KR20020046075A - Glass Furnace - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 용융조, 청징조, 교반조, 인출조를 구비하여 투입되는 유리원료를 용융시켜 유리를 생산하는 유리 용융로에 관한 것으로서, 상기 용융로는; 상기 용융조의 대향하는 측벽으로부터 용융조의 내부를 향하여 관통된 적어도 하나의 제 1전극삽입공과; 상기 제 1전극삽입공에 설치되어 용융물의 중심부에 위치하며 유리 용융체에 직접전류를 인가시키는 제 1몰리브덴전극과; 상기 청징조의 양측 벽으로부터 상기 청징조의 내부를 향하여 관통된 적어도 하나의 제 2전극삽입공과; 상기 제 2전극삽입공에 설치되어 유리 용융체에 직접전류를 인가시키는 제 2몰리브덴전극과; 상기 청징조 상부면의 길이방향을 따라 다수 형성한 발열체삽입공과; 상기 발열체 삽입공에 삽입되어 상기 청징조의 보조열원으로 이용되는 다수의 발열체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 직접 통전가열방식에 의한 에너지 효율을 높일 수 있으며, 청징조의 중심부 부분만 용융 유리가 흐르게 하여 벽면으로부터 오염을 줄이며, 유리의 점도를 미세하게 조절함으로써 소형 용융로에서는 구현하기 어려운 제품생산의 자동화가 가능한 유리 용융로가 제공된다.The present invention relates to a glass melting furnace for producing glass by melting a glass raw material provided with a melting tank, a clarification tank, a stirring tank, a drawing tank, the melting furnace; At least one first electrode insertion hole penetrating from an opposite sidewall of the melting tank toward the inside of the melting tank; A first molybdenum electrode disposed in the first electrode insertion hole and positioned at the center of the melt to apply a direct current to the glass melt; At least one second electrode insertion hole penetrating from both side walls of the clarification tank toward the inside of the clarification tank; A second molybdenum electrode installed in the second electrode insertion hole to apply a direct current to the glass melt; A heating element insertion hole formed in a number along the longitudinal direction of the upper surface of the clarification tank; It is characterized in that it further comprises a plurality of heating elements are inserted into the heating element insertion hole used as an auxiliary heat source of the clarification tank. As a result, it is possible to increase energy efficiency by the direct current heating method, to reduce the contamination from the wall surface by flowing molten glass only in the central part of the clarification tank, and to finely control the viscosity of the glass, which is difficult to achieve in a small melting furnace. An automated glass melting furnace is provided.
Description
본 발명은, 균일도가 높은 광학용 유리를 연속 생산하는 유리 용융로에 관한것으로서, 보다 상세하게는, 직접 통전가열방식에 의한 에너지 효율을 높일 수 있으며, 청징조의 중심부 부분만 용융 유리가 흐르게 하여 벽면으로부터 오염을 줄이며, 유리의 점도를 미세하게 조절함으로써 소형 용융로에서는 구현하기 어려운 제품생산의 자동화가 가능토록 한 유리 용융로에 관한 것이다.The present invention relates to a glass melting furnace for continuously producing optical glass with high uniformity, and more particularly, to improve energy efficiency by a direct current heating method. The present invention relates to a glass melting furnace that enables to reduce contamination from and to automate the production of products that are difficult to realize in small melting furnaces by finely controlling the viscosity of glass.
여기서, 균일도가 높은 유리란 생산된 제품사이의 물성편차가 없고, 내부의 결함 즉 기포, 스톤, 실투 등이 없는 유리를 말한다.Here, glass with high uniformity refers to glass having no physical property deviation between the produced products and no internal defects, ie bubbles, stones, devitrification, and the like.
종래의 유리 용융로는 연료를 태워서 가열하거나 용융로 상부에 설치한 전열기구로 가열하는 간접 가열방식을 채용하고 있는 관계로 열효율이 낮고 균일한 품질의 유리를 생산하기가 어려운 단점이 있다.The conventional glass melting furnace has a disadvantage in that it is difficult to produce glass having low thermal efficiency and uniform quality since the glass melting furnace adopts an indirect heating method of heating fuel by heating or heating it with a heating device installed in the upper part of the melting furnace.
이러한 유리 용융물의 상부 혹은 용융 도가니 아래에서 가열하는 간접가열 방식은 열 손실이 많으며 가열되는 외벽으로부터 온도가 상승함으로 벽으로부터 오염이 많고 중심부에서 불균질한 용융이 이루어지는 단점이 있다.The indirect heating method of heating above the glass melt or below the melting crucible has a lot of heat loss and has a disadvantage in that there is a lot of contamination from the wall and heterogeneous melting in the center due to the increase in temperature from the outer wall to be heated.
