TW201335088A - 熱處理裝置及熱處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種可抑制於熱處理爐內搬送之帶狀物之損壞之熱處理裝置。本發明之熱處理裝置400包括：熱處理爐410；以及複數個搬送輥420、430，其配設於熱處理爐410內，且將帶狀物14沿特定方向搬送；至少1個搬送輥430包含：旋轉軸部432；以及環狀部434，其設置於旋轉軸部432之外周且與帶狀物14接觸；且環狀部434係沿旋轉軸部432之軸方向隔開間隔地設置複數個。

Description

熱處理裝置及熱處理方法
本發明係關於一種熱處理裝置、及熱處理方法。
板玻璃之製造裝置係將熔融玻璃成形為帶狀之玻璃帶，且藉由緩冷爐對已成形之玻璃帶進行緩冷後，藉由切割裝置切割為特定之尺寸而製造板玻璃。緩冷爐內之溫度係自入口朝向出口溫度越來越低，於緩冷爐內設置有將玻璃帶沿特定方向搬送之複數個搬送輥(例如參照專利文獻1)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2009-155164號公報
專利文獻2：日本專利特開2011-241920號公報
若熱處理爐(例如緩冷爐)內之環境溫度與於熱處理爐內搬送之帶狀物(例如玻璃帶)之溫度的溫度差較大，則有如下之情況：與環境及帶狀物該兩者接觸之搬送輥之溫度不均較大，搬送輥因熱應力而彎曲。若搬送輥彎曲，則搬送輥之搬送速度改變。因此，有如下之情況：藉由複數個搬送輥之帶狀物之搬送速度產生差，帶狀物局部產生過大之應力，帶狀物損壞。
又，為了防止此種問題，使用由隔熱性之無機纖維所製作之輥 (例如參照專利文獻2)，但即便如此亦會發生如下之新問題，即：碎裂之玻璃紮進輥，由此造成玻璃帶之下表面損壞。
本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種可抑制於熱處理爐內搬送之帶狀物之損壞之熱處理裝置、及熱處理方法。
為了解決上述課題，本發明之一態樣之熱處理裝置包括：熱處理爐；及複數個搬送輥，其配設於該熱處理爐內，且將帶狀物沿特定方向搬送；且至少1個上述搬送輥包含：旋轉軸部；以及環狀部，其設置於該旋轉軸部之外周且與上述帶狀物接觸；且該環狀部係沿上述旋轉軸部之軸方向隔開間隔地設置複數個。
又，本發明之另一態樣之熱處理方法係一面藉由配設於熱處理爐內之複數個搬送輥將帶狀物沿特定方向搬送一面進行熱處理者，至少1個上述搬送輥包含：旋轉軸部；以及環狀部，其設置於該旋轉軸部之外周且與上述帶狀物接觸；且該環狀部係沿上述旋轉軸部之軸方向隔開間隔地設置複數個。
根據本發明，提供一種可抑制於熱處理爐內搬送之帶狀物之損壞之熱處理裝置、及熱處理方法。
10‧‧‧玻璃原料
12‧‧‧熔融玻璃
14‧‧‧玻璃帶(帶狀物)
100‧‧‧板玻璃製造裝置
200‧‧‧熔解裝置
210‧‧‧熔解槽
220‧‧‧燃燒器
300‧‧‧成形裝置
310‧‧‧熔融金屬
320‧‧‧浴槽
400‧‧‧緩冷裝置(熱處理裝置)
410‧‧‧緩冷爐(熱處理爐)
412‧‧‧入口
414‧‧‧出口
420‧‧‧搬送輥
430‧‧‧搬送輥
432‧‧‧旋轉軸部
434‧‧‧環狀部
434a‧‧‧外周部
434A‧‧‧外周部
434Aa‧‧‧外周部
434B‧‧‧外周部
434Ba‧‧‧外周部
