CN103635437B

CN103635437B - 浮法玻璃制造装置及使用该制造装置的浮法玻璃制造方法

Info

Publication number: CN103635437B
Application number: CN201280031899.2A
Authority: CN
Inventors: 楠木康裕; 伴信之; 三浦丈宜
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-07-10
Also published as: CN103635437A; KR20140057202A; KR101944563B1; TW201309606A; JPWO2013024649A1; WO2013024649A1

Abstract

一种浮法玻璃制造装置，具有对覆盖充满熔融锡的浴槽的底砖下部的底壳进行冷却的水冷管，其特征在于，所述水冷管至少沿所述底砖的接缝位置隔着传热材料设置在所述底壳下部，所述传热材料的硬度为10～50(阿斯卡C)，传热系数λ/d为0.2×10³～1.6×10³W/(m²·K)，所述厚度d为0.001～0.05m；以及一种浮法玻璃的制造方法，其中，使用该浮法玻璃制造装置。

Description

浮法玻璃制造装置及使用该制造装置的浮法玻璃制造方法

技术领域

本发明涉及浮法玻璃制造装置及使用该制造装置的浮法玻璃制造方法。

背景技术

浮法作为板玻璃的制造方法广为人知，除了一直以来用于建筑用窗玻璃、汽车用窗玻璃等用途以外，近年来开始用于显示器用玻璃等各种用途。

利用浮法的板玻璃的制造使用充满熔融锡的浮法槽进行。具体而言，从上游侧向上述熔融锡上注入熔融玻璃，在配置于下游侧的成形区域形成带状的玻璃带并且成形为期望的厚度、板宽。

如上所述，浮法槽需要在其内部保持500℃以上的熔融锡。因此，浮法槽具有如下构成：将构成其下部的底壳的内面用耐火性的底砖作为内衬并在其中充满熔融锡。但是，熔融锡会因温度条件等的影响而侵入耐火性底砖的接缝，可能会到达底壳部分。这样，会产生底壳与熔融锡接触时发生反应而对底壳造成损伤的情况。为了避免该情况，需要使耐火块的下部保持低于锡的熔融温度(231.9℃)。

因此，以往，采用向底壳外表面喷吹空气而进行冷却的方法(专利文献1)。

但是，对于利用空气的冷却而言，是向整个装置中送入空气而统一进行冷却，因此，在底壳内存在温度差的情况下，不能消除该温度差。另外，根据部位的不同而使空气无法充分到达，结果在底壳内进一步产生温度的偏差。此外，冷却介质的空气温度会因外部气温的变化等而变动，因此，难以控制于稳定的温度。

而且，已知像这样在底壳等产生温度的偏差、变动时，会从熔融锡中析出、放出气体，气体与在熔融锡上流动的玻璃接触，由此引起使玻璃产生缺陷的问题(专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-261339号公报

专利文献2：日本特公平4-29614号公报

发明内容

发明所要解决的问题

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的在于提供能够对浮法槽下部的底壳均匀地进行冷却的浮法玻璃制造装置及使用该制造装置的浮法玻璃制造方法。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明提供一种浮法玻璃制造装置，具有对覆盖充满熔融锡的浴槽的底砖下部的底壳进行冷却的水冷管，其特征在于，上述水冷管至少沿上述底砖的接缝位置隔着传热材料设置在上述底壳下部，上述传热材料的硬度为10～50(阿斯卡C)，传热系数λ/d为0.2×10³～1.6×10³W/(m²·K)，上述厚度d为0.001～0.05m。

发明效果

本发明通过在浮法玻璃制造装置的底壳中至少在与配置在其上部的底砖的接缝对应的部分附加水冷机构，能够使底壳的温度更均匀。而且，还能够减少、防止从熔融锡中析出、产生气体。

