KR101347775B1 - 유리판 제조용 플로트 배스 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리판 제조용 플로트 배스 시스템에 관한 것으로서, 용융 금속을 저장할 수 있도록 다수의 벽돌로 연결된 브릭 어셈블리; 브릭 어셈블리를 감싸는 스틸 케이싱; 에어를 이용하여 스틸 케이싱을 냉각시키기 위한 에어 블로어(air blower); 및 브릭 어셈블리의 벽돌들 사이의 틈새로 흘러드는 용융 금속액이 스틸 케이싱과 반응하지 않도록 브릭 어셈블리와 접촉되는 스틸 케이싱의 면에 형성된 코팅층을 구비한다.

플로트 법, 플로트 배스, 용융 금속, 용융 유리, 브릭, 세라믹, 파우더

Description

유리판 제조용 플로트 배스 시스템{Float bath system for manufacturing glass}

본 발명은 유리판 제조용 플로트 배스 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융 금속을 저장하는 벽돌들을 감싸는 스틸 케이싱의 구조가 개선된 유리판 제조용 플로트 배스 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 플로트 법에 의한 판유리 제조 장치는, 플로트 배스(float bath)에 저장되어 유동되는 용융 금속(용융 주석 등) 상에 용융 유리를 연속적으로 공급하고, 용융 금속 위에 용융 유리가 부유된 상태로 용융 유리를 진행시킬 때, 자기의 표면 장력과 중력에 따른 평형 두께에 도달하거나 평형 두께에 도달하려고 하거나 또는 평형 두께 이상의 용융 유리 리본을 플로트 배스의 출구에 인접한 서냉로를 향해 끌어당김으로써 일정 폭의 띠(리본) 형상의 판유리를 제조하는 장치이다.

여기서, 용융 금속은 예를 들어, 용융 주석 또는 용융 주석 합금을 포함하고 용융 유리보다 비중이 크며, 환원성 수소(H₂) 및/또는 질소(N₂) 가스가 충만한 플로트 챔버(float chamber) 안에 수용되어 있다. 또한, 용융 금속을 수용하는 플로트 배스는 특수 내화 재료가 내장된 세로로 길게 연장된 구조로 되어 있다. 용융 유리는 용융 금속의 표면에서 리본 형태의 판상 유리로 성형되면서 플로트 배스의 상류측으로부터 하류측을 향하여 이동하고, 플로트 배스의 하류측에 설정된 이격 위치(이하, '테이크 오프(take off) 점'이라 함)에서 용융 금속으로부터 멀어지도록 끌어 올려지고, 다음 공정의 서랭로(cooling furnace)를 향하여 송출된다.

한편, 플로트 챔버 내부의 용융 금속은 고온(약 600℃ 내지 약 1100℃) 상태로 유지되고, 용융 금속(주석)의 용융 온도는 232℃이므로 플로트 배스의 바닥의 온도를 약 120℃ 내지 130℃로 냉각시킬 필요가 있다. 이를 위해, 종래의 플로트 배스 시스템은 플로트 배스의 스틸 케이싱의 하측에서 에어 블로어를 이용하여 공기를 불어 넣어 스틸 케이싱을 냉각시키는 구조이다.

그런데, 에어 블로어를 작동시키는 구동원(fan)이 갑작스럽게 작동을 멈추게 되면 이를 정상화시키기 위해서는 시간이 많이 소요되고, 그렇게 되면 플로트 배스의 바닥의 온도 상승으로 인해 바닥 부위의 주석이 액체 상태로 변화되어 스틸 케이스와 반응을 함으로써 불필요한 합금을 형성시키면서 기포(O₂)를 발생시키게 되고, 심한 경우 스틸 케이싱에 구멍이 형성되어 설비를 새롭게 구축해야 하는 상황이 발생할 수도 있다.

한편, 그렇게 심각한 상황이 생기지 않더라도, 이 과정에서 발생되는 오염은 플로트 배스 내부의 온도를 변화(예, -5℃ 내지 +5℃)시키게 되고 그러한 온도 변화는 용융 금속의 유동을 변화시킴으로써 거품을 발생시키게 된다. 이러한 현상은 생산되는 최종 유리판의 표면 결함(OBB)을 일으키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 스틸 케이싱의 내면에 세라믹 파우더로 형성된 코팅층을 형성시킴으로써, 플로트 배스를 냉각시키는 에어 블로어가 짧은 시간 동안 작동이 중단될 때, 스틸 케이싱에 가까운 곳에서 굳어있는 주석이 녹아 스틸 케이싱의 금속 성분과 반응하여 결함을 발생시킬 가능성을 억제할 수 있는 유리판 제조용 플로트 배스 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유리판 제조용 플로트 배스 시스템은, 용융 금속을 저장할 수 있도록 다수의 벽돌로 연결된 브릭 어셈블리; 상기 브릭 어셈블리를 감싸는 스틸 케이싱; 에어를 이용하여 상기 스틸 케이싱을 냉각시키기 위한 에어 블로어(air blower); 및 상기 브릭 어셈블리의 벽돌들 사이의 틈새로 흘러 드는 상기 용융 금속액이 상기 스틸 케이싱과 반응하지 않도록 상기 브릭 어셈블리와 접촉되는 상기 스틸 케이싱의 면에 형성된 코팅층을 구비한다.