434C‧‧‧環狀部
435C‧‧‧環狀部本體
436C‧‧‧塗層
440‧‧‧加熱器
510‧‧‧提昇輥
520‧‧‧盒體
430-1~430-4‧‧‧搬送輥
434-1~434-4‧‧‧環狀部
圖1係表示包括作為本發明之一實施形態之熱處理裝置之緩冷裝置之板玻璃製造裝置的剖面圖。
圖2係部分表示配設於緩冷爐內之下游區域之搬送輥之一例之圖。
圖3(a)~3(c)係表示環狀部之外周部之形狀例之剖面圖。
圖4係表示環狀部之變化例之剖面圖。
圖5(a)及5(b)係表示配設於緩冷爐內之下游區域之搬送輥之環狀部之配置圖案例的圖。
以下，參照圖式對用於實施本發明之形態進行說明。於各圖式中，對相同或對應之構成附加相同或對應之符號，並省略說明。
圖1係表示包括作為本發明之一實施形態之熱處理裝置之緩冷裝置之板玻璃製造裝置之剖面圖。
板玻璃製造裝置100包括：熔解裝置200，其將玻璃原料10熔解而製作熔融玻璃12；成形裝置300，其將自熔解裝置200供給之熔融玻璃12成形為帶狀而製作玻璃帶14；以及緩冷裝置400，其對藉由成形裝置300成形之玻璃帶14進行緩冷。
熔解裝置200包括：熔解槽210，其收容熔融玻璃12；以及燃燒器220，其於收容在熔解槽210內之熔融玻璃12之上方形成火焰。投入至熔解槽210內之玻璃原料10係藉由來自燃燒器220所形成之火焰之輻射熱而緩緩地熔解於熔融玻璃12中。熔融玻璃12係自熔解槽210連續地供給至成形裝置300。
成形裝置300例如為浮式成形裝置，且包括收容熔融金屬(例如熔融錫)310之浴槽320。成形裝置300係藉由使連續地供給至熔融金屬310上之熔融玻璃12於熔融金屬310上沿特定方向流動而將其成形為帶狀，從而製作玻璃帶14。玻璃帶14係一面沿特定方向流動一面冷卻，於浴槽320之下游區域成為可自熔融金屬310提拉之溫度。自熔融金屬310提拉起之玻璃帶14係藉由提昇輥510而搬送至緩冷裝置400。
再者，成形裝置300只要為可用於板玻璃之製造之通常之構成即可，例如亦可為熔融成形裝置。熔融成形裝置係對引水槽之內部連續地供給熔融玻璃，且使自引水槽溢出至左右兩側之熔融玻璃於引水槽 之下緣合流，於下方拉長而成形為帶狀。
緩冷裝置400係對藉由成形裝置300而成形之玻璃帶14進行緩冷。緩冷裝置400例如包含：隔熱構造之緩冷爐(緩冷窯)410；以及複數個搬送輥420、430，其配設於緩冷爐410內，將玻璃帶14沿特定方向(圖中為箭頭方向)搬送。自緩冷爐410之出口414搬出之玻璃帶14係由切割機而切割為特定之尺寸，從而獲得作為製品之板玻璃。
緩冷爐410內之環境溫度係自緩冷爐410之入口412朝向出口414溫度越來越低。緩冷爐410內之環境溫度可藉由設置於緩冷爐410內之加熱器440(或/及冷卻器)等進行調整。
加熱器440係固定於緩冷爐410之頂棚、爐床、或側壁。加熱器440係為了使玻璃帶14之寬度方向上之溫度分佈均勻，而於與玻璃帶14之寬度方向平行之方向上排列複數個，且可分別獨立控制。
複數個搬送輥420、430係以各搬送輥420、430之中心軸為中心旋轉自如。各搬送輥420、430之中心軸係與玻璃帶14之寬度方向平行。
複數個搬送輥420、430係藉由未圖示之旋轉馬達而旋轉，將玻璃帶14沿特定方向搬送。玻璃帶14係一面於搬送輥420、430上沿特定方向水平地搬送一面進行緩冷，且自緩冷爐410之出口414搬出。
