KR20040014253A - 유리 용융물의 정련방법 및 유리 용융물의 용융 및 정련장치 - Google Patents

유리 용융물의 정련방법 및 유리 용융물의 용융 및 정련장치 Download PDF

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카알-차이스-스티프퉁 트레이딩 에즈 쇼옷트 그라스
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Abstract

본 발명은 유리 용융물을 제조하기 위한 용기 및 그 정련에 관한 것으로,
용융 레밸 아래의 공간 H에 의해 한정되는 용기 바닥;
용기 넓이 B에 걸쳐 가로지르는 방향으로 연장되고 상단부는 용융 레밸 아래의 공간 H에 의해 한정되는 정련 벽;
용물물이 넘치는 단부를 형성하고 물리브덴, 텅스텐 또는 내화금속이나 그 합금으로 제조된 금속 판으로 구성된, 정련 벽에 제공되는 보;
유리 조 내의 상부 구역의 보 지지물을 포함한다.

Description

유리 용융물의 정련방법 및 유리 용융물의 용융 및 정련 장치{A method for refining a glass melt and an apparatus for melting and refining a glass melt}
본 발명은 유리 용융물의 정련방법 및 무기 화합물, 특히 유리 및/또는 유리 혼합물의 용융 및 정련 장치에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 특히 연속적인 방법에 관한 것이다.
상기 재료를 용융시키거나 정련할 수 있는 여러가지 장치가 알려져 있다. 본 발명은 용융 용기를 포함하는 유리 용융 로에 관한 것이다. 용융 용기는 용융구역과 정련구역으로 구성된다. 이 두 구역은 정련벽 또는 범람 벽으로 불리우는 벽에 의해 서로 분리된다. 용융 용기는 벽이 서 있는 바닥부를 포함한다. 그 상단부는 유리 용융 로의 운전 중에 용융 레벨 아래 어떤 레벨로 한정된다.
그러한 용융 용기는 상부의 노 가열수단을 포함한다. 이러한 목적으로 다수의 버너가 제공된다. 공급된 연료를 산화시키는 매질로 산소 또는 공기가 공급된다.
또한 분사노즐을 벽 앞에 제공할 수 있다. 이것들은 용융 용기 바닥에, 즉 벽 앞에 위치한다. 이것들은 용기를 가로지는 방향으로 연장되어 용융 흐름 방향으로 열을 지어 배치된다. 이것들은 가스를 공급하는데 사용된다.
바닥에 부착된 전극이 또한 벽 앞에 자주 제공되는데 이것도 주 흐름 방향을 가로질러 배치된다. 수평 및 수직 가열과 스코트(Scott) 연결도 가능하다.
분사노즐 및 전극은 하기의 기능을 갖는다:
용융물의 팽윤 구역은 벽 앞으로 한정되어야 한다. 유리는 가열된 상태에서 벽을 넘칠때 급격히 떨어지지 않을 정도로 가열되어야 한다. 분사노즐 및/또는 부가의 전기가열은 벽의 효과를 어느 정도 지지한다(참조: "Glassschmelzofen"(유리용융로"), Springer-Verlag, 1984, Section 2.4.3. III.2.9는 세라믹 재료로 제조된 보로실리케이트 유리 용융 용기를 게시한다).
EP 0864543 B1은 분사노즐의 효과를 설명한다(참조: 4페이지 31열). 따라서, 분사노즐 거품기는 흐름을 회전시키고 유리를 아래로 끌어내려 유리 조의 표면으로 이동시키는 역활을 한다. 이 과정에서, 더 차가운 유리가 뜨거운 유리보다 빨리 가라앉는다. 유체의 순환 내에서 뜨거운 유리와 차가운 유리의 분리가 일어난다.
이 효과는 전극 열의 배열에 의해 감소된다. 이것은 유리가 주로 표면으로 수송되고 환류는 감소되는 상부 흐름을 보장한다.
