熔化方法以及无碱玻璃板的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及熔化方法以及无碱玻璃板的制造方法。
【背景技术】
[0002]熔化窑是使无碱玻璃的原料熔融的设备。熔化窑具备:原料被投入的第一室、在第一室的上部空间形成火焰的第一室燃烧器、接收从第一室供给的由原料熔融而成的熔融玻璃的第二室、在第二室的上部空间形成火焰的第二室燃烧器以及连接第一室的下部和第二室的下部的喉部。
[0003]第一室燃烧器、第二室燃烧器通过将天然气、重油等燃料与气体混合并燃烧而形成火焰。将主要使用空气作为气体的燃烧器称为空气助燃燃烧器、将主要使用氧气作为气体的燃烧器称为氧气助燃燃烧器。
[0004]空气助燃燃烧器的情况下，占空气大部分的氮气在对燃烧没有贡献的情况下被排出到熔化窑外。另一方面，氧气助燃燃烧器的情况下，与空气助燃燃烧器的情况相比，排气量较少，因此热效率高，0)2排出量及NO x排出量少。
[0005]也可以使用利用将空气与氧气混合而成的混合气体的燃烧器(例如参考专利文献1)。这种情况下，与氧气助燃燃烧器的情况自然不用比，即使与空气助燃燃烧器的情况相比，有时出量也会增多(例如参考非专利文献1)。详细而言，混合气体中的氧浓度低于93体积％且超过25体积％的情况下，与空气助燃燃烧器的情况相比，N0X排出量增多。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2000-128549号公报
[0009]非专利文献
[0010]非专利文献1:R&D神戸制钢技报、第51卷、第2期(2001年9月)、第8?12页、“酸素富化空気(乙丄§省工氺少年' t低N0X燃焼(乙関才§研究(关于利用富氧空气的节能和低N0X燃烧的研究)”
【发明内容】
[0011]发明所要解决的问题
[0012]无碱玻璃的情况下，与一般的钠钙玻璃的情况相比，原料的熔化温度高，容易在第一室内的熔融玻璃的液面上覆盖有气泡层。气泡层是小气泡的集合体，气泡是因原料的热分解所导致的气体生成等所引起的。气泡层特别是在无碱玻璃的Si02含量为54?73质量％的情况下容易形成。
[0013]存在有气泡层时，熔融玻璃表面变得难以直接暴露于上部空间的气氛。因此，来自燃烧器的火焰对熔融玻璃的热辐射被遮挡，熔融玻璃的加热效率低。
[0014]—般的含有碱成分的玻璃的情况下，熔融玻璃中的碱含量越多，则熔融玻璃中的B203越容易挥发。B 203例如以钠化合物的方式发生挥发。
[0015]与此相对，在熔融玻璃中几乎不含有Na等碱成分的无碱玻璃的情况下，上部空间的气氛中的水分浓度越高，则熔融玻璃中的B203越容易挥发。
[0016]上部空间的气氛中的水分量取决于燃烧器的种类。氧气助燃燃烧器的情况下，与空气助燃燃烧器的情况相比，燃烧后的气体中所含的水分浓度高，熔融玻璃中的B203容易挥发。B203被认为以氢化合物的方式发生挥发。
[0017]本发明是鉴于上述问题而完成的，其主要目的在于提供能够隔着气泡层而有效地加热熔融玻璃并且能够抑制熔融玻璃中B203的挥发的熔化方法等。
[0018]用于解决问题的手段
[0019]为了解决上述问题，根据本发明的一个方式，
[0020]提供一种熔化方法，其使玻璃的原料在熔化窑中熔融，所述熔化窑具备:
[0021]上述原料被投入的第一室、
[0022]在上述第一室的上部空间形成火焰的第一室燃烧器、
[0023]接收从上述第一室供给的由上述原料熔融而成的熔融玻璃的第二室、
[0024]在上述第二室的上部空间形成火焰的第二室燃烧器、和
[0025]连接上述第一室的下部和上述第二室的下部的喉部，其中
[0026]所述原料是Si02含量为54?73质量％、B 203含量为0.1?12质量％的无碱玻璃的原料，
[0027]各上述第一室燃烧器和各上述第二室燃烧器使用氧气助燃燃烧器和空气助燃燃烧器中的任一种，
[0028]全部上述第一室燃烧器的每一小时的总燃烧热量的50?100%由上述氧气助燃燃烧器产生，
[0029]全部上述第二室燃烧器的每一小时的总燃烧热量的75?100%由上述空气助燃燃烧器产生。
[0030]发明效果
[0031]根据本发明的一个方式，提供一种熔化方法，其能够隔着气泡层而有效地加热熔融玻璃并且能够抑制熔融玻璃中B203的挥发。
【附图说明】
[0032]图1是示出基于本发明一个实施方式的无碱玻璃板的制造方法的流程图。
[0033]图2是示出在图1的熔化工序中使用的熔化窑的截面图。
[0034]图3是示出基于第一变形例的熔化窑的截面图。
[0035]图4是示出基于第二变形例的熔化窑的截面图。
[0036]图5是示出基于第三变形例的熔化窑的截面图。
【具体实施方式】
[0037]以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明。在各附图中，对于相同或对应的构成，标注相同或对应的符号并省略说明。在本说明书中，表示数值范围的“?”是指包括其前后的数值的范围。
[0038]图1是示出基于本发明一个实施方式的无碱玻璃板的制造方法的流程图。无碱玻璃板的制造方法具有熔化工序S12和成形工序S14。
[0039]无碱玻璃是实质上不含有Na20、K20、Li20等碱金属氧化物的玻璃。本发明涉及的无碱玻璃中，碱金属氧化物的含量的合计量为0.2质量％以下。
[0040]无碱玻璃例如以基于氧化物的质量百分率计含有:
[0041]Si02:54 ?73%
[0042]Al203:10 ?23%
[0043]Β203:0.1 ?12%
[0044]MgO:0 ?12%
[0045]CaO:0 ?15%
[0046]SrO:0 ?16%
[0047]BaO:0 ?15%
[0048]MgO+CaO+SrO+BaO:8 ?26%。
[0049]在得到高应变点的情况下，无碱玻璃的B203含量优选为9质量％以下、更优选为5质量％以下、进一步优选为3质量％以下、特别优选为2质量％以下。
[0050]另外，在得到高熔化性的情况下，无碱玻璃的B203含量优选为0.3质量％以上、更优选为0.5质量％以上、进一步优选为1质量％以上。
[0051]无碱玻璃的应变点优选为650°C以上、更优选为670°C以上、进一步优选为700°C以上。
[0052]无碱玻璃的T2(作为熔化的基准的温度，相当于粘度为102dPa *s时的温度)比一般的钠钙玻璃的^高100°C以上。无碱玻璃的T2优选为1600?1820°C、更优选为1610?1770°C、进一步优选为 1620 ?1720°C。
[0053]无碱玻璃板的表示水分量的β-0H优选为0.2?0.4mm \更优选为0.2?
