CN101400612A - 玻璃熔融方法及玻璃熔炉 - Google Patents

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Abstract

本发明的玻璃熔融方法使用具有熔融槽的玻璃熔炉，通过将调整槽配置在该熔融槽中的熔融玻璃流的下游，对调整槽的温度和导入到调整槽中的气体量进行调整，从而对气氛气体与熔融玻璃表面的界面上的水分浓度的平衡状态进行控制，调整熔融玻璃中的水分浓度。

Description

玻璃熔融方法及玻璃熔炉
技术领域
本发明涉及一种玻璃熔融方法及玻璃熔炉，在利用氧气燃烧的玻璃产品的制造中，有效地制造玻璃产品。
本申请基于2006年3月16日在日本国申请的特愿2006-72235号主张优先权，在此援用其内容。
背景技术
近年来，在工业上制造玻璃的玻璃熔炉中，对于需要高温熔融的这一类玻璃，多利用氧气燃烧(专利文献1～3)。特别是对于日池窑等间歇式熔炉中需要高温熔融的玻璃的熔融，由于在空气燃烧中热效率低，多采用氧气燃烧。
但是，若在玻璃的高温熔融中利用氧气燃烧，则由于该燃烧气体中含有较多二氧化碳、水，所以担心玻璃中的水分浓度升高。水以OH基的形式进入到玻璃中，根据高纯度的氧化硅玻璃或无碱玻璃等玻璃的不同种类，该高OH基含量影响到玻璃结构，有可能对后续步骤带来不良影响，所以担心产品收获率降低。而且，该水分浓度还有可能根据季节变化而变化，在玻璃熔融的后续步骤中对水分浓度的调整进行最优化是烦杂的。
专利文献4中公开了在玻璃熔炉中调节气体中的水分浓度的方法。该方法的目的在于，在二次空气管上设置加湿器，对供给到熔炉中的空气进行加湿，从而保持一定的湿度，防止熔炉的温度变化。该方法使空气燃烧中的水蒸气浓度增加。另一方面，对于氧气燃烧来说，由于产生空气燃烧的3倍以上的水分，因此以专利文献4所述的方法无法进行如上所述的通过调节气体中的水分浓度来调整玻璃中的水分浓度。
因此，采用氧气燃烧作为玻璃熔炉中的热源时，需要如可以恰当地对熔融玻璃中的水分浓度进行管理的熔融法及熔炉。
专利文献1：日本特开平6-24752
专利文献2：日本特开平10-316434
专利文献3：日本特开平11-11954
专利文献4：日本特开平8-268724
发明内容
本发明的目的在于提供一种玻璃熔融方法及玻璃熔炉，即使在利用氧气燃烧方式作为玻璃熔炉中的玻璃熔融热源时，也可以对玻璃中水分浓度进行调整。
为了解决上述问题，本发明提供一种玻璃的熔融方法，使用具有熔融槽的玻璃熔炉，其中，通过将调整槽配置在该熔融槽中的熔融玻璃流的下游，对调整槽的温度和导入到调整槽中的气体量进行调整，从而对气氛气体与熔融玻璃表面的界面上的水分浓度的平衡状态进行控制，调整熔融玻璃中的水分浓度。
本发明中，由于在使用氧气燃烧器熔融原料玻璃时效果特别好，优选将本发明适用于在所述熔融槽中使用氧气燃烧器熔融原料玻璃的情况中。此外，为了适当地调整熔融玻璃中的水分浓度，优选将调整槽的压力保持在正压。
此外，本发明提供一种玻璃熔炉，用于实施所述玻璃的熔融方法，熔融原料玻璃，其中，所述玻璃熔炉包括：熔融槽；调整槽，用于对在熔融槽中熔融的玻璃的水分浓度进行调整；流液部，用于使熔融玻璃从熔融槽流到调整槽；和分隔壁，用于隔开熔融槽的上部空间与调整槽的上部空间，调整槽包括：分隔堰，与分隔壁相比设置在熔融玻璃流的下游；熔融玻璃加热单元，用于调整熔融玻璃温度；和气氛气体导入口。
本发明中，由于在具有氧气燃烧器的熔炉中效果特别好，优选将本发明适用于所述熔融槽具有氧气燃烧器的熔炉中。
此外，所述熔融玻璃加热单元优选为浸渍型电极和/或电加热器。
进一步地，所述调整槽优选设置有用于调整气氛气体温度的气氛气体加热单元。此外，气氛气体加热单元优选为电加热器。
根据本发明，在玻璃熔炉中，在熔融槽中的熔融玻璃流的下游设置调整槽来对熔融玻璃中的水分浓度进行调整，因此即使使用氧气燃烧方式作为玻璃熔融热源也可以恰当地对熔融玻璃中的水分浓度进行管理。
附图说明
图1为用于实施本发明的玻璃熔炉的截面图。
符号说明
1   玻璃熔炉
2   熔融槽
3   调整槽
4   分隔壁
5   流液部
6   分隔堰
7   调整浴
8   氧气燃烧器
10  气氛气体导入口
11  电加热器
12  浸渍型电极
14  玻璃取出口
22  原料玻璃
23  熔融玻璃
具体实施方式
基于图1对本发明的实施方式进行说明。图1为表示适于实施本发明的熔炉的截面示意图。如图1所示，熔炉1包括熔融槽2和调整槽3。熔融槽2和调整槽3的上部空间被分隔壁4隔开。
