwiastków na przyklad halogenków litu, sodu, potasu, cynku, manganu, magnezu, wap¬ nia, baru, ceru, strontu i zelaza. Najkorzystniejszy¬ mi solami okazaly sie chlorek litowy, chlorek wap¬ niowy, chlorek magnezowy, chlorek manganowy i 45 chlorek barowy. Mieszaniny dwóch lub kilku tych chlorków mozna stosowac na przyklad dla obnizenia temperatury topnienia dodatków lub dla ulatwienia elektrolizy.Zwiazki zlozone lub sole podwójne mozna stoso- 50 wac w przypadku stosowania innych dodatków na przyklad glinu baru, krzemu, niobu, tytanu, cyrkonu lub tantalu. Korzystne jest stosowanie zwiazków chemicznych, jak fluorek sodowo-glino- wy (kriolit), fluorotytanian potasowy (K2 Tt F6) 55 lub fluoroborek potasowy (KBF4). Mozna równiez dodawac innych zwiazków, jak chlorek sodowy lub chlorek potasowy w celu umozliwienia elek¬ trolizy tych zlozonych zwiazków lub podwójnych soli w nizszej temperaturze oraz w celu ulatwie- 60 nia elektrolizy.Przy przeplywie pradu miedzy elektroda 40 i roztopionym metalem w zbiorniku 31, metal od¬ grywa role elektrody ujemnej i nastepuje elek¬ troliza warstwy 39 dodatków. Pierwiastek wy- 65 dziela sie ze zwiazku i przechodzi do roztopio-56400 10 nego metalu w zbiorniku 31 skad przedostaje sie przez kanal 34 do kapieli 9 i utrzymuje w niej jego zadana ilosc. Regulujac w znany sposób prad staly, na przyklad 100A przy napieciu 5V, reguluje sie ilosc pierwiastka przedostajacego sie do kapieli metalowej. W miare postepowania elektrolizy wydzielany gaz na przyklad chlor, usuwa sie z górnej czesci 37 zbiornika 31 za po¬ moca przeplywu atmosfery ochronnej doprowa¬ dzanej przez przewód 38. Poniewaz górna czesc 37 zbiornika jest calkowicie oddzielona od górnej czesci przestrzeni 14 ponad glówna czescia ka¬ pieli, przeto nie ma zadnego niebezpieczenstwa przedostawania sie produktów gazowych elektro¬ lizy do górnej czesci przestrzeni 14 ponad ka¬ piela.Dodatek po przedostaniu sie do roztopionego metalu w zbiorniku 31, dyfunduje do glównej cze¬ sci kapieli i w ten sposób utrzymuje sie wyma¬ gane calkowite stezenie tego pierwiastka w ka¬ pieli, na przyklad w ilosci 10—50 czesci miliono¬ wych.Fig. 3 przedstawia odmiane urzadzenia wedlug wynalazku, mianowicie przedstawia inna kon¬ strukcje pomocniczego zbiornika do umieszczenia dodatków, umozliwia przerwiastkowi którym jest zwykle metal, przedstanie sie do kapieli w zbiorniku 31 za pomoca ogniwa elektrolitycznego, którego jedna z elektrod tworzy ten metal.Konstrukcja zbiornika rozciaga sie poza zbior¬ nik 31, tworzac zbiornik 46 dla roztopionego me¬ talu 47 lub stopu metalowego. Zbiornik 46 od¬ dzielony jest do zbiornika 31 sciana 48 siega do góry od dna 5 zbiornika, a zewnetrzna sciana 49 zbiornika wystaje ku górze ponad poziom scia¬ ny 48. Pokrywa 50 rozprzestrzenienia sie nad zbiornikami 31 i 46 miedzy sciana 49 i boczna sciana lla konstrukcji dachowej, tworzac w ten sposób zamknieta komore 51 ponad zbiornikiem 31 i 46. Warstwa 52 dodatków znajduje sie w ko¬ morze 51 