JP6292090B2 - Melting kiln, melting method, and alkali-free glass plate manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、溶解窯、溶解方法、および無アルカリガラス板の製造方法に関する。
The present invention, melting furnace, dissolution method, and relates to the production how the non-alkali glass plate.
溶解窯は、無アルカリガラスの原料を溶融させるものである。溶解窯は、原料が投入される第1室、第1室の上部空間に火炎を形成する第1室バーナ、原料を溶融させてなる溶融ガラスが第1室から供給される第2室、第2室の上部空間に火炎を形成する第2室バーナ、および第1室の下部と第2室の下部とをつなぐスロートとを備える。 The melting furnace melts a raw material of alkali-free glass. The melting furnace includes a first chamber in which raw materials are charged, a first chamber burner that forms a flame in the upper space of the first chamber, a second chamber in which molten glass obtained by melting the raw materials is supplied from the first chamber, A second chamber burner that forms a flame in the upper space of the two chambers; and a throat that connects the lower portion of the first chamber and the lower portion of the second chamber.
第1室バーナや第2室バーナは、天然ガスや重油などの燃料をガスと混合して燃焼することで火炎を形成する。ガスとして主に空気を用いるバーナを空気燃焼バーナ、ガスとして主に酸素を用いるバーナを酸素燃焼バーナという。 The first chamber burner and the second chamber burner form a flame by burning a fuel such as natural gas or heavy oil mixed with gas. A burner that mainly uses air as a gas is called an air combustion burner, and a burner that mainly uses oxygen as a gas is called an oxyfuel burner.
空気燃焼バーナの場合、空気の大部分を占める窒素ガスが燃焼に寄与することなく溶解窯の外に排気される。一方、酸素燃焼バーナの場合、空気燃焼バーナの場合よりも、排気量が少ないので、熱効率が高く、CO2排出量やNOx排出量が少ない。 In the case of an air combustion burner, nitrogen gas occupying most of the air is exhausted outside the melting furnace without contributing to combustion. On the other hand, in the case of an oxyfuel burner, since the amount of exhaust is smaller than in the case of an air combustion burner, the thermal efficiency is high, and the amount of CO 2 emission and NO x emission is small.
空気と酸素ガスとを混合した混合ガスを用いるバーナも使用可能である(例えば、特許文献1参照)。この場合、酸素燃焼バーナの場合は勿論、空気燃焼バーナの場合と比較しても、NOx排出量が多くなることがある(例えば、非特許文献1参照)。詳細には、混合ガス中の酸素濃度が93体積%未満であって25体積%を超える場合に、空気燃焼バーナの場合と比較して、NOx排出量が多くなる。 A burner using a mixed gas in which air and oxygen gas are mixed can also be used (see, for example, Patent Document 1). In this case, of course in the case of oxygen-fired burners, as compared with the case of air combustion burner, sometimes NO x emissions increased (e.g., see Non-Patent Document 1). Specifically, when the oxygen concentration in the mixed gas is less than 93% by volume and more than 25% by volume, the amount of NO x emission increases as compared with the case of the air combustion burner.
無アルカリガラスの場合、一般的なソーダライムガラスの場合に比べて、原料の溶解温度が高く、第1室内の溶融ガラスの液面に泡層が張りやすい。泡層は小さな気泡の集合体であり、気泡は原料の熱分解によるガスの生成などに起因する。泡層は、無アルカリガラスのSiO2含有量が54〜73質量%の場合に特に形成されやすい。 In the case of alkali-free glass, the melting temperature of the raw material is higher than in the case of general soda lime glass, and a foam layer is likely to stick to the liquid surface of the molten glass in the first chamber. The bubble layer is an aggregate of small bubbles, and the bubbles are caused by the generation of gas by thermal decomposition of the raw material. The foam layer is particularly easily formed when the alkali-free glass has a SiO 2 content of 54 to 73 mass%.