"HVG-Fortbidungskurse 1998", Verlag Der DGG, 1998, 30-33면에서 몰리브덴이 삽입된 벽을 가진 유리 용융 용기가 알려져 있다.
모든 법람 벽은 마모 및 인열에 강하다. 사용 기간 중에 부식에 노출되어 점진적인 마모가 향해지고 수명이 감축된다. 유리가 덮이는 것이 증가할 수록 정련 효율이 감소한다.
유리에서 세라믹 벽의 수명을 증가시키기 위해, 벽돌의 구멍을 이용하여 공기나 물로 벽을 냉각시킨다. 그러나 냉각을 하게되면 유리가 넘치지 않게되어 벽 뒤의 표면 영역이 유지되지 못한다. 이렇게 되면 용융 용기에서 충분히 정련되지 못한 유리가 제거되게 된다. 냉각이 효과적일 때까지, 유리 표면과 벽 표면 사이의 거리는 부식에 의해 증가된다. 소위 정련벤치라고 불리우는 계단들이 제안되어져 왔다. 이것들은 팽윤 후 범람중에 유리 조 표면에 정련되는 유리가 보다 오랜 시간머무르도록 하기 위해 벽 대신 사용하는 것이다. 그러한 정련 벤치는 유럽특허 0864543 호에 게시되어 있다. 정련 벤치는 유리 흐름 방향으로 800 내지 2000 mm의 길이를 가지고 유리 조 표면으로부터 최대 300mm 거리의 높이를 갖는다. 그러한 정련벤치는 대개 1600℃ 이상의 높은 정련 온도에서는 정련 벤치의 내화재와 유리가 접촉상태로 머무르게 되는 단점이 있다. 최종 정련된 유리가 내화재의 부식 생성물로 오염되는 것을 배제할수가 없다. 내화재의 마모 및 인열에 의해, 정련 벤치의 높이가 용기 이동 중에 용기의 폭 위로 일정하게 유지되지 않게 된다. 이것은 불충분하게 정련된 유리를 공급하도록 정련벤치 상의 유리의 흐름을 유도할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 고효율의, 특히 비정련된 유리가 수송되지 않는 유리 용융물의 정련방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 높은 온도의 용융 유리에 내성을 가지는 재료로 만들어져 전체 수명에 걸쳐 벽이 냉각되지 않아 용융 유리를 높은 온도로 유지하여, 벽 앞에서 상부의 노 가열과 임의의 유리의 직접적인 전기 가열로 가능한 느린 속도로 전체 용기 영역에 걸쳐 연장된 팽윤구역에서 상승하여 균일하게 분포되도록 하는 장치를 제공한 데 있다. 유리의 온도 상승은 50 내지 150K이고 압력은 0.2 내지 0.3바 경감된다.
도 1은 유리 용융 로의 벽의 사시도. 한면은 생략되었으며, 벽은 내화재료로 라이닝된 보로 구성된다.
도 2는 본 발명의 용융 용기의 두 번째 구현예를 나타내는 도면. 설명은 도 1과 마찬가지이다. 내화재료가 부식된 후 유리 용융물에서 보만 원래 상태대로 완전히 유효하게 유지된다.
도 3은 본 발명의 용융 용기의 세 번째 구현예를 나타내는 단면도. 보는 내화 재료로 부분적으로 라이닝되어 있다.
도 4는 본 발명의 용융 용기의 네 번째 구현예를 나타내는 개략도.
도 5는 도 4의 용융 용기의 평면도.
본 발명의 목적은 청구항 1에 의해 달성된다.
본 발명에 따라, 유리 용융물의 흐름 방향에 수평 및 수직으로 연장되는 판을 포함하는 정련 벽 위로 정련을 위해 유리 용융물이 안내된다.