附图说明

图1A是浮法玻璃制造装置的截面图。

图1B是浮法玻璃制造装置的水平截面图。

图2A是本发明的浮法玻璃制造装置中的、距砖的接缝部分的距离与冷却效果的关系的说明图。

图2B是关于图2A的模拟模型的说明图。

图3是本发明的浮法玻璃制造装置中的、传热材料的传热系数与冷却效果的关系的说明图。

图4A是关于本发明的水冷管、传热材料的构成例的说明图。

图4B是关于本发明的水冷管、传热材料的构成例的说明图。

图4C是关于本发明的水冷管、传热材料的构成例的说明图。

图4D是关于本发明的水冷管、传热材料的构成例的说明图。

图4E是关于本发明的水冷管、传热材料的构成例的说明图。

图4F是关于本发明的水冷管、传热材料的构成例的说明图。

图4G是关于本发明的水冷管、传热材料的构成例的说明图。

图4H是关于本发明的水冷管、传热材料的构成例的说明图。

图4I是关于本发明的水冷管、传热材料的构成例的说明图。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明，但本发明不受下述实施方式的限制，可以在不脱离本发明的范围的情况下对下述实施方式加以各种变形和置换。

首先，使用图1A、图1B对浮法玻璃制造装置进行说明。另外，图1A、图1B是对一般的浮法玻璃制造装置的概略进行说明的图，本发明不限定于该装置。

图1A中示出了浮法玻璃制造装置的截面图。

如图1A所示，浮法玻璃制造装置具有在其上部配置有浮法槽顶11、在下部配置有浮法槽池12并且由它们包围的结构。而且，浮法槽池12中充满熔融锡13，在熔融锡13上随着从装置上游侧导入的熔融玻璃向装置下游行进，成形为具有预定厚度的玻璃带14。

在此，熔融锡13具有能够实施浮法的适当的深度、温度，浮法玻璃制造装置内保持还原气氛以使熔融锡不发生氧化。

另外，浮法槽池12需要具有能够耐受由熔融锡13产生的热的结构，因此，具有在与熔融锡接触的面上铺满底砖15(以下简称为“砖”)且将其外侧用底壳16覆盖的结构。

接着，图1B中示出了浮法玻璃制造装置的水平截面图。该图中示出了图1A中沿A-A’线的截面图。图1B中从左侧导入的熔融玻璃流例如如图所示由上辊(带槽旋转辊)17从上方按压，防止玻璃带宽度的缩小，并调节厚度。这样，浮法玻璃制造装置中，将来自熔窑的熔融玻璃在熔融锡上成形为具有预定厚度的玻璃带14，并拉出到下一工序即配置在图中右侧的未图示的退火窑中。

而且，本发明的特征在于，在这样的浮法玻璃制造装置中，在底壳部具有水冷管等预定的构成。

在此，后述的图4A～图4I是将浮法玻璃制造装置的底壳部周边放大表示的图。即，例如，将图1A的由虚线包围的部分放大，示意性地示出了本发明的浮法玻璃制造装置中在砖的接缝位置隔着传热材料配置有水冷管的部分的截面。在此，如果以图4C为例对底壳部周边部分的结构进行说明，则图中，在最上部有砖15，在其下方依次配置有底壳16、传热材料18、水冷管19。虽然图4C中未有显示，但在砖15的上方配置有熔融锡13。另外，传热材料18、水冷管19沿砖15的接缝位置配置。另外，即使在砖与底壳之间存在间隙的情况下(未图示)，也假定在接缝周边该间隙被锡充满，并进行后述的模拟。图4C中，示意性地示出了两块砖15和作为其接触部分的接缝位置，但浮法玻璃制造装置中，如上所述在底壳16内配置有多块砖15。而且，本发明中，至少在各砖的接缝部分具有如上所述的构成。通过具有该构成，在底壳16中也能够使与温度容易上升的砖接缝部对应的部分局部地冷却。因此，使底壳16内的温度梯度缓和、消除，因此，能够整体上达到大致均匀的温度。