泡層があると、溶融ガラス表面が上部空間の雰囲気に直接曝されにくくなる。そのためバーナの火炎から溶融ガラスへの熱輻射が遮られ、溶融ガラスの加熱効率が低かった。 When there is a foam layer, the surface of the molten glass is not directly exposed to the atmosphere of the upper space. Therefore, the heat radiation from the flame of the burner to the molten glass was blocked, and the heating efficiency of the molten glass was low.
一般的なアルカリ成分を含有するガラスの場合、溶融ガラス中のアルカリ含有量が多いほど、溶融ガラス中のB2O3が揮発しやすい。B2O3は、例えばナトリウム化合物として揮発する。 In the case of a glass containing a general alkali component, B 2 O 3 in the molten glass tends to volatilize as the alkali content in the molten glass increases. B 2 O 3 is volatilized, for example, as a sodium compound.
これに対し、溶融ガラス中にNa等のアルカリ成分がほとんど含まれていない無アルカリガラスの場合、上部空間の雰囲気中の水分濃度が高いほど溶融ガラス中のB2O3が揮発しやすい。 On the other hand, in the case of non-alkali glass in which alkali components such as Na are hardly contained in the molten glass, the higher the moisture concentration in the atmosphere of the upper space, the easier the B 2 O 3 in the molten glass volatilizes.
上部空間の雰囲気中の水分量は、バーナの種類に依存する。酸素燃焼バーナの場合、空気燃焼バーナの場合よりも、燃焼後のガスに含まれる水分濃度が高く、溶融ガラス中のB2O3が揮発しやすい。B2O3は、水素化合物として揮発すると考えられる。 The amount of moisture in the atmosphere of the upper space depends on the type of burner. In the case of an oxyfuel burner, the concentration of water contained in the gas after combustion is higher than in the case of an air combustion burner, and B 2 O 3 in the molten glass is likely to volatilize. B 2 O 3 is considered to volatilize as a hydrogen compound.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、泡層を介して溶融ガラスを効率的に加熱でき、且つ、溶融ガラス中のB2O3の揮発を抑制できる、溶解窯などの提供を主な目的とする。 The present invention was made in view of the above problems, can efficiently heat the molten glass through the foam layer, and the volatiles of B 2 O 3 in the molten glass can be suppressed, such as melting furnace The main purpose is provision.
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
SiO2含有量が54〜73質量%、B2O3含有量が0.1〜12質量%の無アルカリガラスの原料を溶解する溶解窯であって、
前記原料が投入される第1室と、
前記第1室の上部空間に火炎を形成する第1室バーナと、
前記原料を溶融させてなる溶融ガラスが前記第1室から供給される第2室と、
前記第2室の上部空間に火炎を形成する第2室バーナと、
前記第1室の下部と前記第2室の下部とをつなぐスロートとを備え、
各前記第1室バーナおよび各前記第2室バーナには、酸素燃焼バーナおよび空気燃焼バーナのいずれかが用いられ、
全ての前記第1室バーナの1時間当たりの総燃焼熱量の50〜100%が前記酸素燃焼バーナによるものであって、
全ての前記第2室バーナの1時間当たりの総燃焼熱量の75〜100%が前記空気燃焼バーナによるものである、溶解窯が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
A melting furnace for melting an alkali-free glass material having a SiO 2 content of 54 to 73 mass% and a B 2 O 3 content of 0.1 to 12 mass%,
A first chamber into which the raw material is charged;
A first chamber burner for forming a flame in the upper space of the first chamber;
A second chamber in which a molten glass obtained by melting the raw material is supplied from the first chamber;
A second chamber burner for forming a flame in the upper space of the second chamber;
A throat connecting the lower portion of the first chamber and the lower portion of the second chamber;
For each of the first chamber burners and each of the second chamber burners, either an oxyfuel burner or an air combustion burner is used,
50-100% of the total combustion heat per hour of all the first chamber burners is due to the oxyfuel burner,
A melting furnace is provided wherein 75-100% of the total combustion heat per hour of all the second chamber burners is due to the air combustion burner.