판의 효과는 다음과 같다: 뜨거운 유리 용융물이 용융 흐름의 위쪽 방향으로 유리 조 표면을 향해 수송되어 장기간 유리 조 표면에 머무르게 된다. 따라서, 유리 용융물을 효과적으로 정련하기에 충분한 유리 표면 상의 공간과 시간이 있게 된다. 뜨거운 데로 기포가 떠 올라 유리 조 표면으로부터 저 점도의 유리가 용융된다. 이 용융물은 장시간 긴 거리에 걸쳐 (예를 들어 판 뒤에서 3m까지) 충분히 고온에서 표면에 머무르게 된다. 또한 용융 용기의 가장자리나 용융용기의 정련부에서 내화 재료의 비교적 작은 표면과만 접촉하게 된다. 더 뜨거운 가스 용융물에 의한 내화재료의 마모 및 인열이 공지기술의 내화 벽과 비교하여 감소한다.
본 발명자들은 용융물의 흐름에 대해 수직 및 수평으로 배열된 본 발명의 판이 공지의 디자인에 비해 보다 경제적인 정련을 가능하게 하는 것을 알게 되었다.
본 발명에 의해, 판의 두께는 유리 용융물의 흐름에 의해 생성되는 유동력에 견딜수 있도록 선택된다. 큰 두께가 요구되는 것은 아니다. 얻어지는 판의 두께는 판에 작용하는 표면적상에서 유리 용융물의 흐름에 의해 생성되는 유동력의 함수로서, 동일한 크기의 대항력이 생성되어 판이 강한 탄성으로 인열되지 않도록 하는 정도이다.
시트 금속 판은 내화 금속 또는 내화 금속의 합금으로 구성된다. 몰리브덴, 텅스텐 또는 몰리브덴이나 텅스텐을 주성분으로 함유하는 합금이 바람직하다. 판은 용융 용기의 구조에 따라 용융 용기에 고정되거나 용융 용기의 일부에 연결된다.
따라서 본 발명의 기본적인 아디디어는 내부식성 또는 실질적으로 내부식성 재료로 제조된 판에 의해 형성된 보 장치이다. 내화금속은 몰리브덴, 텅스텐 또는 몰리브덴이나 텅스텐을 주성분으로 함유하는 합금이다.
판은 바람직하게는 집합체이거나 서로 부분적으로 연결된 여러개의 판일 수있다. 용기에서 판의 고정은 용기 벽에 직접 고정하거나 고정수단을 사용하여 간접적으로 고정될 수 있다.
보는 단지 몇 센티미터, 예를 들어 1내지 5센티미터, 두께의 판 형태일 수 있다. 이것은 더 두껍거나 더 얇을수도 있다. 보는 수평의 범람 단부를 갖는다. 이것은 운전 중에 용융 레벨 아래 낮은 거리, 예를 들어 25 내지 250 mm에 한정된다. 50 내지 150mm도 또한 가능하다.
보 또는 판은 요기 바닥까지 연장될 필요는 없다. 따라서 하부 구역은 다른 재료, 예를 들어 내화 재료로 형성될 수 있다. 본 발명의 배경은 다음과 같다:
* 보 또는 판은 특정 대료로 구성되어 부식되지 않고 상단부는 항상, 즉 용기의 수명동안 그대로 유지된다. 이것은 용기의 주어진 용융 레벨에서 보의 상단부와 용융 레벨 사이의 수직 거리가 변하지 않고 유지된다는 것을 의미한다.
* 이것은 다시 보의 상단부와 용융 레벨 사이의 수직 거리가 아주 작은 공간으로 가진다는 것을 의미한다. 따라서, 보의 상단부 위로 흐르는 용융 층은 매우 얇다.
* 그러므로, 용융물에 존재하는 각 기포들이 보의 범람단부 영역을 커버해야 하고 용융 레벨로 향하는 하류는 짧다. 이러한 방식으로 기포의 부상이 촉진된다.
* 용융 조의 온도가 바닥으로부터 상부로 갈수록 상승된다는 것은 공지되어 있다. 이것은 액체 레벨 구역의 온도가 용기 바닥 영역보다 높다는 것을 의미한다.