於緩冷爐410之出口414附近之玻璃帶溫度成為玻璃之應變點以下之溫度(例如200~400℃)。若為玻璃之應變點以下之溫度，則幾乎不會因溫度不均而產生殘留變形，故而自緩冷爐410之出口414搬出之玻璃帶14被放冷。
圖2係部分表示配設於緩冷爐內之下游區域之搬送輥之一例之圖。圖2係自玻璃帶14之搬送方向前方觀察時之圖。
於緩冷爐410內之下游區域，大氣自緩冷爐410之出口414流入至緩冷爐410之內部，環境溫度與玻璃帶溫度相比成為低溫，環境溫度 與玻璃帶溫度之溫度差較大。
配設於緩冷爐410內之下游區域之搬送輥430係大部分與低溫之環境接觸，一部分與高溫之玻璃帶14接觸。因此，為了抑制來自玻璃帶14之傳熱，搬送輥430包括：旋轉軸部432；及環狀部434，其設置於旋轉軸部432之外周且接觸於玻璃帶14。由於環狀部434係沿旋轉軸部432之軸方向隔開間隔地設置複數個，故而玻璃帶14與搬送輥430之接觸面積較小，而可抑制自玻璃帶14向搬送輥430之傳熱。因此，搬送輥430之溫度不均較小，可抑制因熱應力而引起之搬送輥430之彎曲變形，可使藉由搬送輥430之玻璃帶14之搬送速度為所期望之速度，且可抑制玻璃帶14之損壞。
配設有上述構成之搬送輥430之區域為緩冷爐410內之下游區域，故而玻璃帶14經冷卻而變硬。因此，即便搬送輥430沿寬度方向部分支持玻璃帶14，亦幾乎無玻璃帶14因自重而下垂之情況。
另一方面，於緩冷爐410內之上游區域及中游區域，玻璃帶較柔軟且易變形。因此，配設於該等區域之搬送輥420可遍及寬度方向整體地支持玻璃帶14。
於緩冷爐410內之上游區域及中游區域，玻璃帶溫度與環境溫度之溫度差較小，無需使配設於該等區域之搬送輥420與玻璃帶14之接觸面積較小。於該等區域中玻璃帶溫度與環境溫度之溫度差較小之原因在於：緩冷爐410之入口412與成形裝置300之出口之間之空間係藉由隔熱構造之盒體520而與大氣阻斷。
旋轉軸部432係由合金等形成。作為合金，使用一般構造用壓延鋼(SS(Steel Structure，鋼構)材)、不鏽鋼、模具鋼等。旋轉軸部432係藉由設置於旋轉軸部432之外周之複數個環狀部434而自玻璃帶14隔開。
環狀部434係與旋轉軸部432一併旋轉，將玻璃帶14沿特定方向 搬送。環狀部434係與旋轉軸部432分開形成，例如藉由熱套配合而與旋轉軸部432固定。即，環狀部434係於藉由加熱使內徑較大地膨脹之狀態下嵌入旋轉軸部432。其後，使環狀部434冷卻，環狀部434之內徑恢復原狀後，環狀部434將旋轉軸部432緊固。
為了實現環狀部434之止動，可藉由打孔機等使嵌入於環狀部434之旋轉軸部432塑性變形而於環狀部434之周圍形成凸部，亦可將旋轉軸部432與環狀部434焊接。
環狀部434具有與旋轉軸部432相同程度以下之熱膨脹係數，以便於設置在緩冷爐410內時，環狀部434之內徑不會因溫度上升而變得較旋轉軸部432之外徑大。
環狀部434例如係由耐熱鋼、碳、陶瓷纖維、或玻璃纖維所形成。作為耐熱鋼，例如使用不鏽鋼、模具鋼。不鏽鋼可為包含18質量%以上之鉻(Cr)者。不鏽鋼及模具鋼硬度較高，故而耐損傷性優異，作為與較硬之玻璃帶14接觸之材料較佳。為了提高硬度，耐熱鋼亦可為經淬火之熱處理鋼、或經氮化處理之氮化鋼。碳之潤滑性優異。作為陶瓷纖維，例如使用以二氧化矽(SiO2)-氧化鋁(Al2O3)為主成分之纖維。陶瓷纖維及玻璃纖維之耐熱性優異。