本発明の一態様によれば、泡層を介して溶融ガラスを効率的に加熱でき、且つ、溶融ガラス中のB2O3の揮発を抑制できる、溶解窯が提供される。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a melting kiln that can efficiently heat a molten glass through a foam layer and can suppress volatilization of B 2 O 3 in the molten glass.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、数値範囲を表す「〜」はその前後の数値を含む範囲を意味する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same or corresponding reference numerals, and description thereof is omitted. In this specification, “to” representing a numerical range means a range including numerical values before and after the numerical range.
図1は、本発明の一実施形態による無アルカリガラス板の製造方法を示すフローチャートである。無アルカリガラス板の製造方法は、溶解工程S12と、成形工程S14とを有する。 FIG. 1 is a flowchart showing a method for producing an alkali-free glass plate according to an embodiment of the present invention. The method for producing an alkali-free glass plate includes a melting step S12 and a forming step S14.
無アルカリガラスは、Na2O、K2O、Li2Oなどのアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないガラスである。本発明に係る無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物の含有量の合量が0.2質量%以下である。 The alkali-free glass is a glass that does not substantially contain an alkali metal oxide such as Na 2 O, K 2 O, or Li 2 O. The alkali-free glass according to the present invention has a total content of alkali metal oxides of 0.2% by mass or less.
無アルカリガラスは、例えば酸化物基準の質量百分率表示で、
SiO2:54〜73%
Al2O3:10〜23%
B2O3:0.1〜12%
MgO:0〜12%
CaO:0〜15%
SrO:0〜16%
BaO:0〜15%
MgO+CaO+SrO+BaO:8〜26%
を含有する。
The alkali-free glass is, for example, in mass percentage display based on oxide,
SiO 2: 54~73%
Al 2 O 3 : 10 to 23%
B 2 O 3 : 0.1 to 12%
MgO: 0 to 12%
CaO: 0 to 15%
SrO: 0 to 16%
BaO: 0 to 15%
MgO + CaO + SrO + BaO: 8-26%
Containing.
無アルカリガラスのB2O3含有量は、高い歪点を得る場合、好ましくは9質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下、特に好ましくは2質量%以下である。 When obtaining a high strain point, the B 2 O 3 content of the alkali-free glass is preferably 9% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, further preferably 3% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less. is there.
また、無アルカリガラスのB2O3含有量は、高い溶解性を得る場合、好ましくは0.3質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、さらに好ましくは1質量%以上である。 In addition, the B 2 O 3 content of the alkali-free glass is preferably 0.3% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and further preferably 1% by mass or more in order to obtain high solubility.
無アルカリガラスの歪点は、好ましくは650℃以上、より好ましくは670℃以上、さらに好ましくは700℃以上である。 The strain point of the alkali-free glass is preferably 650 ° C. or higher, more preferably 670 ° C. or higher, and further preferably 700 ° C. or higher.
無アルカリガラスのT2(溶解の目安となる温度であって、粘度102dPa・sに相当する温度)は、一般的なソーダライムガラスのT2よりも100℃以上高い。無アルカリガラスのT2は、好ましくは1600〜1820℃、より好ましくは1610〜1770℃、さらに好ましくは1620〜1720℃である。 T 2 of the alkali-free glass (a temperature that is a standard for melting and corresponding to a viscosity of 10 2 dPa · s) is 100 ° C. or more higher than T 2 of a general soda lime glass. T 2 of the alkali-free glass is preferably 1600 to 1820 ° C, more preferably 1610 to 1770 ° C, and further preferably 1620 to 1720 ° C.
