KR20040108654A - 부동 유리 스트립을 제조하기 위한 부동 시스템의 공급채널 내로 유리 용융물을 도우징하기 위한 장치 - Google Patents

부동 유리 스트립을 제조하기 위한 부동 시스템의 공급채널 내로 유리 용융물을 도우징하기 위한 장치 Download PDF

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KR20040108654A
KR20040108654A KR10-2004-7013688A KR20047013688A KR20040108654A KR 20040108654 A KR20040108654 A KR 20040108654A KR 20047013688 A KR20047013688 A KR 20047013688A KR 20040108654 A KR20040108654 A KR 20040108654A
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클라우스 슈나이더
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루드빅 뒤르슈
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 수직으로 조절 가능한 트윌(20, 30)을 포함하는 부동 유리 스트립(18)을 제조하기 위한 부동 시스템의 공급 채널(11)내로 유리 용융물(12)을 도우징하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라 트윌(20, 30)은 전기 가열 수단을 구비하며 특정 온도로 설정될 수 있다. 따라서, 트윌의 외부면에 규정된 일정한 온도 프로파일이 설정됨으로써, 유리 스트립(18)의 표면 특성이 향상된다.

Description

부동 유리 스트립을 제조하기 위한 부동 시스템의 공급 채널 내로 유리 용융물을 도우징하기 위한 장치{DEVICE FOR DOSING A GLASS MELT INTO A FEED CHANNEL OF A FLOAT SYSTEM IN ORDER TO PRODUCE A FLOAT GLASS STRIP}
작은 부동 시스템 또는 특수 유리용 부동 시스템은 단일 트윌로 동작하며, 상기 트윌에 의해 부동 배드로 전달되는 유리 용융물의 양이 조절된다.
석회-수산화나트륨 부동 시스템용 공급 채널은 통상적으로 유리 용융물의 자유 표면을 갖는다. 특수 유리, 특히 붕소 실리케이트 유리의 경우, 유리 성분의 선택적 증발로 인해 유리 용융물의 자유 표면이 허용되지 않는다. 따라서, 이러한 공급 채널에서는 유리 용융물의 레벨이 공급 채널의 커버링 블록의 하부 에지 보다 약 20 내지 50 mm 위에 놓인다(소위 침지 커버링).
트윌은 공급 채널에서 수직으로 조절 가능하게 현수된다. 채널 폭이 일정할 때, 트윌 높이(채널 바닥과 트윌 하부 에지의 간격)의 변동에 의해 채널 횡단면이 변할 수 있기 때문에, 유리 점성이 동일하면 트윌 하부를 통해 흐르는 유리 용융물의 양이 조절될 수 있다.
트윌은 일반적으로 방염 재료로 이루어진다. 통상적으로 트윌에는 슬립 주조되며 소결된 석영 유리 세라믹(용융 실리카)이 사용된다.
트윌 하부 에지의 디자인은 부동 유리 스트립의 품질(뒤틀림, 기포 등)에 큰 영향을 준다. 트윌의 하부면은 일반적으로 평평하지만, 볼록하게 휘어질 수도 있다.
트윌이 석영 유리 세라믹(용융 실리카)으로 이루어지면, 뜨거운 유리 용융물에 의해 그 하부면이, 즉 유리 용융물 내로 삽입된 하부면이 심하게 부식된다. 상기 부식에 의해 트윌의 표면 구조가 변한다(부식 프로파일, 트윌의 중심에서 강한 침식, 그 외부면에서 약한 침식).
부동 유리의 품질은 트윌의 작동 시간이 증가함에 따라 나빠진다(뒤틀림, 기포 등). 특히 고용융 붕소 실리케이트 유리(알칼리 없는, 알칼리 적은) 또는 알루미노-실리케이트 유리의 경우 석영 유리 세라믹으로 이루어진 트윌의 수명은 매우 짧다. 고용융 침식성 유리의 경우, 귀금속 합금(예컨대 Pt 또는 Pt/Rh 10)으로 세라믹 트윌을 코팅함으로써 수명을 높이려는 시도가 이미 있었다. 특히 1200 내지 1400℃의 통상 유리 용융물 온도에서 수명은 충분한 것으로 나타났다.
