KR101377543B1 - 유리판 제조용 플로트 배스 및 플로트 유리 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플로트 배스에 관한 것으로서, 용융 유리가 흘러갈 수 있는 용융 금속이 저장된 바닥 블록; 상기 바닥 블록을 덮을 수 있는 루프 블록; 상기 바닥 블록과 상기 루프 블록이 형성하는 플로트 챔버의 내부 분위기의 온도 구배를 측정 및/또는 제어하기 위해 상기 루프 블록의 온도를 측정할 수 있도록 상기 루프 블록에 미리 결정된 패턴으로 매설된 다수의 열전대들을 구비한다.

Description

유리판 제조용 플로트 배스 및 플로트 유리 성형 방법{Float bath for manufacturing glass and float glass forming method}

본 발명은 유리판 제조용 플로트 배스 및 플로트 유리 성형 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플로트 챔버 내부의 온도 구배 등과 같이 생산되는 유리 리본의 주요 품질을 일정하게 유지하기 위해 플로트 챔버 내부의 유리 리본의 상태에 따라 좀더 정밀한 운전 조건의 확인이 가능하도록 구조가 개선된 유리판 제조용 플로트 배스 및 플로트 유리 성형 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량, 건축물 등의 창유리(예, 소다라임 실리카 유리)와 같이 산업에 이용되는 거의 모든 평판 유리들(flat glasses)은 널리 알려진 플로트 법을 이용하여 생산되고 있다. 또한, TFT 디스플레이 등을 위한 얇은 판 유리(thin glass pane) 또는 유리 필름(glass film)(예, 무알칼리 유리) 역시 플로트 법에 의한 유리 즉, '플로트 유리'이다.

종래의 유리판 제조용 플로트 배스의 경우, 플로트 배스 내부의 성형 조건을확인하는 방법들은, 열전대를 통해 용융 금속의 온도를 측정하거나 고온계(pyrometer)를 이용하여 유리 리본의 온도를 측정하는 것으로 구분된다.

그런데, 열전대를 용융 금속에 직접 침전시켜 용융 금속의 온도를 직접 확인하는 방식 또는 고온계를 이용하여 유리 리본의 온도를 직접 확인하는 방식은 그 측정 위치가 제한되는 등 여러 가지 제약 요건들이 많이 존재하므로 플로트 배스의 운전 조건의 변화를 검출하고 성형되는 용융 유리의 총 두께 변화 등의 주요 품질을 일정하게 유지하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 플로트 챔버 내부의 분위기의 온도를 보다 정확하게 측정 및 관리하기 위해 설치 장소의 제약이 상대적으로 덜 한 루프 블록을 활용함으로써 플로트 챔버 내부의 온도 구배를 간접적으로 확인할 수 있도록 구조가 개선된 유리판 제조용 플로트 배스 및 플로트 유리 성형 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리판 제조용 플로트 배스는, 용융 유리가 흘러갈 수 있는 용융 금속이 저장된 바닥 블록; 상기 바닥 블록을 덮을 수 있는 루프 블록; 상기 바닥 블록과 상기 루프 블록이 형성하는 플로트 챔버의 내부 분위기의 온도 구배를 측정 및/또는 제어하기 위해 상기 루프 블록의 온도를 측정할 수 있도록 상기 루프 블록에 미리 결정된 패턴으로 매설된 다수의 열전대들을 구비한다.

바람직하게, 상기 열전대들은 상기 루프 블록의 폭 방향 및 길이 방향으로 일정 간격으로 배치된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리성형 방법은, 플로트 배스의 일단으로부터 상기 용융 금속 위로 용융 상태의 유리를 연속적으로 공급하는 단계; 상기 용융 금속 상에서 상기 유리를 유리 리본으로 성형하는 단계; 및 상기 유리 리본을 상기 플로트 배스의 타단으로부터 연속적으로 인출하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 유리판 제조용 플로트 배스 및 플로트 유리 성형 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 내화 벽돌로 구성된 루프 블록의 길이 방향 및 폭 방향으로 소정 패턴으로 배치된 다수의 열전대들을 이용함으로써 설치 장소에 구애 받지 않으면서 유리 리본의 상태에 따른 좀 더 정밀한 운전 조건의 확인이 가능하다.

둘째, 플로트 배스에 설치된 히터와 내부 분위기를 정밀하게 조절할 수 있으므로 정밀한 운전 조건 제어가 가능하며 이를 조업 조건에 반영할 수 있는 효과를 가진다.

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 배스를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.
도 2는 도 1의 측단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 열전대들이 루프 벽돌에 분포된 패턴을 도시한 루프 블록의 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리판 제조용 플로트 배스 및 플로트 유리 성형 방법을 상세히 설명한다.

