KR20080017308A - 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조 - Google Patents

감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조 Download PDF

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Abstract

감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조로서, 내화 벽돌의 열팽창에 의한 신장을 하방으로 릴리프시키기 위한 구조가 내화 벽돌의 신장에 의해 파손되는 것이 방지된 백업 구조, 및 상기 백업 구조를 사용한 감압 탈포 장치, 그리고 상기 감압 탈포 장치를 사용한 용융 유리의 감압 탈포 방법을 제공한다.
상승관, 감압 탈포조 및 하강관을 갖는 감압 탈포 장치에 있어서, 백금 또는 백금 합금제의 상승관 또는 하강관의 주위에 내화 벽돌을 배치 형성하여 이루어지는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조로서, 상기 내화 벽돌의 상방에는 760℃ 에서의 크리프 강도 (JIS Z2271 : 1993년) 가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택되는 재료로 구성되는 열팽창 릴리프 부재가 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조.
감압 탈포 장치, 백업 구조

Description

감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조{BACKUP STRUCTURE OF RISE TUBE OR DOWN COMER OF VACUUM DEGASSING APPARATUS}
본 발명은 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조, 보다 구체적으로는 백금 또는 백금 합금제의 상승관 또는 하강관의 백업 구조에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상승관 및 하강관의 백업 구조로서 상기의 백업 구조를 사용한 감압 탈포 장치 및 감압 탈포 방법에 관한 것이다.
도 3 은 감압 탈포 장치의 일반적 구성을 나타낸 단면도이다. 도 3 에 나타내는 감압 탈포 장치 (100) 는 용해조 (200) 중의 용융 유리 (G) 를 감압 탈포하여, 다음의 처리조에 연속적으로 공급하는 프로세스에 사용된다. 도 3 에 나타내는 감압 탈포 장치 (100) 에 있어서, 원통 형상을 한 감압 탈포조 (102) 는 그 장축이 수평 방향으로 배향되도록 감압 하우징 (101) 내에 수납 배치되어 있다. 감압 탈포조 (102) 의 일단의 하면에는 수직 방향으로 배향하는 상승관 (103) 이 타단의 하면에는 하강관 (104) 이 장착되어 있다. 상승관 (103) 및 하강관 (104) 은 그 일부가 감압 하우징 (101) 내에 수납 배치되어 있다. 감압 하우징 (101) 내에 있어서, 감압 탈포조 (102), 상승관 (103) 및 하강관 (104) 의 주위에는 이들을 단열 피복하는 단열용 벽돌 등의 단열재 (107) 가 배치 형성되어 있다.
감압 탈포 장치의 상승관 및 하강관에는 백금, 또는 백금-금 합금, 백금-로듐 합금과 같은 백금 합금제의 중공관이 사용되고 있다. 그러나, 백금 및 백금 합금은 고가의 재료이기 때문에, 중공관의 두께는 가능한 한 얇게 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 백금 또는 백금 합금제의 중공관 주위에 백업 구조를 배치 형성하고, 그 백업 구조가 도관의 기계적 강도를 담당하는 것이 일반적이다.
고온 용융물용 도관의 백업 구조에 관한 특허문헌 1 에는 감압 탈포 장치의 상승관 및 하강관의 백업 구조가 나타나 있다. 특허문헌 1 에 있어서, 상승관 (16) 및 하강관 (18) 의 백업 구조 (31) 를 지지하는 지지 장치 (30) 는 수판 (32), 밀어올림 수단 (36) 을 구비하고 있다. 수판 (32) 은 직사각형상으로 형성되고, 상승관 (16) 의 하단부에 고정되어 있다. 수판 (32) 에는 단열용 벽돌 (28A, 28A …) 이 탑재되고, 단열용 벽돌 (28A, 28A …) 은 상승관 (16) 을 피복하도록, 상승관 (16) 의 주위에 배치 형성되어 있다.
밀어올림 수단 (36) 은 코일 스프링 (46) 의 탄성지지력에 의해, 수판 (32) 을 상방으로 밀어 올리도록 탄성지지하고 있다. 수판 (32) 에 탑재된 단열용 벽돌 (28A) 이 상방으로 밀어 올려져, 단열용 벽돌 (28A) 의 상단부가 가압 뚜껑 (48) 에 맞닿는다. 이로써, 상승관 (16) 이나 상승관 (16) 의 주위에 배치 형성된 단열용 벽돌 (28A) 이 지지되고 있다. 밀어올림 수단 (36) 을 형성하는 이유는 감압 탈포 장치의 열상승시 등의 때에, 백금제의 상승관 (16) 및 하강관 (18) 과, 단열용 벽돌 (28A) 의 열팽창차에 의해, 벽돌 (28A) 사이에 간극이 벌어지는 것을 방지하기 위해서이다. 벽돌 (28A) 사이에 간극이 벌어지면, 백금제 의 상승관 (16) 및 하강관 (18) 이 파손되는 경우가 있다. 그 때문에, 밀어올림 수단 (36) 에 의해 벽돌 (28A) 을 밀어 올려, 벽돌 (28A) 의 상단부를 가압 뚜껑 (48) 에 맞닿게 함으로써, 벽돌 (28A) 사이에 간극이 벌어지는 것을 방지한다.
특허문헌 1 에 있어서, 백업 구조 (31) 는 상승관 (16) 의 외주에 원판 형상의 플랜지 (돌기부) (16A, 16A …) 를 상하 방향으로 소정 간격 (h) 을 두고 구비하고 있으며, 상승관 (16) 의 외주측에 적층된 벽돌 (28A …) 은 접촉하는 상측의 벽돌 (28A) 과 하측의 벽돌 (28A) 사이에 플랜지 (16A) 가 협지되어 있다. 백금제 상승관 (16) 의 열팽창률은 단열용 벽돌 (28A …) 의 열팽창률보다 크기 때문에, 상하 방향으로 인접하는 플랜지 (16A, 16A) 사이의 상승관 (16) 의 신장은 플랜지 (16A, 16A) 사이에 배치된 벽돌 (28A) 보다 커진다. 따라서, 상승관 (16) 의 축선 방향의 신장은 벽돌 (28A) 에 의해 억제되어, 상승관 (16) 의 내측 방향으로 만곡형이나 파형으로 휨변형된다. 즉, 상승관 (16) 전체의 축선 방향의 신장은 적층된 벽돌 (28A …) 의 신장에 상당한다. 이로써, 상승관 (16) 과 벽돌 (28A) 의 열팽창차는 상하 방향으로 인접하는 플랜지 (16A, 16A) 사이에서 각각 분산되기 때문에, 열팽창된 상승관 (16) 의 휨변형량이 인접하는 플랜지 (16A, 16A) 사이에서 각각 균등하게 분산되어, 상승관 (16) 의 휨변형량이 작게 억제된다. 특허문헌 1 에서는 단열용 벽돌 (28A) 로서, 지르코니아계의 전주(電鑄) 벽돌이 예시되어 있고, 용융 유리 (G) 에 대하여 내식성을 구비하고 있다고 기재되어 있다. 또한, 상기의 부호는 특허문헌 1 에서의 기재를 나타내고 있다.