再者，於本實施形態中，旋轉軸部432與環狀部434係分開形成，但亦可一體地形成。
圖3係表示環狀部之外周部之形狀例之剖面圖。圖3係自包含環狀部之中心軸之剖面觀察時之剖面圖，且為自特定方向(搬送方向)觀察時之圖。
如圖3(a)~圖3(c)所示般，環狀部434之外周部亦能夠以不損傷玻璃帶14之方式形成為自特定方向(搬送方向)觀察時帶弧度的形狀。於圖3(a)所示之例中，對環狀部434之外周部434a之角部(軸方向兩端部)進行R倒角。於圖3(b)所示之例中，對環狀部434A之外周部434Aa之 角部(軸方向兩端部)進行C倒角。於圖3(c)所示之例中，環狀部434B之外周部434Ba具有朝向直徑方向外方凸出之剖面形狀，且沿軸方向自兩端越朝向中央越向直徑方向外方突出。
圖4係表示環狀部之變化例之剖面圖。圖4係自包含環狀部之中心軸之剖面觀察時之剖面圖，且為自特定方向(搬送方向)觀察時之圖。
於圖4所示之變化例中，環狀部434C包括環狀本體部435C、及形成於環狀本體部435C之外周之塗層436C。於塗層436C之形成中使用鍍敷或噴敷。作為鍍敷，例如有鉻鍍敷、鎳鍍敷等。作為噴敷材料，例如使用鉻、鎳、碳化鎢、及鈷等。由於塗層436C與玻璃帶接觸，故而耐損傷性提高。又，環狀本體部435C之材料設計之自由度提高。
圖5係表示配設於緩冷爐內之下游區域之搬送輥之環狀部之配置圖案例的圖。圖5(a)係平面圖，圖5(b)係自玻璃帶之搬送方向前方觀察時之圖。於圖5(a)中箭頭方向係表示玻璃帶之搬送方向。
如圖5所示般，複數個(例如4個)搬送輥430-1~430-4中所含之複數個環狀部434-1~434-4可配置於在特定方向(搬送方向)上相互不重合之位置。
於複數個搬送輥430-1~430-4中之任一者有異常，且藉由搬送輥430-1~430-4之旋轉而於玻璃帶14之表面形成缺陷時，藉由檢查玻璃帶14之寬度方向上之缺陷位置，可容易地確定發生異常之搬送輥。作為發生異常之情形，例如可列舉於複數個環狀部434-1~434-4中之任一者之外周面附著有異物，或形成有損傷之情形。於該等情形時，搬送輥430-1~430-4每旋轉一次，便會於玻璃帶14之表面形成缺陷。缺陷係於玻璃帶14之搬送方向上隔開間隔並週期性地出現。發生異常之搬送輥係被維修或更換。
包含複數個搬送輥430-1~430-4之搬送輥群可於特定方向(搬送方向)上設置複數個。此情形時，亦可藉由檢査玻璃帶14之寬度方向上之缺陷位置，而鎖定發生異常之搬送輥之候補。
作為進而鎖定候補之方法，有如下之方法，即：將複數個候補分為2組，將屬於一組之搬送輥自玻璃帶14隔開，依據於使搬送輥旋轉時缺陷是否消失來進行檢査。
作為其他方法，有如下之方法：(1)變更屬於一組之搬送輥之旋轉速度，依據於使搬送輥旋轉時缺陷之週期是否變化來進行檢査；(2)使屬於一組之搬送輥沿各搬送輥之軸方向偏移，依據於使搬送輥旋轉時缺陷之位置是否偏移來進行檢査。
上述(1)及(2)之方法亦可用作將附著於搬送輥之異物去除之方法。例如，於上述(1)之方法中，可藉由異物所附著之搬送輥之周速度與玻璃帶14之搬送速度之速度差而對異物施加剪切應力，從而去除異物。又，於上述(2)之方法中，可藉由使異物所附著之搬送輥於該搬送輥之軸方向偏移而對異物施加剪切應力，從而去除異物。只要可藉由上述(1)或(2)之方法去除異物，便可減輕發生異常之搬送輥之維修或更換之時間。
