KR101422161B1 - 유리판 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리판 제조 장치에 관한 것으로서, 유동 가능한 용융 금속이 저장된 플로트 조(float bath); 플로트 조의 상류측으로부터 공급되어 플로트 조의 하류측을 향하여 용융 금속의 표면 위로 이동되는 용융 유리를, 하류측에 설정된 이격 위치에서 용융 금속으로부터 끌어올림으로써 판상 유리를 성형하는 유리판 제조 장치에 있어서, 하류측의 벽면에 부딪히는 용융 금속 및 불순물을 배출시키기 위해, 용융 유리의 양 측면에 실질적으로 접근하는 폭을 가지며, 용융 유리의 진행 방향과 평행하게 상기 벽면으로 인입 형성된 배출 슬롯; 배출 슬롯과 플로트 조의 양 측면을 연통시키는 연결 유로; 및 연결 유로를 통해 유동되는 불순물을 수거하기 위한 불순물 수거 부재;를 구비한다.
Figure R1020090011981
플로트법, 플로트 조, 용융 금속, 용융 유리, 드로스,

Description

유리판 제조 장치{Apparatus for manufacturing glass}
본 발명은 유리판 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플로트 법(float process)에 의한 유리판 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 플로트 법에 의한 판유리 제조 장치는, 플로트 조(float bath)에 저장된 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 리본 형태의 용융 유리를 플로트 조의 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 조는 특수 내화 재료가 내장된 세로로 길게 연장된 구조로 되어 있다. 용융 유리는 플로트 조의 상류측으로부터 하류측을 향하여 이동하면서 용융 금속의 표면에서 리본 형태의 판상 유리로 성형되고, 플로트 조의 하류측에 설정된 이격 위치(이하, 테이크 오프점(take off point)이라 함)에서 용융 금속으로부터 멀어지도록 끌어 올려지고, 다음 공정의 서랭로(cooling furnace)를 향하여 송출된다.
그런데, 플로트 챔버 내부의 용융 금속은 고온(약 600~1100℃) 상태이므로, 용융 금속, 용융 유리, 분위기 중의 N2, H2, 미량의 O2, H2O 및 S 등이 화학적으로 반응하여, 일반적으로 드로스(Dross)로 불리는 불순물을 발생시킨다. 특히, 하류측의 테이크 오프점 근방은 상류측에 비해 저온이기 때문에 용융 금속의 용융도가 감소하고, 이에 의해 미세한 금속 산화물, 예를 들어 SnO2 등의 불순물이 생성되기 쉬울 뿐만 아니라 그 주위에 쌓이기 쉬운 경향이 있다. 이러한 드로스는 테이크 오프점으로부터 리본 형태의 용융 유리를 끌어 올릴 때, 용융 유리의 하면에 부착되어 플로트 조로부터 인출되므로 후속 공정 및/또는 최종 제품의 유리판의 품질을 현저하게 손상시킬 수 있는 스크래치, 얼룩 등을 유발시킬 우려가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 지금까지 다양한 종래 기술들이 개발되었다. 종래기술의 일 예는 일본특허공개 소45-30711호에 개시된 바와 같이, 플로트 조의 길이 방향의 종단부의 측벽과 후단벽에 의해 폭 방향으로 약간 확장되고 평면이 대략 T자 형상인 포켓부를 포함하는 회수 유로를 구비하고, 회수 유로는 노출 유역으로부터 회수 유로 내에 수집된 드로스를 포켓부를 향하여 유도할 수 있도록 소정의 각도로 마련되어 있으므로 포켓부로부터 드로스를 플로트 조 밖으로 배출한다.
