JP2007153713A - Glass manufacturing unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス製造工程で使用される各種装置(溶解槽、清澄槽、スロート、フィーダー、フュージョンセル)に関する。詳しくは、浸食・摩耗による溶融ガラスの汚染が従来品より抑制されており、高品質のガラス製品を製造することができるものに関する。 The present invention relates to various apparatuses (dissolution tank, clarification tank, throat, feeder, fusion cell) used in the glass production process. Specifically, the present invention relates to a product capable of producing a high-quality glass product in which contamination of molten glass due to erosion / wear is suppressed compared to conventional products.
光学ガラス、ガラス建材等の各種のガラスの製造においては、ガラス原料(カレット)を高温で溶解し、製造された溶融ガラスを清澄し均質化した後に成形して製品としている。そして、ガラス製造装置において高温の溶融ガラスと接する、ガラス溶解槽、清澄槽等の槽類や、各槽間のガラスの流通、供給を担うスロート、フィーダーといった機器を構成する材料には、溶融ガラスを汚染することがないような安定性、強度が要求される。また、近年、板ガラスの成形工程として、オーバーフロー法が用いられている。この方法は、溶解したガラスを樋状の成形体(フュージョンセル)の上部から溢れさせて成形する方法であり、ガラス表面が成形部材と全く接触しないため高品位の表面が得られるというメリットがある。この成形工程で使用するフュージョンセルの材料でも同様の高温安定性、強度が要求される。 In the production of various types of glass such as optical glass and glass building materials, glass raw materials (cullet) are melted at a high temperature, the produced molten glass is refined and homogenized, and then molded into products. And in the glass manufacturing apparatus, molten glass, materials such as glass melting tanks, clarification tanks, etc., and throats and feeders that are responsible for the distribution and supply of glass between the tanks are used for molten glass. Stability and strength are required so as not to contaminate. In recent years, an overflow method has been used as a sheet glass forming step. This method is a method in which melted glass is formed by overflowing from the upper part of a bowl-shaped molded body (fusion cell), and has a merit that a high-quality surface can be obtained because the glass surface does not contact the molded member at all. . The same high temperature stability and strength are required for the material of the fusion cell used in this molding process.
従来からこれら溶解槽、清澄槽、スロート、フィーダー、フュージョンセルの構成材料は、電鋳煉瓦と称される耐火物材料が用いられている。電鋳煉瓦とは、電気溶融鋳造(電鋳)により製造される煉瓦であり、電気炉にて溶融したレンガ原料(Al2 O3 −ZrO2 −SiO2 質セラミックやAl2 O3 −SiO2 質セラミック等)を鋳型に流し込んで冷却させたものである。電鋳煉瓦は、緻密で硬度が高いことから、高温の溶融ガラスを取り扱うのに好適である。
しかしながら、電鋳煉瓦でも溶融ガラスによる侵食が全く生じないとはいえず、長時間の使用による摩耗は回避できない。そして、煉瓦素材の摩耗は溶融ガラスを汚染し、製品の品質を低下させるおそれがある。また、電鋳煉瓦は、現在、需要が増大しており、その供給が不安定となっているが、このような供給が安定しない材料を用いるのは装置のコストに影響を与える。 However, electrocast bricks cannot be said to be eroded at all by molten glass, and wear due to prolonged use cannot be avoided. And the wear of the brick material may contaminate the molten glass and reduce the quality of the product. In addition, the demand for electrocast bricks is currently increasing, and the supply thereof is unstable. However, the use of such a material with unstable supply affects the cost of the apparatus.
そこで、本発明は、電鋳煉瓦に替わる材料を用いた溶解槽、清澄槽、スロート、フィーダー、フュージョンセルであって、高温の溶融ガラスによる摩耗が少なく、また、安定的な供給が可能なものを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a melting tank, a clarification tank, a throat, a feeder, and a fusion cell using a material that replaces an electroformed brick, which is less likely to wear due to high-temperature molten glass and can be stably supplied. The purpose is to provide.
本発明者等は、上記課題を解決すべく検討を行い、従来用いられていた電鋳煉瓦に対して焼結煉瓦を用いることを検討した。焼結煉瓦とは、セラミック原料と適宜の結合材とを混練し成形した後、焼成することによって得られる煉瓦材料であり、電鋳煉瓦よりも緻密性には欠けるが、高温での強度においては十分なものがある。そして、本発明者等は、焼結煉瓦の緻密性の不足による摩耗の問題を解決するため、焼結煉瓦を芯材とし、これに溶射により白金膜を形成した各種装置を見出し本発明に想到した。 The inventors of the present invention have studied to solve the above-described problems, and have studied to use sintered bricks for electrocast bricks that have been conventionally used. Sintered brick is a brick material obtained by kneading and forming a ceramic raw material and an appropriate binder and then firing, and it lacks denser than electroformed brick, but at high temperature strength There is enough. In order to solve the problem of wear due to lack of denseness of the sintered brick, the present inventors have found various apparatuses in which the sintered brick is used as a core material and a platinum film is formed thereon by thermal spraying, and the present inventors have conceived the present invention. did.
