CN116601121A - 玻璃熔融炉监视方法及玻璃物品制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种玻璃熔融炉监视方法，其对构成玻璃熔融炉(1)的耐火物(111)的熔损进行监视，该玻璃熔融炉使用浸渍于熔融玻璃(Gm)中的电极(14)对玻璃原料(Gr)进行加热使其熔解，所述玻璃熔融炉监视方法具备：第一温度传感器(191)，其配置于所述电极(14)之间的通电区域(17)；以及第二温度传感器(192)，其配置于远离所述通电区域的非通电区域(18)，使用所述第一温度传感器(191)的测定温度和所述第二温度传感器(192)的测定温度来检测所述耐火物(111)的异常发热。由此，在玻璃熔融炉中，能够在构成玻璃熔融炉的耐火物发生熔损之前检测出其异常发热。

Description

玻璃熔融炉监视方法及玻璃物品制造方法

技术领域

本发明涉及对构成玻璃熔融炉的耐火物的异常发热进行监视的方法、以及使用了该监视方法的玻璃物品的制造方法。

背景技术

以往，为了操作的稳定、效率，进行玻璃熔融炉内的温度测定。在专利文献1中，公开了使用熔融玻璃表面的温度记录仪、由插入炉内的热电偶得到的温度测定结果来获取炉内的温度曲线的方法。

另外，为了提高玻璃熔融炉的热效率、抑制废气排出量，使用通过在浸渍于熔融玻璃的电极间通电来加热熔融玻璃的方法(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-222534号公报

专利文献2：日本特开2003-183031号公报

发明内容

发明欲解决的技术问题

玻璃熔融炉的炉壁和炉底由耐火物构成，一般耐火物的电阻率比熔融玻璃的电阻率高，因此在对电极间进行通电的情况下，电流会流过熔融玻璃而不是耐火物。

然而，近年来，生产具有各种特性的玻璃，其中存在像无碱玻璃那样熔融状态下的电阻率比以往的玻璃高的玻璃。在使用电极间的通电对这样的熔融玻璃进行加热的情况下，熔融玻璃与耐火物之间的电阻率之差比以往的玻璃小，容易使耐火物通电。另外，若长时间使用耐火物，则有时因构成耐火物的内部组织的变质等劣化而导致耐火物的电阻率降低。若耐火物的电阻率相对于熔融玻璃的电阻率相对降低，则流过耐火物的电流会增加，耐火物的温度上升。若耐火物的温度上升，则电阻率会降低，因此会陷入流过电流进一步增加、温度上升这样的恶性循环。其结果是，还存在耐火物异常发热、熔损的情况，因此检测耐火物的异常发热对于提高生产的安全性及稳定性是重要的。

本发明的课题在于，在玻璃熔融炉中，在构成玻璃熔融炉的耐火物发生熔损之前，检测出其异常发热。

用于解决问题的技术手段

为了解决上述问题而创作的本发明是一种玻璃熔融炉监视方法，其对构成玻璃熔融炉的耐火物的熔损进行监视，所述玻璃熔融炉使用浸渍于熔融玻璃中的电极对玻璃原料进行加热以使其熔解，所述玻璃熔融炉监视方法具备：第一温度传感器，所述第一温度传感器配置于所述电极间的通电区域；以及第二温度传感器，所述第二温度传感器配置于远离所述通电区域的非通电区域，使用所述第一温度传感器的测定温度和所述第二温度传感器的测定温度，检测所述耐火物的异常发热。根据这样的结构，对由第一温度传感器测定的通电区域的温度和由第二温度传感器测定的非通电区域的温度进行比较，能够识别有无由处于通电区域的耐火物自身的通电引起的异常发热。

在上述结构中，优选的是，从所述第一温度传感器的测定温度中减去所述第二温度传感器的测定温度，在所得到的温度差的增加量超过规定值的情况下，检测所述耐火物的异常发热。在耐火物没有异常发热时，耐火物的温度由与耐火物接触的熔融玻璃的温度决定。熔融玻璃的温度根据玻璃熔融炉内的场所而不同，因此，耐火物的温度也根据场所而不同。然而，若变更玻璃熔融炉的操作条件(投入电力等)，则熔融玻璃的温度会发生变化，但熔融玻璃的温度变化量的由场所造成的差比较小。因此，耐火物的温度变化量的由场所造成的差也比较小。因此，即使变更操作条件，从第一温度传感器所测定的温度中减去第二温度传感器所测定的温度后的温度差(比较温度差)仍接近恒定。另一方面，在耐火物异常发热时，耐火物的温度由耐火物所接触的熔融玻璃的温度加上耐火物内部的发热量来决定。因此，无论操作条件的变化如何，比较温度差仅增大在耐火物内部的发热量的量。基于以上，通过预先监视比较温度差，能够检测出耐火物的异常发热。