다른 종래기술은 일본공개특허 2000-128552에 개시된 바와 같이, 유리판의 인출 방향에 대해 교차되는 방향으로 따라 연장되는 제1 유로와, 제1 유로의 단부 에 접속하여 댐부에서 측벽의 바깥쪽으로부터 댐부로 연통하도록 배치된 제2 유로를 구비하고, 용융 금속을 플로트 조에 대해 별도의 경로로 하류측으로부터 상류측까지 환류시키는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래 기술들에 따르면, 플로트 조 내에서 오염에 의해 생성된 불순물을 하류측 끝단에서 제거하는 과정에서 플로트 조의 양쪽 측면에서 제거하는 형태들이고, 플로트 조의 하류측 끝단의 용융 유리의 중앙 아래 부위의 불순물은 사이드 실링(side sealing)을 개방하여 스트랩(strap) 형태의 도구로 제거하고 있는 실정이다. 이러한 작업 환경은 사이드 실링의 개방에 의해 플로트 조를 2차적으로 오염시킬 수도 있을 뿐만 아니라 작업의 안전성을 낮아질 수 있으므로, 품질 및 공정 안정성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 플로트 조의 바닥 벽돌 중 하류측 끝단 부위의 립 브릭(lip brick)의 폭 방향으로 용융 유리의 폭만큼 배출 슬롯을 형성하고 그 배출 슬롯을 통해 유입되는 드로스를 플로트 조의 측면으로 회수함으로써 용융 금속 위에 부유된 불순물을 안정적으로 제거할 수 있도록 구조가 개선된 판유리 제조 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 판유리 제조 장치는, 유동 가능한 용융 금속이 저장된 플로트 조(float bath); 상기 플로트 조의 상류측으 로부터 공급되어 상기 플로트 조의 하류측을 향하여 상기 용융 금속의 표면 위로 이동되는 용융 유리를, 상기 하류측에 설정된 이격 위치에서 상기 용융 금속으로부터 끌어올림으로써 판상 유리를 성형하는 유리판 제조 장치에 있어서, 상기 하류측의 벽면에 부딪히는 상기 용융 금속 및 불순물을 배출시키기 위해, 상기 용융 유리의 양 측면에 실질적으로 접근하는 폭을 가지며, 상기 용융 유리의 진행 방향과 평행하게 상기 벽면으로 인입 형성된 배출 슬롯; 상기 배출 슬롯과 상기 플로트 조의 양 측면을 연통시키는 연결 유로; 및 연결 유로를 통해 유동되는 상기 불순물을 수거하기 위한 불순물 수거 부재;를 구비한다.
바람직하게, 상기 배출 슬롯은, 상기 용융 금속이 오버플로우(overflow)될 수 있도록 상기 용융 금속의 수위와 실질적으로 동일한 높이를 가진 입구와, 상기 입구로부터 멀어지는 방향으로 경사진 사면을 구비한다.
바람직하게, 상기 불순물 수거 부재는, 상기 연결 유로와 연통되도록 상기 플로트 조의 하류측의 양측면에 마련된 회수박스; 및 상기 플로트 조의 양측면을 따라 백플로우되는 상기 용융 금속에 부유된 불순물을 상기 회수박스 내부로 긁어 모을 수 있도록 상기 회수박스의 입구에 회전 가능하게 설치된 패들(paddle);을 구비한다.
바람직하게, 상기 배출 슬롯 및 상기 연결 유로를 흐르는 상기 용융 금속을 가열하기 위한 가열부재를 더 구비한다.
바람직하게, 상기 가열부재는 히터를 포함한다.
본 발명에 따른 판유리 제조 장치는 플로트 조의 하류측 끝단 부위의 립 브릭에 모이게 되는 드로스(불순물)를 플로트 조의 양 측면으로 유효하게 회수시킴으로써 생산되는 판유리 제품의 품질을 더 높일 수 있으며, 공정의 안정성을 기할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판유리 제조 장치를 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 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리판 제조 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유리판 제조 장치(100)는 소위, 플로트 법에 의해 유리판을 제조하기 위한 것으로서, 하부의 플로트 조(110)와 플로트 조(110)의 상부를 덮고 있는 지붕(120)을 포함하고, 입구(미도시)와 출 구(112)를 가지는 밀폐된 형태의 플로트 챔버를 구비한다.