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 평09-059028호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명자들은 특허문헌 1 의 백업 구조에 있어서, 상승관 및 하강관의 주위에 배치 형성되는 단열용 벽돌의 열팽창에 의한 신장이 문제가 될 수 있음을 알아내었다.
상기한 바와 같이, 특허문헌 1 의 백업 구조는 상승관의 외주에 상하 방향으로 소정의 간격을 두고 플랜지를 형성함으로써, 백금제의 상승관과 단열용 벽돌의 열팽창차를 플랜지 사이에서 분산시키는 구성이고, 상승관 전체의 축선 방향의 신장은 상승관의 주위에 적층된 단열용 벽돌의 신장에 상당한다.
특허문헌 1 의 백업 구조에 있어서, 단열용 벽돌은 밀어올림 수단에 의해 상방으로 탄성지지되고 있기 때문에, 단열용 벽돌의 신장은 그 벽돌의 상단부와 맞닿는 가압 뚜껑에 가해지게 된다. 가압 뚜껑은 단열용 벽돌의 신장을 막아 하방으로 릴리프시키는 역할을 갖고 있다. 단열용 벽돌의 신장이 가압 뚜껑의 상방에 위치하는 감압 탈포조까지 도달하면 감압 탈포조가 파손될 우려가 있기 때문이다. 이 때문에, 가압 뚜껑은 감압 하우징에 용접되어 있다.
전주 벽돌은 내열성 및 용융 유리에 대한 내식성이 우수하다는 점에서, 유리 가마의 노재(爐材)로서 가장 널리 사용되고, 감압 탈포 장치의 상승관 및 하강관의 백업 구조로서도 바람직한 재료로 생각되고 있었다. 그러나, 전주 벽돌은 내화 단열 벽돌이나 일반적인 내화 벽돌에 비해 열팽창률이 높다. 특허문헌 1 의 백업 구조의 단열용 벽돌로서 전주 벽돌을 사용한 경우, 열팽창에 의한 신장은 내화 단열 벽돌이나 일반적인 내화 벽돌을 사용한 경우에 비해 커진다. 따라서, 전주 벽돌이 열팽창하였을 때에, 전주 벽돌의 신장에 의해 가압 뚜껑에 가해지는 힘은 내화 단열 벽돌이나 일반적인 벽돌을 사용한 경우에 비해 커진다. 게다가 전주 벽돌은 내화 단열 벽돌이나 일반적인 내화 벽돌에 비해, 압축 강도와 같은 기계적 강도가 크기 때문에, 전주 벽돌의 신장이 가압 뚜껑에 가해졌을 때에, 가압 뚜껑이 파손 또는 변형될 우려가 있다.
따라서, 본 발명은 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조로서, 내화 벽돌의 열팽창에 의한 신장을 하방으로 릴리프시키기 위한 구조가 내화 벽돌의 신장에 의해 파손 또는 변형되는 것이 방지된 백업 구조, 및 그 백업 구조를 사용한 용융 유리의 감압 탈포 장치, 그리고 그 감압 탈포 장치를 사용한 용융 유리의 감압 탈포 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 상승관, 감압 탈포조 및 하강관을 갖는 감압 탈포 장치에 있어서, 백금 또는 백금 합금제의 상승관 또는 하강관의 주위에 내화 벽돌을 배치 형성하여 이루어지는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조로서, 상기 내화 벽돌의 상방에는 760℃ 에서의 크리프 강도 (JIS Z2271 : 1993년) 가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택되는 재료로 구성되는 열팽창 릴리프 부재가 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조 (이하, 「본 발명의 백업 구조」라고 한다) 를 제공한다. 본 발명에 있어서, 상승관 또는 하강관의 백업 구조란, 상승관 및 하강관 중 어느 일방 또는 양방의 백업 구조를 의미한다.
본 발명의 백업 구조에 있어서, 상기 내화 벽돌은 1500℃ 에서의 열간 선팽창률 (JIS R2207 : 2003년) 이 0.5％ 이상이고, 압축 강도 (JIS R2206 : 2003년) 가 150㎫ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 백업 구조에 있어서, 상기 내화 벽돌은 알루미나질 전주 벽돌, 지르코니아질 전주 벽돌 및 알루미나-지르코니아-실리카 (AZS) 질 전주 벽돌로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 백업 구조에 있어서, 상기 열팽창 릴리프 부재는 Ni 합금을 구성 재료로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 본 발명의 백업 구조를 사용한 감압 탈포 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상승관, 감압 탈포조 및 하강관을 갖는 감압 탈포 장치를 사용하여 용융 유리를 감압 탈포하는 방법으로서, 상기 감압 탈포조와 접속하는 상승관 또는 하강관의 백업 구조로서 본 발명의 백업 구조를 사용한 용융 유리의 감압 탈포 방법을 제공한다.
발명의 효과
본 발명의 백업 구조는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 주위에 배치 형성되어 있는 내화 벽돌이 열팽창하였을 때에, 그 내화 벽돌의 신장에 의해 열팽창 릴리프 부재가 파손 또는 변형되는 것이 방지되어 있다.
또한, 본 발명의 백업 구조에 사용하는 내화 벽돌은 내열성이 우수하기 때문에, 감압 탈포 장치의 가열 온도가 상승관 또는 하강관의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌에 의해 제약될 우려가 없다. 또한, 본 발명의 백업 구조에 사용하는 내화 벽돌은 용융 유리에 대한 내식성이 우수하기 때문에, 상승관 또는 하강관으로부터 용융 유리가 누설된 경우라도, 내화 벽돌이 용융 유리에 의해 현저하게 침식될 우려가 없다. 또한, 운전중의 고온 환경하에서도, 열상승시에도, 내화 벽돌 사이의 경계가 벌어지는 일이 없다.
본 발명의 감압 탈포 장치는 상승관 또는 하강관의 백업으로서 본 발명의 백업 구조를 사용하고 있기 때문에, 열상승시나 운전중에 열팽창 릴리프 부재가 파손 혹은 변형되거나, 또는 내화 벽돌 사이의 경계가 벌어지는 등의 문제가 발생하지 않고, 열팽창 릴리프 부재, 내화 벽돌 등을 교환하는 일 없이, 장기간에 걸쳐서 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 감압 탈포 장치를 사용함으로써 유리의 생산성이 향상된다. 또한, 유리의 제조 비용이 삭감된다.
