JP2000063133A - フロートバス内張り用耐火れんがとその評価方法 - Google Patents
フロートバス内張り用耐火れんがとその評価方法Info
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- JP2000063133A JP2000063133A JP10236394A JP23639498A JP2000063133A JP 2000063133 A JP2000063133 A JP 2000063133A JP 10236394 A JP10236394 A JP 10236394A JP 23639498 A JP23639498 A JP 23639498A JP 2000063133 A JP2000063133 A JP 2000063133A
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- lining
- float bath
- float
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B18/00—Shaping glass in contact with the surface of a liquid
- C03B18/02—Forming sheets
- C03B18/16—Construction of the float tank; Use of material for the float tank; Coating or protection of the tank wall
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】短期間で実炉と同様のフレーキンク゛現象を再現でき
るフロートハ゛ス内張りれんがの評価方法とフレーキンク゛現象を起こ
しにくい性能を有するフロートハ゛ス用内張りれんがの提供。 【解決手段】800〜1000℃程度の試験温度で熱分解を起
こしNa2Oを生成するアルカリ化合物、例えば水酸化ナトリウ
ムや炭酸ナトリウム等の水溶液を供試れんがの表面に滴下また
は塗布して、加熱反応させる操作を繰り返すことによ
り、ネフェリンの生成を伴う変質層を形成させると共
に、変質層と未変質層間の亀裂の有無を判定する。ナトリウ
ムとの反応によって生成する変質層が750〜1000℃の温度
で、100〜200kgf/cm2の荷重で、1〜2%の圧縮変形能を有
する耐火れんがを提供する。
るフロートハ゛ス内張りれんがの評価方法とフレーキンク゛現象を起こ
しにくい性能を有するフロートハ゛ス用内張りれんがの提供。 【解決手段】800〜1000℃程度の試験温度で熱分解を起
こしNa2Oを生成するアルカリ化合物、例えば水酸化ナトリウ
ムや炭酸ナトリウム等の水溶液を供試れんがの表面に滴下また
は塗布して、加熱反応させる操作を繰り返すことによ
り、ネフェリンの生成を伴う変質層を形成させると共
に、変質層と未変質層間の亀裂の有無を判定する。ナトリウ
ムとの反応によって生成する変質層が750〜1000℃の温度
で、100〜200kgf/cm2の荷重で、1〜2%の圧縮変形能を有
する耐火れんがを提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、板ガラスの製造法の一
つであるフロート法に用いられるフロートバス内張り用
の耐火れんがおよびその評価方法に関するものである。
つであるフロート法に用いられるフロートバス内張り用
の耐火れんがおよびその評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フロートバスは、金属製のケーシングに
耐火れんがを内張りして構成されており、通常錫や錫合
金からなる溶融金属をその内部に収容して水平な浴面を
形成させ、ガラス溶融炉で溶融したガラスをこの浴面上
に流出させて帯状のガラスとし、水平浴面に沿ってこの
帯状のガラスを浮遊前進させることによって表面が平滑
化された板ガラスとしたあと次工程へ送る設備である。
このようなフロートバスの内張りに使用される耐火物に
は、溶融金属に対する耐食性、板ガラス中に含まれるK2
OやNa2Oに対する耐アルカリ性、板ガラス製造品種の交
替と変化に伴って起こる温度変動に対する耐スポーリン
グ性等が要求される。これらの条件を具備したフロート
バス内張り用耐火れんがとして、従来よりAl2O3が30〜8
0重量％のＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3質耐火れんがが使用されて
いる。また、33〜43重量％のAl2O3と1〜3重量％のアル
カリ化合物を含み16〜20％の気孔率と35〜60N/mm2の圧
縮強さと3000〜10000N/mm2の圧縮弾性係数と4nPmの最大
気体透過率とを持っているシャモット質耐火れんがが耐
アルカリ性に優れると開示されている。（例えば特開平
６−１２２５４３号公報や特開平６−３４０４７１号公
報等)
耐火れんがを内張りして構成されており、通常錫や錫合