在上述结构中，优选的是，所述电极配置于所述玻璃熔融炉的底面。根据这样的结构，能够促进熔融玻璃的对流，得到均匀组成的玻璃物品，并且能够减少波筋等成形不良。

在上述结构中，优选的是，所述玻璃原料仅通过利用所述电极进行的通电加热来加热。与并用燃烧器和电极的情况相比，在不使用燃烧器而是仅利用电极对玻璃原料进行加热而使其熔解的情况下，需要大幅增加熔融玻璃的通电，耐火物的异常发热的风险较高。因此，若在不使用燃烧器而仅利用电极对玻璃原料进行加热而使其熔解的情况下应用本发明，则检测耐火物异常发热的效果变得更显著。

在上述结构中，优选的是，所述第一温度传感器以及所述第二温度传感器为热电偶。根据这样的结构，即使构成玻璃熔融炉的耐火物、熔融玻璃等测定对象物为高温，也能够容易且准确地测定温度。

在上述结构中，优选的是，所述第一温度传感器的温度测定部以及所述第二温度传感器的温度测定部配置在所述耐火物的内部，对所述耐火物的温度进行测定。处于通电区域的耐火物的温度根据从熔融玻璃传递来的热和由耐火物自身的通电产生的发热而变化。另一方面，处于非通电区域的耐火物的温度仅通过从熔融玻璃传递来的热量而变化。因此，通过监视比较温度差，能够检测出由耐火物自身的通电引起的发热而引起的温度变化。

在上述结构中，优选的是，所述第一温度传感器的所述温度测定部配置于所述耐火物的内部，对所述耐火物的温度进行测定，所述第二温度传感器的所述温度测定部配置于所述耐火物与所述熔融玻璃的边界，对所述熔融玻璃的温度进行测定。非通电区域中的耐火物的温度变化量与熔融玻璃的温度变化量的差小。因此，在第二温度传感器测定耐火物的温度的情况和测定熔融玻璃的温度的情况下，比较温度差的变化量大致相等。另外，以控制玻璃熔融炉的操作条件为目的，以往在熔融炉的内部大多设置有用于测定熔融玻璃的温度的温度传感器。如果利用这些温度传感器来测定非通电区域的熔融玻璃的温度，则不需要在非通电区域重新设置温度传感器。

在上述的结构中，优选的是，所述第一温度传感器的所述温度测定部以及所述第二温度传感器的所述温度测定部被贵金属盖覆盖。根据这样的结构，能够保护热电偶免受熔融玻璃附近的高温环境影响。另外，贵金属的热传导率比氧化物陶瓷等耐热材料高，因此温度测定的响应性变好。

在上述结构中，优选的是，具备：熔解工序，利用使用了权利要求1至8中任一项所述的玻璃熔融炉监视方法的所述玻璃熔融炉，对所述玻璃原料进行熔解；以及成形工序，对在所述玻璃熔融炉中熔解后的所述熔融玻璃进行成形。根据这样的结构，能够一边监视构成玻璃熔融炉的耐火物的熔损，一边制造玻璃物品。

发明效果

根据本发明，在玻璃熔融炉中，能够在构成玻璃熔融炉的耐火物发生熔损之前，检测出其异常发热。

附图说明

图1是玻璃物品的制造方法的概略图。

图2是玻璃熔融炉的侧面剖视图。

图3是图2中的A-A剖视图。

图4是第二温度传感器的温度测定部位于耐火物内部的情况下的图3中的B-B剖视图。

图5是第二温度传感器的温度测定部位于耐火物与熔融玻璃的边界的情况下的图3中的B-B剖视图。

图6是表示使投入电力增加的情况下的、通电区域以及非通电区域的温度变化的模拟结果的图表。

图7是表示使投入电力增加的情况下的、比较温度差的变化的模拟结果的图表。

图8是表示耐火物的变质进展的情况下的、通电区域和非通电区域的温度变化的模拟结果的图表。

图9是表示耐火物的变质进展的情况下的、比较温度差的变化的模拟结果的图表。

符号说明

1 熔融炉

111 耐火物

14 电极

15 温度传感器

151 第一温度传感器

152 第二温度传感器

153 贵金属盖

16 通电区域

17 非通电区域

Gm 熔融玻璃

Gr 玻璃原料

具体实施方式

对本发明所涉及的玻璃熔融炉监视方法的一实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式所涉及的玻璃物品的制造装置从上游侧起依次具备熔融炉1、澄清槽2、均质化槽3、罐4、成形体5以及将这些各构成要素1-5连结的供给路61-64。除此之外，制造装置具备：对由成形体5成形的玻璃带GR进行缓慢冷却的未图示的缓慢冷却炉；以及在缓慢冷却后从带状的玻璃带GR切出所需尺寸的玻璃板的未图示的切断装置。