또한, 감압 탈포 장치의 온도가 상승관 및 하강관의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌에 의해 제약될 우려가 없기 때문에, 감압 탈포 장치의 온도를 탈포 특성, 용융 유리의 유동 특성 등을 고려한 최적인 온도로 할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 백업 구조를 구비한 감압 탈포 장치의 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 감압 탈포 장치의 상승관 및 그 백업 구조의 부분 확대도이다.
도 3 은 감압 탈포 장치의 일반적 구성을 나타낸 단면도이다.
부호의 설명
1 : 감압 탈포 장치
11 : 감압 하우징
12 : 감압 탈포조
13 : 상승관
14 : 하강관
15 : 내화 벽돌
16 : 열팽창 릴리프 부재
17 : 단열재
18 : 플랜지
20 : 용해조
100 : 감압 탈포 장치
101 : 감압 하우징
102 : 감압 탈포조
103 : 상승관
104 : 하강관
107 : 단열재
200 : 용해조
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 도 1 은 본 발명의 백업 구 조를 구비한 감압 탈포 장치의 단면도이다. 도 1 에 나타내는 감압 탈포 장치 (1) 는 용해조 (20) 중의 용융 유리 (G) 를 감압 탈포하여, 다음의 처리조에 연속적으로 공급하는 프로세스에 사용되는 것이다.
감압 탈포 장치 (1) 는 사용시 그 내부가 감압 상태로 유지되는 감압 하우징 (11) 을 갖는다. 일반적으로 스테인리스강제의 감압 하우징 (11) 내에는 원통 형상을 한 감압 탈포조 (12) 가 그 장축이 수평 방향으로 배향되도록 수납 배치되어 있다. 감압 탈포조 (12) 의 하면의 측단 부근에는 수직 방향으로 배향하는 상승관 (13) 및 하강관 (14) 이 장착되어 있다. 상승관 (13) 및 하강관 (14) 은 그 일부가 감압 하우징 (11) 내에 수납 배치되어 있다.
감압 탈포 장치 (1) 에 있어서, 감압 탈포조 (12), 상승관 (13) 및 하강관 (14) 은 백금 또는 백금 합금제의 중공관이다.
백금 합금의 구체예로는 백금-금 합금, 백금-로듐 합금을 들 수 있다. 또한, 백금 또는 백금 합금에 금속 산화물을 분산시켜 이루어지는 강화 백금이어도 된다. 분산되는 금속 산화물로는 Al2O3, 또는 ZrO2 혹은 Y2O3 로 대표되는 주기표에 있어서의 3 족, 4 족 혹은 13 족의 금속 산화물을 들 수 있다.
상승관 (13) 및 하강관 (14) 의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌 (15) 은 감압 탈포 장치 (1) 의 사용시, 1000 ∼ 1500℃ 까지 가열된다.
따라서, 내화 벽돌 (15) 은 내열성이 우수한 것이 필요하다. 또한, 용융 유리 (G) 가 상방향으로 유동하는 상승관 (13) 및 하방향으로 유동하는 하강관 (14) 은 내부를 유동하는 용융 유리 (G) 로부터 관 벽면에 가해지는 힘이 크기 때문에, 감압 탈포 장치 (1) 의 사용시, 상승관 (13) 및 하강관 (14) 으로부터 용융 유리 (G) 가 누설되는 경우가 있다. 따라서, 내화 벽돌 (15) 은 용융 유리에 대한 내식성도 우수한 것이 필요하다. 이 때문에, 본 발명의 백업 구조에서는 상승관 (13) 및 하강관 (14) 의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌 (15) 에 열간 선팽창 계수 및 압축 강도가 특정 범위인 내화 벽돌을 사용하는 것을 특징으로 한다. 또한, 내화 벽돌 (15) 의 열간 선팽창 계수 및 압축 강도에 대해서는 후에 상세히 서술한다.
내화 벽돌 (15) 의 상방에는 내화 벽돌 (15) 의 열팽창에 의한 신장을 막아 하방으로 릴리프시키기 위한 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 배치 형성되어 있다. 또한, 감압 하우징 (11) 내의 감압 탈포조 (12) 주위에는 단열재 (17) 로서, 통상적으로는 내화 단열 벽돌 또는 일반적인 내화 벽돌이 배치 형성되어 있다.
도 2 는 도 1 의 감압 하우징 (11) 내의 상승관 (13) 을 나타낸 부분 확대도이다. 이하, 상승관 (13) 의 백업 구조에 대하여 설명하는데, 하강관 (14) 의 백업 구조도 동일한 구성이다.
도 2 에 있어서, 상승관 (13) 의 외주에는 원판 형상의 플랜지 (돌기부) (18) 가 상승관 (13) 의 길이 방향을 따라 간격을 두고 형성되어 있다. 상승관 (13) 의 주위에는 내화 벽돌 (15) 이 상승관 (13) 의 길이 방향을 따라 복수 개 적층되어 있고, 상승관 (13) 의 길이 방향을 따라 적층된 내화 벽돌 (15) 사이에는 상승관 (13) 의 플랜지 (18) 가 협지되어 있다. 백금 또는 백금 합금제의 상승 관 (13) 과 내화 벽돌 (15) 을 비교하였을 경우, 상승관 (13) 이 내화 벽돌 (15) 보다 열팽창률이 크다. 이 때문에, 감압 탈포 장치 (1) 의 사용시, 열팽창에 의한 신장은 상승관 (13) 이 내화 벽돌 (15) 보다 커진다. 도 2 에 나타내는 백업 구조에서는 상승관 (13) 과 내화 벽돌 (15) 의 열팽창에 의한 신장의 차이는 플랜지 (18) 사이에 분산된다. 따라서, 상승관 (13) 전체의 길이 방향의 신장은 상승관 (13) 의 주위에 배치 형성된 내화 벽돌 (15) 의 신장에 상당한다.
상승관 (13) 의 주위에 배치 형성된 내화 벽돌 (15) 의 상방에는 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 배치 형성되어 있다. 열팽창 릴리프 부재 (16) 는 최상부에 위치하는 내화 벽돌 (15) 과 맞닿아 있고, 감압 탈포 장치 (1) 의 사용시, 내화 벽돌 (15) 의 열팽창에 의한 신장을 막아, 하방으로 릴리프시킨다. 이 때문에, 열팽창 릴리프 부재 (16) 는 감압 하우징 (11) 에 용접되어 있다.
