JP2001213663A - メタルバス用煉瓦とその製造方法、およびメタルバス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フロートガラスにおける凹みの発生を抑制でき
るメタルバス用煉瓦の提供。 【解決手段】フロートガラス製造用溶融金属槽であるメ
タルバスに用いられる厚さが２０ｍｍ超である煉瓦であ
って、溶融金属と接する表面から深さ２０ｍｍの部分に
おける３価の鉄のＦｅ₂Ｏ₃換算含有量が質量百分率表示
で０．７％以下であるメタルバス用煉瓦。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フロートガラス製
造用溶融金属槽であるメタルバスに用いられる煉瓦とそ
の製造方法、メタルバス、およびフロートガラス製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】平坦性・均質性に優れるフロートガラス
は、窓ガラス用に限らず広汎な分野で使用されている。
たとえば、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプ
レイパネル等フラットディスプレイパネルに用いられる
ガラス基板には、ガラス基板の大型化が容易であり、か
つ平坦性・均質性に優れるフロートガラスが広く用いら
れている。

【０００３】フロートガラスとは、溶融金属槽にたたえ
られた溶融金属の上に溶融ガラスを供給しこれを浮上搬
送しながら板状に成形されたガラスであり、前記溶融金
属は通常、溶融スズである。以下、本明細書では前記溶
融金属が溶融スズである場合について述べ、また前記溶
融金属槽をメタルバスという。なお、メタルバスの上部
空間はケーシングによって密閉空間とされており、該密
閉空間は、窒素と水素を主成分とする還元性ガスによっ
て満たされている。これは、メタルバスにたたえられた
溶融スズの酸化を防止するためである。

【０００４】メタルバスは煉瓦によって組み上げられて
おり、前記煉瓦としては通常、鉄酸化物を含有するＳｉ
Ｏ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系粘土質煉瓦が使用される。また、前記
粘土質煉瓦の形状は直方体のものが主である。前記Ｓｉ
Ｏ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系粘土質煉瓦は概略次のようにして製造
される。すなわち、まず原料を混合・混練し、次にこの
原料を型に入れて焼成し、得られた焼成煉瓦を所定の形
状に加工して製造される。

【０００５】フロートバスはフロートガラス製造開始に
先立ち熱上げ（昇温）される。この熱上げはフロートガ
ラス製造時の温度（運転温度）に達するまで行われる
が、通常は前記温度に達する前の温度、たとえば３００
〜３５０℃に２０〜５０時間保持される。これは、メタ
ルバス等に使用されている煉瓦等に残存している可能性
がある水分を除去するために行われるものである。その
後、フロートバス内を還元性ガスで満たし、かつスズを
メタルバスに投入しながら運転温度まで昇温する。熱上
げ終了後、メタルバスの溶融スズ上に溶融ガラスが導入
され、フロートガラス製造が開始される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】フロートガラス製造時
には、しばしば、フロートガラスの溶融スズと接触して
いた方の面（ボトム面）に数十μｍ〜数百μｍの大きさ
の、泡が破れたような凹みが発生することがあった。こ
の凹みは、フロートガラスの用途によっては製品欠点と
なる可能性がある。なお、前記凹みを以下では単に凹み
という。本発明は、凹みの発生を抑制するためのメタル
バス用煉瓦とその製造方法、メタルバスおよびフロート
ガラス製造方法の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、フロートガラ
ス製造用溶融金属槽であるメタルバスに用いられる厚さ
が２０ｍｍ超である煉瓦であって、溶融金属と接すべき
表面からの深さ２０ｍｍの部分における３価の鉄のＦｅ
₂Ｏ₃換算含有量が質量百分率表示で０．７％以下である
メタルバス用煉瓦、および、前記メタルバス用煉瓦の製
造方法であって、厚さが２０ｍｍ超であり、かつ３価の
鉄を含有する煉瓦を還元処理するメタルバス用煉瓦の製
造方法を提供する。

【０００８】また、溶融金属と接する部位に前記メタル
バス用煉瓦が用いられているメタルバスであって、該メ
タルバス用煉瓦が、溶融金属と接する表面からの深さ２
０ｍｍの部分における３価の鉄のＦｅ₂Ｏ₃換算含有量が
質量百分率表示で０．７％以下となるように用いられて
いるメタルバスを提供する。さらに、前記メタルバスを
用いるフロートガラス製造方法を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のメタルバス用煉瓦（以下
単に本発明の煉瓦という。）の厚さは２０ｍｍ超であ
る。２０ｍｍ以下では強度が小さくなりすぎる。好まし
くは２００ｍｍ以上である。なお、本発明の煉瓦の典型
的な厚さは３０５ｍｍ、典型的な大きさは９６２ｍｍ×
６０８ｍｍである。