0.35mm \ β _0Η的值越高，表示水分量越多。在水分浓度高的气氛下熔化时，该值高。β -0Η的值B通过测定无碱玻璃板的板厚C和透射率T并将该测定结果代入下式来计算。在无碱玻璃板的透射率的测定中，使用普通的傅立叶变换红外光谱仪(FT-1R)。
[0054]B = (l/C)log10(Tl/T2)
[0055]T1:在参比波数4000/cm下的无碱玻璃板的透射率(单位:% )
[0056]T2:在羟基吸收波数3570/cm附近的无碱玻璃板的最小透射率(单位:%)
[0057]无碱玻璃板可用作液晶显示器等显示器用的基板、磁盘用的基板等。无碱玻璃板的用途可以是多种多样的。虽然之后详细描述，但根据本实施方式，可以得到气泡等缺点少、均质的无碱玻璃板，因此特别适合于要求高品质的液晶显示器用的基板。
[0058]在图1所示的熔化工序S12中，将无碱玻璃的原料投入熔化窑中，将原料熔融而得到熔融玻璃。
[0059]在图1所示的成形工序S14中，将熔融玻璃成形为板状。成形方法可以是常规方法，可以列举例如浮法、熔融法等。
[0060]浮法是将熔融玻璃连续地供给至熔融金属(例如熔融锡)之上，使熔融玻璃在熔融金属之上沿水平方向流动，由此成形为带板状。
[0061]熔融法也被称为溢流下拉法，使从流槽在左右两侧溢出的熔融玻璃沿着流槽的左右两侧面流下，使在流槽的下端合流后的熔融玻璃进一步向下方向流动，由此成形为带板状。
[0062]需要说明的是，可以在熔化工序S12与成形工序S14之间设置有澄清装置(例如减压脱泡装置)、搅拌装置(例如搅拌用搅拌器)。
[0063]图2是示出在图1的熔化工序中使用的熔化窑的截面图。熔化窑具有第一室21、第一室燃烧器26、第二室31、第二室燃烧器36以及喉部41等。
[0064]第一室21是无碱玻璃的原料12被投入的室。第一室21将原料12熔融，并存储熔融玻璃14。第一室21由水平的底壁22、相对于底壁22垂直的上游侧壁23、相对于上游侧壁23平行的下游侧壁24、顶板25 (例如拱形顶板)等围成。如图2所示，下游侧壁24达到至顶板25，但只要高于气泡层16即可，也可以如图3所示未达到至顶板25。上游侧壁23处形成有原料12的投入口 23a。
[0065]第一室燃烧器26将天然气、重油等燃料与气体混合并燃烧而形成火焰。第一室燃烧器26在第一室21的上部空间形成火焰，将从投入口 23a投入的原料12等加热。原料12通过第一室燃烧器26形成的火焰的辐射热等而被熔融，缓慢地熔入至熔融玻璃14中。
[0066]第一室燃烧器26从连接上游侧壁23与下游侧壁24的左右两侧壁的开口部向第一室21喷出火焰。第一室燃烧器26可以连续地喷出火焰，也可以间歇地喷出火焰。
[0067]第一室燃烧器26在上述左右两侧壁分别配设。第一室燃烧器26可以夹着第一室21以左右对称的方式配置，也可以夹着第一室21交错配置，也可以一部分以左右对称的方式配置而一部分交错配置。
[0068]各第一室燃烧器26使用空气助燃燃烧器、氧气助燃燃烧器中的任一种。多个第一室燃烧器26之中，可以全部为氧气助燃燃烧器，也可以一部分为氧气助燃燃烧器而其余为空气助燃燃烧器。
[0069]在本说明书中，空气助燃燃烧器是指主要使用空气作为与燃料混合的气体的燃烧器，是指气体的氧浓度为25体积％以下的燃烧器。如果气体的氧浓度为25体积％以下，可以使用空气与氧气的混合气体，也可以只使用空气。
[0070]另外，在本说明书中，氧气助燃燃烧器是指主要使用氧气作为与燃料混合的气体的燃烧器，是指气体的氧浓度为93体积％以上的燃烧器。如果气体的氧浓度为93体积％以上，可以使用氧气与空气的混合气体，也可以只使用氧气。
[0071]各第一室燃烧器26可以使用空气助燃燃烧器、氧气助燃燃烧器中的任一种，因此能够降低啤排出量。
[0072]出于辅助利用第一室燃烧器26来加热熔融玻璃