DE102004052514B4 - Method and mold for casting glass blocks - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Gießen von Glasblöcken mit einer Masse von mindestens 500 kg im diskontinuierlichen Verfahren, bei dem eine Glasschmelze mittels eines aus einem Speiser fließenden Glasstrahls mit einer Geschwindigkeit von mindestens 50 kg/min in eine Metallform (12) gegossen wird, die mit einer von der Metallform (26) lösbaren Keramikisolierung (30) ausgekleidet ist, deren Wärmeleitfähigkeit im Bereich zwischen 800 und 1400°C zwischen 0,2 und 2,0 W·K–1·m–1 beträgt.A method for casting glass blocks having a mass of at least 500 kg in the batch process, wherein a molten glass is poured into a metal mold (12) by means of a glass jet flowing from a feeder at a rate of at least 50 kg / min Metal mold (26) releasable ceramic insulation (30) is lined, whose thermal conductivity in the range between 800 and 1400 ° C between 0.2 and 2.0 W · K -1 · m -1 .
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Glasblöcken mit einer Masse von mindestens 500 kg im diskontinuierlichen Verfahren.The The invention relates to a method for casting glass blocks with a mass of at least 500 kg in the batch process.
Die Erfindung betrifft ferner eine Form, die zum Gießen von derart großen Glasblöcken geeignet ist und in einer Serienproduktion verwendet werden kann.The The invention further relates to a mold suitable for casting such large glass blocks and can be used in mass production.
In Bach, Hans (Editor): „Low Thermal Expansion Glass Ceramics", Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1995, ISBN: 3-540-58598-2, ist auf den Seiten 107–214 die Technologie der Herstellung der Glaskeramik Zerodur® beschrieben, die von der Anmelderin hergestellt und vertrieben wird. Bei Zerodur handelt es sich um eine Lithium-Aluminosilikat-Glaskeramik mit besonders niedriger thermischer Ausdehnung und hoher Stabilität, die als Basismaterial für eine Vielzahl von Präzisionsanwendungen Verwendung findet, beispielsweise zur Herstellung von Spiegeln für Teleskope in großen Dimensionen, die jedoch auch zur Herstellung von Präzisionsbauteilen im kleinen Maßstab verwendet wird, wie etwa zur Herstellung von Stages für die Mikrolithographie.In Bach, Hans (Editor): "Low Thermal Expansion Glass Ceramics", Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1995, ISBN: 3-540-58598-2, is on pages 107-214 the technology of making the glass ceramic Zerodur ® described which is manufactured by the applicant and sold In Zerodur is a lithium aluminosilicate glass-ceramics with very low thermal expansion and high stability, which is used as a base material for a variety of precision applications use, for example for the production of mirrors. for large-scale telescopes, but which is also used to make precision components on a small scale, such as for the fabrication of microlithographic stages.
Bei der Herstellung einer derartigen Glaskeramik wird in mehreren Stufen vorgegangen. Zunächst wird das hierzu verwendete Lithium-Aluminosilikat-Glas in einer geeigneten Schmelzwanne geschmolzen, geläutert und homogenisiert.at The production of such a glass ceramic is in several stages proceed. First is used for this purpose lithium aluminosilicate glass in a melted, refined and homogenized.
Zur Herstellung von großen Bauteilen erfolgt der Schmelzvorgang diskontinuierlich. Aus der Schmelzwanne wird die Glasschmelze gemäß dem vorstehend erwähnten Buch in eine vorgeheizte Form ausgegeben. Zur Herstellung von großen Teilen wird die Form mit einem Durchfluss von etwa 200 kg/min befüllt.to Production of large Components, the melting process is discontinuous. From the melting tank the glass melt according to the above mentioned Book issued in a preheated form. For the production of large parts The mold is filled with a flow rate of about 200 kg / min.