【００１０】本発明の煉瓦は、メタルバス中の溶融スズ
と接触する部位に用いられ、該接触すべき表面からの深
さ２０ｍｍの部分における３価の鉄のＦｅ₂Ｏ₃換算含有
量は質量百分率表示で０．７％以下である。０．７％超
では凹み発生を抑制する効果が小さくなりすぎる。好ま
しくは０．５％以下、より好ましくは０．３％以下、特
に好ましくは０．１％以下であり、最も好ましくは３価
の鉄を含有しないことである。以下、前記「該接触すべ
き表面からの深さ２０ｍｍの部分における３価の鉄のＦ
ｅ₂Ｏ₃換算含有量」を単にＦｅ₂Ｏ₃含有量という。

【００１１】本発明の煉瓦の水素ガス拡散能は小さいこ
とが好ましい。水素ガス拡散能が大きいと、メタルバス
上部空間に存在する水素ガスが本発明の煉瓦内部に拡散
してこの煉瓦内部に吸蔵されるおそれがある。また、本
発明の煉瓦の耐アルカリ性は高いことが好ましい。耐ア
ルカリ性が低いと、フロートガラス中にアルカリ金属酸
化物が含有されている場合、該アルカリ金属酸化物に起
因するアルカリ金属成分が溶融スズ中に存在し、該アル
カリ金属成分が煉瓦を侵食するおそれがある。

【００１２】本発明の煉瓦はＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系粘土
質煉瓦であることが好ましい。水素ガス拡散能が小さ
く、また耐アルカリ性が高いからである。ＳｉＯ₂−Ａ
ｌ₂Ｏ₃系粘土質煉瓦の質量百分率表示の平均組成は、Ｓ
ｉＯ₂含有量：４０〜７０％、Ａｌ₂Ｏ₃含有量：３０〜
５０％、Ｆｅ₂Ｏ₃に換算したＦｅ含有量：０〜３％、で
あることが好ましい。ここで、前記Ｆｅ含有量はいわゆ
る全鉄含有量であり、また、Ｆｅは必須成分ではない。
なお、従来使用されているＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系粘土質
煉瓦における全鉄含有量は１％以上である。以下、含有
量は質量百分率で表示する。

【００１３】本発明の煉瓦の全鉄含有量は、好ましくは
２％以下、より好ましくは１．３％以下、さらに好まし
くは１％以下，特に好ましくは０．９％以下、最も好ま
しくは０．８％以下である。

【００１４】次に、本発明の煉瓦を製造する方法の好ま
しい態様について説明する。この態様においては、厚さ
が２０ｍｍ超であり、かつ３価の鉄を含有する煉瓦を還
元処理する。この態様は、鉄を含有する本発明の煉瓦の
製造に好適である。特に、その全鉄含有量が０．８％以
上の場合に好適である。まず原料を混合・混練し、この
原料を型に入れて焼成し、得られた焼成煉瓦を厚さが２
０ｍｍ超の所望の形状に加工する。なお、前記原料とし
てはその１種以上に鉄分が含有されているものを用い
る。また、前記焼成煉瓦には、この鉄分中に存在してい
た、またはこの鉄分の一部または全部が酸化されてでき
た３価の鉄が存在する。

【００１５】次に、前記加工された焼成煉瓦を還元処理
する。たとえば、窒素と水素からなり水素の体積百分率
濃度が５％以上である還元雰囲気下で、１０〜２０℃／
時の昇温速度で８００℃以上の温度まで昇温し、該８０
０℃以上の温度に３時間以上保持する再焼成を行う。こ
の再焼成は、トンネル窯、単独窯等を用いて行われる。
この還元処理により、前記焼成煉瓦中に存在していた３
価の鉄を、主として２価の鉄に変化させ、Ｆｅ₂Ｏ₃含有
量を０．７％以下にする。

【００１６】前記再焼成温度と該温度に保持する時間
は、前記焼成煉瓦のＦｅ₂Ｏ₃含有量と再焼成後の煉瓦の
Ｆｅ₂Ｏ₃含有量の所望量とに応じて調整される。前記焼
成煉瓦のＦｅ₂Ｏ₃含有量が０．７１〜１％、再焼成後の
煉瓦のＦｅ₂Ｏ₃含有量の所望量が０．０１〜０．５％で
ある場合、前記再焼成温度として９５０〜１１００℃、
前記保持時間として１０〜２０時間、がそれぞれ好まし
く例示される。

【００１７】本発明のメタルバスは、溶融スズと接する
部分の少なくとも一部に本発明の煉瓦を用いて組み上げ
られている。該煉瓦のＦｅ₂Ｏ₃含有量は０．７％以下で
あり、これによりフロートガラス製造時の凹み発生が抑
制される。本発明のメタルバスの好ましい態様において
は、溶融スズと接する部分の５０％以上の部分に本発明
の煉瓦を用いて組み上げられている。前記部分のすべて
に本発明の煉瓦を用いて組み上げることがより好まし
い。