接着，对构成上述砖接缝部分周边的各构件进行如下说明。

在此，砖15以在浮法玻璃制造装置稳定运转时不会因熔融锡13等装置内的热发生膨胀而使砖之间产生间隙的方式进行设计、配置。

对于底壳16而言，作为其材质，只要具有耐热性且能够保持装置内的气密性，则可以使用所有材质，考虑耐热性、加工容易性、成本，优选为软铁或不锈钢。

传热材料18使用硬度为10～50(阿斯卡C)、传热系数λ/d=0.2×10³～1.6×10³W/(m²·K)、厚度d在0.001～0.05m的范围内的材料。而且，这种情况下，热导率λ取0.2～80W/(m·K)的范围，更优选取0.2～48W/(m·K)的范围，特别优选为0.2～32W/(m·K)的范围。

传热材料18除了首先具有将来自底壳16的外表面的热传递给水冷管19中的冷却水的作用之外，还具有作为用于提高两构件的密合性的填充材料的作用以及作为防止装置的起动时、停止时由热应力引起装置损伤的缓冲材料的作用。因此，需要选择具有符合上述目的的硬度的材料，如果是硬度高于50(阿斯卡C)的材料，则其形状难以变形，因此，不能作为填充材料、缓冲材料充分起作用，两构件的密合性变差，因此不优选。另外，如果硬度低于10(阿斯卡C)，则难以施工，因此不优选。因此，使用其硬度具有上述范围的材料。

在此，将改变传热材料的传热系数(H)时砖接缝部分周边的温度分布状态的模拟结果示于图2A中。另外，此时，使用图4C中记载的结构作为模型进行计算，将其放大图示于图2B中。另外，图2A的X轴如图2B中箭头(X)所示，表示距砖接缝部的水平方向的距离。而且，Y轴表示与仅空冷时相比较的、底壳的外表面即配置有传热材料的一侧的底壳表面的温度分布。在此，以与仅空冷时的温度差的形式表示。另外，图3中将改变传热材料的传热系数时接缝部分的温度变化以与仅空冷时的温度差的形式示出。

模拟通过有限元法进行。作为具体的条件，熔融锡13为1200℃，水冷管内的水处于30℃的稳定状态，使用以SiO₂、Al₂O₃作为主要成分的热导率1.4W/(m·K)的砖作为砖15，熔融锡的底面与底壳相隔300mm。另外，水冷管的宽度设定为48mm，在距接缝部分左右24mm处以相同的温度(30℃)进行冷却。而且，还一并进行了利用空冷的冷却。

如图2A所示，通过使传热系数为0.2×10³～1.6×10³W/(m²·K)，与仅空冷时相比，能够以接缝部为中心冷却10℃～40℃。通常，砖的接缝部分比除此以外的部分(砖主体的部分)更容易传热，因此，对应的底壳部分有温度局部地高约10℃～约40℃的倾向。认为这是由于有时流入了一部分熔融锡或者容易从砖之间的微小间隙传热。因此，通过在与此对应的温度即上述温度范围内进行冷却，能够消除底壳内的温度差而在整体上达到均匀的温度。

传热系数不在0.2×10³～1.6×10³W/(m²·K)的范围内时，冷却不充分或者过度冷却。冷却不充分时，不能充分地实现要使底壳的温度均匀的本发明的目的。另外，在过度冷却的情况下，接缝部分的温度低于其他部分的温度，有时会使温度分布逆转，因此不优选。

图3中示出了该模拟的砖的接缝部分的冷却效果与传热系数的关系。Y轴表示与仅空冷时的温度差。温度为与砖的接缝部对应的底壳的外表面部分、即底壳与传热材料之间的部分的温度。由此可知，传热系数越高，冷却效果越好。另外，作为参考例，示出了传热系数为0.1×10³W/(m²·K)时的例子，但这种情况下，冷却效果与空冷时相比降低。认为这是由于传热系数低，因而不仅不能冷却接缝部，而且还显示出隔热效果而使温度上升。可知在传热系数为满足本发明规定的0.2×10³～1.6×10³W/(m²·K)的情况下，与仅空冷时相比，发挥-10～-40℃的冷却效果，能够实现本发明的目的。