金からなる溶融金属をその内部に収容して水平な浴面を
形成させ、ガラス溶融炉で溶融したガラスをこの浴面上
に流出させて帯状のガラスとし、水平浴面に沿ってこの
帯状のガラスを浮遊前進させることによって表面が平滑
化された板ガラスとしたあと次工程へ送る設備である。
このようなフロートバスの内張りに使用される耐火物に
は、溶融金属に対する耐食性、板ガラス中に含まれるK2
OやNa2Oに対する耐アルカリ性、板ガラス製造品種の交
替と変化に伴って起こる温度変動に対する耐スポーリン
グ性等が要求される。これらの条件を具備したフロート
バス内張り用耐火れんがとして、従来よりAl2O3が30〜8
0重量％のＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3質耐火れんがが使用されて
いる。また、33〜43重量％のAl2O3と1〜3重量％のアル
カリ化合物を含み16〜20％の気孔率と35〜60N/mm2の圧
縮強さと3000〜10000N/mm2の圧縮弾性係数と4nPmの最大
気体透過率とを持っているシャモット質耐火れんがが耐
アルカリ性に優れると開示されている。（例えば特開平
６−１２２５４３号公報や特開平６−３４０４７１号公
報等)
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シャモ
ット質れんがを使用した場合、板ガラス中に含まれるア
ルカリ（Ｎａ2Ｏ）はフロートバス内張りれんがに作用
して耐火れんがの表面を変質させ、耐火れんが表面を剥
離させるフレーキング現象がしばしば観察される。フレ
ーキング現象発生のメカニズムは未だ十分に解明されて
いないが、以下のように推察される。すなわち、板ガラ
ス中に含まれるＮａ2Ｏは、フロートバス内の溶融金属
を介して拡散し、内張りれんがの成分と反応してネフェ
リン（Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）を生成して表面
の変質を起こし、容積の増大化を引き起こす。このネフ
ェリンはもとの内張り用耐火れんがに比べて熱膨張係数
が大きいため、長期間使用中の温度変化によって、ネフ
ェリンを生じている表面変質層ともとの耐火れんがの鉱
物組成のままの内部原質部との間に応力が発生し、亀裂
を生じ、一定の厚みで表面が剥離することによりフレー
キング現象を引き起こす。
ット質れんがを使用した場合、板ガラス中に含まれるア
ルカリ（Ｎａ2Ｏ）はフロートバス内張りれんがに作用
して耐火れんがの表面を変質させ、耐火れんが表面を剥
離させるフレーキング現象がしばしば観察される。フレ
ーキング現象発生のメカニズムは未だ十分に解明されて
いないが、以下のように推察される。すなわち、板ガラ
ス中に含まれるＮａ2Ｏは、フロートバス内の溶融金属
を介して拡散し、内張りれんがの成分と反応してネフェ
リン（Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）を生成して表面
の変質を起こし、容積の増大化を引き起こす。このネフ
ェリンはもとの内張り用耐火れんがに比べて熱膨張係数
が大きいため、長期間使用中の温度変化によって、ネフ
ェリンを生じている表面変質層ともとの耐火れんがの鉱
物組成のままの内部原質部との間に応力が発生し、亀裂
を生じ、一定の厚みで表面が剥離することによりフレー
キング現象を引き起こす。
【０００４】耐火れんがの耐食性等の評価方法としては
一般的にルツボ浸食試験法が用いられているが、フロー
トバス内張りれんがのフレーキング現象はれんがの表面
層の変質時の物理的特性によって発生するものであり、
いまだに実炉と同様の変質状態を実験室レベルでしかも
短時間に再現する方法は見いだされていない。まして
や、フレーキング現象と同様の表面に対し平行な表面変
質層部と未変質部との境界に発生する亀裂を発生させる
方法も未だ見いだされてはいない。
一般的にルツボ浸食試験法が用いられているが、フロー
トバス内張りれんがのフレーキング現象はれんがの表面
層の変質時の物理的特性によって発生するものであり、
いまだに実炉と同様の変質状態を実験室レベルでしかも
短時間に再現する方法は見いだされていない。まして
や、フレーキング現象と同様の表面に対し平行な表面変
質層部と未変質部との境界に発生する亀裂を発生させる
方法も未だ見いだされてはいない。
【０００５】フロートバスは通常約１０年間連続操業
し、その間に内張り用耐火れんがを交換することができ
ない。操業中にフレーキング現象が発生すると、板ガラ
ス製品に傷が付いたり、板ガラスに付着した剥離片によ
ってフロートバス出口端後方にあるロールを傷つけると
いう大きなトラブルの原因になるので、フレーキング現
象は是非防止しなければならない問題であるが、その完
全な防止策は未だ見出されていない。
し、その間に内張り用耐火れんがを交換することができ
ない。操業中にフレーキング現象が発生すると、板ガラ
ス製品に傷が付いたり、板ガラスに付着した剥離片によ
ってフロートバス出口端後方にあるロールを傷つけると
