JPH04504708A - ガラス製造用溶融炉及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガラス製造用溶融炉及び方法 本発明は、溶融炉でガラスを製造する方法であって、ガラスバッチ材料を溶融炉 の一端から仕込み、炉中にある溶融した浴物質上にブランケット層を形成し、前 記溶融物質と少くとも１台の炉バーナの炎とによって加熱して炉の他端まで通過 する間に溶融及び前記溶融浴物質と混合し、並びに溶融ガラスを前記炉の他端か ら取出すガラス製造方法に関する。又、本発明は、本方法に従ってガラスを製造 する場合に使用する溶融炉に関する。

前述によるガラス製造方法で高品質のガラスを得るために、確実にガラス混合物 が高度に均質になること、つまり、投入された連続的に溶融するガラスバッチ材 料を、既に炉中に存在する溶融ガラスと十分に混合することが必要である。

他方、経済性の理由から、炉中の溶融ガラス物質の滞留時間を減少し、ガラス材 料の加熱と溶融に適用する単位エネルギー当りの溶融ガラスの生産量を増加する ことが要望される。又、現在ある炉装置の能力を増加できることが望ましい。

従って、最高の結果を得るために、利用可能な溶融エネルギーと得られる混合物 に対応するよう通し流量を適合させることが必要である。炉に供給できるエネル ギー量は、とりわけ生じた炉の温度が過度に高くなってはいけないという事実に よって限定される。これに関して決定的なことは、通常、炉中での最高温度を示 す箇所での類アーチ又は炉ボールド温度である。混合効率は、ガラス溶融物の混 合が浴で得られる流れに全体として依存するので、溶融浴での温度勾配に依存す る。従来式の溶融装置でのガラス物質の混合と均質化には、バッチ材料の炉への 導入、そこから溶融ガラスの除去など他の因子もガラス物質に起きる動きに影響 するが、対流が非常に重要である。側部取付は炉バーナを備える溶融装置を従来 と同様に操作する場合、ガラス物質の主要な２種の流れ、すなわち、送込み端か ら炉中の最高温度ゾーンまで伸び、通常前記送込み端から炉の長さの２／３から ３／４の距離にわたる溶融ゾーンでの流れ、並びに、炉の最高温度ゾーンと炉の 除去端との間を伸びる清澄化ゾーンでの流れを保持する試みがなされている。

これらの流れは、溶融ガラスが常により低温の箇所に向かう方向で流動する傾向 にあるので生じる。従って、最高温度ゾーンで溶融物の表面にまで上昇している 高温のガラスは、より低温の投入端に向かって流れ、また溶融浴の表面石で、そ の上を浮き連続的に溶融物に溶融するバッチ材料の下を流動する。ガラスが冷却 し、送込み端に接近するとガラスの密度はより高くなり、それと共に下方に向か う流れが生じ、炉の底部に沿って最高温度ゾーンまで戻る。

溶融物の上層での別の流れは、最高温度ゾーンから、より低温の炉の除去端に向 き、除去端で流れは下方に向く。

炉から除去されない部分の溶融物は、炉の底に沿って最高温度ゾーンに戻る。こ の種の炉の場合、最高温度ゾーンの位置は、炉バーナにより調整する。

業界の熟練者が認めるように、炉バーナを炉の入口端に置いた溶融装置によって 、ガラス物質の所望の流れを対応して達成する。

側部取付は炉バーナを備える溶融装置の生産性を向上する意図で、一対の対向す る、所謂オキシ−燃料タイプの強力バーナを炉に設け、炉の最高温度ゾーンを強 化し、更に熱を供給するため、これらのバーナを溶融物の自由液面に向けること が提案された（Ｗ０８２１０４２４６参照）。