상승관 (13) 의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌 (15) 은 1500℃ 에서의 열간 선팽창률 (JIS R2207 : 2003년) 이 0.5％ 이상, 바람직하게는 0.7％ 이상이며, 압축 강도 (JIS R2206 : 2003년) 가 150㎫ 이상이다. 압축 강도는 250㎫ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 1500℃ 에서의 열간 선팽창률이 5％ 이하, 특히 3％ 이하이고, 압축 강도가 700㎫ 이하, 특히 500㎫ 이하인 것이 바람직하다.
1500℃ 에서의 열간 선팽창 계수가 0.5％ 이상이고, 압축 강도가 150㎫ 이상인 내화 벽돌은 기공률이 낮은 치밀한 조직을 갖고, 그 구성상은 안정적인 결정 조직을 구성하기 때문에, 내열성 및 용융 유리에 대한 내식성이 우수하다. 또한, 상기 특성을 갖는 내화 벽돌은 치밀한 조직을 갖기 때문에, 벽돌의 연마를 매우 정 밀하게 할 수 있다. 그 때문에, 서로의 접하는 면을 높은 평탄도로 함으로써, 간극이 없는 벽돌의 적층체를 구성할 수 있다. 따라서, 상승관 (13) 의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌 (15) 로서 바람직하다.
1500℃ 에서의 열간 선팽창 계수가 0.5％ 이상이고, 압축 강도가 150㎫ 이상인 내화 벽돌의 구체예로는 α-알루미나질 전주 벽돌, α,β-알루미나질 전주 벽돌, β-알루미나질 전주 벽돌과 같은 알루미나질 전주 벽돌, 지르코니아질 전주 벽돌, 알루미나-지르코니아-실리카 (AZS) 질 전주 벽돌과 같은 전주 벽돌을 바람직하게 들 수 있다.
알루미나질 전주 벽돌의 구체예로는 α-알루미나질 전주 벽돌로서, 마스나이트 A (마스나이트는 등록 상표, 이하 동일), 모노플럭스 A (상품명), α,β-알루미나질 전주 벽돌로서, 마스나이트 G, 모노플럭스 M (상품명), 쟈가 M (상품명), β-알루미나질 전주 벽돌로서, 마스나이트 U, 모노플럭스 H (상품명), 쟈가 H (상품명) 를 들 수 있다.
AZS 질 전주 벽돌의 구체예로는 지르코나이트 1681, 지르코나이트 1691, 지르코나이트 1711 (지르코나이트는 등록 상표, 이하 동일), 모노플럭스 S3, 모노플럭스 S4, 모노플럭스 S5 (모두 상품명), 유니코르 501, 유니코르 1 (모두 상품명), FC101, FC4101 (모두 상품명), ZAC1681, ZAC1711 (모두 상품명) 을 들 수 있다.
또한, 특허문헌 1 에는 단열용 벽돌로서, 지르코니아계의 전주 벽돌이 바람직하다고 기재되어 있다. 그러나, 지르코니아계의 벽돌이어도, 열간 선팽창률이나 압축 강도를 만족시킨다고는 할 수 없다. 예를 들어, 지르코니아를 매우 고순도 (95 질량％ 정도) 로 함유하는 지르코니아계 벽돌 (X-950 : 상품명) 은 유리에 대한 내식성이 우수한 벽돌이지만, 열간 선팽창률은 0.2 정도, 압축 강도는 4㎫ 정도로, 본 발명의 범위에는 포함되지 않는다.
상승관 (13) 의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌 (15) 은 1500℃ 에서의 열간 선팽창 계수가 0.5％ 이상이고, 압축 강도가 150㎫ 이상인 이상 특별히 한정되지 않고, 전주 벽돌 이외이어도 된다. 전주 벽돌 이외의 내화 벽돌 (15) 의 구체예로는 예를 들어, 시마나이트 벽돌 등을 들 수 있다.
도 2 에 있어서, 상승관 (13) 의 직경 방향으로 보았을 경우, 상승관 (13) 의 주위에는 1 층의 내화 벽돌 (15) 이 나타나 있다. 이것은 상승관 (13) 과 내화 벽돌 (15) 의 위치 관계를 나타내고 있는 것으로서, 반드시 상승관 (13) 의 주위에 1 층의 내화 벽돌 (15) 이 배치 형성될 것을 의도하는 것은 아니다.
일반적으로, 감압 탈포 장치의 상승관 및 하강관의 백업 구조에서는 조성이 동일 또는 조성이 상이한 단열재가 복수 사용되고, 그것들은 상승관 및 하강관의 직경 방향을 따라 층을 이루도록 배치 형성되어 있다. 본 발명에서도, 도 2 에 있어서의 내화 벽돌 (15) 로서, 조성이 동일 또는 조성이 상이한 복수의 내화 벽돌을 상승관 (13) 의 직경 방향을 따라 층을 이루도록 배치 형성해도 된다.
상승관 (13) 의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌 (15) 은 내열성 및 용융 유리에 대한 내식성이 우수하기 때문에 상승관 (13) 의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌 (15) 로서 바람직하다.
그러나, 1500℃ 에서의 열간 선팽창률이 0.5％ 이상으로 크기 때문에, 열팽 창에 의한 신장이 내화 단열 벽돌이나 일반적인 내화 벽돌에 비해 크다. 따라서, 내화 벽돌 (15) 이 열팽창의 신장에 의해 열팽창 릴리프 부재 (16) 에 가해지는 힘은 내화 단열 벽돌이나 일반적인 내화 벽돌을 사용한 경우에 비해 커진다. 게다가, 내화 벽돌 (15) 은 압축 강도가 150㎫ 이상으로 높기 때문에, 내화 벽돌 (15) 의 열팽창에 의한 신장이 열팽창 릴리프 부재 (16) 에 가해졌을 때에, 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 파손 또는 변형될 우려가 있다.
본 발명의 백업 구조에서는 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 760℃ 에서의 크리프 강도 (JIS Z2271 : 1993년) 가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택된 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 크리프 강도 측정에 있어서 35㎫ 란, 35㎫ 의 응력을 760℃ 에서 1000 시간 가하였을 경우에, 1％ 의 신장을 발생시키는 것을 의미한다. 따라서, 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 이상이란, 35㎫ 의 응력을 760℃ 에서 1000 시간 가하였을 경우의 신장이 1％ 이하인 것을 의미한다.
열팽창 릴리프 부재 (16) 가 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택되는 재료로 구성되어 있으면, 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 충분한 크리프 강도을 갖고 있다. 그 결과, 내화 벽돌 (15) 의 신장이 가해짐으로써 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 파손 또는 변형되는 것이 방지된다.