Nach dem Gießvorgang wird die Form zunächst bis auf eine Temperatur in der Nähe der Transformationstemperatur (675°C) relativ schnell abgekühlt, dann mit einer ausreichend langsamen Abkühlgeschwindigkeit bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Nachfolgend erfolgt eine optische Inspektion auf Inhomogenitäten, Risse und dergleichen, bevor der Glasblock einer thermischen Behandlung unterzogen wird, um den Glasblock in eine Glaskeramik zu überführen, was als keramisieren bezeichnet wird, Vor der Kerami sierung wird der Glasblock in aller Regel mechanisch vorbehandelt, beispielsweise gesägt oder geschliffen, um eine endkonturnahe Formgebung zu erreichen. Nach Beendigung der Keramisierung, die je nach Größe des Glasblockes bis zu mehreren Monaten in Anspruch nehmen kann, erfolgt die Endbearbeitung des hergestellten Glaskeramikblockes, um beispielsweise hieraus einen Spiegel für ein Teleskop herzustellen.To the casting process will the shape first down to a temperature nearby the transformation temperature (675 ° C) cooled relatively quickly, then with a sufficiently slow cooling rate to room temperature cooled. This is followed by an optical inspection for inhomogeneities, cracks and the like, before the glass block of a thermal treatment is subjected to transfer the glass block into a glass ceramic what is referred to as ceramization, before the Kerami tion is the Glass block usually mechanically pretreated, for example sawed or ground to achieve a close to net shaping. To Completion of ceramization, depending on the size of the glass block up to several Months to complete the completion of the produced glass ceramic block, for example, from this one Mirror for to make a telescope.
Es versteht sich, dass für die Herstellung eines Glasblockes bzw. eines Glaskeramikblockes großer Dimension, der für Präzisionsanwendungen geeignet ist, sämtliche Herstellungsschritte aufeinander abgestimmt sein müssen und erhebliche Anstrengungen erforderlich sind, um beispielsweise einen Glasblock mit mehreren Metern Durchmesser in hoher Homogenität und Präzision herstellen zu können.It understands that for the production of a glass block or a glass ceramic block greater Dimension that for precision applications is suitable, all Manufacturing steps must be coordinated and considerable effort is required, for example, a glass block with several meters diameter in high homogeneity and precision to be able to.
Eines dieser Probleme besteht im Gießen eines homogenen Glasblockes mit großem Volumen.One These problems exist in casting a homogeneous glass block with a large volume.
Hierunter soll im Sinne dieser Anmeldung ein Glasblock mit einer Masse von mindestens 500 kg verstanden werden.this includes is intended in the context of this application a glass block with a mass of at least 500 kg.
Bei der Herstellung von Zerodur-Glaskeramiken als auch bei der Herstellung von optischen Gläsern für großvolumige optische Bauteile, wie etwa Linsen, werden im Stand der Technik in der Regel Formen aus Feuerfest-Material verwendet, die je nach der beim Gießen verwendeten Temperatur, nach Art des Glases, nach Größe des Glasblockes und aufgrund weiterer Parameter in geeigneter Weise angepasst und ausgewählt ist. Derartige Formen aus Feuerfest-Material können u. a. aus Rohstoffen hergestellt sein, die Silica, Magnesia, Mullit, Alumina und weitere Rohstoffe enthalten können. Die Herstellung von geeigneten Feuerfest-Formen ist in der Glasindustrie für die verschiedenartigsten Anwendungen grundsätzlich bekannt.at the production of Zerodur glass ceramics as well as in the production of optical glasses for large volume Optical components, such as lenses, are known in the art usually forms of refractory material used, depending on the while casting used temperature, the type of glass, the size of the glass block and is suitably adapted and selected on the basis of further parameters. Such forms of refractory material may u. a. made from raw materials containing silica, magnesia, mullite, alumina and other raw materials can. The production of suitable refractory shapes is the most diverse in the glass industry Applications basically known.