このゾーンでガラス表面以上に位置するレンガ製の内張りの温度は、通常、内張 り材料の臨界温度に既に完全に近づいているので、この技術によっては、限定的 な程度でしか更に加熱を成し遂げることができない、更に、補助エネルギーはこ の操作の比較的後に供給され、このエネルギーの有効性を低下する。補助エネル ギーを早く供給できれば、その結果特に溶融がより迅速に、又溶融物の脱気がよ り完全になる等溶融物の清澄化が改良されるので、それだけ容易に、生産速度を 増加できる。

ヨーロッパ特許明細書第０１２７５１３号には、ガラスバッチ材料を炉の送込み 端で酸素−燃料バーナを補助として強力に加熱するガラス溶融方法が記載されて いる。これにより、炉のアーチに何ら限定されることなく大量の補助エネルギー を炉に供給できる。しかし、大量の熱エネルギーを炉の入口端で供給する場合、 炉の望ましい温度プロフィールが不適当な方法で変化し、その結果、混合に必要 な対流を起こし、溶融ガラスを均質化及び清澄化するために溶融物に要求される 温度勾配が得られない、生産速度が高い場合、その結果、ガラスバッチ材料が十 分に溶融せず、また溶融物の残りと均質化することなく最高温度ゾーンを通過し 、その結果低品質のガラス、モして又多数の泡を含むガラスとなる危険性がある 。

本発明の主な目的は、炉から取り出した溶融ガラスの性質を損うことなく生産の 収率を向上するように付加的な熱エネルギーを供給可能にするガラス製造方法を 提供することである。

本発明は、特にガラスバッチ材料の溶融を促進する意図で、同時に付加的な熱エ ネルギーを溶融物にその最高温度の箇所で供給し、溶融物での望ましい対流を得 るため必要な温度勾配を保つという条件で、かなりの付加的な熱エネルギー又は 補助エネルギーを炉の送込み端でガラスバッチ材料に供給できるという認識に基 づくものである。

本発明の別の目的は、該方法に従って操作するガラス製造用溶融炉を提供するこ とである。

本発明の、また詳細な説明の導入部分で明示した種類の方法は、炉の送込み端で 少くとも１台の所謂酸素−燃料バーナを補助としてバッチ材料を付加的、強力に 加熱すること、及び炉の実質的に温度が最高の箇所で別の少くとも１台の所謂酸 素−燃料バーナを補助として溶融物質を付加的、強力に加熱することを組合せる ことを特に特徴とする。

本方法は、ガラス物質を混合、均質化するために必要な溶融物での対流を保つ結 果、品質を保持しながら生産の歩留りを増大するように、ガラスバッチ材料と溶 融ガラス物質の加熱を強めることを可能にするものである。

発明の方法及び該方法に従って操作する発明の溶融炉の残りの特徴は、続く請求 の範囲で説明する。

本発明を、実施態様を例示し、添付図面と関連して更に詳細に説明する。

第１図は、本発明の溶融炉の縦断面図である。

第２図は、第１図に示す炉の横断面図である。

第３図は、第１図の炉を上方から見た、一部所面の図面であり、バーナの位置を 示す。

第４図は、端部取付は炉バーナな備える炉に関して第３図に対応する図面である 。

第１〜３図に示した溶融装置は、側部取付は炉バーナを備える種類のものである 。炉は後端壁１、前端及び仕切り壁２、底３、アーチ形屋根４．２個の側壁５を 含む、ガラスが製造され、粉砕ガラスや望ましい鉱物を含有することもできるガ ラスバッチ材料６を、後端壁１の送込み開口部７を介して仕込む。炉に仕込んだ バッチ材料は、炉に存在する溶融ガラスの相対的に高度に粘稠な浴８上に浮く、 バッチ材料が、バーナの炎と下方の高温ガラス浴８の両方で加熱されながら前進 するにつれ、溶融し、溶融ガラスと混合する。浴８の、参照番号８を付した最高 温度ゾーンに到達する時には、下方の溶融ガラス中に溶融してしまう。