열팽창 릴리프 부재 (16) 는 760℃ 에서의 크리프 강도가 60㎫ 이상, 특히 100㎫ 이상, 1000㎫ 이하인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택되는 재료로 구 성되어 있는 것이 바람직하다.
감압 탈포 장치 (1) 의 사용시, 상승관 (13) 의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌 (15) 은 1000 ∼ 1500℃ 까지 가열된다. 이 때, 내화 벽돌 (15) 의 상방에 배치 형성되는 열팽창 릴리프 부재 (16) 의 온도는 700 ∼ 1250℃ 에 이른다. 열팽창 릴리프 부재 (16) 는 감압 탈포 장치의 사용시에 그 부재 (16) 가 경험할 수 있는 온도에 견딜 수 있는 내열성을 갖고 있는 것이 필요하다.
열팽창 릴리프 부재 (16) 가 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택되는 재료로 구성되어 있는 경우, 700 ∼ 1250℃ 의 온도에 견딜 수 있는 내열성을 갖고 있다.
감압 탈포 장치 (1) 의 사용시에 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 경험하는 온도는 백업 구조의 구성, 예를 들어, 상승관 (13) 의 둘레 방향으로 배치 형성하는 내화 벽돌 (15) 의 수나, 내화 벽돌 (15) 의 종류, 또는 백업 구조의 사이즈에 따라 상이하여, 700℃ 정도가 되는 경우도 있고, 1250℃ 에 이르는 경우도 있을 수 있다. 열팽창 릴리프 부재 (16) 는 감압 탈포 장치 (1) 의 사용시에, 그 부재 (16) 가 실제로 경험할 수 있는 온도에 견딜 수 있는 내열성을 갖도록 재료 선정하는 것이 필요하다. 따라서, 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 반드시 1250℃ 의 온도에 견딜 수 있는 내열성을 갖는 것이 요구되는 것은 아니다.
열팽창 릴리프 부재 (16) 를 구성하는 재료, 즉, 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료의 구체예로는 금속 재료에 관하여, Ni 합금 (인코넬 (등록 상표, 이하 동일), 헤인즈얼로이 (등록 상표, 이하 동일), 하스텔로이 (등록 상표, 이하 동일), Co 합금 (헤인즈얼로이, 스텔라이트 (등록 상표)) 등을 들 수 있다. 한편, 세라믹스 재료에 관하여, SiC, 알루미나, Si3N4, ZrO2 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 입수 용이성이나, 내식성 및 구조체에 대한 가공 용이성이 우수하다는 점에서 Ni 합금이 바람직하고, 그 중에서도 인코넬 및 하스텔로이가 바람직하다.
본 발명의 백업 구조에 있어서, 상승관 (13) 또는 하강관 (14) 의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌 (15) 에는 1500℃ 에서의 열간 선팽창률이 0.5％ 이상이고, 압축 강도가 150㎫ 이상인 내화 벽돌을 사용하는 것이 바람직하지만, 내화 벽돌 (15) 의 외측에는 내화 벽돌 (15) 과는 물성 (1500℃ 에서의 열간 선팽창률, 및 압축 강도) 이 상이한 내화 벽돌이 배치 형성되어 있어도 된다.
내화 벽돌 (15) 로서, 1500℃ 에서의 열간 선팽창률이 0.5％ 이상이고, 압축 강도가 150㎫ 이상인 내화 벽돌을 사용하는 것은 상승관 (13) 의 주위에 배치 형성되기 때문에, 내열성 및 용융 유리에 대한 내식성이 특히 우수한 것이 요구되기 때문이다. 따라서, 내화 벽돌 (15) 의 외측에 배치되는 내화 벽돌은 내열성 및 용융 유리에 대한 내식성이 보다 떨어지는 내화 벽돌 (이하, 「다른 내화 벽돌」이라고 하는 경우도 있다) 이어도 된다. 이러한 다른 내화 벽돌의 구체예로는 예를 들어, 내화 단열 벽돌이나 일반적인 내화 벽돌을 들 수 있다.
내화 벽돌 (15) 의 외측에 다른 내화 벽돌을 배치 형성하는 경우, 그 종류는 특별히 한정되지 않고, 노재나 백업 구조로서 사용되는 내화 단열 벽돌 또는 일반 적인 내화 벽돌에서 넓게 선택할 수 있다. 내화 단열 벽돌의 구체예로는 예를 들어, 지르콘 벽돌이나 물라이트 벽돌 등을 들 수 있다. 또한, 일반적인 내화 벽돌로는 예를 들어, 점토질 벽돌 등을 들 수 있다.
내화 벽돌 (15) 의 외측에 다른 내화 벽돌을 배치 형성하는 경우, 조성이 동일 또는 조성이 상이한 복수의 내화 벽돌을 상승관 (13) 의 직경 방향을 따라 층을 이루도록 배치 형성해도 된다,
이들 외의 내화 벽돌을 내화 벽돌 (15) 의 외측에 배치 형성하는 경우, 다른 내화 벽돌은 고온의 유리에 대하여 내식성이 떨어지는 경우가 많다. 만일, 용융 유리가 백금을 뚫고 다른 내화 벽돌에까지 도달하면, 다른 내화 벽돌이 침식되고, 장치에 큰 손상을 줄 가능성이 있다.
특히, 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 금속 부재로 형성되어 있는 경우, 용융 유리의 삼출이 멈추기 어렵다는 문제가 있다. 감압 탈포조에서 용융 유리가 백금으로부터 삼출되어 나오면, 감압 탈포조뿐만 아니라 상승관 및/또는 하강관에 용융 유리가 흘러 떨어지게 된다. 그 때, 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 금속 부재이면, 유리의 삼출을 멈추는 효과가 벽돌보다 낮기 때문에, 금속 부재인 열팽창 릴리프 부재 (16) 를 타고, 벽돌보다 용이하게 유리가 삼출될 가능성이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 하나의 방법으로서, 열팽창 릴리프 부재 (16) 의 바로 위에 플랜지를 형성하고 (도 2 에는 도시 생략), 그 플랜지의 직경을 다른 플랜지의 직경과 비교하여 크게 하는 방법이 예시된다. 구체적으로는 플랜지의 직경은 상승관의 직경의 1.2 ∼ 2 배 정도의 크기로 되어 있는 것이 바람직하다. 열팽창 릴리프 부재 (16) 의 바로 위의 플랜지의 직경이 다른 플랜지와 비교하여 큰 것에 의해, 열팽창 릴리프 부재 (16) 와 플랜지가 양방 모두 금속이 되는 결과, 친숙함이 좋아지기 때문에, 용융 유리의 삼출을 최소한으로 억제할 수 있게 된다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 또 하나의 방법으로서, 열팽창 릴리프 부재 (16) 와, 열팽창 릴리프 부재 (16) 바로 아래의 내화 벽돌 사이에 래밍재층을 형성하는 방법이 예시된다. 이 래밍재층은 매우 치밀한 래밍재의 충전이 이루어지고, 내식성이 우수하기 때문에, 각 벽돌층의 경계 부분으로의 용융 유리 (G) 의 유입을 방지하고, 그 배후로의 삼출을 방지하기 위한 것이다.