いう大きなトラブルの原因になるので、フレーキング現
象は是非防止しなければならない問題であるが、その完
全な防止策は未だ見出されていない。
【０００６】本発明は、実験室レベルでしかも短時間に
実炉と同様のフレーキング現象を再現できる耐火れんが
の評価方法とフレーキング現象が発生しにくい性質を有
するフロートバス内張り用耐火れんがを提供することを
目的としてなされたものである。
実炉と同様のフレーキング現象を再現できる耐火れんが
の評価方法とフレーキング現象が発生しにくい性質を有
するフロートバス内張り用耐火れんがを提供することを
目的としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】そこで本発明
者らは、耐フレーキング性を具備した耐火れんがとして
必要な特性及びその判定方法を見いだし、本発明を完成
させたものである。
者らは、耐フレーキング性を具備した耐火れんがとして
必要な特性及びその判定方法を見いだし、本発明を完成
させたものである。
【０００８】アルカリはフロートバスにおいて約１０年
間と長い期間に亘り、アルカリを含んだ溶融ガラスから
溶融スズを通して供給され続けるため、シャモット質の
ボトムれんがへのアルカリの浸入は絶えず生じており、
浸入したアルカリは炉材と反応し、アルカリ鉱物を生成
する。ボトムれんがの表層に生成する変質層の剥離は未
変質層との境界部に発生する応力に起因するものである
ことから、この変質層がネフェリン化に伴う膨張応力お
よび熱膨張差による応力を吸収し、膨張時に隣接するボ
トムれんがの膨張で容易に変形し亀裂を生じない特性を
具備することが重要である。
間と長い期間に亘り、アルカリを含んだ溶融ガラスから
溶融スズを通して供給され続けるため、シャモット質の
ボトムれんがへのアルカリの浸入は絶えず生じており、
浸入したアルカリは炉材と反応し、アルカリ鉱物を生成
する。ボトムれんがの表層に生成する変質層の剥離は未
変質層との境界部に発生する応力に起因するものである
ことから、この変質層がネフェリン化に伴う膨張応力お
よび熱膨張差による応力を吸収し、膨張時に隣接するボ
トムれんがの膨張で容易に変形し亀裂を生じない特性を
具備することが重要である。
【０００９】浸入したアルカリとボトムれんがの反応に
より、変質層は約１０％のＮａ2Ｏを含み、熱間線膨張
率は１０００℃で約１％と非常に大きい値を示す。よっ
て、変質層はれんが組織を破壊することなく、１〜2％
の変形能を有していれば応力を吸収でき剥離の要因が除
去できる。
より、変質層は約１０％のＮａ2Ｏを含み、熱間線膨張
率は１０００℃で約１％と非常に大きい値を示す。よっ
て、変質層はれんが組織を破壊することなく、１〜2％
の変形能を有していれば応力を吸収でき剥離の要因が除
去できる。
【００１０】アルカリとの反応によって生成される変質
層に所定の変形能を付与するには、無定形のガラス相を
含む原料が使用できる。
層に所定の変形能を付与するには、無定形のガラス相を
含む原料が使用できる。
【００１１】変質層が亀裂を発生するか否かを判定する
には、５〜１５ｍｍの厚みの変質層を形成させる必要が
ある。従来のように炭酸ナトリウム等のアルカリ化合物
をるつぼ形状の試料に入れ加熱する方法では１〜３ｍｍ
程度の薄い変質層しか得られない。これは試料とアルカ
リ化合物との境界付近のアルカリ濃度が高くなり、試料
を浸食したり、グレーズ化を起こすためである。これら
の問題を解決するため、耐火れんがの表面から極少量の
ナトリウム化合物の水溶液を滴下あるいは塗布し、加熱
反応を繰り返すのが有効であることを見いだした。
には、５〜１５ｍｍの厚みの変質層を形成させる必要が
ある。従来のように炭酸ナトリウム等のアルカリ化合物
をるつぼ形状の試料に入れ加熱する方法では１〜３ｍｍ
程度の薄い変質層しか得られない。これは試料とアルカ
リ化合物との境界付近のアルカリ濃度が高くなり、試料
を浸食したり、グレーズ化を起こすためである。これら
の問題を解決するため、耐火れんがの表面から極少量の
ナトリウム化合物の水溶液を滴下あるいは塗布し、加熱
反応を繰り返すのが有効であることを見いだした。
【００１２】ナトリウム化合物としては炭酸ナトリウ
ム、酒石酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等のナトリウ
ムを含み、800℃以上の温度では熱分解してＮａ2Ｏを生
成するものであれば良いが、耐火れんがと反応してネフ
ェリンを多く生成するものが望ましく、中でも水酸化ナ
トリウムが最も適している。水溶液の濃度は溶解度以下
に調整する。濃度が濃いほど１回の滴下または塗布で多
くのナトリウムを耐火れんがに供給でき好都合である。
滴下または塗布する量は表層から５〜１５ｍｍ程度にと
どめるよう調整する。加熱反応の温度はネフェリンが生
成する温度８００〜１０００℃で行うが、温度が高いほ
どネフェリンの生成量が多く試験の目的には好都合であ
る。アルカリ化合物の水溶液の滴下または塗布と加熱反
応回数は耐火れんがの重量を測定し、れんが表層部１５
mmの範囲の重量増加率が５％以上となるまで繰り返す。