Ein Nachteil bei der Verwendung von Feuerfest-Formen besteht darin, dass die Formen in der Regel jeweils bei der Herstellung eines einzigen Gussteiles unbrauchbar werden. Damit sind Feuerfest-Formen zwar grundsätzlich etwa zur Herstellung von sehr großvolumigen Glasbauteilen geeignet, wie etwa für Teleskopspiegel, da hierbei die hohen Kosten gegebenenfalls in Kauf genommen werden können.One Disadvantage of using refractory shapes is that forms usually in each case when making a single casting become useless. This refractory forms are basically about for the production of very large volumes Glass components suitable, such as for telescope mirror, since this If necessary, the high costs can be accepted.
Für eine Serienproduktion von großvolumigen Glasbauteilen ist die Verwendung von Feuerfest-Formen jedoch sehr zeit- und kostenintensiv und somit wenig geeignet.For a serial production of large volume Glass components, however, the use of refractory shapes is very Time and cost intensive and therefore not very suitable.
Ein weiteres Problem beim Gießen von großvolumigen Glasbauteilen besteht insbesondere dann, wenn die Glasbauteile mit einer an einen Würfel bzw. eine Kugel angenäherten Form hergestellt werden sollen. Wird beispielsweise ein zylindrischer Glasblock hergestellt, so kann der Einfluss der Form auf die Güte des Glasblockes während der Herstellung im Gießprozess mit einem Formfaktor R = h/d beschrieben werden, wobei h der Höhe des Glasblockes entspricht und d dem Durchmesser. Während bei der Herstellung von großvolumigen Glasbauteilen etwa wie Linsen oder Teleskopspiegeln die Formfaktoren in der Regel unterhalb von 0,1 liegen, werden in jüngster Zeit auch großvolumige Glasbauteile gefordert, deren Formfaktoren oberhalb von 0,1 liegen, etwa im Bereich zwischen 0,1 und 0,3. Solche großvolumigen Glasbauteile werden beispielsweise in größeren Stückzahlen zur Herstellung von Prismen gefordert.Another problem when casting large-volume glass components is especially when the glass components are to be produced with a shape approximated to a cube or a sphere. If, for example, a cylindrical block of glass is produced, the influence of the shape on the quality of the glass block during the production in the casting process can be described with a form factor R = h / d, where h corresponds to the height of the glass block and d to the diameter. While in the production of large-volume glass components such as lenses or telescope mirrors the form factors are usually below 0.1, are Recently, large-volume glass components are required, whose form factors are above 0.1, for example in the range between 0.1 and 0.3. Such large-volume glass components are required for example in larger quantities for the production of prisms.
Bei derart großen Formfaktoren entstehen aber durch den Gießprozess selbst weitere Probleme, die zur Entstehung von Inhomogenitäten, insbesondere zum Einschluss von größeren und kleineren Blasen führen, zur Schlierenbildung und dergleichen mehr. Dieses Problem wird auf strömungstechnische Auswirkungen des in die Form eintretenden Glasstrahls bei großen Formfaktoren zurückgeführt, da die Form während des Gießvorgangs in Randbereichen deutlich schneller erkaltet als in dem Bereich, in dem der flüssige Glasstrahl in die Form eintritt. Dieses Problem wird durch die geringe Wärmeleitfähigkeit von Glas erheblich verstärkt. Insbesondere bei der Herstellung von großvolumigen Glasbauteilen bei einer Masse von mindestens 500 kg und bei Formfaktoren, die größer als 0,1 sind, ist es äußerst schwierig, homogene Gussteile zu erhalten.at so big Form factors, however, result in further problems due to the casting process itself. the formation of inhomogeneities, in particular inclusion from larger and larger lead to smaller bubbles, for streaking and the like more. This problem will arise fluidic effects of the glass jet entering the mold is returned at large form factors, since the Form during the casting process cooled considerably faster in peripheral areas than in the area, in which the liquid Glass jet enters the mold. This problem is caused by the low thermal conductivity considerably strengthened by glass. Especially in the production of large-volume glass components in one Mass of at least 500 kg and with form factors greater than 0.1, it is extremely difficult to obtain homogeneous castings.