보의 상단부는 용융레벨에 근접하므로 보 상단부 위의 용융 흐름은 특히 높은 온도를 갖는다. 이 온도가 매우 높은 범람 용융물 층의 점도거 낮으므로 용융물로부터 액체 레벨로의 기포의 부상이 촉진된다.
본 발명의 장점은 하기와 같다.
-유리로부터 방출되는 정련 가스는 주로 산소, 할로겐화물 또는 황산염을 포함한다.
-정련 가스가 유리에 잔류하는 기포로 확산된다.
-잔류 기포를 커진다.
-유리에 용존하는 가스가 커진 기포로 확산된다.
-벽 위로 흐른 후 유리 조 표면 상에 가스가 부상한다.
-커진 기포가 최대 100% 유리 조 표면으로 부상한다.
요약하면, 다음과 같이 말할수 있다.
본 발명에 의해 처리되는 단위부피당의 정련효율이 향상되었다. 이것은 용융 구역과 더 낮은 온도의 정련 구역을 사용하여 적정 품질의 유리를 얻거나 또는 동일한 온도레벨에서 특정 요구에 맞는 더 우수한 품질의 유리를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 의해 더 낮은 에너지 투입으로 우수한 유리 품질을 얻을 수 있다.
본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 장치는 도 1에 도시되어 있다. 유리 용융 로의 용융 용기 1은 용융 구역 2와 정련 구역 3, 그리고 용기 바닥 4로 구성된다. 두개의 수직 면의 벽 중 하나의 벽 5만 도시되어 있다. 다른 수직 면의 벽은, 설명을 명확하기 위해 생략되었다.
산화 보호층을 갖거나 운전 중에 노 가스로부터 보호하도록 또는 공기를 환원시키도록 구성된 내화 라이닝을 사용하는 것도 가능하다.
용융 구역 2와 정련 구역 3은 정련 벽 6에 의해 서로 분리된다. 알 수 있는 바와 같이, 내화 벽 6은 용기 바닥 4로부터 수직으로 돌출되어 있다.
판 7로 형성된 보는 정련 벽 6에 설치된다. 판 7은 용융 용기 1의 내부 공간의 넓이 만큼, 즉 두개의 수직벽 사이만큼 연장된다. 연속 판 7과 몇 판은 서로 고정될 수 있다. 판은 유리 융융물의 흐름에 수직 및 수평으로 연장된다.
판 7은 정련 벽 6에 공간을 두고 삽입된다. 도시된 상태에서 충분히 침지되어 보의 상단부는 정련벽 6의 상단부와 동일한 레벨이 된다.
판 7의 상단부는 용융 레벨 8 아래의 거리 h(h=50 내지 250mm, 바람직하게는 100mm)로 한정된다.
도 1 내지 3에서 계단 6.4, 6.5는 각각 정련 벽 6의 앞 뒤에 위치한다. 상기 계단은 조의 깊이가 깊은 경우에 유용한 것으로 입증되었으며, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 사용된다.
유리 용융 로를 위한 용기 1의 다른 구현예를 도 4 및 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
두 열의 분사노즐 9,10이 제공된다. 이들은 용기 바닥 4에 배열된다. 이들은 용기 1의 길이방향으로 가로질러 연장되고, 따라서 주 흐름 방향이 된다.
세 열의 전극 11,12,13이 분사노즐 9,10의 하류에 제공된다.
분사노즐 열 및 전극 열은 정련 벽 6 앞에 위치한다.
하기 구역에 주의해야한다:
용기 공간의 내부 넓이는 B이다(도 5 참조).
용융 레벨은 H이다(도 4 참조). 이것은 다른 말로 하면 용기 바닥 4가 용융 레벨 8 아래의 공간 H에 의해 한정된다는 것을 의미한다.
분사노즐 10과 보, 특히 판 7, 사이의 거리는 L1이다. 일반적으로, L1은 공간 H의 2내지 5배이다. 이것은 또한 3배, 4배 또는 4,5배 일수도 있다.
