CN116194728A

CN116194728A - 玻璃熔解装置、玻璃的制造方法以及熔融玻璃的坯料更换方法

Info

Publication number: CN116194728A
Application number: CN202180064497.1A
Authority: CN
Inventors: 赤木亮介; 松山俊明; 藤崎和幸
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2020-10-08
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2023-05-30
Also published as: JPWO2022075016A1; WO2022075016A1

Abstract

玻璃熔解装置具备：熔解槽，积存熔融玻璃；电极，通过上述熔解槽的底壁的贯通孔，并向上述底壁的上方突出，对上述熔融玻璃进行通电加热；以及冷却器，在上述底壁的上述贯通孔处包围上述电极。上述熔解槽的上述底壁包括：第一砖，形成与上述熔融玻璃接触的表层；和第二砖，在上述表层的上述贯通孔处包围上述电极和上述冷却器。上述第一砖的耐腐蚀性比上述第二砖优异。上述第二砖在1000℃～1200℃的温度区域不产生可逆的相变。

Description

玻璃熔解装置、玻璃的制造方法以及熔融玻璃的坯料更换方法

技术领域

本公开涉及玻璃熔解装置、玻璃的制造方法以及熔融玻璃的坯料更换方法。

背景技术

在专利文献1中记载了连续玻璃熔融炉中的熔融玻璃的坯料更换(例如，组成的变更、或颜色的变更)方法。在该坯料更换方法中，在从熔融炉暂时排出大部分熔融玻璃之后，投入新的玻璃原料。

在专利文献2中记载了在底部具备多个电极的熔解炉。熔解炉的底部具有围绕电极的第一砖、和配置于第一砖的彼此之间的第二砖。第一砖为电铸砖，例如为氧化锆系耐火材料。另一方面，第二砖为致密锆英石(Dense zircon)烧制砖。

专利文献1：日本国专利第6670460号公报

专利文献2：国际公开第2019/004434号

玻璃熔解装置具备熔解槽、电极以及冷却器。熔解槽积存熔融玻璃。电极通过熔解槽的底壁的贯通孔并向底壁的上方突出，对熔融玻璃进行通电加热。冷却器为水冷套等，在底壁的贯通孔处包围电极，使熔融玻璃固化，而密封贯通孔。

在熔融玻璃的坯料更换中，首先，将积存于熔解槽的熔融玻璃向熔解槽的外部排出，使积存于熔解槽的熔融玻璃的液面降低。其后，将与熔融玻璃不同的第二熔融玻璃的玻璃原料投入熔解槽的内部。其结果，第二熔融玻璃的液面上升。

在熔融玻璃的坯料更换中，电极突出到熔融玻璃的液面之上，因与大气中的氧气反应而升华。为此，在第二熔融玻璃的液面达到预先设定的高度后，向上方插入电极，使得电极的有效长度恢复到原来的长度。所谓电极的有效长度，是指电极的加热熔融玻璃的部分的长度，是电极的从底壁突出的部分的长度。

然而，在向上方插入电极之前，为了使在电极所通过的贯通孔处固化的熔融玻璃软化，而暂时停止向冷却器供给制冷剂。然后，在结束电极的插入之后，重新开始制冷剂向冷却器的供给。由于停止或重新开始制冷剂向冷却器的供给，所以在电极的周围产生大的温度变化。

根据专利文献2，在电极的周围配置有电铸砖。而且，作为最优选的电铸砖，可列举氧化锆质电铸砖。氧化锆(ZrO₂)对熔融玻璃的耐腐蚀性优异。但是，氧化锆在1000℃～1200℃的温度区域产生可逆的相变。其相变会伴随大的体积变化，而在内部产生大的应力。