これらの操作により、耐火れんがの表層にネフェリンが
生成し、実炉で生成する変質層と同様のものが作製でき
る。この変質層がフレーキングを起こしやすいものであ
れば変質層と未変質層の境界部に亀裂を発生し、フレー
キングを起こしにくいものであれば亀裂の発生は認めら
れない。まさに実炉と同様の状況が観察できる。
ム、酒石酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等のナトリウ
ムを含み、800℃以上の温度では熱分解してＮａ2Ｏを生
成するものであれば良いが、耐火れんがと反応してネフ
ェリンを多く生成するものが望ましく、中でも水酸化ナ
トリウムが最も適している。水溶液の濃度は溶解度以下
に調整する。濃度が濃いほど１回の滴下または塗布で多
くのナトリウムを耐火れんがに供給でき好都合である。
滴下または塗布する量は表層から５〜１５ｍｍ程度にと
どめるよう調整する。加熱反応の温度はネフェリンが生
成する温度８００〜１０００℃で行うが、温度が高いほ
どネフェリンの生成量が多く試験の目的には好都合であ
る。アルカリ化合物の水溶液の滴下または塗布と加熱反
応回数は耐火れんがの重量を測定し、れんが表層部１５
mmの範囲の重量増加率が５％以上となるまで繰り返す。
これらの操作により、耐火れんがの表層にネフェリンが
生成し、実炉で生成する変質層と同様のものが作製でき
る。この変質層がフレーキングを起こしやすいものであ
れば変質層と未変質層の境界部に亀裂を発生し、フレー
キングを起こしにくいものであれば亀裂の発生は認めら
れない。まさに実炉と同様の状況が観察できる。
【００１３】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明する。比
較例１〜３はアルミナ４０〜６０％のシャモット質れん
がであり、実施例１〜３は比較例にそれぞれ無定形シリ
カ質原料を５〜１０％添加したものである。
較例１〜３はアルミナ４０〜６０％のシャモット質れん
がであり、実施例１〜３は比較例にそれぞれ無定形シリ
カ質原料を５〜１０％添加したものである。
【００１４】これらのれんがから１１４×１１４×６５
ｍｍの試片を作製し、１１４×６５ｍｍの面を上にし
て、上面から加熱することのできる電気炉内に設置す
る。この１１４×６５ｍｍの面に水酸化ナトリウム３０
％水溶液を２ｍｌ塗布し、１０００℃まで３時間で昇温
し、１０００℃で１２時間加熱反応を行なわせる。徐冷
後、更に水酸化ナトリウムの塗布と加熱反応を１５回繰
り返した。
ｍｍの試片を作製し、１１４×６５ｍｍの面を上にし
て、上面から加熱することのできる電気炉内に設置す
る。この１１４×６５ｍｍの面に水酸化ナトリウム３０
％水溶液を２ｍｌ塗布し、１０００℃まで３時間で昇温
し、１０００℃で１２時間加熱反応を行なわせる。徐冷
後、更に水酸化ナトリウムの塗布と加熱反応を１５回繰
り返した。
【００１５】徐冷後、試片を切断すると、比較例１〜３
は水酸化ナトリウムを塗布した面に対して、平行な亀裂
が深さ１２〜１５ｍｍの位置に発生していた。一方、実
施例１〜３には塗布面に平行な亀裂の発生は認められな
かった。
は水酸化ナトリウムを塗布した面に対して、平行な亀裂
が深さ１２〜１５ｍｍの位置に発生していた。一方、実
施例１〜３には塗布面に平行な亀裂の発生は認められな
かった。
【００１６】この評価試験によって変質層の生成に伴っ
て発生する応力が、未変質部との境界で亀裂を発生する
ほど大きいか、否かを判定することが可能であり、れん
がのフレーキング性の評価ができる。
て発生する応力が、未変質部との境界で亀裂を発生する
ほど大きいか、否かを判定することが可能であり、れん
がのフレーキング性の評価ができる。
【００１７】次に、上記と同じれんがから５０φ×５０
ｍｍの試片を作製する。試片を水酸化ナトリウム３０％
水溶液に浸漬し、１時間真空引きして、試片に十分なア
ルカリを含浸させる。その後、１０００℃で１２時間加
熱反応させ、ネフェリン化を促進する。この含浸と加熱
の操作は重量増加率が１０％になるまで繰り返す。この
ように十分ネフェリン化させた試料を用いて、９００℃
での荷重変形率（荷重と変形量）を測定した。
ｍｍの試片を作製する。試片を水酸化ナトリウム３０％
水溶液に浸漬し、１時間真空引きして、試片に十分なア
ルカリを含浸させる。その後、１０００℃で１２時間加
熱反応させ、ネフェリン化を促進する。この含浸と加熱
の操作は重量増加率が１０％になるまで繰り返す。この
ように十分ネフェリン化させた試料を用いて、９００℃
での荷重変形率（荷重と変形量）を測定した。
【００１８】無定形シリカ質原料を添加することによ
り、低荷重で容易に変形する変質層を形成することがで
き、いずれもネフェリン化による膨張量１％を十分に吸
収する変形能を有することがわかる。
り、低荷重で容易に変形する変質層を形成することがで
き、いずれもネフェリン化による膨張量１％を十分に吸
収する変形能を有することがわかる。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】以上説明したところからわかるように、