플로트 조(110)는 용융 주석, 용융 주석 합금 등의 용융 금속(M)을 저장한다. 이러한 용융 금속(M)은 플로트 조(100)의 상류측(도면 좌측)으로부터 공급되어 하류측(도면 우측)으로 이동하는 과정에서 리본 형태의 유리판이 형성되는 용융 유리(G)에 의해 유동된다. 또한, 용융 금속(M)은 플로트 조(100) 내부의 온도 구배에 의해 비교적 고온으로 유지되는 플로트 조(110)의 상류측으로부터 하류측으로 유동됨과 동시에 플로트 조(110)의 중심으로부터 양 측면으로 유동된다. 용융 유리(G)는 상류측으로부터 하류측을 향하여 이동한 후 테이크 오프점(TO)에서 용융 금속(M)의 욕면으로부터 멀어지도록 위로 당겨짐과 함께 다음 공정의 서랭로(미도시)를 향하여 인출된다(화살표 C 참조).
상기 플로트 챔버 내의 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 전기 히터(미도시)에 의해 약 800-1300℃ 정도로 유지된다. 용융 유리(G)는 무알칼리 유리 또는 소다라임 유리 등이다. 플로트 조(110) 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 플로트 조(110)는 하류측의 벽면 즉, 립 브릭(114)의 거의 전체 벽면에 관통 형성된 배출 슬롯(130), 배출 슬롯(130)으로부터 플로트 조(110)의 측면과 연통되는 연결 유로(140) 및 연결 유로(140)를 통해 유동되는 용융 금속 및 불순물을 회수하기 위한 불순물 수거 부재(150)를 구비한다.
상기 배출 슬롯(130)는 하류측의 벽면(립 브릭)(112)의 중앙에 부딪히는 용융 금속(M)과 그 위에 떠 있을 수 있는 불순물을 배출시키기 위한 것으로서, 립 브릭(114)의 벽면에서 용융 유리(G)의 폭보다 약간 짧은 길이만큼 소정 사이즈로 형성된다. 즉, 배출 슬롯(130)는 일정 폭의 치수를 가지며 그 단면이 직사각형 형태로 마련된다.
배출 슬롯(130)은 용융 금속(M)이 오버플로우(overflow)될 수 있도록 용융 금속(M)의 수위와 실질적으로 동일한 높이를 가진 입구(132)와, 입구(132)로부터 멀어지는 방향으로 경사진 사면(134)을 구비한다. 사면(134)의 최대 깊이는 플로트 조(110)의 깊이와 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.
상기 연결 유로(140)는 배출 슬롯(130)에 연통되고 배출 슬롯(130)를 통해 흘러 나오는 용융 금속(M)과 불순물(드로스)(D)을 플로트 조(110)의 양 측면으로 복귀시키기 위해 플로트 조(110)의 폭방향과 평행하도록 립 브릭(114)의 내부에 형성된다. 또한, 연결 유로(140)는 플로트 조(110)의 양 측면에 연통된 측면 구멍들(142)과 연결된다.
상기 배출 슬롯(130)과 연결 유로(140)는 립 브릭(114)을 개조하거나 그 개조된 부분에 별도의 배관을 설비하거나 처음부터 배출 슬롯(130)과 연결 유로(140)가 형성되도록 성형하는 등의 방식으로 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 불순물 수거 부재(150)는 연결 유로(140)와 연통되도록 플로트 조(110)의 하류측의 양측면에 마련된 회수박스(152)와, 플로트 조(110)의 양측면을 따라 백플로우되는 용융 금속(M)에 부유된 불순물(D)을 회수박스(152) 내부로 긁어 모을 수 있도록 회수박스(152)의 입구 부근에 회전 가능하게 설치된 패들(paddle)(154)을 구비한다.