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 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리판 제조용 플로트 배스를 개략적으로 도시한 분리 사시도이고, 도 2는 도 1의 측단면도이고, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 열전대들이 루프 벽돌에 분포된 패턴을 도시한 루프 블록의 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 플로트 배스(100)는 용융 금속(M)이 채워져 유동되는 바닥 블록(110)과, 바닥 블록(110)을 덮을 수 있도록 그 상부에 위치된 루프 블록(120), 루프 블록(120)과 바닥 블록(110) 사이에 개재되는 사이드 실링(130)을 구비한다.

바닥 블록(110), 루프 블록(120) 및 사이드 실링(130)은 전체적으로 입구(102)와 출구(104)를 가지는 밀폐된 구조의 플로트 챔버(106)를 구성한다. 플로트 챔버(106)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 루프 블록(120)의 벽돌층에 설치된 히터(122)에 의해 약 600-1300℃ 정도로 유지된다. 용융 유리(G)는 무알칼리 유리 또는 소다라임 유리 등이다. 플로트 챔버(106) 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. 참조부호 141은 용융 유리(G)를 성형하기 위한 탑-롤러, 참조부호 142는 히터(122)에 전원을 공급 및/또는 조절하기 위한 트랜스포머, 참조부호 143은 트랜스포머(150)와 히터(122)를 전기적으로 연결하는 부스 바(bus bar), 참조부호 145는 용융 금속(M)의 유동 방향을 제어하는 틴 배리어(tin barrier), 참조부호 146은 플로트 챔버(106) 내부의 가스를 외부로 배출시키기 위한 벤팅 시스템, 참조부호 147은 바닥 블록(110)을 냉각시키기 위한 냉각부재를 각각 나타낸다.

바닥 블록(110)은 예를 들어, 용융 주석, 용융 주석 합금 등과 같은 용융 금속(M)을 저장할 수 있도록 플로트 챔버(106)의 길이 방향으로 길게 배치된 다수의 벽돌들(B)로 구성되고, 이러한 벽돌들(B)은 금속 케이싱(미도시)에 의해 감싸진다.

사이드 실링(130)은 바닥 블록(110)의 상면과 루프 블록(120)의 하면에 위치되어 플로트 챔버(106) 내부를 외부와 실질적으로 차단하여 밀폐시키기 위한 것이다. 사이드 실링(130)은 실질적으로 육면체 형상을 가진 다수의 구조물이 플로트 챔버(106)의 길이 방향으로 인접되게 배치된다. 사이드 실링(130)의 몇몇 부분은 벤팅 시스템(146)과 연통되는 배출구(미도시)가 형성될 수 있다.

루프 블록(120)은 플로트 배스(100)가 설치된 건물의 들보 등의 상부 구조물(미도시)에 매달려 있는 강철제의 루프 케이싱(124)과, 루프 케이싱(124)의 하부 공간에 배치된 라이닝 보온 벽돌제의 사이드 블록(126)을 구비한다. 루프 블록(120)의 내부 공간은 루프 벽돌층에 의해 상부 공간과 하부 공간으로 분리된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 챔버(106)의 루프 블록(120)에는 플로트 챔버(106)의 내부 분위기의 온도 구배를 간접적으로 확인하기 위해 즉, 루프 블록(120)의 온도를 통해 플로트 챔버(106) 내부의 분위기 온도를 정밀하게 측정 및 관리하기 위해, 루프 블록(120)의 길이 방향 및 폭 방향으로 소정 패턴으로 배열된 다수의 열전대들(150)을 구비한다.

각각의 열전대(150)는 그 일단이 루프 블록(120)의 상부 공간으로부터 루프 블록(120)을 관통하여 루프 블록(120)의 거의 하단까지 확장하도록 루프 블록(120)의 내부에 위치되도록 설치된다.

도 3을 참조하면, 루프 블록(120)의 폭 방향으로 5개의 열전대(150)가 실질적으로 평행하게 배열되고, 플로트 배스(100)의 길이 방향으로 인접하게 배열되는 열전대들(150)은 플로트 배스(100)의 성형 조건 상 내부 분위기의 온도 측정이 더 정밀하게 유지할 필요가 있는 구역에서는 플로트 배스(100)의 길이 방향으로 더 조밀하게 배치되고, 그렇지 않는 하류 측 구역에서는 플로트 배스(100)의 길이 방향의 간격은 덜 조밀하게 배치될 수 있다.

상기 열전대(150)는 플로트 배스의 내부 분위기의 온도를 측정하기에 적절한 공지된 열전대를 이용하는 것이 바람직하다. 참조부호 160는 고온계(pyrometer)의 설치를 위한 구멍들을 나타낸다.