即ち、本発明は、ガラス製造工程で用いられ、溶融ガラスと接触する溶解槽、清澄槽、スロート、フォアハース、フィーダー、フュージョンセルにおいて、焼結煉瓦からなる芯材に白金又は白金合金からなる溶射膜が形成されてなるものである。 That is, the present invention is used in a glass manufacturing process, and in a melting tank, a clarification tank, a throat, a foreher, a feeder, and a fusion cell that are in contact with molten glass, a sprayed film made of platinum or a platinum alloy on a core made of sintered brick Is formed.
本発明において、焼結煉瓦とは、上記のようにして製造されるものであるが、具体的な物性は、アルミナ、シリカ、ジルコニアを主成分とする耐熱温度1000℃以上の耐熱煉瓦であって、見掛気孔率5〜50%の耐火物煉瓦である。この点、従来、ガラス製造分野で用いられてきた電鋳煉瓦は、見掛気孔率が2%以下のものが主であり、両者は明確に区別されるものである。 In the present invention, the sintered brick is manufactured as described above, and specific physical properties are heat-resistant bricks having a heat-resistant temperature of 1000 ° C. or more mainly composed of alumina, silica, and zirconia. This is a refractory brick having an apparent porosity of 5 to 50%. In this regard, electrocast bricks conventionally used in the field of glass production are mainly those having an apparent porosity of 2% or less, and both are clearly distinguished.
そして、本発明において各装置に施す溶射膜の厚さは、100〜1000μmとするのが好ましい。これは、100μm未満の膜厚では、溶融ガラスの焼結煉瓦への侵入を防ぐことが困難となるからである。また、膜厚が1000μmを超えても効果には差が生じず、溶射時の溶射膜が収縮する際に剥離が生じやすくなるからである。溶射膜を形成する溶射法は、特に制限されるものはなく、フレーム溶射、プラズマ溶射などが知られているが、何れも適用できる。尚、本発明においては、焼結煉瓦からなる芯材に直接、溶射膜を形成しても良いが、芯材上に適宜の中間層を形成し、その上に溶射膜を形成しても良い。また、溶射膜は白金の他に白金合金、例えば、白金−ロジウム合金、白金−イリジウム合金、白金−金合金からなる。白金合金については、白金より硬度等の特性に優れるものがあり、ガラス製造装置の部位によっては適用が好ましい場合がある。 And in this invention, it is preferable that the thickness of the thermal spray film | membrane applied to each apparatus shall be 100-1000 micrometers. This is because it is difficult to prevent the molten glass from entering the sintered brick at a film thickness of less than 100 μm. Further, even if the film thickness exceeds 1000 μm, there is no difference in effect, and peeling tends to occur when the sprayed film shrinks during spraying. The thermal spraying method for forming the thermal spray film is not particularly limited, and flame spraying, plasma spraying, and the like are known, but any of them can be applied. In the present invention, the sprayed film may be formed directly on the core material made of sintered brick, but an appropriate intermediate layer may be formed on the core material, and the sprayed film may be formed thereon. . In addition to platinum, the sprayed film is made of a platinum alloy such as a platinum-rhodium alloy, a platinum-iridium alloy, or a platinum-gold alloy. Some platinum alloys are more excellent in properties such as hardness than platinum, and application may be preferable depending on the part of the glass manufacturing apparatus.
焼結煉瓦の上に形成された溶射膜は、その表面が鏡面処理されたものが好ましい。高温の溶融ガラスと白金との界面で泡の発生を抑制し、成形するガラスの形状を安定させるためである。この鏡面処理は、予定厚さより厚く溶射膜を形成し、これを物理的に研磨するの方法で行なわれる。 The thermal spray film formed on the sintered brick preferably has a mirror-finished surface. This is to suppress the generation of bubbles at the interface between the high-temperature molten glass and platinum and stabilize the shape of the glass to be molded. This mirror surface treatment is performed by a method of forming a sprayed film thicker than a predetermined thickness and physically polishing it.
以上説明したように、本発明に係る溶解槽、清澄槽、スロート、フィーダー、フュージョンセルは、表面の白金溶射膜により耐摩耗性が向上され、溶融ガラス中での長期使用にあっても摩耗が低減されており、溶融ガラスの汚染も少ない。そして、本発明では、その構成材料として入手が比較的に容易な焼結煉瓦を用い、装置の安定的供給を可能とする。 As described above, the dissolution tank, clarification tank, throat, feeder, and fusion cell according to the present invention have improved wear resistance due to the platinum sprayed film on the surface, and wear even during long-term use in molten glass. It is reduced and there is little contamination of the molten glass. And in this invention, the stable supply of an apparatus is enabled using the sintered brick which is comparatively easy to obtain as the constituent material.