상기 회수박스(152)는 플로트 조(110)와 별도로 마련된 것으로서, 플로트 조(110)의 하류측 끝단으로부터 역류하는 용융 금속(M)의 유동을 수용하기에 충분한 정도의 사이즈를 갖으며 플로트 조(110)와 동일한 밀폐 분위기가 조정되는 것이 바람직하다. 또한, 회수박스(152)는 그 내부로 유입되는 드로스(D)를 플로트 조(110)로부터 완전히 제거하기 위해 회수박스(152)로부터 선택적으로 개방 가능한 별도의 도어(미도시)를 구비한다.
상기 패들(154)는 회수박스(152)의 측벽에 설치된 회전축(156)에 마련된 다수의 블레이드(158)을 구비한다. 상기 회전축(156)은 모터 등과 같은 구동원(155)에 의해 소정 속도로 회전된다. 상기 블레이드(158)은 그 회전되는 끝단이 회수박스(152)의 입구측의 용융 금속(M)의 레벨과 실질적으로 동일한 위치에 놓이도록 마련된다. 즉, 블레이드(158)의 끝단과 용융 금속(M)의 위치 관계는 회전축(156)의 회전에 의해 블레이드(158)가 회전할 때 용융 금속(M)의 유동에는 실질적으로 영향을 미치지 않고 그 위에 부유된 드로스(D)를 회수박스(152) 내부로 긁어 모으기 위한 것이면 충분하다.
상술한 실시예에 따르면, 플로트 조(110)의 테이크 오프점(TO) 근방에서 발생되는 드로스(D)는 배출 슬롯(130)을 통해 하류측으로 더 흘러가게 되고 이러한 드로스(D)는 연결 유로(140)를 통해 플로트 조(110)의 하류측의 양 측면으로 역류 하게 되며, 그러한 역류 과정에서 패들(154)의 블레이드(158)의 회전에 의해 드로스(D)는 회수박스(152) 내부로 유입되게 된다. 이 과정에서 배출 슬롯(130) 및 연결 유로(140)의 상부는 립 브릭(114)에 의해 일종의 천정이 형성되므로 그 경로에 존재하는 드로스(D)는 이동하는 용융 유리(G)에 달라붙지 않게 되고, 특히, 용융 유리(G)의 전체 폭에 걸쳐 드로스(D)의 부착을 방지할 수 있으므로, 종래기술과 비교하여 유리판의 불량 발생률을 감소시킬 수 있다.
한편, 용융 금속(M)에 부유하는 드로스(D)는 배출 슬롯(130) 또는 연결 유로(140) 주변 또는 플로트 조(110)의 하류측 양 측면에 마련된 별도의 회수 수단(미도시)에 의해 회수될 수도 있다. 여기서, 회수 수단으로서는, 예를 들어 용융 금속(M)를 가열함으로써 드로스(D)를 분해하는 수단, 용융 금속(M)을 냉각시킴으로써 분리한 드로스(D)를 기계적으로 포착하는 수단 등이 채택될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 판유리 제조 장치(100)는 연결 유로(140)를 따라 흐르면서 냉각된 용융 금속(M)의 온도를 상승시키기 위해 대응되는 연결 유로(140)에 배치된 가열 부재(160)를 더 구비할 수 있다. 이러한 가열 부재(160)는 전기 히터일 수 있으며, 플로트 조(110)의 하류측에서 용융 금속(M)의 온도가 감소됨으로써 불필요한 가스가 발생될 수도 있는 문제점을 보완하기 위한 것이다.