따라서, 본 발명의 목적은, 직접 통전가열에 의한 에너지 효율을 높일 수 있으며, 몰리브덴 주 가열 전극 위에 보조 가열원으로 수퍼칸탈 발열체를 사용하며, 청징조의 길이를 길게 하여 중심부의 온도가 높은 부분만 용융 유리가 흐르게 하여 벽면으로부터 오염을 줄이며, 청징조 천장의 높이를 낮추어 공간을 줄여 에너지 효율을 높게 하고, 스파우트에 부착된 전기가열기를 사용하여 유리의 점도를 미세하게 조절함으로써 소형 용융로에서는 구현하기 어려운 제품생산의 자동화가 가능한 유리 용융로를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to improve the energy efficiency by direct energizing heating, using a supercantal heating element as an auxiliary heating source on the molybdenum main heating electrode, lengthening the length of the clarification tank, only the portion where the temperature of the center is high Molten glass flows to reduce contamination from walls, lowering the height of the clarifier tanks to reduce space for higher energy efficiency, and fine control of the glass viscosity using an electric heater attached to the spout for small melt furnaces. It is to provide a glass melting furnace capable of automating difficult product production.
도 1은 본 발명에 따른 유리 용융로의 평단면도,1 is a plan sectional view of a glass melting furnace according to the present invention;
도 2는 도 1에 따른 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 용융로 11 : 용융조10: melting furnace 11: melting tank
12 : 청징조 13 : 교반조12: clarification tank 13: stirring tank
14 : 인출조 15 : 내화벽돌14: drawing tank 15: refractory brick
16 : 원료투입구 17 : 제 1전극삽입공16: raw material inlet 17: the first electrode insertion hole
18 : 제 1몰리브덴전극 19 : 제 2전극삽입공18: first molybdenum electrode 19: second electrode insertion hole
20 : 제 2몰리브덴전극 21 : 발열체20: second molybdenum electrode 21: heating element
22 : 발열체삽입공 23 : 목부22: heating element insertion hole 23: neck
24 : 열전대 25 : 교반기24: thermocouple 25: stirrer
26 : 스파우트26: spout
상기 목적은, 본 발명에 따라, 용융조, 청징조, 교반조, 인출조를 구비하여 투입되는 유리원료를 용융시켜 유리를 생산하는 유리 용융로에 있어서, 상기 유리 용융로는; 상기 용융조의 대향하는 측벽으로부터 용융조의 내부를 향하여 관통된 적어도 하나의 제 1전극삽입공과; 상기 제 1전극삽입공에 설치되어 용융물의 중심부에 위치하며 유리 용융체에 직접전류를 인가시키는 제 1몰리브덴전극과; 상기 청징조의 양측벽으로부터 상기 청징조의 내부를 향하여 관통된 적어도 하나의 제 2전극삽입공과; 상기 제 2전극삽입공에 설치되어 유리 용융체에 직접전류를 인가시키는 제 2몰리브덴전극과; 상기 청징조 상부면의 길이방향을 따라 다수 형성한 발열체삽입공과; 상기 발열체 삽입공에 삽입되어 상기 청징조의 보조열원으로 이용되는 다수의 발열체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 용융로에 의해 달성된다.The above object is, according to the present invention, in the glass melting furnace for producing a glass by melting a glass raw material provided with a melting tank, a clarification tank, a stirring tank, a drawing tank, the glass melting furnace; At least one first electrode insertion hole penetrating from an opposite sidewall of the melting tank toward the inside of the melting tank; A first molybdenum electrode disposed in the first electrode insertion hole and positioned at the center of the melt to apply a direct current to the glass melt; At least one second electrode insertion hole penetrating from both side walls of the clarification tank toward the inside of the clarification tank; A second molybdenum electrode installed in the second electrode insertion hole to apply a direct current to the glass melt; A heating element insertion hole formed in a number along the longitudinal direction of the upper surface of the clarification tank; It is achieved by the glass melting furnace characterized in that it further comprises a plurality of heating elements inserted into the heating element insertion hole used as an auxiliary heat source of the clarification tank.
여기서, 상기 발열체는 수퍼칸탈인 것이 바람직하다.Here, the heating element is preferably supercantal.