i styka sie zarówno z roztopionym me¬ talem w zbiorniku 31, jak i z roztopionym me¬ talem 47 z dodatków w zbiorniku 46. Elektroda 42 wystaje z otworu w dnie zbiornika 31 do roz¬ topionego metalu, a elektryczny lacznik 53, umie¬ szczony w otworze w dnie zbiornika 46 siega do roztopionego dodatku oczyszczajacego w zbior¬ niku.Elektryczne zaciski 44, 54 sa tak polaczone z urzadzeniem zasilajacym w prad, ze zbiornik 31 z roztopionym metalem kapieli stanowi elektro¬ de ujemna, a zbiornik 46 z roztopionym meta¬ lem dodatków elektrode dodatnia. Gdy prad po¬ wodujacy elektrolize doprowadza sie do tych za¬ cisków, wówczas zwiazek roztopiony z dodatków uzupelnia sie w sposób ciagly przez wzajemne oddzialywanie miedzy pierwiastkiem wydzielonym na elektrodzie dodatniej, o swiezy dodatek ze zbiornika 4fi.Tak zmodyfikowane urzadzenie ma szczególne zastosowanie wtedy, gdy uzywa sie dodatki, któ¬ rych zwiazki na przyklad sole, trudniej jest otrzymac lub sa drozsze niz same dodatki, ponie¬ waz ilosc, zwiazku w warstwie 52 dodatków nie zmniejsza sie znacznie, przeto proces ten zasila sie przez dodawanie metalu do roztopionego me- 15 20 25 talu 47 z dodatkiem w zbiorniku 46. Inna korzysc polega na tym, ze zasadniczo nie wydzielaja sie produkty gazowe podczas elektrolizy. Jezeli za¬ tem warstwa 52 dodatków oczyszczajacych jest 5 warstwa chlorku manganowego, a roztopionym metalem 47 jest stop manganu i cyny, to z war¬ stwy chlorku manganowego nie wydziela sie do komory 51 znaczniejsza ilosc chloru.W celu wzmocnienia dyfuzji pierwiastka z do¬ datków w calej kapieli metalowej, mozna zastoso¬ wac jeszcze inna odmiane urzadzenia, przedsta¬ wiona na fig. 4—6. Zbiorniki 31 sa wykonane w jednej bocznej scianie 6 lub w obydwóch scia¬ nach bocznych zbiornika z kapiela. Jakkolwiek na fig. 4 pokazano tylko dwa zbiorniki 31, to mozna jednak stosowac wiecej zbiorników roz¬ mieszczonych w pewnych odstepach wzajemnych u dolu jednej lub obydwóch bocznych scian 6.Jeden ze zbiorników 31 przedstawiono szczególo¬ wo na fig. 5 i 6.Jak przedstawiono na fig. 5, zbiornik 31 z roz¬ topionym metalem jest utworzony przez przedlu¬ zenie 60 dna 5 zbiornika. Zbiornik 31 ma spód 61, zewnetrzna sciane 62 opierajaca sie na spodzie 61 i bocznej scianie 63. Na scianach 62 i 63 spoczy¬ wa nakrywowa plyta 64 rozciagajaca sie miedzy wierzcholkiem sciany 62 i sciana boczna lla kon¬ strukcji dachu, która opiera sie bezposrednio na bocznej scianie 6 konstrukcji zbiornika. Ponad zbiornikiem 31 zawierajacym roztopiony metal, 30 znajduje sie górna czesc przestrzeni 65, polaczo¬ na przewodem 38 ze zródlem gazu ochronnego, umozliwiajacym przeplyw atmosfery ochronnej przez te czesc przestrzeni 65.Zbiornik 31 laczy sie z glówna czescia kapieli 35 za pomoca kanalów, opisanych nizej, które bieg¬ na pochylo ku dolowi od glównej czesci kapieli przez sciane boczna 6.Warstwa 67 domieszki jest umieszczona w zbiorniku i utrzymywana na powierzchni rozto¬ ko pionego metalu w zbiorniku. Warstwa