向熔融槽2中通过原料加料器21投入原料料斗20中的原料玻璃22。原料玻璃22通过设置在熔融槽2中的多根氧气燃烧器8，8...熔融，逐渐形成熔融玻璃23。将熔融玻璃23通过分隔壁4下部的流液部5导入到调整槽3中。调整槽3中设置有分隔堰6，熔融玻璃23溢过该分隔堰6并蓄积在调整浴7中。原料供给进行至调整浴7中的蓄积玻璃量达到规定的标准为止。
调整槽3的上部空间设置有用于调整气相中的水分浓度的气氛气体投入口10。从该气氛气体投入口10导入干燥氮气等，使气氛气体中的水分浓度低于熔融玻璃23中的水分浓度，由此在气氛气体与熔融玻璃23表面的界面上显现玻璃中水分向气氛气体中的扩散，降低玻璃中的水分浓度。而且，在熔融槽2和调整槽3的上部空间中分别设置导出多余排气的熔融槽用废气口9和调整槽用废气口24。
为了进行熔融玻璃23的热补偿，调整槽3中优选设置熔融玻璃加热单元。具体地说，通过在调整槽3的上部空间设置电加热器11或在熔融玻璃23中设置浸渍型电极12并进行焦耳加热来进行热补偿。电极12的材质优选为铂，以不被熔融玻璃23侵蚀，但是根据玻璃成分也可以使用钼。此外，为了调整气氛气体的温度，调整槽3中优选设置气氛气体加热单元。具体地说，可以举出上述电加热器11。
分隔堰6优选其侧壁在流液部5侧和调整浴7侧都倾斜，熔融玻璃23溢过分隔堰6时，形成顺利流动的形状。通过设置这种形状的分隔堰6，熔融玻璃23在调整浴7侧的侧壁流下时，与气氛气体的接触面积增大。因此，具有更容易调整水分浓度，可以缩短调整浴7中的滞留时间的效果。
此外，熔融玻璃的强制性搅拌也提高水分浓度调整效果。因此，熔融玻璃23中可以设置搅拌机(未图示)或从气体起泡口13导入气体起泡用气体进行气体起泡。此时，与气氛气体同样地，气体起泡用气体的水分浓度优选低于熔融玻璃23中的水分浓度。对于导入到调整槽3中的气氛气体或气体起泡用气体，如果使用通过与熔融槽2排出的燃烧排气的热交换而被预热的气体则较好。通过热交换可以减少能量用量。
熔融玻璃23在调整浴7中的滞留时间根据玻璃的种类或熔融量不同而各异。由此，调整浴7的容积优选确定为可以确保适当的滞留时间。
熔融玻璃23如果被调整为所需的水分浓度，使调整浴7中的熔融玻璃23从设置在调整浴7的底部或下部的玻璃取出口14流出至规定的标准，送到下一步骤。熔融玻璃23流出后，再次关闭玻璃取出口14，再次向熔融槽2中投入原料玻璃22，开始玻璃的熔融。通过重复该操作，可以制造恰当地对水分浓度进行了管理的玻璃。
在通过增大调整浴7并对熔融玻璃23的流出量进行管理，从而可以确保适当调整水分浓度的滞留时间的情况下，可以实现连续制造。熔炉1形成过大时，也存在间歇式熔炉的能量效率好的情况。
实施例
(实施例1)
进行了钠钙系玻璃的熔融试验。使用了熔融量为2吨/天、调整浴7的容积为4吨的熔炉1。
从在调整浴7内贮留有50％的熔融玻璃23的状态开始熔融原料玻璃22，用24小时贮留熔融玻璃直至达到规定量。在此期间，为了进行热补偿，通过上部空间的电加热器11进行气氛气体温度的调整以及通过浸渍型的铂电极进行焦耳加热。
气氛气体中使用通过与熔融槽2的燃烧排气的热交换而被预热的干燥氮气。预热温度为300℃左右。在调整槽用排气口24上设置节流器，使调整槽3内总保持正压，防止大气从熔融槽用排气口9侵入。停止原料玻璃22的投入，在调整浴7内滞留24小时，导入氮气的同时调整水分浓度后，从玻璃取出口14流出直至调整浴7内的熔融玻璃23的量为50％，进行玻璃的成型。
重复三次从原料玻璃22的投入到熔融玻璃23的流出的工序，由各次工序得到的成型玻璃中各切取3块板状样品(a)～(c)，分别测定水分浓度。玻璃中的水分浓度的测定通过红外线吸收试验进行，在OH基的红外线吸收带(2.8μm、3.6μm)利用朗伯-比尔定律，与标准样品进行比较来确定。
在第一次工序中得到的样品的水分浓度为400～500ppm。第一次工序由于可能受到了在调整槽3内蓄积50％为止的非稳定状态的影响，因此从评价中排除。表1中表示第二次的样品2(a)～2(c)和第三次工序中得到的样品3(a)～3(c)的水分测定结果。样品的水分浓度都降低至200ppm左右、即220ppm以下，说明在熔融工序的后续步骤不需要进行水分调整。
(比较例1)
在调整槽3的上部空间设置氧气燃烧器8，8...来替代电加热器11，其他以与实施例同样的条件进行熔融玻璃23的间歇处理。从得到的成型玻璃中切取3块板状样品(C(a)～C(c))，与实施例同样地测定水分浓度。其结果如表1所示。样品C(a)～C(c)为700ppm左右的水分浓度。
[表1]
Figure A200780009016D00091
产业上的可利用性
本发明中即使使用氧气燃烧方式作为玻璃熔融热源，也可以恰当地对熔融玻璃23中的水分浓度进行管理，所以在熔融工序的后续步骤中无需进行水分调整。因此，在产业上是有用的。