由板玻璃製造裝置100所製造之板玻璃的玻璃之種類並無特別限定，例如可為無鹼玻璃、鹼石灰玻璃等。無鹼玻璃係用於液晶顯示器(LCD，Liquid Crystal Display)或有機EL(Electroluminescence，電致發光)顯示器等平板顯示器(FPD，Flat Panel Display)用之玻璃基板或覆蓋玻璃。鹼石灰玻璃係用於汽車之窗玻璃或建築物之窗玻璃等。
無鹼玻璃係與鹼石灰玻璃相比，玻璃之應變點之溫度較高，且於緩冷爐410內搬送之玻璃帶14之溫度較高，故而於緩冷爐410內之下游區域，環境溫度與玻璃帶溫度之溫度差變大。因此，若為無鹼玻璃，則與鹼石灰玻璃相比，可顯著地獲得抑制於緩冷爐410內之下游 區域自玻璃帶14向搬送輥430之傳熱之效果。
無鹼玻璃係實質上不含有鹼金屬氧化物(Na2O、K2O、Li2O)之(即，除不可避免的雜質以外，不含有鹼金屬氧化物之)玻璃。無鹼玻璃中之鹼金屬氧化物之含量之總量(Na2O+K2O+Li2O)例如可為0.1%以下。
無鹼玻璃係例如以氧化物基準之質量百分率表示含有SiO2：50~66%、Al2O3：10.5~24%、B2O3：0~12%、MgO：0~8%、CaO：0~14.5%、SrO：0~24%、BaO：0~13.5%、ZrO2：0~5%，且MgO+CaO+SrO+BaO：9~29.5%。
無鹼玻璃較佳為以氧化物基準之質量百分率表示含有SiO2：58~66%、Al2O3：15~22%、B2O3：5~12%、MgO：0~8%、CaO：0~9%、SrO：3~12.5%、BaO：0~2%，且MgO+CaO+SrO+BaO：9~18%。
板玻璃之化學組成係由市售之螢光X射線分析裝置(例如理學電氣工業股份有限公司製造，ZSX100e)測定。板玻璃之化學組成與玻璃帶14之化學組成相同。
以上，對本發明之一實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可於申請專利範圍中所記載之本發明之主旨之範圍內進行各種變形、變更。
例如，上述實施形態之熱處理裝置係對帶狀之玻璃帶14進行熱處理，但亦可代替玻璃帶14而對例如陶瓷片材、樹脂片材、金屬片材等進行熱處理。
又，上述實施形態之熱處理爐係自熱處理爐之入口朝向出口熱處理爐內之環境溫度越來越低之緩冷爐，但熱處理爐內之環境溫度之溫度分佈亦可根據用途而適當設定。例如亦可為自熱處理爐之入口朝向出口熱處理爐內之環境溫度越來越高。若於熱處理爐內之一部分之 區域中，環境溫度與帶狀物溫度之溫度差較大，則可獲得本發明之效果。只要於熱處理爐中形成可使外氣進入之開口部，則環境溫度與帶狀物溫度之溫度差變大。
又，上述實施形態之搬送輥係將帶狀之玻璃帶水平地搬送者，但亦可為夾持玻璃帶並垂直地搬送者。
又，於上述實施形態中，4個搬送輥430-1~430-4具有相互不同之配置圖案之環狀部434-1~434-4，但環狀部之配置圖案之數量無限制。例如可為2個搬送輥具有相互不同之配置圖案之環狀部，此情形時，環狀部可交錯配置(staggered arrangement)。
本申請案係基於2012年2月8日申請之日本專利申請2012-024753者，其內容係以參照之形式併入本文中。