以下、本発明の実施形態について説明する。図1は、ガラス製造設備の構成の概略を示す図である。このガラス製造設備は、ガラス原料を溶解し溶融ガラスの供給源となる溶解槽10と、溶解槽10の下流に設けられる清澄槽20、それらの下流側に設けられた攪拌槽30、フュージョンセル40から構成される。そして、溶解用10と清澄槽20との間には、溶解槽10内の溶融ガラス上層の不均一層の流出を遮るための幅狭の通路であるスロート50が連結されている。また、攪拌槽から成形装置へ溶解ガラスを供給するためのフォアハース60が設置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of a glass manufacturing facility. This glass production facility includes a
図2は、溶解槽10、清澄槽20、及び、スロート50を示す。これらの装置は、所定の形状に成形された焼結煉瓦(商品名:M390、東芝セラミックス社製)からなるブロック11、21、51を組合わせて製造される。本実施形態では、これらのブロックについて、溶融ガラスとの接触面12、22、52及び隣接するブロックの合わせ面13、23、53について白金溶射膜が形成されている。白金溶射膜は、ブロック表面に溶射膜の密着性向上のための中間層を形成した後、フレーム溶射法にて形成した。膜厚は、溶融ガラス接触面12、22、52について400μm、ブロックの合わせ面13、23、53について200μmとしている。
FIG. 2 shows the
図3は、フォアハース60を示す。このフォアハース60は、焼結煉瓦(商品名:M315、東芝セラミックス社製)からなるチャンネルブロック61を複数連結して製造される。本実施形態では、各チャンネルブロックについて、溶融ガラスとの接触面62、及び、隣接するチャンネルブロックの合わせ面63について白金溶射膜が形成されている。フレーム溶射法及び溝内についてプラズマ溶射法を用い、白金溶射膜を焼結煉瓦に直接形成した。膜厚は、溶融ガラス接触面62について400μm、ブロックの合わせ面63について200μmとしている。
FIG. 3 shows the
また、このフォアハース60は、スターラーによる溶融ガラスの攪拌部を備える。このガラス攪拌部には、焼結煉瓦(商品名:M390、東芝セラミックス社製)からなるチャンネルブロックの底部と側壁に中間層を形成した後、白金よりも高硬度で耐摩耗性に優れる白金−10%ロジウム合金からなる溶射膜を形成した。溶射膜は、フレーム溶射法にて、溶融ガラス接触面について350μm、ブロックの合わせ面について200μm形成した。
In addition, the
図4は、フュージョンセル40を示す。フュージョンセル40は、その各部材を焼結煉瓦(商品名:M390、東芝セラミックス社製)を成形加工して接合して製造される。そして、製造後、溶融ガラスとの接触面について白金溶射膜が形成されている。白金溶射膜は、ブロック表面に中間層を形成した後、フレーム溶射法にて形成した。溶射膜の厚さは、溶融ガラスが直接接触するセルの内外面42については350μmとし、溶融ガラスの接触のないフォアハースとの接合部43を200μmとした。また、セル外壁の傾斜部分44については、溶射膜厚を500μmとし、その後研磨を行い表面を平滑化処理している。
FIG. 4 shows the
以上のガラス製造設備を用いたガラス製造の方法については、従来と変わる点はない。即ち、目的組成に調合されたガラス原料を溶解槽10に投入し、加熱して溶融ガラス化する。溶融ガラスは、スロート50を通って清澄槽20へ導入され、清澄剤を導入して溶解槽での反応時に発生した泡を除去する。そして、清澄された溶融ガラスを攪拌槽30へ導入し。スターラーで溶融ガラスを均質化する。このようにして、清澄、均質化された溶融ガラスをフォアハースを通過させてフュージョンセル40に供給し成形してガラス製品が製造される。
About the method of glass manufacture using the above glass manufacturing equipment, there is no point different from the past. That is, the glass raw material prepared to the target composition is put into the
本実施形態に係るガラス製造装置にて1年間の連続的にガラス製造を行なったところ、白金溶射膜により保護された面には摩耗による変形も見られず清浄な面を呈していた。この点、従来の電鋳煉瓦(例えば、サンゴバン社製の商品名CZ、CS)を使用する同様の構成のガラス製造装置の使用後の状態と比較すると、従来品では摩耗・変形が見られており、白金溶射膜による効果が確認できた。 When glass was continuously manufactured for one year by the glass manufacturing apparatus according to the present embodiment, the surface protected by the platinum sprayed film was not deformed by wear and exhibited a clean surface. In this respect, compared with the state after use of a glass manufacturing apparatus having a similar configuration using conventional electrocast bricks (for example, trade names CZ and CS manufactured by Saint-Gobain), the conventional products show wear and deformation. The effect of the platinum sprayed film was confirmed.
Claims (5)
A fusion cell, which is used in a glass manufacturing process and is in contact with molten glass, wherein a thermal spray film made of platinum or a platinum alloy is formed on a core made of sintered brick.
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