無アルカリガラス板の水分量を示すβ−OHは、好ましくは0.2〜0.4mm−1、より好ましくは0.2〜0.35mm−1である。β−OHの値が高いほど、水分量が多いことを意味する。水分濃度の高い雰囲気で溶解されるとこの値が高くなる。β−OHの値Bは、無アルカリガラス板の板厚Cおよび透過率Tを測定し、該測定結果を下記式に代入して算出される。無アルカリガラス板の透過率の測定には、一般的なフーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)が用いられる。
B=(1/C)log10(T1/T2)
T1:参照波数4000/cmにおける無アルカリガラス板の透過率(単位:%)
T2:水酸基吸収波数3570/cm付近における無アルカリガラス板の最小透過率(単位:%)
無アルカリガラス板は、液晶ディスプレイなどのディスプレイ用の基板、磁気ディスク用の基板などとして用いられる。無アルカリガラス板の用途は、多種多様であってよい。詳しくは後述するが本実施形態によれば泡等の欠点の少ない、均質な無アルカリガラス板が得られるため、特に高い品質が求められる液晶ディスプレイ用の基板に好適である。
Β-OH indicating the water content of the alkali-free glass plate is preferably 0.2 to 0.4 mm −1 , more preferably 0.2 to 0.35 mm −1 . The higher the value of β-OH, the greater the amount of water. This value increases when dissolved in an atmosphere with a high moisture concentration. The value B of β-OH is calculated by measuring the thickness C and transmittance T of the alkali-free glass plate and substituting the measurement result into the following equation. A common Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR) is used for measuring the transmittance of the alkali-free glass plate.
B = (1 / C) log 10 (T1 / T2)
T1: Transmittance of non-alkali glass plate at a reference wave number of 4000 / cm (unit:%)
T2: Minimum transmittance of non-alkali glass plate in the vicinity of hydroxyl absorption wave number 3570 / cm (unit:%)
The alkali-free glass plate is used as a substrate for a display such as a liquid crystal display or a substrate for a magnetic disk. The use of the alkali-free glass plate may vary widely. As will be described in detail later, according to the present embodiment, a homogeneous alkali-free glass plate having few defects such as bubbles can be obtained. Therefore, it is suitable for a substrate for a liquid crystal display that requires particularly high quality.
図1に示す溶解工程S12では、無アルカリガラスの原料を溶解窯に投入し、原料を溶解して溶融ガラスを得る。 In the melting step S <b> 12 shown in FIG. 1, a non-alkali glass raw material is put into a melting furnace, and the raw material is melted to obtain molten glass.
図1に示す成形工程S14では、溶融ガラスを板状に成形する。成形方法は一般的なものであってよく、例えばフロート法、フュージョン法などが挙げられる。 In the forming step S14 shown in FIG. 1, the molten glass is formed into a plate shape. The molding method may be a common one, and examples thereof include a float method and a fusion method.
フロート法は、溶融金属(例えば溶融スズ)の上に溶融ガラスを連続的に供給し、溶融金属の上で溶融ガラスを水平方向に流動させることにより帯板状に成形する。 In the float process, molten glass is continuously supplied onto a molten metal (for example, molten tin), and the molten glass is flowed in the horizontal direction on the molten metal to be formed into a strip shape.
フュージョン法は、オーバーフローダウンドロー法とも呼ばれ、樋から左右両側に溢れ出した溶融ガラスを樋の左右両側面に沿って流下させ、樋の下端において合流させた溶融ガラスをさらに下方向に流動させることにより帯板状に成形する。 The fusion method is also called the overflow down draw method. The molten glass overflowing from the left and right sides flows down along the left and right side surfaces of the bottle, and the molten glass joined at the lower end of the bottle flows further downward. To form a strip.
尚、溶解工程S12と成形工程S14との間に、清澄装置(例えば減圧脱泡装置)や撹拌装置(例えば撹拌用スターラ−)が設けられていてもよい。 A clarification device (for example, a vacuum degassing device) or a stirring device (for example, a stirring stirrer) may be provided between the dissolving step S12 and the forming step S14.
