KR20110131432A - 플로트 유리 리본 서냉 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플로트 배스(float bath)로부터 성형된 유리 리본을 연속적으로 서냉시키기 위한 플로트 유리 서냉 장치에 있어서, 유리 리본을 위한 입구와 출구를 가진 레어 하우징 레어 하우징의 폭 방향으로 회전 가능하게 설치된 다수의 레어 롤러들 및 레어 하우징 내부로 공급되는 아황산 가스의 외부 배출을 방지하기 위해 레어 하우징의 측벽들과 각각의 레어 롤러 사이에 설치된 래버린스 실링을 구비한다.

Description

플로트 유리 리본 서냉 장치 및 방법{Annealing apparatus and method for float glass ribbon}
본 발명은 플로트 유리 리본 서냉 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플로트 법에 의해 연속 생산되는 유리 리본을 서냉시키기 위한 서냉요(Annealing Lehr)의 레어 롤러(Lehr Roll)의 밀봉 구조가 개선된 플로트 유리 리본 서냉 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 플로트 유리 제조 시스템은 플로트 배스(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 배스의 출구에 인접한 서냉로를 향해 끌어당김으로써 일정 폭 및 두께를 가진 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 배스는 특수 내화 재료가 내장된 세로로 길게 연장된 구조로 되어 있다. 용융 유리는 플로트 배스의 상류측으로부터 하류측을 향하여 이동하면서 용융 금속의 표면에서 리본 형태의 판유리로 성형되고, 플로트 배스의 하류측에 설정된 이격 위치(이하, 테이크 오프점(take off point)이라 함)에서 드로스 박스(dross box)에 설치된 리프트-아웃 롤러(lift-out roller)에 의해 용융 금속으로부터 멀어지도록 끌어 올려지고, 드로스 박스를 거쳐 다음 공정의 서랭로(cooling furnace)를 향하여 송출된다. 한편, 소정 폭의 연속된 유리 시트를 '유리 리본'이라 하고, 유리 리본이 소정 크기로 절단된 것을 '유리 시트'라 한다.
플로트 배스 내부의 휘발성 주석을 함유한 가스는 플로트 배스 내부의 양압에 의해 플로트 배스의 하류측 즉, 드로스 박스 방향으로 흐르게 되고, 이렇게 드로스 박스 측으로 향하는 가스는 드로스 박스 부근 및 플로트 배스의 하류 측의 내부의 낮은 온도 구역에서 응축되어 이동하는 유리의 표면 및 용융 주석의 표면에 불량을 발생시키게 된다(통상적으로, 780℃이하에서 드로스가 발생됨). 또한, 플로트 배스의 내부가 양압 상태로 유지되더라도 드로스 박스를 통해 플로트 배스의 하류 측으로 유입될 수가 있으며, 이 과정에서 외부 공기에 함유된 산소는 상대적으로 낮은 온도 구역에서 플로트 배스 내부의 휘발성 주석과 반응하여 응축되면, 주석원인의 부유성 이물질이 주석 표면에 발생하게 된다. 그러면, 리프트-아웃 롤러에 의해 리본 형태의 유리가 들어 올려져 플로트 배스 외부로 인출되는 과정에서 용융 주석 표면에 붙어 있는 주석 원인의 부유성 이물질이 이동되어 외부로 인출되는 판유리의 바닥면을 따라 같이 인출됨으로써 드로스 박스 및 서냉 공정 롤러들의 표면을 오염시키게 됨은 물론 플로트 배스 및 서냉 공정을 거쳐 나오는 유리에 있어서 그 바닥면의 이물 발생의 잠재적인 원인이 됨으로써, 작업의 안전성이 낮아질 수 있고, 생산되는 최종 유리 제품의 품질 및 공정 안정성을 저하시키는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 플로트 유리 제조 장치에 있어서, 서랭로(Annealing Lehr) 내부로 아황산 가스가 공급된다. 이러한 아황산 가스는 유리 리본의 바닥면과 레어 롤 사이의 마찰을 줄여서 생산되는 유리 제품의 결함을 방지하기 위한 것이다. 