주 흐름 방향의 마지막 분사노즐의 열 10과 주 흐름 방향의 앞에 있는 전극 열 11 사이의 거리 L2는 일반적으로 공간 H의 0.5 내지 3배이다. 이것은 상기 범위 내에서 공간의 1배 또는 1,5배일 수 있다.
보, 특히 판 7은 용기 벽 1에 접하는 하류까지의 거리 L3를 갖는다. 이것은 흐름의 주방향에서 보듯이 용기 1의 길이방향이다.
본 발명의 바람직한 예에서, 보 ,특히 판 7은 몰리브덴, 텅스텐 또는 몰리브덴이나 텅스텐을 주성분으로 함유하는 합금 또는 다른 내화재료로 구성되고 얇은 두께를 가지며, 면적은 최대가 용기 넓이 B x 유리 조 높이 H이고 적절한 내화재료로 만들어져 바닥에 고정되는 지지부재에 의해 강화되어 유리 조내에 비냉각된 상태로 자유롭게 세울 수 있다. 지지부재는 용기 넓이가 좁은 경우에는 필수적인 것은 아니다.
정련벽 6은 또한 하기의 점들을 포함할 수 있다.
.재가열되는 공기연료 용기에 설치되거나 산소연료 용기에 EZH와 함께 또는 EZH 없이 설치된다.
.정련되는 모든 유리, 예를 들어 소다 석회 유리, 알카리성 보로실리케리트 유리, 알칼리가 없는 보로실리케이트 유리 또는 알루미노실리케이트 유리에 적합하다.
.모든 정련제, 예를 들어 AS2O3, Sb2O3, SnO2, CeO2, MoO3와 같은 산소성 정련제, LiCl, NaCl, KCl,BaCl2, SrCl2와 같은 할로겐성 정련제 및 황산염에 적합하다.
.정련벽의 시트 금속은 양면벽 상에 특정 울타리 벽돌 사이에 합입된다.
.용기의 담금질 중에 정련 벽의 시트 금속은 유리 슬라브 및 유리 입자의 코팅 및/또는 피복으로 산화에 대해 보호되거나 환원 방법으로 녹아 내린다.
.용기가 용융물로 완전히 채워질 때, 다른 유리 레벨로부터 벽 앞뒤에 생성되는 유리 압력은 Mo 또는 Wo 시트 앞뒤에 장착된 벽 벽돌 또는 지지물에 의해 흡수된다.
.용기가 양면으로부터 용융물로 완전히 채워지는 경우, 벽 벽돌 또는 지지물은 생략할 수 도 있다.
.벽 벽돌의 시트는 벽돌의 부식이 진행되는 중이라도 유리 조에 전체 높이로 비냉각-방식으로 세워져, 전체 용기 수명동안 어떠한 제한도 없이 정련벽의 기능을 보장한다.
.정련벽은 부식에 대한 보호를 위하여 적당한 내화재료로 코팅되거나 라이닝 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 정련벽 6은 비냉각으로 유지 가능하다. 이것은 상부 로를 가열하며 전극을 통해 임의의 직접적인 전기가열을 하며, 용융부, 정련부로 구성되는 유리 용융 로에서 거품과 잔류 가스 함량이 없는 높은 요구조건의 유리를 정련하는데 적합하다. 벽 재료의 부식 생성물, 예를 들어 입자나 균열등이 생기지 않는다.
본 발명의 정련 벽 6은 버너 및 하나 이상의 전극 열 및/또는 유리 흐름을 가로지르는 하나 이상의 분사노즐 열을 갖는 임의의 전기가열에 의한 상부 노 가열과 함께 배열된다. 잔류 거품을 함유하는 유리는 1600℃ 이상에서 용기 폭 위로 느리게 떠올라 유리의 온도가 50 내지 150K 상승되고 압력이 0.2 내지 0.3바 경감되며, 충분히 보장되는 시간과 상대적으로 낮은 밀도로 인해 벽위로 범람한 후 유리는 유리 조 표면에 충분히 머무르게 된다. 따라서, 부상하는 유리 흐름에서 방출되는 정련 가스 및 유리에 용해되어 있는 CO2,H2O, N2, SO2와 같은 가스들은 잔류 기포로 확산되고 유리 조 표면으로 떠 오를 정도로 확대되고 유리 조 표면의 경계로부터 대기로 방출된다.