그리고, 상기 유리 용융로는 용융물이 일정한 온도를 유지하도록 투입되는 전류의 양을 조절하기 위하여 설치한 사이리스터를 채용한 전원조절장치를 더 포함하는 것이 효과적이다.In addition, the glass melting furnace may further include a power control device employing a thyristor installed to control the amount of current injected to keep the melt at a constant temperature.
또한, 상기 용융로와 청징조 사이에 마련된 목부의 상부에 상기 용융조의 사방 외벽온도를 일정하게 유지시켜 공냉시킬 수 있도록 설치한 공기통로를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the upper portion of the neck provided between the melting furnace and the clarification tank further comprises an air passage installed to keep the outer wall temperature of the melting tank constant air cooling.
그리고, 상기 청징조는 상기 용융조의 길이보다 소정 폭 길게 형성한 것이 효과적이다.And it is effective to form the said clarification tank longer than the length of the said melting tank by predetermined width.
상기 인출조에 설치된 스파우트에는 유리의 점도를 미세하게 조절함으로써 소형 용융로에서도 연속인출이 가능할 수 있도록 전기가열기를 설치한 것이 바람직하다.The spout installed in the drawing tank is preferably provided with an electric heater so that continuous drawing is possible even in a small melting furnace by finely adjusting the viscosity of the glass.
여기서, 상기 교반조에 설치된 교반기와 교반조 입출구에 침식방지를 위하여 백금으로 코팅한 것이 효과적이다.Here, it is effective to coat with a stirrer to prevent erosion in the agitator and the inlet and outlet of the agitator installed in the agitator.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 유리 용융로의 평단면도이며, 도 2는 도 1에 따른 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 용융로(10)는 균일도가 높은 품질의 유리를 얻기 위하여 용융조(11), 청징조(12), 교반조(13), 인출조(14)를 구비하고 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the present invention. 1 is a plan sectional view of a glass melting furnace according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1. As can be seen in these figures, the melting furnace 10 according to the present invention is a melting tank 11, clarification tank 12, stirring tank 13, withdrawal tank 14 to obtain a glass of high uniformity Equipped with.
각각의 조에서는 용융, 탈포, 코드소실, 성형 점도조정 기능이 이루어진다. 용융 공정은 유리의 품질을 결정하는 제일 중요한 공정이며 전체 용융로 중 핵심이다.In each bath, melting, defoaming, loss of code, and molding viscosity adjustment functions are performed. The melting process is the most important process for determining the quality of glass and is the heart of the entire melting furnace.
용융로(10)를 축조할 때는 미리 가공된 전기주조 내화벽돌(15)을 사용하며 여기서, 용융조(11)에 흔히 사용하는 인출 작업구는 설치하지 않는다. 열 효율을 높이기 위하여 원료투입구(16)의 천장은 용융조(11)로부터 낮게 설치한다.When the melting furnace 10 is constructed, a pre-processed electric casting refractory brick 15 is used, and a drawing tool tool commonly used in the melting tank 11 is not provided. In order to increase the thermal efficiency, the ceiling of the raw material inlet 16 is set low from the melting tank 11.
용융조(11)의 양측벽에는 용융조(11)의 내부를 향하여 관통된 제 1전극삽입공(17)을 설치하고 있으며, 제 1전극삽입공(17)에는 유리 용융체에 직접전류를 인가시키는 제 1몰리브덴전극(18)을 설치한다.Both side walls of the melting tank 11 are provided with a first electrode insertion hole 17 penetrating toward the inside of the melting tank 11, and the first electrode insertion hole 17 allows direct current to be applied to the glass melt. The first molybdenum electrode 18 is provided.
청징조(12)에는 청징조의 외벽으로부터 청징조(12) 내부를 향하여 관통된 제2전극삽입공(19)을 형성하여 이에 제 2몰리브덴전극(20)을 대향하게 설치하고 있으며 청징조(12)의 상부면에는 보조 열원으로 이용되는 발열체(21)를 삽입하기 위한 발열체삽입공(22)을 다수 형성하여 이에 발열체(21)인 수퍼칸탈을 설치하고 있다.In the clarification tank 12, a second electrode insertion hole 19 penetrated from the outer wall of the clarification tank 12 to the inside of the clarification tank 12 is formed, and the second molybdenum electrode 20 is installed to face the clarification tank 12. The upper surface of the) is formed with a plurality of heating element insertion hole 22 for inserting the heating element 21 used as an auxiliary heat source is installed in the supercantal as the heating element (21).