发明内容

本公开的一形态提供一种降低坯料更换时在熔解槽的底壁产生的应力，并且提高熔解槽的底壁对熔融玻璃的耐腐蚀性的技术。

本公开的一形态所涉及的玻璃熔解装置具备：熔解槽，积存熔融玻璃；电极，通过上述熔解槽的底壁的贯通孔，并向上述底壁的上方突出，对上述熔融玻璃进行通电加热；以及冷却器，在上述底壁的上述贯通孔处包围上述电极。上述熔解槽的上述底壁包括：第一砖，形成与上述熔融玻璃接触的表层；和第二砖，在上述表层的上述贯通孔处包围上述电极和上述冷却器。上述第一砖的耐腐蚀性比上述第二砖优异。上述第二砖在1000℃～1200℃的温度区域不产生可逆的相变。

根据本公开的一形态，能够降低坯料更换时在熔解槽的底壁产生的应力，并且能够提高熔解槽的底壁对熔融玻璃的耐腐蚀性。

附图说明

图1是表示一实施方式所涉及的玻璃的制造装置的图。

图2是表示一实施方式所涉及的玻璃的制造方法的流程图。

图3是表示一实施方式所涉及的玻璃熔解装置的剖视图。

图4是表示图3的熔解槽的底壁的俯视图。

图5是表示图3的熔解槽的坯料更换时的状态的一个例子的剖视图。

图6是放大表示图3的熔解槽的底壁的一部分的剖视图。

图7是放大表示图3的熔解槽的底壁的一部分的立体图。

图8是表示形成于图7的底壁的表层上表面的槽的立体图。

图9是表示一实施方式所涉及的熔融玻璃的坯料更换方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。此外，在各附图中，对相同的或对应的结构标注相同的附图标记，并省略说明。另外，在各附图中，X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向是相互垂直的方向，X轴方向以及Y轴方向是水平方向，Z轴方向是铅垂方向。另外，在说明书中，表示数值范围的“～”意味着将其前后所记载的数值作为下限值以及上限值包含进来。

首先，参照图1，对本实施方式所涉及的玻璃的制造装置1进行说明。制造装置1具有玻璃熔解装置2、成形装置3、缓冷装置4以及加工装置5。

玻璃熔解装置2熔解玻璃原料，制造熔融玻璃。玻璃原料通过混合多种材料而调制。例如，在玻璃为钠钙玻璃的情况下，玻璃原料M例如包含硅砂、石灰石、纯碱、硼酸以及澄清剂等。澄清剂为三氧化硫、盐化物或氟化物等。玻璃原料M也可以为了回收利用玻璃而包含玻璃碎片。玻璃原料M可以为粉体原料，也可以将该粉体原料造粒而成的造粒原料。

玻璃原料根据玻璃的组成来决定。在玻璃为钠钙玻璃的情况下，玻璃以氧化物基准的摩尔％计，包含50％～75％的SiO₂、0％～20％的Al₂O₃、合计5％～25％的Li₂O、Na₂O以及K₂O、以及合计0％～20％的MgO、CaO、SrO以及BaO。

在玻璃为含碱铝硅酸盐玻璃的情况下，玻璃以氧化物基准的摩尔％计，包含50％～75％的SiO₂、5％～20％的Al₂O₃、2％～20％的Na₂O、0％～6％的K₂O、0％～15％的MgO、合计0％～10％的CaO、SrO以及BaO、合计0％～5％的ZrO₂以及TiO₂、0％～10％的B₂O₃、以及0％～20％的Li₂O。

玻璃熔解装置2为连续式，连续地进行玻璃原料的供给和熔融玻璃的制造。玻璃原料的每单位时间的投入量与熔融玻璃的每单位时间的排出量为相同程度。熔融玻璃从玻璃熔解装置2被送至成形装置3。此外，玻璃熔解装置2的详细情况将在后面描述。

成形装置3将由玻璃熔解装置2得到的熔融玻璃成形为所希望的形状的玻璃。作为获得板状的玻璃的成形方法，可使用浮法、熔融法、或压延法等。作为获得管状的玻璃的成形方法，可使用维洛法、或丹纳法等。

缓冷装置4对由成形装置3成形的玻璃进行缓冷。缓冷装置4例如具有缓冷炉、和在缓冷炉的内部将玻璃向所希望的方向输送的输送辊。输送辊例如在水平方向上隔开间隔地排列有多个。玻璃在从缓冷炉的入口输送到出口的期间被缓冷。若使玻璃缓冷，则可得到残留形变少的玻璃。