또한, 여기서 사용되는 래밍재란, 내화성 골재와 경화재 등을 혼합한 분체의 내화물재에 소량의 물을 첨가하여 혼련하고 충전됨으로써, 가열에 의해 세라믹 본드가 생겨, 강도를 내는 것을 말한다. 이러한 래밍재로는 예를 들어 알루미나계 (Al2O3) 래밍재, 지르코니아-실리카계 (ZrO2-SiO2) 래밍재, 및 알루미나-지르코니아-실리카계 (AZS ; Al2O3-ZrO2-SiO2) 래밍재를 들 수 있고, 바람직한 구체예로는 알루미나계에서는 CMP-AH, 지르코니아-실리카계에서는 ZR-2000, 및 알루미나-지르코니아-실리카계에서는 ZM-2500 (모두 아사히 가라스 (주) 제조) 이 예시된다. 또한, 이러한 래밍재로는 이 밖에 일본 공고특허공보 소57-2666호에 개시된, (모노 또는 디) 알루민산 칼슘 또는 실리코알루민산 칼슘을 주성분으로서 함유하는 제철 알루미나질 슬러그, (모노 또는 디) 알루민산 칼슘형 알루미나질 시멘트, 실리코알 루미나질 시멘트 및 고온 소성 마그네시아 등의 알칼리 토류 무기 물질과, 실리카, 산화 크롬 및 알루미나 등의 초미세 분말과, 불활성 충전제로 이루어지고, 종래부터 칼슘 함유량 및 혼련 수량이 적고, 고강도이며 내열성 및 내침식성이 우수한 시멘트도 예시된다.
이러한 래밍재 중, 종래의 알루미나 시멘트 대신에, 미량의 활성 초미세 분말을 베이스로 한 결합재가 사용되는 람크리트라고 불리는 캐스터블 노재가 바람직하다. 또한, 특히 유효한 래밍재로는 로우시멘트 타입 래밍재라고 불리는 것을 들 수 있고, 초미세 분말을 베이스로 하고, 3 ∼ 6％ 의 소량의 수첨가와 바이브레이터 시공에 의해 매우 치밀한 충전이 이루어지고, 내식성 및 내열성이 우수한 물성을 얻을 수 있다. 바람직한 구체예로는 화이트람 (상품명) 이 예시된다. 이와 같이, 통상의 캐스터블 노재에 사용하는 혼련 수량 약 10 ∼ 15％ 에 대하여 3 ∼ 10％, 바람직하게는 3 ∼ 6％ 로 낮은 혼련 수량의 래밍재를 사용하는 것은 고열에서 함유 수분이 증발한 경우, 균열되어 용융 유리가 쉽게 삼출되는 것을 방지하기 위해서이다. 또한, 일련의 관로에 사용되고 있는 벽돌의 주성분을 주성분으로 한 래밍재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 알루미나계 전주 내화 벽돌을 사용하고 있는 경우에는 래밍재로서 알루미나계의 CMP-AH 를 사용하는 것이 바람직하다.
각 층의 벽돌을 상기 서술한 방법으로 형성한 후, 분체의 래밍재에 3 ∼ 6％ 의 소량의 수첨가를 실시하여, 각 벽돌층 사이의 간극에 충전하고, 또한 그 간극에 봉형상 바이브레이터를 넣고, 진동에 의한 분체의 유상(流狀) 효과를 이용하여, 간 극내에 래밍재를 조밀하고 균일하게 충전시킨다. 래밍재는 3 ∼ 4 시간에 경화되고, 내식성이 강한 치밀한 래밍재층이 생긴다.
본 발명의 백업 구조에 있어서, 내화 벽돌 (15) 의 상방에 배치 형성되는 열팽창 릴리프 부재 (16) 는 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택되는 재료로 구성되는 것이 필수이지만, 도 2 에서 열팽창 릴리프 부재 (16) 로서 나타나 있는 구조 모두가 상기한 재료로 구성되어 있을 필요는 없다.
열팽창 릴리프 부재 (16) 가 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택된 재료로 구성되는 것이 필요한 것은 상승관 (13) 및 하강관 (14) 의 주위에 배치 형성되는 내화 벽돌 (15) 의 상방에 배치 형성되기 때문에, 크리프 강도가 특히 우수한 것이 필요하기 때문이다.
따라서, 도 2 에서 열팽창 릴리프 부재 (16) 로서 나타나는 구조라도, 감압 하우징 (11) 과 용접하는 부분은 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 미만인 금속 재료 또는 세라믹스 재료로 구성되어 있어도 된다.
또한, 열팽창 릴리프 부재 (16) 가 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택된 재료로 구성되는 것이 필요한 것은 1500℃ 에서의 열간 선팽창률 및 압축 강도가 큰 내화 벽돌 (15) 의 열팽창에 의한 신장에 대하여 충분한 크리프 강도를 갖고 있는 것이 필요하기 때문이다. 따라서, 내화 벽돌 (15) 의 외측에 다른 내화 벽돌이 배치 형성되어 있는 경우, 도 2 에서 열팽창 릴리프 부재 (16) 로서 나타나는 구조라도, 이들 다른 내화 벽돌 상방 에 위치하는 부분은 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 미만인 금속 재료 또는 세라믹스 재료로 구성되어 있어도 된다.
이와 같이 도 2 에서 열팽창 릴리프 부재 (16) 로서 나타나는 구조는 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택된 재료로 구성되고, 내화 벽돌 (15) 의 상방에 배치 형성되는 부분 (열팽창 릴리프 부재 본체) 과, 760℃ 에서의 크리프 강도가 35㎫ 미만인 금속 재료 또는 세라믹스 재료로 구성되어 있고, 내화 벽돌 (15) 의 외측에 다른 내화 벽돌을 배치 형성하는 경우에는 그 다른 내화 벽돌의 상방에 배치 형성되고, 또한, 감압 하우징 (11) 과의 접합에 사용되는 부분 (이하, 「접합 부재」라고도 한다) 이 접합된 것이어도 된다. 이 경우, 다른 부분을 구성하는 금속 재료 또는 세라믹스 재료로는 예를 들어 금속 재료에 관하여, 스테인리스강 등의 내열 합금을 들 수 있다. 한편, 세라믹스 재료에 관하여 치밀질 내화 벽돌을 들 수 있다. 접합 부분을 스테인리스강으로 하면, 스테인리스강이 적절한 유연성을 가짐으로써, 내화 벽돌 (15) 의 열팽창을 어느 정도 흡수할 수 있는 효과가 얻어지기 때문에 바람직하다.