한편, 용융 유리물과 직접 접촉하는 내화물은 알루미나-지르코니아-실리카 혼합 전기주조 내화벽돌(15)이 적당하다. 실제 유리 용융시 전주 내화물 이음새 부분에서 기포가 발생하거나 침식이 가속되므로 내화물 크기를 크게 하기 위해 대형의 전주 내화물을 설계에 알맞게 절단하여 사용하는 것이 바람직하며 외부에는 사용온도에 따라서 샤못트나 알루미나 단열재 등을 사용한다.On the other hand, alumina-zirconia-silica mixed electroforming refractory brick 15 is suitable for the refractory material in direct contact with the molten glass. When the glass is melted, bubbles or erosion are accelerated in the poles of the poles of the poles. Therefore, in order to increase the size of the rods, it is preferable to cut and use the large poles of the poles according to the design. use.
본 발명에서 사용하는 직접 통전 가열방법은 제 1몰리브덴전극(18)을 용융물 중심에 담그고 유리 용융물 자체에 통전하여 발열한다. 대향하는 2개의 제 1몰리브덴전극(18)으로 구성된 2조의 전극에 의하여 주울열이 발생한다. 용융 유리 표면은 유리원료로 덮여 있으며, 전극부근에 최고온도 (1600℃)가 형성되고 아래쪽으로 내려감에 따라 온도는 낮아져 청징조(12)로 넘어가는 목부(23) 입구에서 1450℃로 낮아진다.In the direct current heating method used in the present invention, the first molybdenum electrode 18 is immersed in the center of the melt and energized by the glass melt itself to generate heat. Joule heat is generated by two sets of electrodes composed of two opposing first molybdenum electrodes 18. The molten glass surface is covered with a glass raw material, the maximum temperature (1600 ℃) is formed in the vicinity of the electrode and as the temperature is lowered to lower to 1450 ℃ at the inlet of the neck 23 to the clarification tank 12.
온도가 상승하면 유리 용융물의 전기 저항은 낮아지므로 열 폭주가 일어나지 않도록 사이리스터를 채용한 전원 조절장치(도시치 않음)를 별도로 설치하고 전기를 연결하여 용융물이 일정온도를 유지하도록 투입되는 전류의 양을 조절한다. 실제 용융물의 중심부 온도를 연속적으로 직접 측정하기는 곤란하므로 백금을 입한 열전대 온도계를 용융물에 투입하여 온도를 수회 측정하고, 이 온도와 벽면에 박아 넣은 감시용 열전대(24)의 온도계 값과 비교하여 보정한 후 연속운전시 판독 비교값으로 사용한다.As the temperature rises, the electrical resistance of the glass melt decreases, so that a power regulator (not shown) employing a thyristor is separately installed and the electricity is connected to prevent the thermal runaway from occurring. Adjust Since it is difficult to directly measure the center temperature of the actual melt continuously, a thermocouple thermometer with platinum is put into the melt and the temperature is measured several times, and the temperature is corrected by comparing with the thermometer value of the monitoring thermocouple 24 embedded in the wall. It is used as a comparison value for reading in continuous operation
용융조(11)와 청징조(12) 사이의 목부(23)의 상부에는 공기통로를(24) 설치하여 용융조(11)의 사방 외벽온도가 일정하게 유지되도록 공냉시킨다. 용융조(11)의 상부는 아래로부터 올라오는 열을 최대한 차단하기 위하여 잘 분쇄된 파유리 및 유리 혼합된 원료를 수시로 뿌리고 최종 인출 유리 양을 고려하여 원료의 투입량을 결정한다.An air passage 24 is installed in the upper portion of the neck 23 between the melting tank 11 and the clarification tank 12 to cool the air so that the outer wall temperatures of the melting tank 11 are kept constant. The upper part of the melting tank 11 is sprinkled with crushed cullet and glass mixed raw materials from time to time to block the heat rising from the bottom to determine the input amount of raw materials in consideration of the final withdrawal glass amount.