본 발명의 플로트 유리 성형 방법의 경우, 전술한 실시예에서 설명된 플로트 배스(100)를 이용하고, 성형 온도가 600-1300℃인 유리를 플로트 법에 의해 성형한다. 즉, 용융 유리(G)는 용융 금속(M)보다 낮은 점도를 가지며 용융 금속(M)보다 대략 2/3 정도 더 가볍다. 용융 유리(G)는 플로트 챔버의 입구(3)를 통해 연속적으로 플로트 배스(100) 내부로 공급되어 용융 금속(M) 위에서 플로팅 및 스프레딩되면서 플로트 배스(100)의 하류 측으로 진행된다. 이 과정에서, 용융 유리(G)는 자신의 표면 장력과 중력에 따라 평형 두께 부근에 도달하게 되고 어느 정도 응고된 유리 스트립 또는 리본(GR)이 형성되고, 그러한 유리 리본(GR)은 플로트 배스(100)의 출구(104)에 인접한 리프트-아웃 롤러들(미도시)에 의해 인출되어 서냉로(미도시)를 향해 끌어당겨진다. 또한, 입구(102)를 통해 투입되는 용융 유리(G)의 양, 리프트-롤러들의 회전 속도에 의해 결정되는 당김 속도 및 플로트 챔버(106) 내부에 설치된 탑-롤러들(141)과 같은 성형 수단의 조절 및 변화는 생산되는 유리 리본(GR)의 두께를 변화시킬 수 있다. 따라서, 플로트 배스(100)는 순환하는, 연속적인 공정을 포함하고, 끊임없이 영구적으로 작동될 수 있고, 가능한 거의 중단 없이 수년 이상 평판 유리를 제조할 수 있다. 여기서, 유리 리본(GR)의 인출 속도는 통상적으로 1-200톤/일 정도이다. 이 과정에서, 플로트 챔버(106)의 루프 블록(120)에 소정 패턴으로 설치된 열전대들(150)을 이용하여 각각의 해당 장소에서의 루프 블록(120)의 온도를 측정할 수 있으며, 이러한 측정값은 그 장소에 해당되는 플로트 배스(100) 내부의 분위기의 온도를 간접적으로 확인시켜 줄 수 있기 때문에, 해당 부위에서의 용융 금속(M)의 온도 및/또는 용융 유리(G)의 온도 구배를 확인할 수 있게 된다. 이러한 측정값은 성형되는 유리 리본의 필요한 두께와 비교될 수 있고, 해당되는 부위에서의 히터(122)의 온도 조절을 위한 데이터 값으로 참조할 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.

100…플로트 배스 102…입구
104…출구 106…플로트 챔버
110…바닥 블록 120...루프 블록
122...히터 130…사이드 실링
150…열던대 160…고온계
M…용융 금속 G…용융 유리

Claims (4)

1. 용융 유리가 흘러갈 수 있는 용융 금속이 저장된 바닥 블록;
   상기 바닥 블록을 덮을 수 있는 루프 블록;
   상기 바닥 블록과 상기 루프 블록이 형성하는 플로트 챔버의 내부 분위기의 온도 구배를 측정 및/또는 제어하기 위해 상기 루프 블록의 온도를 측정할 수 있도록 상기 루프 블록에 미리 결정된 패턴으로 매설된 다수의 열전대들을 구비하는 것을 특징으로 하는 유리판 제조용 플로트 배스(float bath).
2. 제1항에 있어서,
   상기 열전대들은 상기 루프 블록의 폭 방향 및 길이 방향으로 일정 간격으로배치된 것을 특징으로 하는 유리판 제조용 플로트 배스.
3. 용융 유리가 흘러갈 수 있는 용융 금속이 저장된 바닥 블록과, 상기 바닥 블록을 덮을 수 있는 루프 블록과, 상기 바닥 블록과 상기 루프 블록이 형성하는 플로트 챔버의 내부 분위기의 온도 구배를 측정 및/또는 제어하기 위해 상기 루프 블록의 온도를 측정할 수 있도록 상기 루프 블록에 미리 결정된 패턴으로 매설된 다수의 열전대들을 구비하는 유리판 제조용 플로트 배스(float bath)를 제공하는 단계;
   상기 다수의 열전대를 이용하여 복수의 지점에서 온도를 측정함으로써 상기 플로트 배스 내부의 온도를 모니터하면서, 상기 플로트 배스의 일단으로부터 상기 용융 금속 위로 용융 상태의 유리를 연속적으로 공급하는 단계;
   상기 용융 금속 상에서 상기 유리를 유리 리본으로 성형하는 단계; 및
   상기 유리 리본을 상기 플로트 배스의 타단으로부터 연속적으로 인출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 성형 방법.
4. 삭제

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