如上所述，通过以使传热系数为上述范围的方式进行选择，能够实现本发明的目的、即均匀地冷却底壳的温度。

在此，为了使传热系数为该范围，可以对传热材料18的厚度、热导率进行选择。但是，如上所述，传热材料发挥作为传递热的热介质的作用和作为水冷管与底壳之间的缓冲材料、填充材料的作用。因此，厚度过薄时，不能发挥充分的作为缓冲材料、填充材料的作用，厚度过厚时，缺乏作为装置的稳定性，另外，容易受到外部空气等的影响。为了避免这样的问题，作为传热材料的厚度，优选为0.001m～0.05m的范围，特别优选为0.001～0.03m，更优选为0.001～0.02m。另外，与此相适，需要选择具有得到上述传热系数的范围的热导率λ的传热材料，优选为0.2～80W/(m·K)，更优选为0.2～48W/(m·K)。特别优选为0.2～32W/(m·K)。

作为传热材料，只要是满足上述的硬度、传热系数、热导率、厚度的条件的传热材料，则可以没有特别限定地使用任何传热材料。具体而言，可以列举有机硅树脂、水泥(包括波特兰水泥、混合水泥、氧化铝水泥)、硅水泥、不锈钢绒、不锈钢毡、碳绒、碳毡、碳水泥、ダンシール(注册商标)等。在此所说的有机硅树脂为广义的含义，包括有机硅橡胶等。特别是从获得容易性、操作容易性的观点出发，优选传热材料包含有机硅树脂或水泥(包括波特兰水泥、混合水泥、氧化铝水泥)。

另外，作为传热材料18的宽度，优选具有与水冷管19相同的宽度或宽于水冷管19的宽度。这是由于，如上所述，传热材料18具有作为有助于底壳16与水冷管19之间的热迁移的热介质的功能和作为用于提高胶粘性的填充材料、缓冲材料的功能。因此，优选以至少能够盖住水冷管的全部范围的方式配置。因此，在如后所述考虑冷却能力等的情况下，作为水冷管19的宽度，优选20～200mm，特别是更优选为40～100mm，因此，与此相适，传热材料18的宽度也优选为20～200mm，特别是更优选为40～100mm。

此外，作为传热材料的形状，没有特别限定，只要以将水冷管固定于底壳表面并能够在两者之间导热的方式构成即可。作为具体的例子，可以如图4A～图4C、图4F、图4H所示以使其截面为近似长方形的方式设置，也可以如图4D、图4E、图4G、图4I所示以使其截面为近似梯形的方式设置。

接着，作为水冷管19，只要沿底砖的接缝位置配置，则其形状、构成没有限定。

作为水冷管的形状，可以列举例如图4A、图4C、图4D、图4F、图4H所示的方管、图4B、图4E、图4G、图4I所示的圆管等。另外，对于方管，其截面形状没有特别限定，可以取正方形、长方形等各种形状。另外，对于圆管也同样，其截面形状没有限定，可以取正圆、椭圆等各种形状。

而且，作为其构成，可以如图4A、图4B、图4F～图4I所示以接缝部为中心设置多个水冷管，也可以如图4C～图4E所示设置1个大的水冷管。

此外，在设置多个水冷管的情况下，可以如图4A、图4B所示在1个传热材料上设置多个水冷管，也可以如图4F～图4I所示对各水冷管分别设置传热材料。

另外，在将多个水冷管空出间隔而配置的情况下，也可以如图4H、图4I所示在各水冷管之间设置风冷喷嘴20而与空冷并用来提高冷却效果。

而且，对水冷管的大小没有特别限定。但是，为了配置在与砖的接缝部对应的位置，考虑施工上的误差等，优选使用具有一定宽度的水冷管。另外，特别优选其宽度为20mm以上且200mm以下。特别是更优选为40mm以上且100mm以下。另外，在此所说的水冷管的宽度与形状无关，是指在水平方向上观察时水冷管的两端部间的距离。这是因为，通过具有该范围，能够可靠地以与砖的接缝部对应的方式设置，而且能够将砖的接缝部及其的周边充分冷却。另外，将传热材料18、水冷管19安装到装置中时，优选以使它们的中心线与砖的接缝部一致的方式施工。这是因为，由此，能够以接缝为中心，左右均等地进行冷却。