加工装置5将由缓冷装置4缓冷后的玻璃加工成所希望的形状。加工装置5例如也可以为选自切断装置、磨削装置、研磨装置、以及涂敷装置中的一个以上。切断装置切断由缓冷装置4缓冷后的玻璃。切断装置例如在由缓冷装置4缓冷后的玻璃上形成划线，并沿着划线割断玻璃。划线使用刀具或激光光线来形成。磨削装置对由缓冷装置4缓冷后的玻璃进行磨削。研磨装置对由缓冷装置4缓冷后的玻璃进行研磨。涂敷装置在由缓冷装置4缓冷后的玻璃形成所希望的膜。

此外，玻璃的制造装置1也可以还具有澄清装置。澄清装置在利用成形装置3成形由玻璃熔解装置2得到的熔融玻璃之前，除去熔融玻璃中所包含的气泡。作为除去气泡的方法，例如可使用选自对熔融玻璃的周边气氛进行减压的方法、以及将熔融玻璃加热至高温的方法中的一个以上。

接下来，参照图2，对本实施方式所涉及的玻璃的制造方法进行说明。如图2所示，玻璃的制造方法包含熔解(步骤S11)、成形(步骤S12)、缓冷(步骤S13)以及加工(步骤S14)。玻璃熔解装置2实施熔解(步骤S11)，成形装置3实施成形(步骤S12)，缓冷装置4实施缓冷(步骤S13)，加工装置5实施加工(步骤S14)。此外，玻璃的制造方法也可以还包含澄清。澄清是除去熔融玻璃中所包含的气泡的步骤，在熔融玻璃的制造(步骤S11)之后，成形(步骤S12)之前实施。

接下来，参照图3以及图4，对本实施方式所涉及的玻璃熔解装置2进行说明。如图3所示，玻璃熔解装置2具有熔解槽10、电极20、冷却器30以及投入机50。熔解槽10积存将玻璃原料M熔解后的熔融玻璃G。电极20通过熔解槽10的底壁11的贯通孔12并向底壁11的上方突出，对熔融玻璃G进行通电加热。冷却器30为水冷套等，在底壁11的贯通孔12处包围电极20，使熔融玻璃G固化，而密封贯通孔12。投入机50从熔解槽10的侧壁13的上方向熔解槽10的内部投入玻璃原料M。

投入机50例如为毯式投料机，包括料斗51、输送盘52、以及进退机构53。料斗51积存玻璃原料M。输送盘52承载从料斗51投下的玻璃原料M。进退机构53在计算机的控制下使输送盘52朝向熔解槽10进退，将输送盘52上的玻璃原料M投入熔解槽10，在熔融玻璃G的液面Ga形成原料山Ma。原料山Ma浮在熔融玻璃G上，并且通过熔融玻璃G的热而熔解。

熔解槽10收容将玻璃原料M熔解而成的熔融玻璃G。在熔解槽10的底壁11形成有多个供电极20通过的贯通孔12。多个贯通孔12沿着熔解槽10的侧壁13形成有多个(例如两个)列，如图4所示，多个电极20沿着熔解槽10的侧壁13形成多个(例如两个)列。多个电极20分别从熔解槽10的底壁11向上方突出，对熔融玻璃G进行通电加热。电极20的材质不特别限定，例如为Mo(钼)。熔融玻璃G通过被加热而产生对流，向熔解槽10的整体输送热。

在熔解槽10的上方设置有加热熔融玻璃G的未图示的燃烧器等。燃烧器等在熔融玻璃G的坯料更换时，加热熔融玻璃G。燃烧器等除了燃烧器以外，也可以是基于碳化硅或二硅钼等的电加热器。燃烧器等也可以在玻璃的生产时使用。另一方面，电极20在玻璃的生产时加热熔融玻璃G，但在熔融玻璃G的坯料更换时也可以不加热熔融玻璃G。