熔融炉1是用于进行将投入的玻璃原料Gr熔解而得到熔融玻璃Gm的熔解工序的容器，通过供给路61与澄清槽2连接。

澄清槽2是用于进行通过澄清剂等的作用对从熔融炉1供给的熔融玻璃Gm进行脱泡的澄清工序的容器，通过供给路62与均质化槽3连接。

均质化槽3是用于对澄清后的熔融玻璃Gm进行搅拌并进行均质化工序的容器，具备具有搅拌叶片的搅拌器31。均质化槽3通过供给路63与罐4连接。

罐4是用于进行将熔融玻璃Gm调整为适于成形的状态的状态调整工序的容器，进行熔融玻璃Gm的粘度调整以及流量调整。罐4通过供给路64与成形体5连接。

各供给路61-64通过将由铂或铂合金构成的多个供给管连结而构成。各供给路61-64的外周面由耐火物保持。

在本实施方式中，将熔融玻璃Gm成形为期望的形状的成形装置由成形体5构成。成形体5通过溢流下拉法将熔融玻璃Gm成形为带状的玻璃带GR。详细而言，成形体5的截面形状(与图1的纸面正交的截面形状)呈大致楔形，在成形体5的上部形成有未图示的溢流槽。

成形体5使熔融玻璃Gm从溢流槽溢出而沿着成形体5的两侧的侧壁面(位于纸面的表背面侧的侧面)流下。成形体5使流下的熔融玻璃Gm在侧壁面的下顶部融合，成形为板状。

以下，参照图2对熔融炉1的具体结构进行说明。

如图2所示，熔融炉1具备：熔融槽主体11、供给玻璃原料Gr的螺旋送料器12、将熔融炉1内的气体向外部排出的烟道13、通过通电对熔融玻璃Gm进行加热的电极14、以及监视耐火物111的异常发热的温度传感器15。

熔融槽主体11通过通电加热使玻璃原料Gr熔融而形成熔融玻璃Gm。熔融槽主体11由耐火物111(例如氧化锆系电铸砖或氧化铝系电铸砖等)构成，对成炉内的熔融空间进行划分形。在耐火物111的周围配置有未图示的隔热砖等保温材料，提高了熔融槽主体11的保温性。在本实施方式中，熔融炉1是玻璃原料Gr的熔融空间仅为一个的单熔融炉，但也可以是将多个熔融空间相连的多熔融炉。另外。熔融玻璃Gm向X轴方向流动。

在熔融炉1中，作为原料供给单元而设置有螺旋送料器12。螺旋送料器12以在熔融玻璃Gm的一部分液面形成未被玻璃原料Gr覆盖的部分的方式依次供给玻璃原料Gr。即，熔融炉1是所谓的半热顶型。另外，熔融炉1也可以是使熔融玻璃Gm的全部液面被玻璃原料Gr覆盖的所谓冷顶型。另外，原料供给单元也可以是推杆、振动送料器等。

在熔融炉1中，设置有烟道13作为用于将熔融炉1内的气体向外部排出的气体排出路。在烟道13内设置有用于向外部输送气体的风扇131。也可以不设置风扇131。

在熔融炉1的耐火物111中，为了通电加热，以浸渍于熔融玻璃Gm的状态设置有多个电极14。在本实施方式中，在熔融炉1内未设置在炉底部设置的电极14以外的加热单元。仅通过电极14的通电加热来加热熔融玻璃Gm，由此间接地对被供给至熔融玻璃Gm上表面的玻璃原料Gr进行加热并使其熔融。电极14例如由棒状的钼形成，被电极支架141支承。电极支架141在内部具备未图示的冷却配管。冷却配管通过使水等液体冷却材料流通来冷却电极14和电极支架141。

图3的被单点划线包围的2个电极14成对，通过对该电极14之间(通电区域16)进行通电来加热熔融玻璃Gm。远离通电区域的区域(非通电区域17)不被通电加热，但通过熔融玻璃Gm的对流、辐射而被加热。