대안적인 실시예에 있어서, 플로트 조(110)는 배출 슬롯(130)를 통해 흘러 나오는 용융 금속(M)에 대하여 이동 자계를 가함으로써 배출 슬롯(130) 및 연결 유로(140) 내에서 용융 금속(M) 및 불순물의 환류를 발생시키는 기능을 가진 리니어 모터(미도시)를 더 구비할 수 있다. 리니어 모터는 플로트 조(110)의 배출 슬 롯(130) 및 연결 유로(140) 중 욕면, 측부, 하부 등의 장소에 임의의 개수로 마련될 수 있다. 이러한 리니어 모터는 용융 금속(M)을 비접촉식으로 직접 구동할 수 있어 유량 제어가 용이한 이점이 있다. 리니어 모터는 빗살 형상의 1차 철심에 코일을 형성하고, 이 코일에 3상 교류 전압을 인가하고, 코일을 순서대로 자화시킴으로써, 일정한 방향으로 이동하는 자계를 발생시킨다. 이렇게 생성된 이동 자계는 용융 금속(M)에 구동력을 제공하게 된다. 용융 금속(M)의 유동 제어는 판유리 제조 장치의 가동 전에 미리 제어하여 설정해도 되고, 판유리 제조 장치의 가동 후에 유리를 생산하는 과정에서 필요에 따라 제어하여 설정해도 된다. 리니어 모터를 구동하여 이동 자계를 여기시키면, 배출 슬롯(130) 및 연결 유로(140) 내에 귀환류가 부여된다. 즉, 불순물이 떠 있을 수 있는 용융 금속(M)은 하류측으로부터 배출 슬롯(130) 및 연결 유로(140)을 거치고 측면 구멍들(142)을 통해 플로트 조(110)의 양 측면으로 환류하게 된다.
한편, 본 발명은, 전술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 적당한 변형, 개량 등이 가능하고, 플로트 조, 용융 금속, 용융 유리, 이격 위치, 배출 슬롯, 연결 유로, 불순물 수거 부재 등의 재질, 형상, 치수, 형태, 수, 배치 개소 등은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 임의적으로 선택되며 한정되지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 유리판 제조 제조 장치에 따르면, 용융 금속이 배출 슬롯 및 연결 유로를 거쳐 측면으로 환류하고 이 과정에서 불순물 수거 부재가 용융 금속 위에 떠 있는 드로스를 회수하기 때문에, 종래기술와 비교하여 용융 금속의 하류측에 불순물이 체류하는 경향을 피할 수 있고, 이에 의해 불량 발생률 을 저감할 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 제조 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1의 불순물 수거 부재 부위를 개략적으로 도시한 단면도이다.

Claims (5)

  1. 유동 가능한 용융 금속이 저장된 플로트 조(float bath); 상기 플로트 조의 상류측으로부터 공급되어 상기 플로트 조의 하류측을 향하여 상기 용융 금속의 표면 위로 이동되는 용융 유리를, 상기 하류측에 설정된 이격 위치에서 상기 용융 금속으로부터 끌어올림으로써 판상 유리를 성형하는 유리판 제조 장치에 있어서,
    상기 하류측의 벽면에 부딪히는 상기 용융 금속 및 불순물을 배출시키기 위해, 상기 용융 유리의 양 측면에 대응되는 폭을 가지며, 상기 용융 유리의 진행 방향과 평행하게 상기 벽면으로 인입 형성된 배출 슬롯;
    상기 배출 슬롯과 상기 플로트 조의 양 측면을 연통시키는 연결 유로; 및
    연결 유로를 통해 유동되는 상기 불순물을 수거하기 위한 불순물 수거 부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배출 슬롯은:
    상기 용융 금속이 오버플로우(overflow)될 수 있도록 상기 용융 금속의 수위와 대응되는 높이를 가진 입구와, 상기 입구로부터 멀어지는 방향으로 경사진 사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불순물 수거 부재는:
    상기 연결 유로와 연통되도록 상기 플로트 조의 하류측의 양측면에 마련된 회수박스; 및
    상기 플로트 조의 양측면을 따라 백플로우되는 상기 용융 금속에 부유된 불순물을 상기 회수박스 내부로 긁어 모을 수 있도록 상기 회수박스의 입구에 회전 가능하게 설치된 패들(paddle);을 구비하는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배출 슬롯 및 상기 연결 유로를 흐르는 상기 용융 금속을 가열하기 위한 가열부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가열부재는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
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