znajduje sie w weglowej ramie 68 o cienkiej wewnetrznej wykladzinie 69 z materialu ogniotrwalego z na¬ tury nieporowatego. Rama 68 jest nieprzepusz¬ czalna dla roztopionej soli, a wykladzina 69 dziala 45 jak warstwa izolujaca elektrycznie, aby prad plynacy przez warstwe soli 67 domieszki nie ply¬ nal przez rame, co jest niepozadane.Jedna elektroda 70, najlepiej elektroda weglo¬ wa, na przyklad elektroda grafitowa wmontowana 50 jest w górnej czesci przestrzeni 65 i siega w gó¬ re przez plyte 64 zbiornika. Elektroda 70 jest tak umieszczona, ze jej spód zaglebia sie w war¬ stwie 67, ale nie styka sie z roztopionym meta¬ lem w zbiorniku 31. 55 Zaciskowy sworzen 71 wmontowany jest w bo¬ cznej scianie jednego z kanalów zaladowczych do zbiornika i styka sie z roztopionym metalem.Elektrody polaczone sa ze zródlem pradu stalego tak, ze elektroda 70 stanowi elektrode dodatnia, 60 a roztopiony metal w zbiorniku 31 elektrode ujemna.Gdy prad staly plynie miedzy elektroda 70, a zaciskowym sworzniem 71, wysteDuje elektroliza domieszki, przy czym warstwa 67 jest w stanie 65 roztopionym. Ten stan roztopiony mozna zapew-56400 11 nic wtedy, gdy zbiornik 31 znajduje sie w takich polozeniach w kapieli, w których temperatura roztopionego metalu kapieli jest dostatecznie wy¬ soka na to, aby utrzymac warstwe w stanie roz¬ topionym.Przy otworze wylotowym kapieli lub w poblizu tego otworu, temperatura roztopionego metalu moze jednak byc nie wystarczajaca do utrzymy¬ wania warstwy 67 w stanie roztopionym. Na przy¬ klad warstwa ta moze byc utworzona z miesza¬ niny chlorków wapniowych i barowych o tempe¬ raturze krzepniecia okolo 600°C, podczas gdy temperatura roztopionego metalu przy koncu wy¬ lotowym kapieli moze równiez znajdowac sie w zakresie temperatur 600°C. W takich warunkach w celu utrzymywania warstwy w stanie rozto¬ pionym, instaluje sie pomocnicze grzejne elektro¬ dy 72 i 73 w plycie 64, osadzone w izolacyjnych tulejkach 74, zamocowanych w plycie 64. Elektro¬ dy 72 i 73 sa zaglebione w warstwie 67 po obu stronach glównej elektrody 70 i lacza sie ze zró¬ dlem pradu zmiennego, który plynie miedzy elek¬ trodami prze* warstwe 67, utrzymujac ja w sta¬ nie roztopionym. Na przyklad przy nagrzewaniu warstwy 67 mozna stosowac prad o natezeniu 100—900 A i mocy 5 kW, co zapewnia utrzymy¬ wanie warstwy w temperaturze okolo 750°C, gdy temperatura roztopionego metalu w zbiorniku wy¬ nosi okolo 620°C.Pomocnicze ogrzewanie warstwy 67 umozliwia umieszczenie zbiornika 31 z roztopionym meta¬ lem w kazdym takim miejscu wzdluz kapieli, w którym oczyszczanie roztopionego metalu jest naj¬ bardziej pozadane. Ogrzewanie to sluzy równiez do polepszenia elektrolizy dodatków nawet wte¬ dy, gdy temperatura roztopionego metalu jest wy¬ starczajaca do utrzymywania dodatków w stanie roztopionym, poniewaz stwierdzono, te niekiedy korzystnie jest utrzymywania warstwy 67 w tem¬ peraturze wyzszej, niz ogólna temperatura kapieli w obszarze, w którym umieszczono zbiornik 