그런데, 레어 롤과 레어 롤이 설치된 서랭로의 케이싱 사이의 공간이 너무 넓기 때문에 이러한 공간으로 아황산 가스가 누출되어 인체에 해를 끼칠 수 있는 위험성이 존재하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 드로스 박스 내부를 양압 상태로 유지함으로써 플로트 배스 내부의 휘발성 주석을 함유한 가스의 흐름을 플로트 배스의 상류 측으로 되돌기 위해 드로스 박스 내부에 불활성 기체를 공급할 경우, 플로트 배스의 끝단 케이싱의 변형 방지를 위해 사용하는 불활성 기체의 적어도 일 부분을 재활용함으로써 예열 시간을 단축함은 물론 환경 오염 문제를 해결하도록 구조가 개선된 플로트 유리 리본 서냉 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플로트 유리 리본 서냉 장치는, 플로트 배스(float bath)로부터 성형된 유리 리본을 연속적으로 서냉시키기 위한 플로트 유리 서냉 장치에 있어서, 상기 유리 리본을 위한 입구와 출구를 가진 레어 하우징 상기 레어 하우징의 폭 방향으로 회전 가능하게 설치된 다수의 레어 롤러들 및 상기 레어 하우징 내부로 공급되는 아황산 가스의 외부 배출을 방지하기 위해 상기 레어 하우징의 측벽들과 상기 각각의 레어 롤러 사이에 설치된 래버린스 실링을 구비한다.
바람직하게, 상기 래버린스 실링을 통해 배출되는 아황산을 포집하기 위해 상기 래버린스 실링에 설치된 포집 노즐을 더 구비한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플로트 유리 리본 서냉 방법은, 플로트 배스로부터 성형된 유리 리본을 레어 롤러들이 설치된 레어 하우징의 내부에서 서냉시키는 방법에 있어서, 상기 유리 리본의 바닥면과 상기 레어 로러들 사이의 마찰을 줄이고 상기 유리 리본의 표면에서 발생되는 결함을 줄이기 위해 상기 레어 하우징 내부로 아황산 가스를 공급하는 단계 및 상기 레어 하우징 내부로 공급된 아황산이 상기 레어 롤러와 상기 레어 하우징 사이의 틈새로 배출될 때, 상기 레어 롤러들의 외주면에 설치된 래버린스 실링을 통해 실링하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 래버린스 실링에 의해 실링된 상기 아황산을 포집하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 플로트 유리 리본 서냉 장치 및 방법은 레어 롤과 케이싱 사이에 래버린스 실링법을 적용하고 누수될 수 있는 가스의 포집 설비를 구축하여 레어 케이싱 내의 아황산 가스가 작업장으로 유출되는 것을 최소화시켜 아황산 가스의 절대 사용량을 감소시키고 환경 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
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 플로트 유리 성형 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 플로트 유리 리본 서냉 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 리본 서냉 장치 및 방법을 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 플로트 유리 성형 장치를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1의 플로트 유리 리본 서냉 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 플로트 유리 리본 서냉 장치(100)는 플로트 배스(110)로부터 성형된 유리 리본(G)을 인출하기 위한 드로스 박스(120)에 인접하게 설치되며 다수의 레어 롤러(132)들이 설치된 레어 하우징(130)을 구비한다.
플로트 배스(110)는 용융 주석, 용융 주석 합금 등의 용융 금속(M)을 저장한다. 이러한 용융 금속(M)은 플로트 배스(110)의 상류측(도면 좌측)으로부터 공급되어 하류측(도면 우측)으로 이동된다. 이 과정에서 리본 형태의 유리판이 형성된다. 또한, 용융 금속(M)은 플로트 배스(110) 내부의 온도 구배에 의해 비교적 고온으로 유지되는 플로트 배스(110)의 상류측으로부터 하류측으로 유동됨과 동시에 플로트 배스(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 플로트 챔버의 천장 쪽으로 당겨짐과 함께 다음 공정의 드로스 박스(120)를 향하여 인출된다.