또한, 열팽창 릴리프 부재 본체와 접합 부재는 용접이나, 볼트, 비스 등의 고정 지그에 의한 기계적인 접합 방법 등, 공지된 방법을 사용하여 접합된다.
본 발명의 백업 구조는 감압 탈포 장치의 상승관 및 하강관의 백업 구조에 있어 유용한 다른 구성을 포함하고 있어도 된다. 이러한 다른 구성의 구체예로는 예를 들어, 일본 공개특허공보 평9-59028호에 기재된 밀어올림 수단과 같이, 코일 스프링 등의 탄성지지력에 의해, 내화 벽돌 (15) 을 상방으로 밀어 올려, 내화 벽돌 (15) 의 상단부를 열팽창 릴리프 부재 (16) 에 맞닿게 하는 구성을 갖고 있어도 된다. 또한, 일본 공개특허공보 평9-59028호의 감압 하우징과 같이, 상승관 및 하강관의 길이 방향의 열팽창 및 수축을 흡수시키기 위하여, 감압 하우징의 상승관 및 하강관을 수용하는 부분을 통형상 벨로스 구조로 해도 된다.
도 2 에 나타내는 백업 구조에서는 내화 벽돌 (15) 의 열팽창에 의한 신장을 열팽창 릴리프 부재 (16) 에 의해 하방으로 릴리프시키기 때문에, 내화 벽돌 (15) 의 신장은 감압 하우징 (11) 의 하단측, 특히 바닥부에 가해지게 된다. 이 감압 하우징 (11) 의 하단측의 강도 대책으로서, 감압 하우징 (11) 의 하단측에 냉각관을 배치하고, 그 냉각관에 물 또는 공기를 흐르게 함으로써, 감압 하우징 (11) 의 하단측을 냉각시켜도 된다. 감압 하우징 (11) 의 구성 재료인 스테인리스강과 같은 금속 재료는 온도가 높아질수록 기계적 강도가 감소된다. 그러나, 이와 같이 냉각관을 배치하여 냉각시킴으로써, 내화 벽돌 (15) 의 신장이 가해지는 감압 하우징 (11) 하단측의 기계적 강도의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 도 2 에 나타내는 백업 구조에서는 내화 벽돌 (15) 의 측면과 감압 하우징 (11) 사이에 공극 부분이 존재하고 있는데, 이 공극 부분에 캐스터블 내화물, 플라스틱 내화물 및 래밍재와 같은 부정형 내화물을 충전해도 된다.
본 발명의 백업 구조에 있어서, 내화 벽돌 (15) 및 열팽창 릴리프 부재 (16) 의 치수는 그들을 구성하는 재료, 상승관 (13), 하강관 (14), 감압 하우징 (11) 과 같은 감압 탈포 장치 (1) 의 다른 요소의 치수 및 구성 재료 등에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 열팽창 릴리프 부재 (16) 의 두께는 그 설비 규모 에 따라서도 다르지만, 50㎜ 이상, 100㎜ 이상인 것이 바람직하고, 200㎜ 이상인 것이 기계적인 강도 면에서 바람직하다. 또한, 열팽창 릴리프 부재 (16) 의 두께는 전형적으로는 500㎜ 인 것이 바람직하다.
용해조로부터 공급되는 용융 유리와의 온도차가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 감압 탈포조는 내부가 1150℃ ∼ 1550℃, 특히 1200℃ ∼ 1400℃ 의 온도 범위가 되도록 가열되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 용융 유리의 유량이 1 ∼ 200 톤/일인 것이 생산성 면에서 바람직하다.
감압 탈포 방법을 실시할 때, 감압 하우징을 외부로부터 진공 펌프 등에 의해 진공 흡인함으로써, 감압 하우징내에 배치된 감압 탈포조의 내부를, 소정의 감압 상태로 유지한다. 여기서 감압 탈포조 내부는 30 ∼ 460mmHg (40 ∼ 613hPa) 로 감압되어 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 감압 탈포조 내부는 100 ∼ 310mmHg (133 ∼ 413hPa) 로 감압되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 탈포되는 유리는 가열 용융법에 의해 제조되는 유리인 이상, 조성적으로는 제약받지 않는다. 따라서, 라임 실리카계 유리나 붕규산 유리와 같은 알칼리 유리이어도 된다. 특히, 청징(淸澄) 공정시에 기포가 제거되기 어렵고, 또한, 디스플레이 유리 기판 등과 같이 특히 결점이 적은 것이 요구되는 용도로 사용되는 무알칼리 유리가 바람직하다. 또한, 무알칼리 유리인 경우, 감압 탈포시의 온도를 어느 정도의 온도까지 올리는 것이 필요하고, 그 점을 고려하면, 본 발명의 효과가 보다 크게 발휘된다.
감압 탈포조의 치수는 감압 탈포조의 구성 재료가 백금계의 재료인지, 세라 믹스계의 비금속 무기 재료인지에 상관없이, 사용하는 감압 탈포 장치에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 도 1 에 나타내는 감압 탈포조 (12) 의 경우, 그 치수의 구체예는 이하와 같다.
수평 방향에 있어서의 길이 : 1 ∼ 20m
한 변의 길이 (단면이 직사각형인 경우) : 0.1 ∼ 5m
내경 (단면이 원형 또는 타원형인 경우, 타원형인 경우에는 평균 직경) : 0.1 ∼ 5m
감압 탈포조 (12) 가 백금계의 재료로 구성되는 경우, 두께는 4㎜ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 1.2㎜ 이다.
감압 하우징 (11) 은 금속제, 예를 들어 스테인리스강제이며, 감압 탈포조를 수용 가능한 형상 및 치수를 갖고 있다. 상승관 (13) 및 하강관 (14) 은 일반적으로 단면 형상이 원형인 중공관이다. 상승관 (13) 및 하강관 (14) 의 치수는 사용하는 감압 탈포 장치에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 상승관 (13) 및 하강관 (14) 의 치수는 이하와 같이 구성할 수 있다.