図2は、図1の溶解工程において用いられる溶解窯を示す断面図である。溶解窯は、第1室21、第1室バーナ26、第2室31、第2室バーナ36、およびスロート41などを有する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a melting furnace used in the melting step of FIG. The melting furnace includes a
第1室21は、無アルカリガラスの原料12が投入されるものである。第1室21は、原料12を溶解し、溶融ガラス14を蓄える。第1室21は、水平な底壁22と、底壁22に対して垂直な上流側壁23、上流側壁23に対して平行な下流側壁24、天井25(例えばアーチ状の天井)などで囲まれる。下流側壁24は、図2に示すように天井25まで達しているが、泡層16よりも高ければよく、図3に示すように天井25まで達していなくてもよい。上流側壁23には、原料12の投入口23aが形成される。
In the
第1室バーナ26は、天然ガスや重油などの燃料をガスと混合して燃焼させることで火炎を形成する。第1室バーナ26は、第1室21の上部空間に火炎を形成し、投入口23aから投入された原料12などを加熱する。原料12は、第1室バーナ26が形成する火炎の輻射熱などによって溶解され、溶融ガラス14に徐々に溶け込む。
The
第1室バーナ26は、上流側壁23と下流側壁24とをつなぐ左右両側壁の開口部から第1室21に火炎を噴出する。第1室バーナ26は、火炎を連続的に噴出してもよいし、火炎を断続的に噴出してもよい。
The
第1室バーナ26は、前記左右両側壁のそれぞれに配設される。第1室バーナ26は、第1室21を挟んで左右対称に配置されてもよいし、第1室21を挟んで千鳥配置されてもよいし、一部が左右対称に配置され一部が千鳥配置されてもよい。
The
各第1室バーナ26には、空気燃焼バーナ、酸素燃焼バーナのいずれかを用いる。複数の第1室バーナ26のうち、全てが酸素燃焼バーナでもよいし、一部が酸素燃焼バーナであり残部が空気燃焼バーナでもよい。
For each
本明細書において、空気燃焼バーナとは、燃料に混合するガスとして主に空気を用いるものをいい、ガスの酸素濃度が25体積%以下のものをいう。ガスの酸素濃度が25体積%以下であれば、空気と酸素ガスとの混合ガスを用いるものでもよいし、空気のみを用いるものでもよい。 In this specification, an air combustion burner refers to one that mainly uses air as a gas mixed with fuel, and refers to one having an oxygen concentration of 25% by volume or less. If the oxygen concentration of the gas is 25% by volume or less, a mixed gas of air and oxygen gas may be used, or only air may be used.
また、本明細書において、酸素燃焼バーナとは、燃料に混合するガスとして主に酸素ガスを用いるものをいい、ガスの酸素濃度が93体積%以上のものをいう。ガスの酸素濃度が93体積%以上であれば、酸素ガスと空気との混合ガスを用いるものでもよいし、酸素ガスのみを用いるものでもよい。 In the present specification, the oxyfuel burner refers to a gas mainly using oxygen gas as a gas mixed with fuel, and a gas having an oxygen concentration of 93% by volume or more. If the oxygen concentration of the gas is 93% by volume or more, a mixed gas of oxygen gas and air may be used, or only oxygen gas may be used.
各第1室バーナ26には空気燃焼バーナ、酸素燃焼バーナのいずれかが用いられるため、NOx排出量が低減できる。
Each first chamber air combustion burner to the
第1室バーナ26による溶融ガラス14の加熱を補助する目的で、溶融ガラス14を通電加熱する電極が第1室21の溶融ガラス14内に設けられてもよい。
For the purpose of assisting heating of the
第1室21の上部空間には、窒素ガスなどの乾燥気体を導入しないことが好ましい。熱効率の低下や、排ガス量の増加が防止できる。
It is preferable not to introduce a dry gas such as nitrogen gas into the upper space of the
第2室31は、原料12を溶融させてなる溶融ガラス14が第1室21から供給されるものである。第2室31は、溶融ガラス14を清澄したり、温度調節したりする。第2室31は、水平な底壁32と、底壁32に対して垂直な上流側壁33、上流側壁33に対して平行な下流側壁34、天井35などで囲まれる。下流側壁34の下部には、溶融ガラス14の取出口34aが形成される。
In the
第2室31の底壁32と、第1室21の底壁22とは、図2に示すように一体化されているが、図4に示すように一体化されていなくてもよい。また、図4に示すように第2室31の底壁32と、第1室21の底壁22に段差Dがあってもよい。尚、第2室31の底壁32と、第1室21の底壁22とはどちらが高くてもよい。