백금 및 10 중량% 로듐을 포함하는 합금 또는 다른 귀금속 합금으로 된 코팅을 가진 트윌은 코팅 재료가 높은 열 전도성을 갖는다는 단점을 갖는다. 상기 단점으로 인해 트윌에서 특히 측면 및 "코너"에서 결정화 및 탈기가 나타난다. 1차적으로 영향을 받지 않을 수 있는, 트윌에서의 온도 프로파일에 의해, 예컨대 스루풋과 같은 프로세스 파라미터의 변동시 표면 품질이 저하될 수 있는데, 그 이유는 상기 트윌이 부동 배드 앞에서 유리 용융물 내로 직접 침지되는 마지막 부품이기 때문이다.
트윌의 교체가 필요한 경우, 트윌과의 "접착"이 나타날 수 있으므로, 극단의 경우 채널 블록이 손상될 수 있다. 트윌의 첫 번째 장착 또는 스트립 균열에 따른 재 장착 시에, 이러한 손상에 대한 확률이 커진다.
공지된 부동 시스템에서 트윌 자체에는 트윌의 조절된 높이를 변동시킬 가능성만이 있다. 트윌의 온도는 프로세스 파라미터에 의해 다소 조절된다. 상기 온도는 스루풋의 유리 용융물 온도와 사용된 재료의 열 전도성에 의해 주어진다.
본 발명은 하나 이상의 수직으로 조절 가능한 트윌(tweel)을 포함하는, 부동 유리 스트립을 제조하기 위한 부동 시스템의 공급 채널 내로 유리 용융물을 도우징하기 위한 장치에 관한 것이다.
도 1은 부동 배드에 대한 2개의 트윌을 가진 공급 채널의 이행 영역에서 부동 유리를 제조하기 위한 부동 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 직접 가열되는 트윌의 횡단면도.
도 3은 기본 바디 및 그 위에 장착된 전기 가열 소자를 가진 트윌의 사시도.
본 발명의 목적은 프로세스 파라미터에 의해 다소 영향을 받는 트윌에서의 온도에 의한 부동 유리 스트립의 표면 품질에 대한 부정적 영향이 나타나지 않는 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 트윌이 전기 가열 수단을 구비하고 특정 온도로 설정될 수 있음으로써 달성된다.
트윌의 상기 부가적인 가열 시에, 트윌의 소자들을 통한 정상 열 전도에 의해 열이 트윌의 외부면으로 전달되거나 또는 거기 자체에서 발생하여 그것에 규정된 온도가 설정된다.
트윌은 간접 또는 직접 가열 가능한 내화 기본 바디로 이루어질 수 있다. 본 발명의 변형예에 따라 트윌이 슬립 주조되고 소결된 석영 유리 세라믹(용융 실리카)으로 이루어질 수 있다.
간접 가열 시에, 기본 바디는 포켓형이며 중공으로 형성되고 하나 이상의 방사 가열 소자를 수용한다. 또한, 기본 바디의 외부면의 코팅 또는 커버링(이하, 코팅이라 함)은 백금 또는 예컨대 5 중량% 금을 포함하는 백금 합금으로 이루어진다. 본 발명에 따라 방사 가열 소자가 기본 바디의 내부면을 가열하도록 설계될 수 있다. 트윌, 즉 그 기본 바디의 코팅은 공급 채널 내에서 유리 용융물 내로의 트윌의 최대 침지 깊이에 걸쳐 연장된다.