【００１８】本発明のフロートガラス製造方法において
は、本発明のメタルバスで溶融ガラスが板状に成形さ
れ、フロートガラスが製造される。

【００１９】

【実施例】市販されているメタルバス用粘土質煉瓦（Ｖ
ＧＴ−ＤＹＫＯ社製、商品名：Ｖｅｒｒａｌ−４０Ｆ
Ｔ）を厚さ１００ｍｍ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ
に加工した。この煉瓦の平均的な組成は、ＳｉＯ₂：５
５％、Ａｌ₂Ｏ₃：４０％、Ｆｅ₂Ｏ₃：１％、その他成
分：４％である。

【００２０】この加工された煉瓦を、窒素と水素からな
り水素の体積百分率濃度が１０％である還元雰囲気下
で、表に示す焼成温度（単位：℃）で１２時間焼成した
（例１、例２）。例３においてはこの焼成は行わなかっ
た。なお、ここでいう焼成は前記再焼成に相当する還元
処理である。

【００２１】例１〜３の煉瓦の表面から２０ｍｍの部分
を切断して除去し、残った煉瓦の切断面における３価の
鉄および２価の鉄の含有量を測定した。３価の鉄のＦｅ
₂Ｏ₃換算含有量および２価の鉄のＦｅＯ換算含有量を、
それぞれ表のＦｅ₂Ｏ₃およびＦｅＯの欄に質量百分率表
示で示す。例１〜３における全鉄含有量は０．８〜１．
０％の範囲でばらついているが、これは使用した煉瓦の
組成のばらつきによるものと考えられる。

【００２２】また、図１に概略を示すメタルバス模擬装
置を用いて凹みの発生頻度を評価した。この評価につい
て以下に説明する。前記メタルバス用粘土質煉瓦（ＶＧ
Ｔ−ＤＹＫＯ社製、商品名：Ｖｅｒｒａｌ−４０ＦＴ）
を加工して、内径６０ｍｍ、内寸高さ１００ｍｍ、底面
厚さ２０ｍｍ、側面厚さ１０ｍｍの煉瓦ルツボを作製
し、例１、例２と同じようにして焼成した。また、前記
焼成を行わない例３の煉瓦ルツボも用意した。図１中の
１は、このようにして用意された煉瓦ルツボである。

【００２３】一方、評価用ガラスとして、質量百分率表
示の組成が、ＳｉＯ₂：５６％、Ａｌ₂Ｏ₃：１１％、Ｂ₂
Ｏ₃：６％、ＭｇＯ：２％、ＣａＯ：３％、ＳｒＯ：７
％、ＢａＯ：１５％、であり、厚さが０．７ｍｍ、大き
さが４０ｍｍ×４０ｍｍであるガラス板を用意した。

【００２４】煉瓦ルツボ１に、溶融状態での深さが３０
ｍｍとなるようにスズを入れ、窒素と水素からなり水素
の体積百分率濃度が１０％である還元雰囲気下で１１０
０℃まで昇温し、スズを溶融スズ２とした。この昇温途
中の８００℃において前記ガラス板を溶融スズ２の表面
に静かに浮かべた。このガラス板は１１００℃において
溶融状態のガラス３になった。

【００２５】１１００℃に１０分間保持した後７００℃
まで冷却してガラス３を固化させ、固化したガラス３を
メタルバス模擬装置から取り出した。取り出したガラス
３のボトム面の５ｍｍ×５ｍｍの領域を走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）により観察し、大きさが２０〜２００μｍ
の範囲の凹みの数を調べた。

【００２６】このテストを３回繰り返し前記凹みの数の
平均値を算出した。その結果を表の凹みの欄に、例３を
１００とした場合の相対値で示す。この相対値は３０以
下であることが好ましい。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明により、フロートガラスにおける
凹みの発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】メタルバス模擬装置の概略図。

【符号の説明】

１：煉瓦ルツボ ２：溶融スズ ３：ガラス

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フロートガラス製造用溶融金属槽であるメ
   タルバスに用いられる厚さが２０ｍｍ超である煉瓦であ
   って、溶融金属と接すべき表面からの深さ２０ｍｍの部
   分における３価の鉄のＦｅ₂Ｏ₃換算含有量が質量百分率
   表示で０．７％以下であるメタルバス用煉瓦。
2. 【請求項２】ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系粘土質煉瓦である請
   求項１に記載のメタルバス用煉瓦。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載のメタルバス用煉
   瓦の製造方法であって、厚さが２０ｍｍ超であり、かつ
   ３価の鉄を含有する煉瓦を還元処理するメタルバス用煉
   瓦の製造方法。
4. 【請求項４】溶融金属と接する部位に請求項１または２
   に記載のメタルバス用煉瓦が用いられているメタルバス
   であって、該メタルバス用煉瓦が、溶融金属と接する表
   面からの深さ２０ｍｍの部分における３価の鉄のＦｅ₂
   Ｏ₃換算含有量が質量百分率表示で０．７％以下となる
   ように用いられているメタルバス。
5. 【請求項５】請求項４に記載のメタルバスを用いるフロ
   ートガラス製造方法。