바람직하게, 상기 코팅층은 상기 스틸 케이싱의 표면에 용사 코팅된 세라믹 파우더를 포함한다.

바람직하게, 상기 세라믹 파우더는 ZrO₂, SiO₂, Al₂O₃, Y₂O₃, Fe₂O₃, HfO₂, Na₂O로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.

바람직하게, 상기 코팅층은 약 1㎛의 두께를 가진다.

본 발명에 따른 유리판 제조용 플로트 배스 시스템은 갑작스럽게 에어 블로어가 고장 나더라도 스틸 케이싱의 표면이 세라믹 파우더로 코팅되어 있으므로 누설되는 용융 금속액이 스틸 케이싱과 반응하지 않으므로, 스틸 케이싱으로부터 발생될 수 있는 미세한 철 성분이 용융 주석 내부의 산소 성분과 결합할 경우 매우 심각한 결함을 발생시킬 가능성을 방지하거나, 스틸 케이싱에 가까운 곳에서 굳어있는 주석이 녹아 스틸 케이싱의 금속 성분과 반응하여 결함을 발생시킬 가능성을 억제함으로써, 최종적으로 생산되는 유리판 제품의 품질을 더 높일 수 있으며, 공정의 안정성을 기할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리판 제조용 플로트 배스 시스템을 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시 점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리판 제조용 플로트 배스 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유리판 제조용 플로트 배스 시스템(100)은 용융 금속(M)을 저장할 수 있도록 다수의 벽돌들(B)로 연결된 브릭 어셈블리(110)와, 브릭 어셈블리(110)를 감싸도록 설치된 스틸 케이싱(120), 에어를 이용하여 스틸 케이싱(120)을 냉각시키기 위한 에어 블로어(130), 및 브릭 어셈블리(110)의 벽돌들(B) 사이의 틈새로 흘러 드는 용융 금속(M)액이 스틸 케이싱(120)과 반응하지 않도록 브릭 어셈블리(110)와 접촉되는 스틸 케이싱(120)의 면에 형성된 코팅층(140)을 구비한다.

본 실시예에 따른 플로트 배스 시스템(100)은 소위, 플로트 법에 의해 유리판을 제조하기 위한 하나의 구성요소로서, 하부의 플로트 배스(112)와 플로트 배스(112)의 상부를 덮고 있으며 전기저항 가열요소들(114)이 설치된 지붕(116)을 포함하고, 입구(111)와 출구(113)를 가지는 밀폐된 형태의 플로트 챔버(118)를 구비한다.

플로트 배스(112)에는 용융 주석, 용융 주석 합금 등의 용융 금속(M)이 저장된다. 용융로(14)에 저장된 용융 유리(G)는 문턱(117)과 수평 조절 트윌(tweel)(119)을 통해 계량되어 플로트 배스(112)로 유입된다. 플로트 배스(112)의 상류측(도면 좌측)으로부터 공급되어 하류측(도면 우측)으로 용융 유리(G)가 이 동하는 과정에서 용융 금속(M)은 용융 유리(G)에 의해 유동된다. 또한, 용융 금속(M)은 플로트 배스(112) 내부의 온도 구배에 의해 비교적 고온으로 유지되는 플로트 배스(112)의 상류측으로부터 하류측으로 유동됨과 동시에 플로트 배스(112)의 중심으로부터 양 측면으로 유동된다. 용융 유리(G)는 상류측으로부터 하류측을 향하여 이동하면서 바람직한 두께 및 폭으로 얇은 리본 형태로 성형되고 플로트 챔버(118)의 출구(113) 측에 설치된 리프트 아웃 롤러들(115)에 의해 당겨져 테이크 오프점에서 용융 금속(M)의 욕면으로부터 멀어지게 되고, 리프트 아웃 롤러(115)를 통과한 유리(G)는 다음 공정의 서랭로(미도시)를 향하게 된다.