Die eingangs erwähnte Veröffentlichung offenbart zwar grundsätzlich, dass bestimmte Gießformen verwendet werden können, die mit einem Formtrennmittel versehen sind, um ein Herauslösen des Glasblockes aus der Form zu ermöglichen.The mentioned at the beginning publication while basically revealing that certain molds can be used which are provided with a mold release agent to a dissolution of the glass block to allow out of shape.
Jedoch fehlt es an jeglichen Angaben betreffend die Ausgestaltung der Gießformen, mit denen sich die oben beschriebenen Probleme bei der Herstellung großer Glasblöcke vermeiden lassen.however lacks any information regarding the design of the molds, which address the above-described manufacturing problems greater glass blocks avoid it.
Aus
der
Mit einem derartigen Verfahren lassen sich zwar grundsätzlich große Glasblöcke herstellen, jedoch ergeben sich infolge der Befüllung mittels Schöpfkellen erhebliche Inhomogenitäten und Verunreinigungen der hergestellten Glasblöcke.With Although such a method can in principle produce large glass blocks, However, due to the filling by means of ladles arise considerable inhomogeneities and impurities of the manufactured glass blocks.
Gemäß der
Ein derartiges Verfahren ist ersichtlich nicht geeignet, um große Glasblöcke mit einer guten Homogenität herzustellen.One Such method is obviously not suitable to large glass blocks with a good homogeneity manufacture.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Gießen von Glasblöcken mit einer Masse von mindestens 500 kg im diskontinuierlichen Verfahren anzugeben, mit dem die Probleme insbesondere bei der Herstellung von Bauteilen mit großen Formfaktoren reduziert werden, um so eine Herstellung auch von großvolumigen Glasblöcken mit großen Formfaktoren mit guter Homogenität zu ermöglichen. Ferner soll das Verfahren möglichst für eine Serienproduktion geeignet sein, schließlich soll eine geeignete Form angegeben werden, die für ein derartiges Gießverfahren verwendet werden kann.In front In this background, the invention is based on the object Method of pouring glass blocks with a mass of at least 500 kg in the batch process specify with which the problems in particular with the production of components with large Form factors are reduced, so as to produce even large-volume glass blocks with big Form factors with good homogeneity to enable. Furthermore, the method should as possible for one Series production should be suitable, finally, a suitable form be specified for uses such a casting process can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Gießen von Glasblöcken mit einer Masse von mindestens 500 kg im diskontinuierlichen Verfahren gelöst, bei dem eine Glasschmelze mittels eines aus einem speiserfließenden Glasstrahls mit einer Geschwindigkeit von mindestens 50 kg/min in eine Metallform gegossen wird, die mit einer von der Metallform lösbarem Keramikisolierung ausgekleidet ist, deren Wärmeleitfähigkeit im Bereich zwischen 800 und 1400°C zwischen 0,2 und 2,0 W·K–1·m–1 beträgt.This object is achieved by a method for casting glass blocks having a mass of at least 500 kg in the batch process, in which a glass melt is poured by means of a feeder-flowing glass jet at a rate of at least 50 kg / min in a metal mold with is lined with a detachable from the metal mold ceramic insulation whose thermal conductivity in the range between 800 and 1400 ° C between 0.2 and 2.0 W · K -1 · m -1 .
Die Aufgabe wird ferner durch eine Form zum diskontinuierlichen Gießen von großen Glasblöcken mit einer Masse von mindestens 500 kg gelöst, wobei die Form eine Metallform aufweist, die aus einem hochwarmfesten Stahl besteht und mit einer vom Boden und der Seitenwand der Form lösbaren Keramikisolierung ausgekleidet ist, deren Wärmeleitfähigkeit im Bereich zwischen 800 und 1400°C, zwischen 0,2 und 2,0 W·K–1·m–1 liegt.The object is further achieved by a mold for the discontinuous casting of large glass blocks having a mass of at least 500 kg, the mold having a metal mold consisting of a high-temperature steel and lined with a ceramic insulation detachable from the bottom and the side wall of the mold, whose thermal conductivity lies in the range between 800 and 1400 ° C, between 0.2 and 2.0 W · K -1 · m -1 .