Claims (8)

1、一种玻璃熔融方法，使用具有熔融槽的玻璃熔炉，其中，包括以下工序：
通过将调整槽配置在该熔融槽的熔融玻璃流的下游，对调整槽的温度和导入调整槽中的气体量进行调整，从而对气氛气体与熔融玻璃表面的界面上的水分浓度的平衡状态进行控制，调整熔融玻璃中的水分浓度。
2、根据权利要求1所述的玻璃熔融方法，其中，在所述熔融槽中使用氧气燃烧器熔融原料玻璃。
3、根据权利要求1所述的玻璃熔融方法，其中，将所述调整槽维持为正压。
4、一种玻璃熔炉，用于熔融原料玻璃，其中，
所述玻璃熔炉包括：
熔融槽；
调整槽，用于对在该熔融槽中熔融的玻璃的水分浓度进行调整；
流液部，用于使熔融玻璃从所述熔融槽流到该调整槽；和
分隔壁，用于隔开所述熔融槽的上部空间与所述调整槽的上部空间，
所述调整槽包括：
分隔堰，与所述分隔壁相比设置在熔融玻璃流的下游；
熔融玻璃加热单元，用于调整熔融玻璃温度；和
气氛气体导入口。
5、根据权利要求4所述的玻璃熔炉，其中，所述熔融槽具有氧气燃烧器。
6、根据权利要求4所述的玻璃熔炉，其中，所述熔融玻璃加热单元为浸渍型电极和/或电加热器。
7、根据权利要求4所述的玻璃熔炉，其中，所述调整槽进一步包括气氛气体加热单元。
8、根据权利要求7所述的玻璃熔炉，其中，所述气氛气体加热单元为电加热器。
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