방사 가열 수단은 상이한 가열 능력을 가진 방사 가열 소자의 형태로 제공될 수 있다. 그러나, 가열 능력이 조절 및/또는 제어될 수도 있다. 또한, 상이한 내화 재료의 선택 및 기본 바디의 구성, 특히 사용된 소자의 벽 두께는 트윌의 외부면 상에 특정한 그리고 균일한 온도 프로파일을 설정하기 위한 부가의 조치로서 사용될 수 있다.
코팅된 트윌이 사용되면, 층 두께의 선택, 기본 바디 상의 커버링 율의 선택 및 코팅의 조도에 의해 온도 프로파일이 영향을 받을 수 있다.
상기 가열의 설계 시에, 모든 가능한 프로세스 상태를 나타내기 위해 수학적 시뮬레이션이 실행되는 것이 바람직하다. 이것과 관련해서, 유리 용융물 흐름에 대해 횡으로 연장된 트윌의 양 측면에 상이한 조건이 나타나고 고려되어야 한다는 것이 중요하다. 예컨대 트윌 내의 압력 손실로 인해 유리 레벨 및 그에 따른 유리 용융물에 의한 습윤이 상이하다. 공급 채널의 커버링 시에, 트윌 상부면으로의 그리고 트윌 상부면으로부터의 열전달은 1차적으로 대류에 의해 이루어지는 한편, 부동 배드를 향한 측면에서는 방사에 의해 이루어진다.
온도 프로파일의 설정은 트윌의 직접적인 가열에 의해서도 이루어질 수 있다. 이 경우에는 트윌이 예컨대 백금 또는 백금 합금으로 이루어진 귀금속 코팅을 갖는다. 기본 바디 상에 U형 가열 소자가 장착된다. 실시예에 따라 기본 바디는 직방체형으로 형성되고 U형 가열 소자를 구비하며, 그 측면 레그는 기본 바디의 수직 좁은 측면 상에 그리고 그 중앙 레그는 기본 바디의 하부 영역 상에 장착된다.
전류 공급은 가열 소자의 측면 레그가 트윌의 상부 에지의 영역에서 접속 콘택으로서 형성됨으로써 간단히 이루어진다.
가열 소자의 중앙 레그가 백금 또는 백금 합금으로 이루어진 코팅으로서 유리 용융물 내로의 트윌의 최대 침지 깊이에 걸쳐 연장되면, 상기 가열 소자가 습윤을 감소시키기 위한 코팅의 기능을 할 수 있다. 가열 소자 내에 기본 바디의 수용은 기본 바디의 하부 에지가 볼록하게 휘어지며 U형 가열 소자의 포켓형 중앙 레그에 의해 수용되는 방식으로 이루어질 수 있다.
기본 바디에 대한 소자의 실시예 및 선택에는 간접적으로 가열되는 트윌에서와 동일한 조치가 적용된다.
트윌의 외부면 상의 온도 프로파일에 대한 또 다른 영향 가능성은 U형 가열 소자의 상이한 시이트 두께, 기본 바디 상의 코팅의 커버링 율, 코팅의 위치 및 방향, 커버링 표면의 상이한 조도 및 가열 소자에 대한 상이한 전류 공급이다.
폭 B=500 mm, 길이 L=400 mm 및 두께 d=1mm의 코팅을 가진 트윌의 실시예에서는 1300℃의 온도 및 5·10-5Ω/cm의 비저항일 때 6.25·10-4Ω의 저항이 얻어진다.
약 10 KW의 실제 전력 발생 시에, 가열 소자의 접속 콘택에는 전압 U = 2.5V 일 때 전류 I=4000A가 공급되어야 한다. 트윌의 직접 가열을 위한 파라미터는 바람직하게는 다음과 같이 결정된다:
트윌 폭 : 100-2000 mm, 바람직하게는 300-1000 mm
코팅의 두께 : 0.2-5 mm, 바람직하게는 0.7-2 mm
가열 능력 : 50 KW 까지, 바람직하게는 5-20 KW
이하, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 유리는 유리 용융물 통(10)내에서 용융되며 공급 채널(11)에 공급된다. 상기 공급 채널(11)내에서 정화된 유리 용융물(12)이 과류 블록(13)을 향한 트윌(20)에 의해 공급될 수 있다. 상기 과류 블록(13) 반대편으로 또 다른 트윌(30)이 공급 채널(11)내에 배치되고, 상기 트윌에 의해 유리 용융물이 공급 채널(11)내에서 해제될 수 있고 차단될 수 있다.