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The The object of the invention is completely solved in this way.
Erfindungsgemäß können nunmehr wiederverwendbare Metallformen zum Gießen von großen Glasblöcken verwendet werden, die durch eine geeignete Keramikisolierung ausgekleidet sind, die von der Metallform lösbar sind. Durch die speziell eingestellte Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Keramikisolierung wird das Problem der Bildung von Inhomogenitäten beim Gießen von großvolumi gen Glasblöcken mit großen Formfaktoren von 0,1 und größer deutlich reduziert. Außerdem wird durch die Verwendung von wiederverwendbaren Metallformen nunmehr ein kostengünstiger Herstellungsprozess für eine Serienfertigung ermöglicht.In accordance with the present invention, reusable metal molds can now be used to cast large blocks of glass lined by suitable ceramic insulation which are releasable from the metal mold. Due to the specially set thermal conductivity of the ceramic insulation used, the problem of the formation of inhomogeneities in the casting of großvolumi conditions glass blocks with large form factors of 0.1 and greater significantly reduced. In addition, by the use of reusable metal molds now a cost-effective manufacturing process for a series production possible.
Die Keramikisolierung wirkt als Trennmittel, wodurch ein Lösen des Glasblockes von der Metallform nach der Herstellung gewährleistet ist. Gleichzeitig schützt die Keramikisolierung die Metallform vor Beschädigung bzw. Erweichen durch eine zu hohe thermische Belastung.The Ceramic insulation acts as a release agent, causing a loosening of Glass block ensured by the metal mold after manufacture is. At the same time protects the ceramic insulation prevents the metal mold from being damaged or softened too high a thermal load.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Innenseite der Metallform mit einer massiven Schicht aus Quarzgut ausgekleidet, auf die eine Quarzsandschicht aufgetragen wird.In Advantageous development of the method according to the invention is the inside the metal mold is lined with a solid layer of fused silica, on which a quartz sand layer is applied.
Gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung wird die Metallform mit einer Faserschicht aus hochwarmfesten Fasern ausgekleidet.According to one alternative version The invention is the metal mold with a fiber layer of high temperature resistant Lined fibers.
Hierdurch lässt sich ein besonders vorteilhafter Herstellungsprozess erreichen, da die Faserschicht aus vorgefertigten Matten in einfacher und kostengünstiger Weise zur Auskleidung der Innenoberfläche der Form verwendet werden kann, wobei gleichzeitig die Stärke der Faserschicht in geeigneter Weise angepasst werden kann.hereby let yourself achieve a particularly advantageous manufacturing process, since the Fiber layer of prefabricated mats in easier and less expensive Be used for lining the inner surface of the mold can, while maintaining the strength the fiber layer can be suitably adjusted.
Hierzu können in vorteilhafter Weiterbildung dieser Ausführung Faserschichten verwendet werden, die etwa aus Zirkonoxidfasern, Quarzgutfasern, Siliziumkarbidfasern, Aluminiumsilikatfasern oder Mischungen hieraus bestehen.For this can used in an advantageous embodiment of this embodiment fiber layers made of zirconium oxide fibers, fused silica fibers, silicon carbide fibers, Aluminum silicate fibers or mixtures thereof.
Derartige Fasern weisen eine ausreichend hohe Temperaturbeständigkeit auf, um die verwendeten Metallformen, beispielsweise Stahlformen, vor den hohen Gießtemperaturen zu schützen.such Fibers have a sufficiently high temperature resistance on the metal molds used, for example steel molds, before the high casting temperatures to protect.
Die Stärke der Faserschicht wird hierbei vorzugsweise zwischen etwa 5 und 100 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 50 mm eingestellt.The Strength The fiber layer is in this case preferably between about 5 and 100 mm, preferably set between 10 and 50 mm.