내경 : 0.05 ∼ 2m, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 1m
(단면 형상이 직사각형인 중공관의 경우에는 한 변의 길이)
길이 : 0.2 ∼ 7m, 보다 바람직하게는 0.4 ∼ 5m
두께 : 0.4 ∼ 5㎜, 보다 바람직하게는 0.8 ∼ 4㎜
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
실시예에서는 도 1 에 나타내는 감압 탈포 장치 (1) 를 사용하여 용융 유리의 감압 탈포를 실시하였다. 감압 탈포 장치 (1) 에 있어서, 상승관 (13) 및 하강관 (14) 의 백업 구조는 도 2 에 나타내는 백업 구조이다.
감압 탈포 장치 (1) 의 각 부 치수 및 구성 재료는 이하와 같다.
감압 하우징 (11) : 스테인리스강제
감압 탈포조 (12) : 백금-로듐 합금 (백금 90 질량％, 로듐 10 질량％) 제
(치수)
길이 : 2m
내경 : 120㎜
두께 : 1㎜
상승관 (13), 하강관 (14) : 백금-로듐 합금 (백금 90 질량％, 로듐 10 질량％) 제
(치수)
길이 : 3m
내경 : 80㎜
두께 : 1㎜
플랜지 (18) : 백금-로듐 합금 (백금 90 질량％, 로듐 10 질량％) 제
내경 82㎜, 외경 102㎜ , 두께 1㎜ 의 도너츠 형상의 플랜지를, 상승관 (13) 및 하강관 (14) 의 외주에, 상승관 (13) 및 하강관 (14) 의 길이 방향을 따라 간격 300㎜ 로 용접하였다.
백업 구조의 각 구성의 치수 및 재질은 이하와 같다.
내화 벽돌 (15) : 내경 82㎜, 외경 600㎜, 높이 300㎜ 의 도너츠 형상의 AZS 질 전주 벽돌 (지르코나이트 1711 (아사히 가라스 주식회사 제조), 1500℃ 에서의 열간 선팽창률 (JIS R2207 : 2003년) : 0.8％, 압축 강도 (JIS R2206 : 2003년) : 350㎫) 을 사용하여, 이것을 감압 하우징 (11) 내의 상승관, 하강관의 주위에 6 단 적층시켰다. 또한, 감압 탈포조 (12) 의 주위에 배치 형성되는 단열재 (17) 에는 점토질 벽돌을 사용하였다.
열팽창 릴리프 부재 (16) : 인코넬제 (760℃ 에서의 크리프 강도 : 120㎫) 의 열팽창 릴리프 부재 본체와 스테인리스강제의 접합 부재를 용접한 것을 사용하였다. 열팽창 릴리프 부재 본체는 내경 300㎜, 외경 600㎜, 두께 100㎜ 의 도너츠 형상을 한 것이다. 접합 부재는 평면 형상이 정방형이고 내부에 개구부를 갖는 틀형상 부재이며, 한 변의 길이는 800㎜, 두께는 100㎜ 이다. 열팽창 릴리프 부재 본체와 접합 부재는 용접되어 있다. 접합 부재는 감압 하우징 (11) 에 용접되어 있다. 또한, 열팽창 릴리프 부재 본체가 상기 내화 벽돌 (15) 의 상방에 배치 형성되도록 하였다.
용융 유리의 감압 탈포를 이하의 조건으로 실시하였다.
감압 탈포조 (12) 내 온도 : 1400℃
감압 탈포조 (12) 내 압력 : 180mmHg (240hPa)
용융 유리 : 무알칼리 유리
유량 : 1 톤/일
사용 개시부터 6 개월후, 열팽창 릴리프 부재 본체 및 접합 부재의 어느 것에도 파손, 변형은 관찰되지 않았다.
(비교예)
열팽창 릴리프 부재 본체가 스테인리스강제 (SUS310S, 760℃ 에서의 크리프 강도 : 32㎫) 인 점 이외에는 실시예와 동일한 구성으로 하여, 감압 탈포를 실시하였다.
사용 개시부터 6 개월후, 열팽창 릴리프 부재 본체에 현저한 변형이 관찰되었다.
본 발명의 백업 구조는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 주위에 배치 형성되어 있는 내화 벽돌이 열팽창하였을 때에, 그 내화 벽돌의 신장에 의해 열팽창 릴리프 부재가 파손 또는 변형되는 것이 방지되어 있기 때문에, 용융 유리의 감압 탈포 장치에 적용할 수 있다.
또한, 2005년 6월 28일에 출원된 일본 특허출원 2005-188121호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여, 본 발명 명세서의 개시로서 도입한다.

Claims (10)

  1. 상승관, 감압 탈포조 및 하강관을 갖는 감압 탈포 장치에 있어서, 백금 또는 백금 합금제의 상승관 또는 하강관의 주위에 내화 벽돌을 배치 형성하여 이루어지는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조로서, 상기 내화 벽돌의 상방에, 760℃ 에서의 크리프 강도 (JIS Z2271 : 1993년) 가 35㎫ 이상인 금속 재료 또는 세라믹스 재료에서 선택되는 재료로 구성되는 열팽창 릴리프 부재가 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내화 벽돌은 1500℃ 에서의 열간 선팽창률 (JIS R2207 : 2003년) 이 0.5％ 이상이고, 압축 강도 (JIS R2206 : 2003년) 가 150㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내화 벽돌은 알루미나질 전주 벽돌, 지르코니아질 전주 벽돌 및 알루미나-지르코니아-실리카 (AZS) 질 전주 벽돌로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열팽창 릴리프 부재는 Ni 합금을 구성 재료로 하는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상승관 또는 하강관의 주위에 내화 벽돌이 복수 적층되어 있고, 상기 내화 벽돌 사이 및 상기 열팽창 릴리프 부재의 바로 위에 플랜지가 형성되어 있고, 상기 열팽창 릴리프 부재 바로 위의 플랜지의 직경이 다른 플랜지의 직경과 비교하여 큰 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열팽창 릴리프 부재와, 열팽창 릴리프 부재 바로 아래의 내화 벽돌 사이에 래밍재층을 형성하는 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열팽창 릴리프 부재는 감압 탈포 장치의 감압 하우징에 접합되어 있고, 상기 열팽창 릴리프 부재의 감압 하우징과의 접합에 사용되는 부분이 스테인리스강인 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열팽창 릴리프 부재의 두께가 50 ∼ 500㎜ 인 감압 탈포 장치의 상승관 또는 하강관의 백업 구조.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 백업 구조를 사용한 감압 탈포 장치.
  10. 상승관, 감압 탈포조 및 하강관을 갖는 감압 탈포 장치를 사용하여 용융 유리를 감압 탈포하는 방법으로서, 상기 감압 탈포조와 접속하는 상기 상승관 또는 상기 하강관의 백업 구조로서 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 백업 구조를 사용한 용융 유리의 감압 탈포 방법.
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