플로트 챔버(118)의 내부 분위기는 질소와 수소의 혼합 기체로 이루어지며, 이러한 혼합 기체는 외부 대기보다 약간 높은 압력으로 유지되고, 용융 금속(M) 및 리본 형태의 용융 유리(G)는 전기저항 가열요소(114)에 의해 약 800-1300℃ 정도로 유지된다. 용융 유리(G)는 무알칼리 유리 또는 소다라임 유리 등이다. 플로트 배스(112) 내부에서의 용융 금속(M)의 유동 발생 원리와 구조 및 용융 유리(G)의 투입, 리본화, 이동 및 배출 등은 일반적인 플로트 법에 의해 공지되어 있으므로 본 실시예에서는 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 브릭 어셈블리(110)는 예를 들어, 내화 벽돌과 같은 다수의 벽돌들(B)이 라이닝 결합된 것으로서, 용융 금속(M)을 직접 저장하고 있는 바닥 라이닝 벽돌과 이러한 바닥 라이닝 벽돌을 감싸도록 스틸 케이싱(120)의 내면과 접촉되도록 배열된 바닥 절연 벽돌로 구분될 수도 있다. 이 경우, 바닥 라이닝 벽돌과 바닥 절연 벽돌 사이에는 무기 접착제가 충진되는 것이 바람직하다. 브릭 어셈블리(110)는 소 정의 높이를 가지고, 브릭 어셈블리(110)를 구성하는 벽돌들(B) 사이는 가열에 의한 별돌 자체의 신장 등을 고려하여 그들 사이의 간격이 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 개별 벽돌(B)은 용융 금속(M)에 대한 내식성, 유리(G) 중에 포함되는 K₂O나 Na₂O에 대한 내알카리성, 유리 제품의 교대와 변화에 수반하여 일어나는 온도 변동에 대응하는 내스폴링(spalling)성 등이 요구된다. 또한, 브릭 어셈블리(110)는 플로트 배스(112)의 바닥을 형성하는 바닥 벽돌(B)과 그 측면을 형성하는 사이드 벽돌(B)로 이루어진다.

상기 스틸 케이싱(120)은 바닥 벽돌(B)을 감싸도록 설치된 바닥 케이싱(122)과 사이드 벽돌(B)을 감싸도록 바닥 케이싱(122)과 연결되도록 설치된 사이드 케이싱(124)으로 구분된다. 스틸 케이싱(120)은 브릭 어셈블리(110)를 지지할 수 있을 정도의 강성과 두께를 가진 통상의 금속으로 제조되는 것이 바람직하다.

상기 에어 블로어(130)는 플로트 배스(112)를 지지하는 지지 프레임(미도시)과 플로트 배스(112)의 바닥면 즉, 스틸 케이싱(120)의 하면 사이의 공간에 일정한 패턴으로 배치된 공기 배출구(113)를 통해 빠져나가는 공기에 의해 스틸 케이싱(120)을 소정 온도로 냉각시키기 위한 것으로서 통상적으로 예컨대 팬(fan)과 같은 구동원에 의해 구동된다. 즉, 플로트 배스(112) 내부의 고온의 분위기에 의해 가열되는 브릭 어셈블리(110)와 스틸 케이싱(120)은 에어 블로어(130)에 의해 냉각된다.

상기 코팅층(140)은 스틸 케이싱(120)의 표면에 용사 코팅된 세라믹 파우더 를 포함한다. 세라믹 파우더는 약 600˚℃의 온도에서도 변형이 가지 않으며, 원적외선을 방사하며 항균성을 가지며, 접착성이 뛰어나고 우수한 내충격성이 우수하며, 경도가 8H이상이며, 강산성 및 강알칼리성 효과를 나타내며, 내부식성과 내후성이 뛰어나고, 정밀한 피막 코팅층을 얻을 수 있다. 세라믹 파우더는 ZrO₂, SiO₂, Al₂O₃, Y₂O₃, Fe₂O₃, HfO₂, Na₂O로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 코팅층(140)은 약 1㎛의 두께를 가진다.

이러한 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리판 제조용 플로트 배스 시스템을 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에 따른 플로트 배스 시스템(100)에 있어서, 스틸 케이싱(120)은 팬에 의해 작동되는 에어 블로어(130)에 의해 소정의 온도로 유지되어 냉각되는데, 만약 에어 블러어(130)의 팬의 작동이 중지되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 플로트 배스(112)에 저장된 용융 금속(M)의 액체 성분이 벽돌들(B) 사이의 틈새를 통해 흘러내려 스틸 케이싱(120)과 반응을 할 우려가 있는데, 그 경우 스틸 케이싱(120)의 표면은 세라믹 파우더에 의해 형성된 코팅층(140)에 의해 용융 금속(M)의 흐름을 차단시킬 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리판 제조용 플로트 배스 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 정면도이다.

도 2는 도 1의 측면도이다.

도 3은 도 2의 A 부분의 확대 단면도이다.

Claims (4)

1. 용융 금속을 저장할 수 있도록 다수의 벽돌로 연결된 브릭 어셈블리;

   상기 브릭 어셈블리를 감싸는 스틸 케이싱;

   에어를 이용하여 상기 스틸 케이싱을 냉각시키기 위한 에어 블로어(air blower); 및

   상기 브릭 어셈블리의 벽돌들 사이의 틈새로 흘러드는 상기 용융 금속액이 상기 스틸 케이싱과 반응하지 않도록 상기 브릭 어셈블리와 접촉되는 상기 스틸 케이싱의 면에 형성된 코팅층을 구비하는 것을 특징으로 하는 유리판 제조용 플로트 배스(float bath) 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 코팅층은 상기 스틸 케이싱의 표면에 용사 코팅된 세라믹 파우더를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 제조용 플로트 배스 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 세라믹 파우더는 ZrO₂, SiO₂, Al₂O₃, Y₂O₃, Fe₂O₃, HfO₂, Na₂O로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 제조용 플로트 배스 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 코팅층은 1㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유리판 제조용 플로트 배스 시스템.

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