상기 플로트 배스(110) 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 배스(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 잘 알려져 있으므로 본 실시예에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
드로스 박스(120)는 플로트 배스(110)의 하류 측 끝단에 인접되게 배치된다. 드로스 박스(120) 내부에는 3개의 리트프-아웃 롤러들(122)이 배치된다. 이러한 리프트-아웃 롤러들(122)은 플로트 배스(110)의 상류측으로부터 공급되어 플로트 배스(110)의 하류측을 향하여 용융 금속(M)의 표면 위로 이동되는 용융 유리(G)를, 하류측에 설정된 이격 위치에서 용융 금속으로부터 끌어올려 드로스 박스(120)의 출구측에 배치된 레어 하우징(130)으로 공급하기 위한 것이다. 리프트-아웃 롤러들(122)은 각각 미도시된 모터에 의해 소정 속도로 회전되며, 각각의 리프트-아웃 롤러(122)는 용융 유리(G)의 인출을 용이하게 하도록 서로 다른 수평 위치를 가지도록 이격되게 배치된다.
레어 하우징(130)은 플로트 배스(110)로부터 성형되어 연속적으로 공급되는 유리 리본(G)을 서냉시키기 위한 것으로서, 유리 리본(G)이 공급되는 위한 입구(131)와 냉각된 유리 리본(G)을 배출시키기 위한 출구(133)를 가지며, 그 내부는 밀폐된 구조를 가진다. 레어 하우징(130)의 폭 방향으로 다수의 레어 롤러들(132)이 설치된다. 또한, 레어 하우징(130)의 내부는 파이프 또는 호스 형태의 아황산 공급부재(140)에 의해 아황산 가스가 충만된다. 각각의 레어 롤러(132)의 회전축(136)의 양 끝단은 밀폐된 레어 하우징(130)의 측벽(134)을 관통하여 베어링(135)에 의해 프레임(137)에 지지되어 회전된다. 여기서, 레어 롤러(132)는 미도시된 모터 등과 같은 구동원에 의해 회전되는 것이 바람직하다.
레어 하우징(130)의 측벽(134)과 레어 롤러(132)의 회전축(136) 사이에는 래버린스(labyrith) 실링(150)이 설치된다. 래버린스 실링(150)은 레어 하우징(130) 내부로 공급되는 아황산 가스가 레어 하우징(130)의 외부로 배출되는 것을 방지하기 위한 것이다. 래버린스 실링(150)은 유체의 이동 거리를 세밀하고, 복잡하게 확장 형성함으로써 유체의 직접적 누설을 방지하기 위한 구조로서, 본 실시예에서는 레어 롤러(132)의 회전축(136)에 평행하게 배치된 요철 구조를 가진 래버린스형 유로(152)를 채용한다. 레어 하우징(130)의 측벽(134)에인접한 래버린스 실링(150)의 제1 면(154)에는 제1 오-링(155)이 설치되고, 레어 롤러(132)의 회전축(136)에 면하는 래버린스 실링(150)의 제2 면(156)에는 제2 오-링(157)이 설치될 수도 있다. 한편, 레어 하우징(130)은 다른 특별한 언급이 없는 한 일반적인 플로트 공정의 '서냉요'를 의미한다.
본 발명의 변형된 실시예에 있어서, 래버린스 실링(150)에 형성된 유로(152)는 실링 본체(151)를 관통하는 그 어떤 유로들을 포함할 수 있으며, 현재 알려져 있거나 앞으로 알려질 그 어떤 래버린스 유로 구조를 채용할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
본 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리 리본 서냉 장치(100)에 있어서, 래버린스 실링(150)은 레어 하우징(130)의 측벽(134)의 개구를 통해 배출될 수도 있는 아황산 가스가 래버린스 실링(150)의 유로(152)를 통해 그 누설 속도를 낮추거나 봉쇄하여 포집하고, 포집된 아황산 가스를 별도의 저장소(미도시)에 저장하기 위한 포집 노즐(160)을 더 구비한다. 포집 노즐(160)은 래버린스 실링(150)의 유로(152)에 연통되며 선택적으로 개폐 가능한 마개(미도시)와 함께 설치될 수도 있고, 별도의 경로(미도시)에 연통되어 저장소와 연결될 수 있는 구조이다. 도 2에서는 레어 하우징(130)의 일 측면만을 도시하였으나, 레어 롤러(132)의 양단에 래버린스 실링(150)이 설치되는 것은 당업자에게 자명하다. 따라서, 래버린스 실링(150)은 실링 본체(151)를 가로질러 포집 노즐(160)과 유로(152)를 연통시킬 수 있는 연결 유로(153)를 가진다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 리본 제조 방법을 설명한다.