31.Przeplyw wstepujacy ogrzanego roztopionego metalu w zbiorniku 31 mozna równiez spowodo¬ wac w sposób nizej opisany dzieki czemu wytwa¬ rza sie korzystne krazenie wstepujace ogrzanego roztopionego metalu na granicznej powierzchni miedzy roztopionym metalem, a warstwa 67.Najkorzystniej jest, gdy roztopionym metalem jest w przewazajacej czesci roztopiona cyna i gdy dodatki warstwy 67 maja taki sam sklad che¬ miczny, jak warstwa 39 opisana wyzej, w zwiazku z fig. 2.Mozna dodawac inne zwiazki na przyklad chlo¬ rek sodowy lub potasowy w celu umozliwienia przeprowadzania elektrolizy zlozonych zwiazków lub soli podwójnych w nizszej temperaturze; ewentualnie przepuszcza sie jednoczesnie prad grzejny miedzy pomocniczymi elektrodami 72 i 73.Na dnie zbiornika 31 znajduje sie wglebienie 75, w którym wmontowany jest od dolu indukcyjny grzejnik 76. Grzejnik 76 ma dwa odgalezienia 77 i 78 (fig. 6) i powoduje krazenie, wstepujace ogrzewanego roztopionego metalu w zbiorniku 31.Roztopiony metal ogrzewa sie za pomoca ogrze¬ wania indukcyjnego tak, aby istnial ciagly ruch wstepujacy ogrzanego metalu w kierunku spodu 12 15 20 25 warstwy 67, ulatwiajacy utrzymywanie warstwy w stanie roztopionym. Równiez ruch roztopionego metalu przy powierzchni granicznej z warstwa 67 i roztopionego metalu ulatwia rozcienczenie do- 5 datków w miare jak pierwiastek ten wydziela sie na powierzchni granicznej i ulatwia rozpraszanie sie jej w roztopionym metalu.Zbiornik 31 jest polaczony z kapiela 3 za po¬ moca dwóch kanalów 79 i 80, biegnacych pochylo w góre od zbiornika ku kapieli. Jak przedstawio¬ no na fig. 1 kanaly 79 i 80 sa rozmieszczone w pewnych odstepach od siebie wzdluz kapieli, przy czym kanal 79 jest pochylony w kierunku ruchu pradu w stosunku do kanalu 80, a kanal 80 jest pochylony w kierunku pod prad. Kanal 79 tworzy sciana boczna konstrukcji zbiornika, a kanal 80 ma ksztalt litery L i siega przez jedna z bocz¬ nych scian fi3 zbiornika 31.W kanale 80 wmontowany jest napedzany lo¬ patkowy wirnik 81 zmontowany na wale 82 prze¬ kladniowej skrzynki 83, napedzany.silnikiem 84, umieszczonym na zewnatrz zbiornika. Lopatki umieszczone na obwodzie kola wirnika 81 prze¬ suwaja roztopiony metal przez kanal 80 w kie¬ runku zaznaczonym strzalka 85. Powoduje to kra¬ zenie roztopionego metalu przez zbiornik 31, przy czym metal wprowadza sie do zbiornika 31 przez kanal 79, jak zaznaczono strzalka 86. Dzieki temu przeplywowi roztopionego metalu przez zbiornik 31, produkt wydzielony wskutek elektrolizy do- 30 datków w zbiorniku 31, natychmiast zostaje roz¬ cienczony i przeniesiony do glównej czesci ka¬ pieli. Przeplyw roztopionego metalu w zbiorniku 31 ulatwia zatem dyfuzje rozcienczonego produktu elektrolizy w kapieli metalowej. Kanaly 79 i 80 38 sa dostatecznie oddalone od siebie wzdluz sciany bocznej zbiornika tak, ze mozna uniknac znacznej recyrkulacji roztopionego metalu z kanalu 80 i z powrotem do kanalu 79. Ponadto zapobiega sie tej recyrkulacji równiez i