側部取付はバーナは、燃料供給ノズル１０、その燃料はガス又は油のどちらでも よく、及び燃焼空気と廃ガスが通過するための比較的大きい開口部１１とからな る。両側壁に同数のバーナを設け、空気開口部１１は、好ましくは炉側部に沿っ て配置した再生器１５と連通ずる。これらの再生器を第２図と第３図に略図で示 す。炉を運転している時、炉の一方の側壁上のバーナと、他方の側壁上のバーナ と交互に使用し、高温の燃焼ガスを、その時バーナが不活性である側の側壁の開 口部１１を通過して出る。燃焼ガスは再生器を加熱する働きをし、続いてその熱 を用いて、炉の前記側の側壁上のバーナな活性化する時燃焼空気を予備加熱する 。

ガラス浴８の最高温度ゾーン９を、望ましい位置、通常、入口端１から炉の長さ の２／３から３／４に対応する距離に置くようにバーナを調整する。それと共に 、前記ガラス物質での温度勾配に起因する流れを、矢印ＡとＢ夫々で示す通路に 沿って発生させるよう試みる。溶融ガラスは、炉底３に沿って最高温度ゾーン９ に間通路を通って戻り、前記箇所での浴表面に向かって上昇し、２種の流れに分 かれ、炉の後端壁と前端壁のより低温域に夫々向かい、そこでガラスは底まで沈 み、その後最高温度ゾーンに戻る。この幾分簡単にした説明では他の事と共に横 方向の流れを説明しなかった。しかし、上記に論じた流れは、大多数の溶融装置 に望まれる主要な流れを表す。

送込み開口部７から最高温度ゾーン９まで伸びる区域は、溶融ゾーンを表し、そ こで炉に仕込んだガラスバッチ材料６を溶融ガラス８に溶融する。炉の最高温度 ゾーン９と前端壁２間を伸びる区域が清澄化ゾーンをなし、そこでガラス８の最 終的な均質化が起き、気泡はガラス浴から出ることができる。最終的な、均質化 されたガラスを送出し開口部１２を介して除去し、続くガラス製造機械に供給す る炉に仕込んだバッチ材料６を溶融する工程を促進し、更に有効にする目的で、 本発明に従い、少くとも１台、例示した実施態様では２台の非常に有効な、酸素 −燃料タイプの補助バーナ１３を炉の送込み端に設置する。これらのバーナの炎 をまだ固状のバッチ材料の加熱を促進するように該材料に向ける。炎の温度が非 常に高くなるように燃料と酸素の混合物をバーナに送る。従って、大気の非燃焼 成分をバーナで加熱する必要がない、この結果、燃焼は更に有効になる。

しかし、この付加的な熱エネルギーを炉の送込み端だけで供給すれば、ガラス物 質の温度勾配、それと共に流れ条件が変化し、均質化が損われる。除去するガラ ス物質を増すと、非溶融バッチ材料が溶融ゾーンを通過し、清澄化ゾーンに入る 危険性がある。それと共に、清澄化ゾーンで完全に脱気するための時間は、過剰 に短くなるだろう。

このような問題を本発明に従って解決する目的で、補助バーナ１３と、少くとも １台、例示の実施態様では対向した２台の、炉の側壁５に取付ける所謂酸素−燃 料タイプのバーナ１４とを組合せる。好ましくは、これらのバーナの炎を、浴の 最高温度ゾーン９に対応する位置で斜め下方に浴の表面に向ける。最高温度ゾー ンの温度は、これらのバーナの補助で上昇し、それと共に、炉の温度プロフィー ルや浴の温度勾配が、補助バーナを設けない炉の場合と本質的に同等の方法で最 適化できる。

第２図から理解されるように、補助バーナ１４を僅かに下方に浴の表面に向ける 。適切な傾き角は０〜３０”で、好ましくは１０〜２０°でよい、又、バーナを 僅かに斜めに炉の入口端に向けてもよい。