먼저, 플로트 배스(110)로부터 성형된 플로트 유리 리본(G)은 레어 롤러들(132)이 설치된 레어 하우징(130)으로 이동한다. 이 과정에서, 레어 하우징(130)의 하부에 설치된 아황산 공급부재(142)를 통해 아황산 가스가 공급된다. 이러한 아황산 가스는 플로트 유리 리본(G)의 바닥면과 레어 롤러들(132) 사이의 마찰을 줄이고 플로트 유리 리본(G)의 표면에서 발생되는 결함을 줄이기 위한 것이다.
다음, 레어 하우징(130) 내부로 공급된 아황산 가스는 레어 롤러(132)와 레어 하우징(130)의 측벽(134) 사이의 틈새로 배출될 수도 있는데, 이렇게 배출되는 아황산 가스는 레어 롤러들(132)의 외주면에 설치된 래버린스 실링(150)에 의해 밀봉됨으로써 외부로 자유롭게 배출되는 것이 방지된다.
또한, 래버린스 실링(150)에 의해 밀봉되어 실링 본체(151)의 유로(152)를 통해 새어 나오는 아황산 가스는 포집 노즐(160)을 통해 포집되어 저장소(미도시)로 공급될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 래버린스 실링(150)은 드로스 박스(120)에 설치된 리프트-아웃 롤러(122)와 드로스 박스의 외벽 사이에 설치될 수도 있음은 당업자에게 자명하다.
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.
110…플로트 배스 120…드로스 박스
122…리프트-아웃-롤러 130…레어 하우징
132…레어 롤러 134…측벽
136…회전축 135…베어링
137…프레임 140…아황산 공급부재
150…래버린스(labyrith) 실링 151…실링 본체
152…유로 153…연결 유로
154…제1 면 155…제1 오-링
156…제2 면 157…제2 오-링
160…포집 노즐 M…용융 금속
G…용융 유리

Claims (5)

  1. 플로트 배스(float bath)로부터 성형된 유리 리본을 연속적으로 서냉시키기 위한 플로트 유리 서냉 장치에 있어서,
    상기 유리 리본을 위한 입구와 출구를 가진 레어 하우징
    상기 레어 하우징의 폭 방향으로 회전 가능하게 설치된 다수의 레어 롤러들 및
    상기 레어 하우징 내부로 공급되는 아황산 가스의 외부 배출을 방지하기 위해 상기 레어 하우징의 측벽들과 상기 각각의 레어 롤러 사이에 설치된 래버린스 실링을 구비하는 하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 리본 서냉 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 래버린스 실링을 통해 배출되는 아황산을 포집하기 위해 상기 래버린스 실링에 설치된 포집 노즐을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 리본 서냉 장치.
  3. 플로트 배스로부터 성형된 유리 리본을 레어 롤러들이 설치된 레어 하우징의 내부에서 서냉시키는 방법에 있어서,
    상기 유리 리본의 바닥면과 상기 레어 롤러들 사이의 마찰을 줄이고 상기 유리 리본의 표면에서 발생되는 결함을 줄이기 위해 상기 레어 하우징 내부로 아황산 가스를 공급하는 단계 및
    상기 레어 하우징 내부로 공급된 아황산이 상기 레어 롤러와 상기 레어 하우징 사이의 틈새로 배출될 때, 상기 레어 롤러들의 외주면에 설치된 래버린스 실링을 통해 실링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 리본 서냉 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 래버린스 실링에 의해 실링된 상기 아황산을 포집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 플로트 유리 리본 서냉 방법.
  5. 제3항 또는 제4항 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 플로트 유리.

KR1020100050872A 2010-05-31 2010-05-31 플로트 유리 리본 서냉 장치 및 방법 KR101377540B1 (ko)

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