과류 블록(13)은 부동 배드의 시작 벽(14)상에 배치되고, 상기 부동 배드는 베이스 부재(15)로 표시되며 유동성 주석으로 된 배드(16)를 수용한다. 유리 용융물(12)은 과류 블록(13)을 통해 부동 배드 내의 유동성 주석 상으로 흐르고 연속 유리 스트립(18)을 형성한다. 상기 유리 스트립은 도시되지 않은 인출 롤러에 의해 부동 배드로부터 당겨진다. 과류 블록(13)과 부동 배드 사이의 이행 영역은 커버(17)에 의해 커버된다.
도 2의 단면도에 나타나는 바와 같이, 트윌(20) 또는 (30)은 간접적으로 가열될 수 있고 기본 바디(21.1)의 외부면이 일정한 온도로 될 수 있다. 기본 바디(21.1)는 내화 소자로 구성되며 포켓형의 중공 트윌(20)을 형성한다. 상기 트윌(20)내에는 방사 가열 소자(22.1)가 삽입된다. 트윌의 내부면은 방사 가열 소자(22.1)와 접촉하지 않으며 방사열에 의해 가열된다. 상기 열은 기본 바디(21.1)를 통과하므로, 그 외부면이 규정된 온도 프로파일을 가지며, 트윌에서의 온도 변동이 부동 유리 스트립의 표면 품질을 저하시키지 않아야 한다는 전제 조건이 충족된다. 개선을 위해, 비용면에서 바람직하게는 슬립 주조되고 소결된 석영 유리 세라믹(용융 실리카)으로 이루어지는 트윌(20)의 기본 바디(21.1)가 귀금속 코팅을 가질 수 있다. 상기 코팅은 유리 용융뮬(12)내로의 트윌(20)의 최대 침지 깊이에 걸쳐 연장되며, 유리 용융뮬(12)에 의한 트윌(20) 표면 영역의 습윤을 감소시킨다.
쉽게 알수 있는 바와 같이, 도 2에 따른 트윌(20)의 외부면 상의 온도 프로파일은 기본 바디(21.1)의 구성에 의해, 기본 바디(21.1)에 대한 내화 재료의 선택에 의해, 기본 바디(21.1)의 소자의 두께에 의해 그리고 방사 가열 소자(22.1)의 가열 능력에 의해 영향을 받을 수 있다. 물론, 트윌(20)의 귀금속 코팅도 트윌(20)의 온도 프로파일에 영향을 준다.
기본 바디(21.1)는 일체형으로 슬립 주조될 수 있다. 또한, 기본 바디는 중실 블록으로 이루어질 수 있으며, 상기 블록 내에는 경우에 따라 상이한 길이의 홀들이 형성되고, 상기 홀 내에 가열 소자, 예컨대 접촉 가열 소자 또는 방사 가열 소자가 배치된다. 상기 가열 소자는 기본 바디의 제조시에 주조될 수도 있다.