第３図に示すように、炉の送込み端に取付けた補助バーナ１３を、バッチ材料６ の送り方向に関して斜め前方及び内方に向ける。しかし、バーナ１３とバーナ１ ４の正確な位置決めと整列は、使用する炉の種類と主要な操作条件に依存して決 定されよう０発明の中心は、付加的な熱エネルギー又は補助エネルギーを、送込 み端と本質的に炉の最高温度ゾーンの両方で炉に供給することであるが、バーナ の数は、所望により変えてもよい。熱エネルギーを増すために使用した記載の酸 素−燃料タイプのバーナな、１台以上の従来式の炉バーナと置き換えて使用して もよい。

炉を操作している時、全ての補助バーナを同時に又は交互に活性化でき、ある時 に活性な典型的な炉バーナと同じ側に置かれた補助バーナだけ活性化してよい。

使用する酸素−燃料バーナは所望の構成をとってよく、例えば、”オキシフニー アルバーナ（Ｏｘｙｆｕｅｌ−ｂｕｒｎｅｒｓ）”という名称でＡＧＡ　ＡＢが 販売する種類のバーナからなってよい。適切な電力範囲はバーナ当９０．１〜４ ＭＷである。使用する燃焼ガスは好ましくは天然ガスであるが、勿論他のガスも 使用してよい。

第４図は、従来の炉の炎１６が馬蹄状の形状をもち、炉の後端壁２１の片側夫々 のバーナ１７，１８から出、前記後端壁の反対側に設けた開口部１９．２０を介 して廃ガスを吸引する。空気開口部１９．２０はまた再生器２２．２３に夫々連 通し、従って、２台のバーナを交互に使用し、前記開口部を介して空気の流れを 逆向きにして燃焼空気を予備加熱できる。数字２４はバッチ材料を炉に仕込む入 口開口部を示し、最終的なガラス物質を送出し開口部２５を介して除去する。

例示の実施態様の場合バッチ材料の付加的で強力な加熱を、空気開口部１９．２ ０の間に設置した、所謂酸素−燃料タイプの非常に強力なバーナ２６の援助で達 成する。炉中で所望の温度プロフィールを保つため、本発明に従って２台の、所 謂酸素−燃料タイプの更なる補助バーナ２７゜２８を炉に設け、その炎で炉の最 高温度ゾーンの溶融ガラスを、前の実施態様に関連して説明した同様の方法で更 に加熱する。

この場合、要求事項や操作条件に依存して、互いに対向する補助バーナ２７，２ ８の一方又は両方を活性化できる。炉の後端壁２１上の単独バーナを、炉に仕込 んだバッチ材料の所望の加熱を達成するため、任意に更なる補助バーナを設置し て補う事ができる。

従って、本発明を適用した場合、この付加的又は補助エネルギーの主要部分を、 アーチ温度が比較的低い溶融ゾーンの始めに供給できるので炉の臨界アーチ温度 を越えることなくバッチ材料をより迅速に溶融するよう、より多量のエネルギー を供給できる。試験で判明したところによると、この結果歩留りが上昇、即ち、 高品質を保ちながら単位当りの供給エネルギーに対してより多量の溶融ガラスを 取出すことができる。特に、バッチ材料を炉の初期の段階で溶融し、又、ガラス 溶融物の効果的な混合と均質化を達成するため必要な温度勾配が、溶融ゾーンと 清澄化ゾーンの両方でのガラス温度を高めると同時に保持されるため、上記が達 成される。この清澄化ゾーンでの温度の上昇により特に気泡が溶融浴から更に容 易に出ることができる。