Auf diese Weise kann die notwendige Wärmeisolierung insbesondere in Abhängigkeit von der Masse und dem Formfaktor des zu gießenden Glasblockes in geeigneter Weise angepasst werden.On This way, the necessary thermal insulation in particular dependent on from the mass and the shape factor of the glass block to be cast in appropriate Be customized.
In vorteilhafter Weiterbildung dieser Ausführung wird die Stärke der Isolierschicht entlang der Innenoberfläche der Metallform örtlich verändert.In Advantageous development of this embodiment is the strength of Insulating layer along the inner surface of the metal mold locally changed.
Hierbei wird vorzugsweise die Stärke der Isolierschicht im mittleren Bereich des Bodens geringer als in den Randbereichen ausgeführt.in this connection is preferably the strength the insulating layer in the middle region of the soil less than executed in the border areas.
Auf diese Weise wird eine verbesserte Homogenität des Abkühlverhaltens erreicht, da die Gießform während des Gießvorgangs in den Randbereichen deutlich schneller abkühlt als im zentralen Bereich, in dem die Glasschmelze eintritt. Somit wird durch eine geringere Stärke der Isolierschicht im mittleren Bereich des Bodens und durch eine höhere Stärke der Isolierschicht in den Randbereichen eine gleichmäßigere Temperaturverteilung bewirkt, was eine verbesserte Homogenität des hergestellten Glasblockes unterstützt und den nachteiligen Effekten bei großen Formfaktoren entgegenwirkt.On In this way, an improved homogeneity of the cooling behavior is achieved because the casting mold during the casting process cools much faster in the edge areas than in the central area, in which the glass melt enters. Thus, by a lesser Strength the insulating layer in the central region of the soil and by a higher strength of the Insulating layer in the edge areas a more uniform temperature distribution causes, resulting in improved homogeneity of the glass block produced supports and counteracts the adverse effects of large form factors.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Gießvorgang mit einer Füllgeschwindigkeit zwischen 50 und 300 kg/min, insbesondere mit 60 bis 200 kg/min.In preferred development of the invention, the casting takes place with a filling speed between 50 and 300 kg / min, in particular with 60 to 200 kg / min.
Bei der Verwendung derartiger Füllgeschwindigkeiten lassen sich in Verbindung mit den erfindungsgemäßen ausgestalteten Formen sehr homogene großvolumige Glasbauteile auch mit großen Formfaktoren herstellen, die zwischen 0,1 und 0,3 bis zu maximal etwa 0,5 liegen können.at the use of such filling speeds can be very in connection with the designed forms according to the invention homogeneous large volume Glass components also with large form factors which are between 0.1 and 0.3 up to a maximum of about 0.5 can.
Hierbei wird der Formfaktor R = h/d als das Verhältnis von Höhe h zu Querausdehnung d definiert, wobei die Querausdehnung d im Falle einer zylindrischen Form deren Durchmesser ist und im Falle einer quaderförmigen Form deren Diagonale ist.in this connection the form factor R = h / d is defined as the ratio of height h to transverse extent d, wherein the transverse dimension d in the case of a cylindrical shape thereof Diameter is and in the case of a cuboid shape whose diagonal is.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung besteht die Metallform aus einem hochwarmfesten Stahl.In preferred embodiment of the invention consists of the metal mold a heat-resistant steel.
Auf diese Weise können die Formen in Verbindung mit geeigneten Keramikauskleidungen, die nach jedem Gießen vollständig aus der Form gelöst werden, für zahlreiche Gießvorgänge in einer Serienproduktion genutzt werden.On this way you can the molds in conjunction with appropriate ceramic linings, after every watering Completely to be released from the mold, for many Castings in one Series production can be used.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Form verwendet, die in ihrer Mitte eine Durchflussöffnung aufweist, durch die die von oben zugeführte Glasschmelze vor Beginn des Füllvorgangs zunächst nach unten austritt. Nach Einstellung einer hinreichenden Glasqualität wird die Metallform mit einem unterhalb der Metallform angeordneten Verschluss (untere Schere) verschlossen. Dabei wird die Metallform so abgesenkt und der Verschluss so angehoben, dass die von oben zugeführte Glasschmelze während des Gießvorgangs einen definierten Abstand zum Boden der Metallform beibehält.According to one Another advantageous embodiment of the invention is a form used, which has in its center a flow opening through which those from above Glass melt before beginning the filling process first comes down. After setting a sufficient glass quality is the Metal mold with a closure arranged below the metal mold (lower pair of scissors) closed. The metal mold is lowered and the shutter is raised so that the molten glass supplied from above while the casting process maintains a defined distance to the bottom of the metal mold.