The
第2室31の上流側壁33と、第1室21の下流側壁24とが一体化されているが、図5に示すように一体化されていなくてもよい。
Although the
第2室の天井35と、第1室21の天井25とが一体化されているが、一体化されていなくてもよい。第2室の天井35と、第1室21の天井25とが一体化されない場合としては、例えば、図5に示すように第1室21の下流側壁24と第2室31の上流側壁33が一体化されていない場合が挙げられる。
Although the
第2室バーナ36は、天然ガスや重油などの燃料をガスと混合して燃焼させることで火炎を形成する。第2室バーナ36は、第2室31の上部空間に火炎を形成し、第1室21から供給される溶融ガラス14を加熱する。
The
第2室バーナ36は、上流側壁33と下流側壁34とをつなぐ左右両側壁の開口部から第2室31に火炎を噴出する。第2室バーナ36は、火炎を連続的に噴出してもよいし、火炎を断続的に噴出してもよい。
The
第2室バーナ36は、上流側壁33と下流側壁34とをつなぐ左右両側壁のそれぞれに配設される。第2室バーナ36は、第2室31を挟んで左右対称に配置されてもよいし、第2室31を挟んで千鳥配置されてもよいし、一部が左右対称に配置され一部が千鳥配置されてもよい。
The
各第2室バーナ36には、空気燃焼バーナ、酸素燃焼バーナのいずれかを用いる。複数の第2室バーナ36のうち、全てが空気燃焼バーナでもよいし、一部が空気燃焼バーナであり残部が酸素燃焼バーナでもよい。
For each
各第2室バーナ36には空気燃焼バーナ、酸素燃焼バーナのいずれかが用いられるため、NOx排出量が低減できる。
Each second chamber air combustion burner to the
第2室バーナ36による溶融ガラス14の加熱を補助する目的で、溶融ガラス14を通電加熱する電極が第2室31の溶融ガラス14内に設けられてもよい。
An electrode for energizing and heating the
第2室31の上部空間に、窒素ガスなどの乾燥気体は導入しないことが好ましい。熱効率の低下や、排ガス量の増加が防止できる。
It is preferable not to introduce a dry gas such as nitrogen gas into the upper space of the
スロート41は、第1室21の下部と、第2室31の下部とをつなぐものである。スロート41は、溶融ガラス14で満たされる。スロート41は複数設けられてもよい。第1室21の溶融ガラス14は、スロート41を介して第2室31に供給される。
The
スロート41の入口は、図2では第1室21の下流側壁24に形成されるが、第1室21の底壁22に形成されてもよい。同様に、スロート41の出口は、図2では第2室31の上流側壁33に形成されるが、第2室31の底壁32に形成されてもよい。
Although the inlet of the
ところで、無アルカリガラスのT2は、一般的なソーダライムガラスのT2よりも100℃以上高い。そのため、本実施形態では、第1室バーナ26と第2室バーナ36の両方を用いて溶融ガラス14を加熱する。
Meanwhile, T 2 of the non-alkali glass is higher 100 ° C. or higher than T 2 of the general soda-lime glass. Therefore, in this embodiment, the
無アルカリガラスの場合、一般的なソーダライムガラスの場合に比べて、原料12の溶解温度が高く、第1室21内の溶融ガラス14の液面に泡層16が張りやすい。泡層16は小さな気泡の集合体であり、気泡は原料12の熱分解によるガスの生成などに起因する。泡層16は、無アルカリガラスのSiO2含有量が54〜73質量%の場合に特に形成されやすい。泡層16は、第1室バーナ26の火炎から溶融ガラス14への熱輻射を遮る。
In the case of alkali-free glass, the melting temperature of the
そこで、本実施形態では、全ての第1室バーナ26の1時間当たりの総燃焼熱量の50〜100%(好ましくは55〜100%、より好ましくは60〜100%)が酸素燃焼バーナによるものとする。
Therefore, in this embodiment, 50 to 100% (preferably 55 to 100%, more preferably 60 to 100%) of the total combustion heat amount per hour of all the
空気燃焼バーナの場合、空気の大部分を占める窒素ガスが燃焼に寄与することなく溶解窯の外に排気される。一方、酸素燃焼バーナの場合、空気燃焼バーナの場合よりも、排気量が少ないので、熱効率が高く、CO2排出量やNOx排出量が少ない。 In the case of an air combustion burner, nitrogen gas occupying most of the air is exhausted outside the melting furnace without contributing to combustion. On the other hand, in the case of an oxyfuel burner, since the amount of exhaust is smaller than in the case of an air combustion burner, the thermal efficiency is high, and the amount of CO 2 emission and NO x emission is small.