청징조(12)와 연결된 용융조(11)에서 1450℃의 온도로 흘러 들어오는 유리 용체에 포함되어 있는 잔존기포제거, 균질, 균온화가 진행되는 곳으로 유리의 온도를 최종적으로 1300℃ 정도로 낮추어 교반조(13)로 넘기는 역할을 한다. 청징조(12)는 제 2몰리브덴전극(20) 위에 보조 가열원으로 수퍼칸탈을 사용하며, 청징조(12)의 길이를 길게 하여 청징조(12) 찬넬의 중심부를 따라 온도가 높은 가운데 부분만 용융 유리가 흐르게 하여 벽면으로부터 오염을 줄이며, 청징조(12) 천장의 높이를 낮추어 공간을 줄여 효율적으로 가열되게 한다.In the melting tank (11) connected to the clarification tank (12) to remove the remaining bubbles contained in the glass solution flowing at a temperature of 1450 ℃, homogeneous, homogenization proceeds to lower the temperature of the glass to about 1300 ℃ finally stirring tank We play a role to turn to (13). The clarification tank 12 uses a supercantal as an auxiliary heating source on the second molybdenum electrode 20, and lengthens the length of the clarification tank 12 so that only the middle portion of the clarification tank 12 along the center of the channel has a high temperature. The molten glass flows to reduce contamination from the walls and lower the height of the ceiling of the clarification tank 12 to reduce the space and allow it to be efficiently heated.
교반조(13)는 유리의 품질에 결정적으로 영향을 주는 결함을 제거하거나 방지하기 위하여 1300℃의 온도로 청징조(12)에서 넘어온 용융 유리를 1250∼1200℃ 낮추면서 균온화 한다. 용융 유리가 접촉하는 벽면은 백금을 덮어서 용융물에 의한 벽면의 침식을 막으며 벽면으로부터 떨어져 나오는 오염을 방지한다. 교반기(25)에 의하여 유리 용융체를 천천히 회전하여 혼합시키므로서 균일한 유리질이 되도록 한다. 그러나 교반에 의하여 용융 유리와 내화물과의 마찰이 커져 오염의 가능성도 높고, 특히 이 정도의 온도에서는 용융유리의 온도가 여전히 높아 내화물과 반응하여 기포를 발생시킬 가능성이 높고 생성된 기포는 제거가 매우 어렵다고 알려져 있다. 따라서 이를 방지하기 위하여 교반조의 유리물 출입구와 교반기는 백금으로 덮는다.The stirring vessel 13 is homogenized while lowering the molten glass from the clarification tank 12 at a temperature of 1300 ° C. in order to remove or prevent defects that critically affect the quality of the glass. The wall where the molten glass contacts is covered with platinum to prevent erosion of the wall by the melt and to prevent contamination from falling off the wall. The glass melt is slowly rotated and mixed by the stirrer 25 to obtain a uniform glass. However, the agitation increases the friction between the molten glass and the refractory, which increases the possibility of contamination. Especially at this temperature, the temperature of the molten glass is still high, which is likely to react with the refractory to generate bubbles. It is known to be difficult. Therefore, to prevent this, the glass entrance and the stirrer of the mixing vessel are covered with platinum.
스파우트(26)의 외부에 매몰하여 설치한 전기가열기(도시치 않음)를 사용하여 유리의 점도를 미세하게 조절함으로서 소형 용융로에서는 구현하기 어려운 제품생산의 자동화가 가능하게 한다. 인출부에서는 앞의 공정에서 넘어오는 용융 유리의 온도ㆍ점도를 제어(온도 1250℃∼1000℃)하여 최종적으로 일정크기나 무게의 곱을 성형기에 공급하는 역할을 한다. 이 부분에서는 용융유리의 흐름이 빠르며, 오염이나 결함이 발생하면 이를 해결할 방법이 없기 때문에 미세한 온도조절이 필요하다.By finely controlling the viscosity of the glass using an electric heater (not shown) installed by buried outside the spout 26, it is possible to automate the production of products that are difficult to implement in a small melting furnace. The drawing section controls the temperature and viscosity of the molten glass from the previous step (temperature 1250 ° C to 1000 ° C) to finally supply the molding machine with a product of a certain size or weight. In this area, the flow of molten glass is fast, and there is no way to solve the contamination or defects, so fine temperature control is required.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 직접 통전가열방식에 의한 에너지 효율을 높일 수 있으며, 청징조의 중심부 부분만 용융 유리가 흐르게 하여 벽면으로부터 오염을 줄이며, 유리의 점도를 미세하게 조절함으로써 소형 용융로에서는 구현하기 어려운 제품생산의 자동화가 가능한 유리 용융로가 제공된다.As described above, according to the present invention, it is possible to increase the energy efficiency by the direct current heating method, to reduce the contamination from the wall surface by flowing the molten glass only in the central portion of the clarification tank, and to finely control the viscosity of the glass small melting furnace Provides a glass melting furnace that can automate the production of difficult-to-implement products.
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