Mit einer derartigen Verfahrensführung kann ein Glasblock mit hervorragender Homogenität (physikalische Eigenschaften des Glases wie z. B. Brechungsindex, thermische Ausdehnung, Absorption, Blasen- und Schlierenqualität etc.) hergestellt werden.With such a procedure can be a glass block with excellent homogeneity (physical properties of the glass such. Refractive index, thermal expansion, absorption, bubble and streaking quality etc.).
Um während des Gießvorgangs eine homogene Temperaturverteilung am Boden zu gewährleisten, wird die untere Schere zuvor gleichfalls mit Keramikisolierung abgedeckt, deren Wärmeleitfähigkeit und Stärke weitgehend identisch mit der im angrenzenden Bereich der Form verwendeten Keramikisolierung ist.In order to ensure a homogeneous temperature distribution on the ground during the casting process, the lower scissors is also previously with Kera mikisolierung covered whose thermal conductivity and strength is substantially identical to the ceramic insulation used in the adjacent area of the mold.
In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung wird die Glaszufuhr vor Beendigung des Gießvorgangs durch einen Verschluss (obere Schere) oberhalb der Metallform aufgefangen und die Metallform aus dem Bereich des Verschlusses entfernt.In additional Development of the invention, the glass feed before the end of casting process caught by a closure (upper scissors) above the metal mold and remove the metal mold from the area of the closure.
Ferner wird die Form vorzugsweise vor und während des Giesvorgangs mittels einer Oberheizung gezielt lokal beheizt und die Form im Bereich des Bodens und ihrer Seitenwand gezielt gekühlt, um eine für den Gießprozess optimale Temperaturverteilung zu erzielen.Further The mold is preferably before and during the casting process means A top heating system specifically heated locally and the shape in the area of Soil and its sidewall cooled specifically to one for the casting process to achieve optimal temperature distribution.
Auch hierdurch wird der Erzeugung von Inhomogenitäten bei Beendigung des Gießvorgangs entgegengewirkt.Also This counteracts the generation of inhomogeneities at the end of the casting process.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features of the invention not only in the respective specified combination, but also usable in other combinations, without the To leave frame of the invention.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment with reference on the drawing.
Die einzige Figur zeigt eine stark vereinfachte, schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gießform mit zugehöriger oberer und unterer Schere und darüber angeordneter Schmelzwanne.The single figure shows a highly simplified, schematic representation a casting mold according to the invention associated upper and lower scissors and above arranged melting tank.
In
der Figur ist eine Vorrichtung, die für das erfindungsgemäße Verfahren
verwendet werden kann, äußerst schematisch
dargestellt und insgesamt mit der Ziffer
Die
Vorrichtung
Unterhalb
der Schmelzwanne
Zwischen
dem Speiser
Die
obere Schere
Die
Metallform
Beispielexample
Es
wird ein Glas folgender Zusammensetzung in der Schmelzwanne
Dieses Ausgangsglas, das für die Herstellung der Lithium-Aluminosilikat-Glaskeramik Zerodur® verwendet werden kann, wird beispielsweise in einer Schmelzwanne mit 28 m3 über eine Zeitdauer von mehreren Tagen erschmolzen, wobei die Temperatur auf etwa 1600°C gehalten wird. Aus dem Zerfall von As2O3 entstehen dabei Läuterungsgase, die kleine gasförmige Einschlüsse mitnehmen und die Schmelze homogenisieren. Während der Läuterungsphase als auch bei einer nachfolgenden Abkühlungsphase wird die Glasschmelze weiter homogenisiert. Während einer nachfolgenden Abkühlungsphase, die gleichfalls mehrere Tage dauern kann, wird die Temperatur der Glasschmelze auf ungefähr 1400°C reduziert.This starting glass, which can be used for the production of the lithium-aluminosilicate glass ceramic Zerodur ® is, for example, melted in a melting tank with 28 m 3 for a period of several days, wherein the temperature is maintained at about 1600 ° C. The decomposition of As 2 O 3 produces refining gases, which take small gaseous inclusions and homogenize the melt. During the refining phase as well as during a subsequent cooling phase, the glass melt is further homogenized. During a subsequent cooling phase, which may also take several days, the temperature of the molten glass is reduced to about 1400 ° C.