然而，在熔融玻璃G的坯料更换中，如图5所示，首先，将积存于熔解槽10的熔融玻璃G向熔解槽10的外部排出，使积存于熔解槽10的熔融玻璃G的液面降低。其后，将与熔融玻璃G不同的第二熔融玻璃的玻璃原料投入熔解槽10的内部。其结果，第二熔融玻璃的液面上升。

在熔融玻璃G的坯料更换中，由于熔融玻璃G的液面降低，因而电极20突出到熔融玻璃G的液面之上，突出的部分因与大气中的氧气反应而升华，电极20的有效长度L(参照图3)变短。所谓电极20的有效长度L，是指电极20的加热熔融玻璃G的部分的长度，是电极20的从底壁11突出的部分的长度。为此，在通过第二熔融玻璃的玻璃原料的投入而使第二熔融玻璃的液面上升并达到预先设定的高度后，向上方插入电极20，使电极20的有效长度L恢复到原来的长度。

然而，在将电极20向上方插入之前，为了使在电极20所通过的贯通孔12处固化的熔融玻璃G软化，而暂时停止制冷剂向冷却器30的供给。然后，在结束电极20的插入之后，重新开始制冷剂向冷却器30的供给。由于停止或重新开始制冷剂向冷却器30的供给，所以在电极20的周围产生大的温度变化。

根据专利文献2，在电极的周围配置电铸砖。而且，作为最优选的电铸砖，可列举氧化锆质电铸砖。氧化锆(ZrO₂)对熔融玻璃的耐腐蚀性优异。但是，氧化锆在1000℃～1200℃的温度区域产生可逆的相变。其相变会伴随大的体积变化，而在内部产生大的应力。

本实施方式的熔解槽10的底壁11如图6所示，包括：第一砖16，形成与熔融玻璃G接触的表层15；和第二砖17，在表层15的贯通孔12处包围电极20和冷却器30。而且，第一砖16的耐腐蚀性比第二砖17优异。第二砖17在1000℃～1200℃的温度区域内不产生可逆的相变。例如，第一砖16为电铸砖，第二砖17为致密锆英石烧制砖。在本实施方式和专利文献2中，电铸砖与致密锆英石烧制砖的配置相反。此外，虽然未图示，但底壁11也可以在表层15之下还包括保温层。保温层由保温性优异的砖形成。

根据本实施方式，在电极20的周围配置有致密锆英石烧制砖。致密锆英石烧制砖主要包含锆英石(ZrSiO₄)。致密锆英石烧制砖的锆英石的含有率例如为95质量％。锆英石与氧化锆不同，在1000℃～1200℃的温度区域不产生可逆的相变。因此，即使因停止或重新开始制冷剂向冷却器30的供给而在电极20的周围产生大的温度变化，也能够降低在内部产生的应力。

另外，致密锆英石烧制砖与电铸砖相比，气孔率低，电阻率高。通过在电极20的周围配置电阻率高的致密锆英石烧制砖，能够抑制向底壁11的漏电。

若致密锆英石烧制砖的温度超过1500℃，则锆英石分解，容易产生由熔融玻璃G引起的侵蚀。根据本实施方式，由于在冷却器30的附近配置致密锆英石烧制砖，所以能够抑制致密锆英石烧制砖的温度上升，结果能够抑制锆英石的分解。

另外，根据本实施方式，作为形成与熔融玻璃G接触的表层15的第一砖16，使用电铸砖。电铸砖对熔融玻璃G的耐腐蚀性优于致密锆英石烧制砖对熔融玻璃G的耐腐蚀性。因此，能够提高熔解槽10的底壁11对熔融玻璃G的耐腐蚀性。

第一砖16例如是氧化铝氧化锆硅质电铸砖、氧化铝质电铸砖、或氧化锆质电铸砖。在这些中，从对熔融玻璃G的耐腐蚀性的观点出发，优选为氧化锆质电铸砖，特别优选高氧化锆质电铸砖。高氧化锆质电铸砖的氧化锆的含有率例如为90质量％以上。