另外，水冷管的材质也没有限定，可以考虑耐热性、耐腐蚀性能、传热性等而适当选择。但是，从传热性能、耐腐蚀性等观点来看，特别优选使用不锈钢、软铁、铝、铜等金属制的配管。此外，如果还考虑加工性、成本，则更优选使用软铁或不锈钢。

关于水冷管内的水，对其温度、流量没有限制，可以在监测底壳的温度分布的同时进行适当调节。但是，优选以使浮法玻璃制造装置的稳定运转时其水温为20～40℃的范围的方式进行控制。该温度不需要在水冷管内是一样的，是指整体上落入该温度范围。这是因为，通过使冷却水的温度处于该温度范围，能够在不使底壳过度冷却的情况下冷却至适当的温度范围。

通过使用具有以上构成的浮法玻璃制造装置，能够使底壳的温度均匀，因此，从熔融锡中的气体的产生得到抑制，能够制造由气体导致的缺陷少的玻璃。

另外，对于本发明的特征即利用水冷管的冷却机构进行了说明，但为了进一步降低浮法槽整体的温度，优选在上述冷却机构的基础上并用与通常的浮法同样的空冷机构等对底壳整体均匀冷却的装置。另外，作为设置本发明的水冷机构的部位，并不限定于砖的接缝部，例如，如果底壳内存在温度局部升高的部分，则也可以设置在该部分。

作为使用本发明的浮法玻璃制造装置的浮法玻璃的制造方法，可以采用与通常的浮法同样的工序。具体而言，利用原料投入机将目标玻璃组成的原料投入熔化槽中，使原料熔化后，经过搅拌装置并进行澄清、脱泡工序。接着，导入到具有本发明的构成的浮法槽中，成形为目标板厚例如0.1～0.7mm后，进行退火、加工，制造浮法玻璃。

本发明的浮法玻璃制造装置及使用该制造装置的制造方法中，只要是利用浮法制造的玻璃，则可以适用任何组成的玻璃，但在制造含有以下成分的无碱玻璃时可以特别有利地使用。在此，各自的百分率表示基于氧化物的质量百分率。

含有下述成分的无碱玻璃，

SiO₂：50～73%、优选50～66%、

Al₂O₃：10.5～24%、

B₂O₃：0～12%、

MgO：0～8%、

CaO：0～14.5%、

SrO：0～24%、

BaO：0～13.5%、

MgO+CaO+SrO+BaO：8～29.5%、优选9～29.5%、和

ZrO₂：0～5%。

这是因为，无碱玻璃与含碱玻璃相比熔点高约100℃，因此，容易在底壳内产生温度差。结果，容易从熔融锡放出气体，因此有时在玻璃表面产生缺陷。但是，由于无碱玻璃在显示器用途中使用的情况较多，因此，特别不优选在玻璃表面产生缺陷。因此，通过采用本发明的浮法玻璃装置及使用该制造装置的玻璃制造方法，能够制造品质更高的玻璃。