10‧‧‧玻璃原料
12‧‧‧熔融玻璃
14‧‧‧玻璃帶(帶狀物)
100‧‧‧板玻璃製造裝置
200‧‧‧熔解裝置
210‧‧‧熔解槽
220‧‧‧燃燒器
300‧‧‧成形裝置
310‧‧‧熔融金屬
320‧‧‧浴槽
400‧‧‧緩冷裝置(熱處理裝置)
410‧‧‧緩冷爐(熱處理爐)
412‧‧‧入口
414‧‧‧出口
420‧‧‧搬送輥
430‧‧‧搬送輥
432‧‧‧旋轉軸部
434‧‧‧環狀部
440‧‧‧加熱器
510‧‧‧提昇輥
520‧‧‧盒體

Claims (14)

  1. 一種熱處理裝置，其包括：熱處理爐；以及複數個搬送輥，其配設於該熱處理爐內且將帶狀物沿特定方向搬送；且至少1個上述搬送輥包含：旋轉軸部；以及環狀部，其設置於該旋轉軸部之外周且與上述帶狀物接觸；且該環狀部係沿上述旋轉軸部之軸方向隔開間隔地設置複數個。
  2. 如請求項1之熱處理裝置，其中複數個上述搬送輥中所含之上述複數個環狀部係配置於上述特定方向上相互不重合之位置。
  3. 如請求項1或2之熱處理裝置，其中上述各環狀部係由耐熱鋼、碳、陶瓷纖維、或玻璃纖維所形成。
  4. 如請求項1或2之熱處理裝置，其中上述各環狀部包括環狀本體部、及形成於該環狀本體部之外周之塗層。
  5. 如請求項1至4中任一項之熱處理裝置，其中上述各環狀部之外周部形成為自上述特定方向觀察時帶弧度之形狀。
  6. 如請求項1至5中任一項之熱處理裝置，其中上述熱處理爐為緩冷爐，上述帶狀物為玻璃帶。
  7. 一種熱處理方法，其係一面藉由配設於熱處理爐內之複數個搬送輥將帶狀物沿特定方向搬送一面進行熱處理者，至少1個上述搬送輥包含：旋轉軸部、以及環狀部，其設置於該旋轉軸部之外周且與上述帶狀物接觸；且該環狀部係沿上述旋轉軸部之軸方向隔開間隔地設置複數個。
  8. 如請求項7之熱處理方法，其中複數個上述搬送輥中所含之上述複數個環狀部係配置於上述特定方向上相互不重合之位置。
  9. 如請求項7或8之熱處理方法，其中上述各環狀部係由耐熱鋼、 碳、陶瓷纖維、或玻璃纖維所形成。
  10. 如請求項7或8之熱處理方法，其中上述各環狀部包括環狀本體部、及形成於該環狀本體部之外周之塗層。
  11. 如請求項7至10中任一項之熱處理方法，其中上述各環狀部之外周部形成為自上述特定方向觀察時帶弧度之形狀。
  12. 如請求項7至11中任一項之熱處理方法，其中上述熱處理爐為緩冷爐，上述帶狀物為玻璃帶。
  13. 如請求項12之熱處理方法，其中上述玻璃帶包含以氧化物基準之質量%表示含有SiO2：50~66%、Al2O3：10.5~24%、B2O3：0~12%、MgO：0~8%、CaO：0~14.5%、SrO：0~24%、BaO：0~13.5%、ZrO2：0~5%、且MgO+CaO+SrO+BaO：9~29.5%之無鹼玻璃。
  14. 如請求項13之熱處理方法，其中上述玻璃帶包含以氧化物基準之質量%表示含有SiO2：58~66%、Al2O3：15~22%、B2O3：5~12%、MgO：0~8%、CaO：0~9%、SrO：3~12.5%、BaO：0~2%、且MgO+CaO+SrO+BaO：9~18%之無鹼玻璃。
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