在所要制造的玻璃为含碱铝硅酸盐玻璃的情况下，与所要制造的玻璃为钠钙玻璃的情况相比，玻璃原料M的熔解温度高，因此优选使用高氧化锆质电铸砖，来作为第一砖16。

如图6所示，熔解槽10的底壁11还包括对第二砖17的上表面的至少一部分进行覆盖的第三砖18。第三砖18与第一砖16同样为电铸砖。通过利用电铸砖覆盖致密锆英石烧制砖的上表面的至少一部分，能够提高对熔融玻璃G的耐腐蚀性。第三砖18优选为氧化锆质电铸砖，更优选为高氧化锆质电铸砖。

熔解槽10的底壁11由多种砖构成。在加热时，由于多种砖的热膨胀差等原因，有时构成底壁11的砖彼此错位。在俯视观察时，第三砖18配置于比第二砖17远离电极20的位置，以使得即使砖彼此错位，也能够插入电极20。其结果，第二砖17的上表面的电极20周围的部分露出于熔融玻璃G。第二砖17的露出于熔融玻璃G的部分被冷却器30冷却到1500℃以下，以抑制锆英石的分解。

如图7以及图8所示，熔解槽10的底壁11包括在表层15的上表面形成阶梯差面的槽19。槽19的侧面19a为阶梯差面，按压第三砖18。如图8所示，在槽19的底面19b形成有贯通孔12。

如图6所示，第二砖17比槽19的底面19b向上方突出。于是，第三砖18包括：嵌入到槽19的嵌入部18a、和按压第二砖17的上表面的按压部18b。第三砖18例如在侧视观察时呈L字状。通过使第一砖16、第二砖17以及第三砖18相互嵌合，能够抑制砖的位置偏移。

如图7所示，在俯视观察时，在槽19的内部，矩形状的两块第三砖18-1、18-2与T字状的两块第三砖18-3、18-4啮合。在俯视观察时，在T字状的两块第三砖18-3、18-4分别各形成两个L字状的切口18a。在两个切口18a嵌入一个第三砖18-1，在剩余两个切口18a嵌入另外的第三砖18-2。通过使四块第三砖18-1、18-2、18-3、18-4相互啮合，能够抑制砖的位置偏移。由相互啮合的四块第三砖18-1、18-2、18-3、18-4构成一个第三砖组。多个第三砖组在Y轴方向上隔开间隔地排列成一列。

如图7所示，在俯视观察时，矩形状的两块第三砖18-1、18-2在X轴方向上相对，被槽19的在X轴方向上相对的两个侧面19a按压。另一方面，在俯视观察时，T字状的两块第三砖18-3、18-4在Y轴方向上相对。第三砖18-4的X轴方向两端面被槽19的在X轴方向上相对的两个侧面19a按压。另外，第三砖18-3的Y轴负方向端面被槽19的侧面19a按压。此外，虽然未图示，但第三砖18-3的X轴方向两端面也可以被槽19的在X轴方向上相对的两个侧面19a按压。另外，第三砖18-4的Y轴正方向端面也可以被槽19的侧面19a按压。

考虑到加热下的砖的膨胀，第三砖18的侧面的一部分也可以不与槽19的侧面19a相接。

接下来，参照图9，对本实施方式所涉及的熔融玻璃G的坯料更换方法进行说明。如图9所示，熔融玻璃G的坯料更换方法例如包含步骤S21～S27。首先，在步骤S21中，停止电力向电极20的供给。接着，在步骤S22中，将积存于熔解槽10的熔融玻璃G向熔解槽10的外部排出，使积存于熔解槽10的熔融玻璃G的液面位置降低。其结果，电极20突出到熔融玻璃G的液面之上，突出的部分因与大气中的氧气反应而升华，导致电极20的有效长度L变短。

接下来，在步骤S23中，将与熔融玻璃G不同的第二熔融玻璃的玻璃原料投入熔解槽10的内部，而在熔解槽10中积存第二熔融玻璃。当第二熔融玻璃的液面位置达到预先设定的高度时，进行步骤S24。在步骤S24中，停止制冷剂向冷却器30的供给。接着，在步骤S25中，将电极20向上方插入。电极20的有效长度L恢复到原来的长度。