dzieki temu, ze kanal 40 80 jest pochyly, co go oddala od kanalu 79. W razie potrzeby, mozna kierunek przeplywu roz¬ topionego metalu przez zbiornik 31 odwórcic przez zmiane kierunku wirowania wirnika 81.Przez regulowanie w znany sposób pradu sta- 46 lego na przyklad pradu 100 A przy 5 V, przeply¬ wajacego miedzy elektroda 70, a zaciskowym swo¬ rzniem 71, reguluje sie przedostawanie dodatków do roztopionego metalu w zbiorniku 31. W mia¬ re przebiegania elektrolizy, wytwarzajacy sie gaz, 50 na przyklad chlor, usuwa sie przez przewód 38 z górnej czesci przestrzeni za pomoca przeplywu utrzymywanej tam atmosfery.Wydzielony z dodatków zwiazek, po przedosta¬ niu sie do roztopionego metalu w zbiorniku 31, 55 rozciencza sie natychmiast w metalu. Nastepnie zostaje on przeniesiony ze zbiornika 31 do kapieli 9 w taki sposób, ze utrzymuje sie wymagana ogól¬ na zawartosc dodatków w kapieli na przyklad w zakresie 10—60 czesci na milion. Dyfuzje rozcien- so czonych dodatków do kapieli 9 wzmaga krazenie roztopionego metalu w zbiorniku 31. Zastosowa¬ nie urzadzenia wedlug wynalazku pozwala utrzy¬ mywac stale wymagane stezenie dodatków roz¬ cienczonych w kapieli. 65 W celu realizacji sposobu wytwarzania szkla56400 13 plaskiego w postaci tasmy, gdy szklo przesuwa sie po powierzchni kapieli metalowej, wynalazek wprowadza urzadzenie do ciaglego regulowanego 5. przedostawania sie dodatków do roztopionego metalu; zawartosc tych dodatków w roztopionym 5 metalu jest scisle regulowana przez regulowanie doplywu pradu elektrycznego do elektrod.Wyzej opisany sposób elektrolityczny, w którym jedna elektroda jest roztopiony metal kapieli, umozliwia rozcienczenie dodatków w metalu ka- 10 pieli z wieksza predkoscia i przy nizszej tempe- 6- raturze, niz byloby to mozliwe przy innym sposo¬ bie. Mozna zatem stosowac dodatki oczyszczajace o wysokiej temperaturze topnienia na przyklad tytan do oczyszczania kapieli bez potrzeby wpro- 15 wadzania dodatków do kapieli przy goracym koncu konstrukcji zbiornika.Wynalazek daje jeszcze dodatkowa korzysc po¬ legajaca na tym, ze unika sie koniecznosci wstep¬ nego wprowadzania do kapieli pewnych bardzo 2o aktywnych chemicznie dodatków oraz wprowa¬ dzania tlenków metali, poniewaz swiezo wydzie¬ lony metal nie styka sie z utleniajaca atmosfera zanim przedostanie sie do metalu kapieli. Jest to szczególnie korzystne w przypadku wprowadzania 25 do kapieli metali chemicznie aktywnych, na przy¬ klad litu i boru. Jako dodatki oczyszczajace mo- 8- zna stosowac równiez metale, które nie sa latwo dostepne w czystej postaci metalicznej, lecz prze¬ waznie w postaci soli. 30 Oczywiscie wynalazek mozna stosowac przy do- ®* wolnym sposobie wytwarzania szkla plaskiego w postaci tasmy na przyklad gdy szklo przesuwa sie na powierzchni metalowej dostarczone na ka¬ piel metalowa w postaci walcowanej tasmy. 35 Wynalazek dotyczy nie tylko szkla plaskiego wytwarzanego sposobem opisanym wyzej lecz równiez plyt wycinanych z tego szkla. 10. PL