全ての第1室バーナ26の1時間当たりの総燃焼熱量の50〜100%が酸素燃焼バーナによるものであれば、泡層16を介しても溶融ガラス14を効率的に加熱でき、少ない燃料で溶融ガラス14を所望の温度に加熱できる。総燃焼熱量は各バーナで使用する燃料が完全燃焼した場合に発生する熱量を合算する事で求められる。
If 50 to 100% of the total combustion heat amount per hour of all the
第1室21で溶解された溶融ガラス14が第2室31に供給される。第2室31にはスロート41を通って溶融ガラス14が供給されるため、第1室21の泡層16の影響をほとんど受けることなく第2室31に均質な溶融ガラス14が供給されるため、第2室31では第1室21と異なり泡層16がほとんど形成されない。
第2室31では溶融ガラス14の液面が露出しており、溶融ガラス14が第2室31の上部空間の雰囲気に曝される。第2室31の上部空間の雰囲気中のガスが溶融ガラス14に溶け込む。
In the
ところで、一般的なアルカリ含有ガラスの場合、溶融ガラス中のアルカリ含有量が多いほど、溶融ガラス中のB2O3が揮発しやすい。B2O3は、例えばナトリウム化合物として揮発する。 By the way, in the case of general alkali-containing glass, the greater the alkali content in the molten glass, the easier it is for B 2 O 3 in the molten glass to volatilize. B 2 O 3 is volatilized, for example, as a sodium compound.
これに対し、溶融ガラス中にNa等のアルカリ成分がほとんど含まれていない無アルカリガラスの場合、上部空間の雰囲気中の水分濃度が高いほど溶融ガラス中のB2O3が揮発しやすい。 On the other hand, in the case of non-alkali glass in which alkali components such as Na are hardly contained in the molten glass, the higher the moisture concentration in the atmosphere of the upper space, the easier the B 2 O 3 in the molten glass volatilizes.
上部空間の雰囲気中の水分量は、バーナの種類に依存する。酸素燃焼バーナの場合、空気燃焼バーナの場合よりも、燃焼後のガスに含まれる水分濃度が高く、溶融ガラス中のB2O3が揮発しやすい。 The amount of moisture in the atmosphere of the upper space depends on the type of burner. In the case of an oxyfuel burner, the concentration of water contained in the gas after combustion is higher than in the case of an air combustion burner, and B 2 O 3 in the molten glass is likely to volatilize.
そこで、本実施形態では、全ての第2室バーナ36の1時間当たりの総燃焼熱量の75〜100%(好ましくは80〜100%、より好ましくは85〜100%)が空気燃焼バーナによるものとする。
Therefore, in this embodiment, 75 to 100% (preferably 80 to 100%, more preferably 85 to 100%) of the total amount of combustion heat per hour of all the
全ての第2室バーナ36の1時間当たりの総燃焼熱量の75〜100%が空気燃焼バーナによるものであれば、第1室21の上部空間の水分濃度に比べて第2室31の上部空間の水分濃度が低い。そのため、溶融ガラス中のB2O3の揮発が抑制できる。
If 75 to 100% of the total amount of combustion heat per hour of all the
第1室21の上流端と下流端との流れ方向(図2中左右方向)における距離L1は、好ましくは基準距離L0の50〜75%、より好ましくは基準距離L0の55〜70%である。また、第2室31の上流端と下流端との流れ方向(図2中左右方向)における距離L2は、好ましくは基準距離L0の10〜40%、より好ましくは基準距離L0の15〜35%である。基準距離L0は、第1室21の上流端と第2室31の下流端との流れ方向における距離である。
The distance L1 in the flow direction (left-right direction in FIG. 2) between the upstream end and the downstream end of the
距離L1が基準距離L0の50〜75であり、且つ、距離L2が基準距離L0の10〜40%であれば、第1室21および第2室31において溶融ガラス14をバランス良く加熱することができる。
If the distance L1 is 50 to 75 of the reference distance L0 and the distance L2 is 10 to 40% of the reference distance L0, the
以上、溶解窯、溶解方法、無アルカリガラス板の製造方法、無アルカリガラスの実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。 As mentioned above, although the melting furnace, the melting method, the manufacturing method of the alkali-free glass plate, and the embodiment of the alkali-free glass have been described, the present invention is not limited to the above-described embodiment and departs from the scope of the present invention. Without limitation, various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiment.