温度传感器15由第一温度传感器151和第二温度传感器152构成。在通电区域16中配置第一温度传感器151，在非通电区域17中配置第二温度传感器152。在本实施方式中，使用热电偶作为温度传感器15，但并不限于此。也可以使用铂测温体、辐射温度计。

如图4所示，在耐火物111开设有用于安装温度传感器15的温度传感器安装孔18。在本实施方式中，温度传感器安装孔18不贯通耐火物111而是进行封闭。在温度传感器安装孔18的封闭端安装有贵金属盖153，温度传感器15在容纳于保护管154内的状态下被按压并固定于贵金属盖153。由此，能够保护温度传感器15的温度测定部免受高温环境影响。此外，由于贵金属盖153的热传导率高，因此能够准确地测定耐火物111的温度。另外，在本实施方式中，贵金属盖153使用铂制的部件，但不限于此。也可以使用铂合金、铱或其他高耐热性原材料。

如图5所示，位于非通电区域17的温度传感器安装孔18也可以贯通耐火物111。在该情况下，贵金属盖153与熔融玻璃Gm直接接触，能够测定熔融玻璃Gm的温度。

在非通电区域17中，可以测定熔融玻璃Gm和耐火物111中任一者的温度。虽然熔融玻璃Gm的温度与耐火物111的温度不同，但熔融玻璃Gm与耐火物111同样地出现操作条件的变更所伴随的温度变化，因此通过与在通电区域16配置的第一温度传感器151的测定温度进行比较，从而能够实现本发明的检测耐火物111的异常发热的目的。因此，在设置有用于测定熔融玻璃Gm的温度或耐火物111的温度的现有第二温度传感器152的情况下，无需重新设置第二温度传感器152。

由于耐火物111长时间暴露于高温环境而变质，因此随着熔融玻璃Gm的温度上升，位于附近的耐火物111变质的可能性提高。另外，在熔融炉1内，存在随着朝向下游去而温度上升的倾向。因此，优选对耐火物111变质而异常发热的危险性高的处于最下游的通电区域16进行监视。

另外，与熔融玻璃Gm相比，玻璃原料Gr的电阻率高，因此随着熔融玻璃Gm中混合存在的玻璃原料Gr的比例变高，会变得相对地容易对耐火物111通电，耐火物111的异常发热的危险性提高。在熔融炉1内，随着朝向上游去，熔融玻璃Gm中混合存在的玻璃原料Gr的比例变高，因此优选对处于最上游的通电区域16进行监视。

未通电的耐火物111随着远离熔融玻璃Gm而温度降低。因此，耐火物111的变质从耐火物111与熔融玻璃Gm的边界面开始，逐渐向耐火物111内部进展。因此，越是使第一温度传感器151的测定位置接近熔融玻璃Gm，越能够尽早地检测出耐火物111的异常发热。

第一温度传感器151和第二温度传感器152与未图示的控制装置连接。控制装置记录第一温度传感器151和第二温度传感器152的测定温度，在比较温度差超过规定值时，判断为发生异常发热，耐火物111的熔损风险提高。以下，使用模拟对异常发热的检测进行说明。

在本模拟对象的熔融炉1的内部配置两对电极14，以合计投入98.5kW的电力的方式进行设定。另外，采用在一对电极14的中间且从耐火物111与熔融玻璃Gm的边界面向耐火物111侧10mm的位置的温度作为由第一温度传感器151测定的温度。采用距熔融炉1底面的高度为300mm、且位于构成熔融炉1侧面的耐火物111与熔融玻璃Gm边界的位置的温度作为由第二温度传感器152测定的温度。需要说明的是，在通过模拟再现耐火物111的变质进展时，将从耐火物111与熔融玻璃Gm的边界面到规定深度(变质深度)的耐火物111的电阻率设定得低。按照以上的条件进行使用了有限体积法的模拟，求出由第一温度传感器151和第二温度传感器152测定的温度。

图6表示使从电极14向熔融炉1内投入的电力增加时的由第一温度传感器151及第二温度传感器152测定的温度的变化。投入电力从98.5kW每次增加2.5％，增加至10％。另一方面，耐火物111的变质没有进展。若使投入电力增加，则由第一温度传感器151及第二温度传感器152测定的温度均上升，其上升量为相同程度。因此，如图7所示，不管投入电力的变化如何，比较温度差大致恒定。