本発明の評価方法を用いれば、実炉に適したフレーキン
グ現象の発生を再現することが可能であり、より適切な
内張り用れんがを選定することができる。
本発明の評価方法を用いれば、実炉に適したフレーキン
グ現象の発生を再現することが可能であり、より適切な
内張り用れんがを選定することができる。
【００２１】また、本発明によるフロートバス内張り用
れんがはフレーキング現象の発生しにくい性質を有する
もので、本発明の耐火れんがをフロートバスの内張りに
使用することにより、フロート法によるガラス製造設備
の安定操業が可能になる。
れんがはフレーキング現象の発生しにくい性質を有する
もので、本発明の耐火れんがをフロートバスの内張りに
使用することにより、フロート法によるガラス製造設備
の安定操業が可能になる。
Claims (2)
- 【請求項１】 板ガラスの製造法の一つであるフロート
法に用いられるフロートバス内張り用耐火れんがの評価
方法において、800〜1000℃程度の試験温度で熱分解を
起こしNa2Oを生成するアルカリ化合物の水溶液を供試れ
んがの表面に滴下または塗布して、加熱反応させる操作
を繰り返すことにより、ネフェリンの生成を伴う変質層
を形成させると共に、変質層と未変質層間の亀裂の有無
を判定することを特徴とする耐火れんがの評価方法。 - 【請求項２】 アルミナを３５〜６０重量％、シリカを
３０〜６０重量％含有するシャモット質れんがにおい
て、耐火れんが表面層にＮａ2Ｏを５〜１５％含浸して
加熱反応させたときに、その変質層部分が750〜1000℃
の温度下、100〜200kgf/cm2の荷重下で１〜2％の圧縮変
形能を有し、かつ請求項１記載の評価試験を15回繰り返
しても亀裂を発生しないことを特徴とするフロートバス
内張り用耐火れんが。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23639498A JP4217927B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | フロートバス内張り用耐火れんがとその評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23639498A JP4217927B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | フロートバス内張り用耐火れんがとその評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000063133A true JP2000063133A (ja) | 2000-02-29 |
| JP4217927B2 JP4217927B2 (ja) | 2009-02-04 |
Family
ID=17000122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23639498A Expired - Fee Related JP4217927B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | フロートバス内張り用耐火れんがとその評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4217927B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006051793A1 (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-18 | Asahi Glass Company, Limited | フロートバス底部用耐火レンガ及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-08-07 JP JP23639498A patent/JP4217927B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006051793A1 (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-18 | Asahi Glass Company, Limited | フロートバス底部用耐火レンガ及びその製造方法 |
| US7708935B2 (en) | 2004-11-09 | 2010-05-04 | Asahi Glass Company, Limited | Float bath bottom refractory brick and process for its production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4217927B2 (ja) | 2009-02-04 |
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