例えば、上記実施形態の溶解窯は、第1室21および第2室31を有するが、第2室31から溶融ガラス14が供給される第3室をさらに有してもよい。溶解窯の部屋の数は4つ以上でもよい。また、ガラスの溶解や均質性を促進させるために、第1室21および/または第2室31の底壁に、例えばバブラーなどが設けられていてもよい。
For example, the melting kiln of the above embodiment includes the
12 無アルカリガラスの原料
14 溶融ガラス
16 泡層
21 第1室
22 第1室の底壁
23 第1室の上流側壁
23a 原料の投入口
24 第1室の下流側壁
25 第1室の天井
26 第1室バーナ
31 第2室
32 第2室の底壁
33 第2室の上流側壁
34 第2室の下流側壁
35 第2室の天井
36 第2室バーナ
41 スロート
12 Non-alkali glass
Claims (4)
前記原料が投入される第1室と、
前記第1室の上部空間に火炎を形成する第1室バーナと、
前記原料を溶融させてなる溶融ガラスが前記第1室から供給される第2室と、
前記第2室の上部空間に火炎を形成する第2室バーナと、
前記第1室の下部と前記第2室の下部とをつなぐスロートとを備え、
各前記第1室バーナおよび各前記第2室バーナには、酸素燃焼バーナおよび空気燃焼バーナのいずれかが用いられ、
全ての前記第1室バーナの1時間当たりの総燃焼熱量の50〜100%が前記酸素燃焼バーナによるものであって、
全ての前記第2室バーナの1時間当たりの総燃焼熱量の75〜100%が前記空気燃焼バーナによるものである、溶解窯。 A melting furnace for melting an alkali-free glass material having a SiO 2 content of 54 to 73 mass% and a B 2 O 3 content of 0.1 to 12 mass%,
A first chamber into which the raw material is charged;
A first chamber burner for forming a flame in the upper space of the first chamber;
A second chamber in which a molten glass obtained by melting the raw material is supplied from the first chamber;
A second chamber burner for forming a flame in the upper space of the second chamber;
A throat connecting the lower portion of the first chamber and the lower portion of the second chamber;
For each of the first chamber burners and each of the second chamber burners, either an oxyfuel burner or an air combustion burner is used,
50-100% of the total combustion heat per hour of all the first chamber burners is due to the oxyfuel burner,
A melting furnace in which 75 to 100% of the total combustion heat per hour of all the second chamber burners is due to the air combustion burner.
SiO2:54〜73%
Al2O3:10〜23%
B2O3:0.1〜12%
MgO:0〜12%
CaO:0〜15%
SrO:0〜16%
BaO:0〜15%
MgO+CaO+SrO+BaO:8〜26%
を含有する、請求項1に記載の溶解窯。 The alkali-free glass is expressed by mass% based on oxide,
SiO 2: 54~73%
Al 2 O 3 : 10 to 23%
B 2 O 3 : 0.1 to 12%
MgO: 0 to 12%
CaO: 0 to 15%
SrO: 0 to 16%
BaO: 0 to 15%
MgO + CaO + SrO + BaO: 8-26%
The melting kiln according to claim 1, comprising:
前記溶解工程で溶解された溶融ガラスを板状に成形する成形工程とを有する、無アルカリガラス板の製造方法。 A melting step using the melting furnace according to claim 1 or 2,
The manufacturing method of an alkali free glass plate which has a shaping | molding process which shape | molds the molten glass melt | dissolved by the said melt | dissolution process in plate shape.
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