도 3의 사시도는 직접 가열되는 트윌(20)을 도시한다. 상기 트윌(20)은 슬립 주조되고 소결되는 석영 유리 세라믹(용융 실리카)으로 이루어진 직방체형 기본 바디(21.2)를 갖는다. 상기 트윌(20)은 공급 채널(11)의 전체 폭에 걸쳐 연장되고 현수 장치(25: 도 1)에 의해 수직으로 조절된다. 기본 바디(21.2)상에는 U형의 전기 가열 소자(22.2)가 장착된다. 가열 소자(22.2)의 측면 레그(22.3 및 22.5)는 유리 용융물 흐름에 대해 평행하게 배치된 기본 바디(21.2)의 좁은 측벽 상에 장착된다. 상기 측벽의 상부 에지 영역은 트윌(20)에서 돌출하여 전류 공급을 위한 접속 콘택(23, 24)으로서 형성된다. 2개의 측면 레그(22.3 및 22.5)는 기본 바디(21.2)의 하부 에지의 영역에서 중앙 레그(22.4)에 의해 서로 접속된다. 상기 중앙 레그(22.4)는 포켓형으로 형성되고, 기본 바디(21.2)의 볼록하게 휘어진 하부 영역을 수용한다. 상기 중앙 레그(22.4)는 트윌(20)의 최대 침지 깊이에 걸쳐 연장되면 동시에 코팅으로도 사용될 수 있다. 상기 가열 소자(22.2)의 경우, 레그의 두께, 중앙 레그(22.4)의 커버링 율 및 공급된 전류는 트윌(20)의 외부면 상의 온도 프로파일에 대한 파라미터로서 사용될 수 있다. 가열 소자(22.2)의 중앙 레그(22.4)는 코팅으로서 사용되고, 유리 용융물(12)에 의한 트윌(20)의 습윤이 감소됨으로써 부동 유리 스트립의 표면 품질이 향상된다.

Claims (15)

  1. 하나 이상의 수직으로 조절 가능한 트윌을 포함하는, 부동 유리 스트립을 제조하기 위한 부동 시스템의 공급 채널 내로 유리 용융물을 도우징하기 위한 장치에 있어서,
    상기 트윌(20, 30)이 전기 가열 수단을 구비하며 특정 온도로 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트윌(20, 30)은 간접 및/또는 간접 가열 가능한 내화 기본 바디(21.1, 21.2)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기본 바디(21.1)는 포켓형이며 중공으로 형성되고 하나 이상의 방사 가열 소자(22.1)를 수용하는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 기본 바디(21.2) 상에 전기로 가열 가능한 가열 소자(22.2)가 장착되는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기본 바디(21.1, 21.2)는 슬립 주조되고 소결된 석영 유리 세라믹(용융 실리카)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기본 바디(21.1)의 외부면은 백금 또는 백금 합금으로 이루어진 코팅을 갖는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기본 바디(21.1)의 외부면 상의 코팅은 유리 용융물(12)내로의 트윌(20, 30)의 최대 침지 깊이에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 기본 바디(21.2)는 직방체형으로 형성되고 U형 가열 소자(22.2)를 가지며, 그 측면 레그(22.3 및 22.5)는 기본 바디(21.2)의 수직 좁은 측면 상에 장착되고 그 중앙 레그(22.4)는 기본 바디(21.2)의 하부 영역 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가열 소자(22.2)의 측면 레그(22.3, 22.5)는 트윌(20)의 상부 에지 영역에서 접속 콘택(23, 24)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 가열 소자(22.2)의 중앙 레그(22.4)가 백금 또는 백금 합금의 코팅으로서, 적어도 유리 용융물(12) 내로의 트윌(20)의 최대 침지 깊이에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기본 바디(21.2)의 하부 에지가 볼록하게 휘어지고 U형 가열 소자(22.2)의 포켓형 중앙 레그(23.4)에 의해 수용되는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 가열 소자(22.1)의 가열 능력 또는 트윌(20, 30)상의 전기 가열 소자는 트윌(20, 30)에서 상이하고 및/또는 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트윌(20, 30)의 기본 바디(21.1, 21.2)는 상이한 내화 재료로 상이한 구성 및/또는 상이한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 U형 가열 소자(22.2)는 상이한 층 두께로, 트윌(20, 30)의 외부면 상에 상이한 커버링 율로, 상이한 조도로 및/또는 상이한 전류 공급으로 설계되는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 U형 가열 소자(22.2)가 약 0.2 내지 5 mm, 바람직하게는 0.7 내지 2 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 도우징 장치.
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