图8表示耐火物111的变质进展的情况下的由第一温度传感器151和第二温度传感器152测定的温度的变化。耐火物111的变质深度从0mm每次增加15mm，增加至60mm。另一方面，投入电力没有增加。若使耐火物111的变质进展，则由第一温度传感器151测定的温度上升，但由第二温度传感器152测定的温度几乎没有变化。因此，如图9所示，随着耐火物111的变质的进展，比较温度差增加。

即使在由第一温度传感器151测定的温度上升的情况下，若由第二温度传感器152测定的温度也同样地上升，则比较温度差未增加，由第一温度传感器151测定出的温度上升是因投入电力等操作条件的变动而引起的，因此可知在耐火物111未产生异常发热。另一方面，在由第一温度传感器151测定的温度上升的情况下，在由第二温度传感器152测定的温度未上升时、或者与由第二温度传感器152测定的温度上升相比由第一温度传感器151测定的温度上升更大时，比较温度差增加，可知在耐火物111产生异常发热。因此，能够根据比较温度差的上升的有无来检测在耐火物111中是否产生了异常发热。

根据以上那样的方法，能够在构成玻璃熔融炉1的耐火物111发生熔损之前，检测出其异常发热。

另外，本发明并不限于上述实施方式的结构，也不限于上述的作用效果。本发明能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。

在上述实施方式中，使用溢流下拉法制作玻璃板，但并不限于此。也可以使用流孔下拉法、浮法。另外，在上述实施方式中，作为玻璃物品，以玻璃板为例进行了说明，但并不限于此。也可以制造玻璃纤维、管玻璃等其他的玻璃物品。

在上述实施方式中，仅在玻璃熔融炉1的底面配置电极14，但并不限于此。也可以在玻璃熔融炉1的侧面配置电极14。

在上述实施方式中，仅通过基于电极14间通电的加热来加热熔融玻璃Gm，但也可以组合利用燃烧器的加热。在该情况下，在比熔融玻璃Gm的液面靠上方的耐火物111安装有燃烧器。

在上述实施方式中，电极14之间的通电使用单相交流电源，但并不限于此。也可以使用三相交流电源。在该情况下，3根电极14成为1组，1组电极14之间成为通电区域16。

本发明能够适合用于玻璃熔融炉的监视、以及利用了该玻璃熔融炉的监视方法的玻璃物品的制造。

Claims (9)

1.一种玻璃熔融炉监视方法，其特征在于，

对构成玻璃熔融炉的耐火物的熔损进行监视，所述玻璃熔融炉使用浸渍于熔融玻璃中的电极对玻璃原料进行加热以使所述玻璃原料熔解，

所述玻璃熔融炉监视方法具备：

第一温度传感器，所述第一温度传感器配置于所述电极间的通电区域；以及

第二温度传感器，所述第二温度传感器配置于远离所述通电区域的非通电区域，

使用所述第一温度传感器的测定温度和所述第二温度传感器的测定温度，检测所述耐火物的异常发热。

2.根据权利要求1所述的玻璃熔融炉监视方法，其特征在于，

从所述第一温度传感器的测定温度中减去所述第二温度传感器的测定温度，

在所得到的温度差的增加量超过规定值的情况下，检测所述耐火物的异常发热。

3.根据权利要求1或2所述的玻璃熔融炉监视方法，其特征在于，

所述电极配置于所述玻璃熔融炉的底面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的玻璃熔融炉监视方法，其特征在于，

所述玻璃原料仅通过利用所述电极进行的通电加热来加热。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的玻璃熔融炉监视方法，其特征在于，

所述第一温度传感器以及所述第二温度传感器为热电偶。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的玻璃熔融炉监视方法，其特征在于，

所述第一温度传感器的温度测定部和所述第二温度传感器的温度测定部配置在所述耐火物的内部，对所述耐火物的温度进行测定。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的玻璃熔融炉监视方法，其特征在于，

所述第一温度传感器的温度测定部配置于所述耐火物的内部，对所述耐火物的温度进行测定，

所述第二温度传感器的温度测定部配置于所述耐火物与所述熔融玻璃的边界，对所述熔融玻璃的温度进行测定。

8.根据权利要求6或7所述的玻璃熔融炉监视方法，其特征在于，

所述第一温度传感器的所述温度测定部和所述第二温度传感器的所述温度测定部被贵金属盖覆盖。

9.一种玻璃物品制造方法，其特征在于，具备：

熔解工序，利用使用了权利要求1至8中任一项所述的玻璃熔融炉监视方法的所述玻璃熔融炉，对所述玻璃原料进行熔解；以及

成形工序，对在所述玻璃熔融炉中熔解后的所述熔融玻璃进行成形。