Als
Gießform
Die
untere Schere
Zu
Beginn des Gießprozesses
wird die Metallform mittels einer Oberheizung auf etwa 800°C vorgeheizt,
wobei auch die Keramikisolierung
Zum
Ende des Gießvorgangs
wird die obere Schere
Durch
Anheben der Oberheizung wird nun das schmelzflüssige Glas in der Form
Die
Form
Die gesteuerte Abkühlung bis auf Raumtemperatur erfolgt mit ausreichend geringer Abkühlgeschwindigkeit, um Spannungen und die Ausbildung von Rissen zu vermeiden.The controlled cooling to room temperature with sufficiently low cooling rate, to avoid tensions and the formation of cracks.
Der so hergestellte Glasblock kann nach einer optischen Inspektion auf Blasenfreiheit, Rissfreiheit usw. beispielsweise einer Temperaturbehandlung zur Keramisierung unterzogen werden.Of the thus produced glass block can after an optical inspection on Freedom from bubbles, cracks, etc., for example, a temperature treatment be subjected to ceramization.
Es zeigt sich, dass sich durch ein solches Giesverfahren sehr homogene, rissfreie Glasblöcke bzw. Glaskeramikblöcke herstellen lassen, die weitgehend frei von Inhomogenitäten, wie Blasen, Schlieren und dergleichen sind.It shows that very homogenous, crack-free glass blocks or Glass ceramic blocks which are largely free of inhomogeneities, such as Bubbles, streaks and the like are.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung eines Ausführungsbeispiels lediglich rein beispielhafter Natur ist und dass je nach Art des verwendeten Glases, des Volumens des zu gießenden Glasblockes, der Gießtemperatur usw. auch andere Keramikauskleidungen verwendet werden können, wie eingangs beschrieben wurde.It it is understood that the above description of an embodiment is merely exemplary nature and that depending on the nature of used glass, the volume of the glass block to be cast, the casting temperature etc., other ceramic liners can be used, as in the beginning has been described.
Auch versteht es sich, dass die Wärmeleitfähigkeit und die Stärke der verwendeten Keramikauskleidung in geeigneter Weise angepasst werden kann, um eine schnelle Abkühlung im Randbereich zu vermeiden, jedoch in der Mitte des Glasblockes eine stärkere Wärmeabfuhr zu gewährleisten, um so eine insgesamt gleichmäßigere Temperaturverteilung zu erhalten.Also It is understood that the thermal conductivity and the strength the ceramic lining used adapted in a suitable manner can be used to avoid rapid cooling in the edge area, However, in the middle of the glass block to ensure greater heat dissipation, so an overall even temperature distribution to obtain.
Das erfindungsgemäße Gießverfahren eignet sich zum Gießen beliebiger Gläser unabhängig von der Zusammensetzung, sofern die Gießtemperatur in einem für das verwendete Material der Metallform und der verwendeten Keramikauskleidung geeigneten Bereich liegt.The Casting according to the invention is suitable for casting any glasses independent of the composition, provided that the casting temperature in a used for the Material of the metal mold and the ceramic lining used suitable Area is located.
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