정련 벽 6의 벽돌은 판 7이 그 기능을 유지하도록 보호 및 지지하는 기능을 갖는다.
본 발명의 기본적인 아이디어는 상기 판 7이 특정한 시트 금속 판으로 존재하는 것이다. 용융 레벨 이하로 항상 한정되는 경우 부식은 전혀 또는 거의 일어나지 않는다.

Claims (16)

  1. 유리 용융물의 흐름 방향에 수평 및 수직으로 연장되는 판(7)을 포함하는 정련 벽(6) 위로 유리 용융물을 안내하는 것을 특징으로 하는 유리 용융물의 정련방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 판(7)은 내화 금속 또는 내화금속의 합금으로 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 판(7)은 몰리브덴 또는 텅스텐 또는 그 합금으로 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 판(7)은 용융 용기(1)에 고정되고 용융 용기(1)의 일부와 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 판(7)의 두께는 유리 용융물의 유동력의 함수로 유리 용융물의 유동력에 상응하는 대항력이 생성되는 두께로 형성되어 판(7)과 용기(1)의 연결이 변형되거나 떨어지는 일이 없는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 용융 레밸(8) 아래의 공간 H에 의해 한정되는 용기 바닥(4),
    용기 넓이 B에 걸쳐 가로지르는 방향으로 연장되고 상단부는 용융 레밸(8) 아래의 공간 H에 의해 한정되는 정련 벽(6)을 포함하고,
    상기 정련 벽(6)은 용물물이 흐르는 방향에 수직 및 수평으로 배열되어 보를 형성하는 판(7)으로 구성되는
    용융 용기(1)에서 유리 용융물을 용융 및 정련하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 판(7)은 유리 조에서 적어도 그 상부 구역에 자유롭게 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 판(7)은 내식 재료로 구성되고 용융물의 범람 단부를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 판(7)은 내화 금속 또는 내화 금속의 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 판(7)은 몰리브덴 또는 텅스텐 또는 그 합금으로 제조된 시트 금속판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서, 판(7)은 용융 용기(1)과연결되거나 또는 용융 용기(1)에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 6 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서, 판(7)의 두께는 유리 용융물의 흐름에 의해 생성되는 유동력의 함수로 유동력에 견딜수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 6 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    용기 바닥(4)는 용기(1)의 길이방향으로 가로질러 연장된, 용융물에 가스를 도입하기 위한 노즐 열(9,10)을 포함하고,
    용기 바닥(4)는 또한 용기(1)의 길이방향으로 가로질러 연장되고 흐름 방향에서 노즐 열(9,10) 하류에 제공되는 전극 열(11,12,13)을 포함하고,
    주 흐름 방향의 마지막 분사노즐의 열(10)과 정련 벽(6) 사이의 길이 L1은 공간 H의 2내지 5배이고,
    주 흐름 방향의 마지막 분사노즐의 열(10)과 주 흐름 방향의 앞에 있는 전극 열(11) 사이의 거리 L2는 일반적으로 공간 H의 0.5 내지 2배인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 6 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 있어서, 판(7)과 용기(1) 벽에 접하는 하류까지의 수평 거리 L3는 공간 H의 2 내지 3배인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 6 항 내지 제 14 항 중의 어느 한 항에 있어서, 판(7)은 양면벽 상에 특정 울타리 벽돌 사이에 합입되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 6 항 내지 제 15 항 중의 어느 한 항에 있어서, 판(7)은 용기의 담금질 중에 산화에 대해 유리 슬라브 및 유리 입자의 코팅 및 피복으로 보호되는 것을 특징으로 하는 장치.
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