另外，除了上述的组成以外，基于同样的理由，也可以优选应用于含有以下所示成分的无碱玻璃的制造。在此，各自的百分率也表示基于氧化物的质量百分率。

含有下述成分的无碱玻璃，

SiO₂：58～66%、

Al₂O₃：15～22%、

B₂O₃：5～12%、

MgO：0～8%、

CaO：0～9%、

SrO：3～12.5%、

BaO：0～2%、且

MgO+CaO+SrO+BaO：9～18%。

此外，也可以同样优选应用于含有以下成分的无碱玻璃。在此，各自的百分率也表示基于氧化物的质量百分率。

含有下述成分的无碱玻璃，

SiO₂：50～61.5%、

Al₂O₃：10.5～18%、

B₂O₃：7～10%、

MgO：2～5%、

CaO：0～14.5%、

SrO：0～24%、

BaO：0～13.5%、且

MgO+CaO+SrO+BaO：16～29.5%。

另外，特别是在考虑高应变点的情况下，优选以基于氧化物的质量百分率表示含有下述成分的无碱玻璃，

SiO₂：56～70%、

Al₂O₃：14.5～22.5%、

B₂O₃：0～2%、

MgO：0～6.5%、

CaO：0～9%、

SrO：0～15.5%、

BaO：0～2.5%、且

MgO+CaO+SrO+BaO：10～26%。

另外，特别是在应变点高并且还考虑熔化性的情况下，优选以基于氧化物的质量百分率表示含有下述成分的无碱玻璃，

SiO₂：54～73%、

Al₂O₃：10.5～22.5%、

B₂O₃：1.5～5.5%、

MgO：0～6.5%、

CaO：0～9%、

SrO：0～16%、

BaO：0～2.5%、且

MgO+CaO+SrO+BaO：8～25%。

如上所述，根据本发明的浮法玻璃制造装置，能够减小、消除底壳内的温度差、温度分布而使底壳整体的温度均匀。而且，通过使底壳的温度均匀，能够抑制从熔融锡中放出气体。因此，通过使用该制造装置的制造方法制造玻璃时，能够制造品质更高的玻璃。另外，特别是在用于制造无碱玻璃的情况下，能够发挥有利的效果。

以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明不限定于该特定的实施方式，可以在权利要求书记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形、变更。

本国际申请要求基于2011年8月16日提出的日本专利申请2011-178103号的优先权，在此将日本专利申请2011-178103号的全部内容援引到本国际申请中。

标号说明

13熔融锡

15底砖

16底壳

18传热材料

19水冷管

Claims

1.一种浮法玻璃制造装置，具有对覆盖充满熔融锡的浴槽的底砖下部的底壳进行冷却的多个水冷管，其特征在于，

所述多个水冷管至少沿所述底砖的接缝位置隔着传热材料设置在所述底壳下部，

多个水冷管空出间隔而配置，且在所述多个水冷管之间设置有风冷喷嘴，

所述传热材料的硬度为10～50(阿斯卡C)，传热系数λ/d为0.2×10³～1.6×10³W/(m²·K)，厚度d为0.001～0.05m。

2.如权利要求1所述的浮法玻璃制造装置，其特征在于，所述传热材料包含有机硅树脂或水泥。

3.如权利要求1或2所述的浮法玻璃制造装置，其特征在于，所述底壳包含软铁或不锈钢，所述水冷管包含软铁或不锈钢。

4.如权利要求1或2所述的浮法玻璃制造装置，其特征在于，所述水冷管和所述传热材料的宽度为20～200mm。

5.如权利要求1或2所述的浮法玻璃制造装置，其特征在于，所述水冷管内的水温为20～40℃。

6.一种浮法玻璃制造方法，其特征在于，使用权利要求1～5中任一项所述的浮法玻璃制造装置来制造浮法玻璃。

7.如权利要求6所述的浮法玻璃制造方法，其特征在于，所述浮法玻璃为以基于氧化物的质量百分率计含有下述成分作为其成分的无碱玻璃：

SiO₂：50～73％、

Al₂O₃：10.5～24％、

B₂O₃：0～12％、

MgO：0～8％、

CaO：0～14.5％、

SrO：0～24％、

BaO：0～13.5％、

MgO、CaO、SrO、BaO的总和：8～29.5％、和

ZrO₂：0～5％。