平成３年１０月１４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．溶融炉によるガラスの製造方法に於て、バッチ材料を溶融炉にその一端から 仕込み、この材料は炉に存在する溶融物質上でプランケット層を形成し及び前記 溶融物質と少くとも１台のバーナの炎によって加熱され、バッチ材料が炉の他端 に向かって動く間に溶融及び前記溶融物質と混合し、溶融ガラスを炉の前記他端 から取出し、この方法に於て、炉中でバッチ材料の強力な加熱を、一部は炉の送 込み端で、一部は前記送込み端の下流で、少くとも１台の所謂酸素−燃料バーナ の援助で行うものであって、前記炉の溶融物質の付加的で強力な加熱を、実質的 に最高温度ゾーンで、炉の送込み端の下流に設置した前記酸素−燃料バーナによ り達成することを特徴とする溶融炉によるガラスの製造方法。 ２．炉の前記最高温度ゾーンでの溶融物質の前記付加的で強力な加熱を、２台の 互いに対向した、斜め下方に溶融浴の表面に向けた、所謂酸素−燃料バーナの援 助で行うことを特徴とする請求の範囲１記載の方法。 ３．バッチ材料の付加的で強力な加熱を炉に送込み端で、２台の、炉の側部から 炉の長手方向中心線に斜め内方及び前方に向けた所謂酸素−燃料バーナの援助で 行うことを特徴とする請求の範囲１又は２記載の方法。 ４．炉の一方の側部に取付けた酸素−燃料バーナを炉の他方の側部に取付けた酸 素−燃料バーナと交互に活性化することを特徴とする請求の範囲１又は２記載の 方法。 ５．２台の典型的な炉バーナを炉の後端壁に取付けた炉に適用する場合、バッチ 材料の付加的で強力な加熱を、この２台の存在する典型的な炉バーナ間に取付け た、所謂酸素−燃料バーナの援助で、炉の送込み端で達成することを特徴とする 請求の範囲１〜４の何れかに記載の方法。 ６．一端にバッチ材料（６）を仕込む送込み開口部（７）を設けたガラス製造用 溶融炉であって、少くとも１台の炉バーナ（１０，１１）を含み、バーナの炎は 作動して、炉に存在する溶融ガラス（８）と共に、炉に仕込まれ前記溶融ガラス 上に層の形状で存在するバッチ材料を、前記バッチ材料が炉の他端（２）に向か って通る間に加熱、溶融して前記バッチ材料が前記溶融ガラスと混合し、溶融炉 の他端に溶融ガラス送出し装置（１２）が設けてあり、溶融炉は更に、炉の送込 み端（１）で所謂酸素−燃料タイプの１台のバーナ（１３）と、前記送込み端の 下流の所謂酸素−燃料タイプの少くとも１台の更なるバーナ（１４）と組合せて 含むものであって、炉の送込み端の下流に取付けた酸素−燃料バーナ（１４）が 作動して、炉の溶融物質（８）の付加的で強力な加熱を本質的に最高温度ゾーン （９）で達成することを特徴とするガラス製造用溶融炉。 ７．溶融炉が炉の最高温度ゾーン（９）の位置で、２台の互いに対向する所謂酸 素−燃料バーナ（１４）を含むことを特徴とする請求の範囲６記載の溶融炉。 ８．溶融炉がその送込み端（１）で２台の所謂酸素−燃料バーナ（１３）を含み 、各バーナを炉の長手方向の中心線に関して夫々の側に取付け、前記中心線に対 し斜め内方及び前方に向けたことを特徴とする請求の範囲６又は７記載の溶融炉 。 ９．溶融炉の後端壁（２１）に２台の典型的な炉バーナ（１７，１８）を設けた 種類のもので、溶融炉がこの２台の典型的な炉バーナ（１７，１８）間に取付け た所謂酸素−燃料タイプのバーナ（２６）を含むことを特徴とする請求の範囲６ 記載の溶融炉。 １０．酸素−燃料バーナ（１３，１４；２６，２７，２８）が水平面に対して０ 〜３０°、好ましくは１０〜２０°の角度をなすことを特徴とする請求の範囲６ 〜９の何れかに記載の溶融炉。