接下来，在步骤S26中，重新开始制冷剂向冷却器30的供给。最后，在步骤S27中，重新开始电力向电极20的供给，通过电极20对第二熔融玻璃进行通电加热。其后，重新开始玻璃的制造。

根据本实施方式，如上所述，在电极20的周围配置有致密锆英石烧制砖。因此，即使因停止或重新开始制冷剂向冷却器30的供给，而在电极20的周围产生大的温度变化，也能够降低在内部产生的应力。

以上，对本公开所涉及的玻璃熔解装置、玻璃的制造方法以及熔融玻璃的坯料更换方法进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式等。在权利请求范围所记载的范畴内，可以进行各种变更、修正、置换、附加、删除以及组合。当然，这些也属于本公开的技术范围。

本申请主张基于2020年10月8日向日本专利局申请的日本特愿2020-170756号的优先权，将日本特愿2020-170756号的全部内容引用到本申请中。

附图标记说明

2...玻璃熔解装置；10...熔解槽；11...底壁；12...贯通孔；15...表层；16...第一砖；17...第二砖；20...电极；30...冷却器。

Claims

1.一种玻璃熔解装置，其中，

所述玻璃熔解装置具备：

熔解槽，积存熔融玻璃；

电极，通过所述熔解槽的底壁的贯通孔，并向所述底壁的上方突出，对所述熔融玻璃进行通电加热；以及

冷却器，在所述底壁的所述贯通孔处包围所述电极，

所述熔解槽的所述底壁包括：第一砖，形成与所述熔融玻璃接触的表层；和第二砖，在所述表层的所述贯通孔处包围所述电极和所述冷却器，

所述第一砖的耐腐蚀性比所述第二砖的耐腐蚀性优异，

所述第二砖在1000℃～1200℃的温度区域不产生可逆的相变。

2.根据权利要求1所述的玻璃熔解装置，其中，

所述第一砖为电铸砖，

所述第二砖为致密锆英石烧制砖。

3.根据权利要求1或2所述的玻璃熔解装置，其中，

所述第一砖为氧化锆质电铸砖。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的玻璃熔解装置，其中，

所述熔解槽的所述底壁还包括对所述第二砖的上表面的至少一部分进行覆盖的第三砖，

所述第三砖为电铸砖。

5.根据权利要求4所述的玻璃熔解装置，其中，

在俯视观察时，所述第三砖配置于比所述第二砖远离所述电极的位置。

6.根据权利要求4或5所述的玻璃熔解装置，其中，

所述熔解槽的所述底壁包括在所述表层的上表面形成阶梯差面的槽，

所述槽的侧面为所述阶梯差面，在所述槽的底面形成有所述贯通孔，

所述第二砖比所述槽的所述底面向上方突出，

所述第三砖包括嵌入于所述槽的嵌入部、和按压所述第二砖的上表面的按压部。

7.根据权利要求6所述的玻璃熔解装置，其中，

在俯视观察时，矩形状的两块所述第三砖与T字状的两块所述第三砖在所述槽的内部啮合。

8.一种玻璃的制造方法，其中，包括：

使用权利要求1～7中任一项所述的玻璃熔解装置，熔解所述熔融玻璃的玻璃原料；

使所述熔解后的所述熔融玻璃成形；以及

对所述成形后的玻璃进行缓冷。

9.一种熔融玻璃的坯料更换方法，是利用权利要求1～7中任一项所述的玻璃熔解装置得到的熔融玻璃的坯料更换方法，其中，包括：

将积存于所述熔解槽的所述熔融玻璃向所述熔解槽的外部排出，而使积存于所述熔解槽的所述熔融玻璃的液面位置降低；

将与所述熔融玻璃不同的第二熔融玻璃的玻璃原料投入所述熔解槽的内部，而在所述熔解槽积存所述第二熔融玻璃；以及

当所述第二熔融玻璃的液面位置达到预先设定的高度时，停止制冷剂向所述冷却器的供给，向上方插入所述电极。