专利名称：吊架组装物以及浮法平板玻璃制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及吊架组装物，特别是涉及基于浮法的平板玻璃制造用浮法锡槽装置的浮法锡槽顶板中用于吊起形成顶面的耐火砖的吊架组装物。
背景技术：
作为制造玻璃制品的一种方法，已知有浮法。 该浮法通过如下步骤制造玻璃制品
(I)将熔融锡导入到被称为浮法锡槽的收纳熔融锡的浴槽内，(2)在熔融锡表面从上游至下游连续输送熔融玻璃，(3)冷却该熔融玻璃的同时使其从浮法锡槽排出。通常，浮法锡槽的上部设置有被称为浮法锡槽顶板的顶部分。该浮法锡槽顶板的下表面(即，与浮法锡槽相对的一侧)由被卡合于多个吊架的耐火砖构成，即浮法锡槽顶板成为吊起的结构。另外，吊架通过设置于该吊架上部的用于吊起该吊架的钢材得到支承。作为构成这样的吊架的构件材料，提出使用碳化硅或氮化硅的方案(专利文献I)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利特开平6-239631号公报发明的揭示发明要解决的课题近年来，用于如液晶面板等显示装置的被称为无碱玻璃的平板玻璃制品的需求逐步扩大。但是，这样的玻璃制品的大部分为高熔点的制品，制造这样的玻璃制品时所使用的浮法锡槽的表面温度具有上升的趋势。另外，伴随上述情况，吊架组装物所暴露的温度也具有上升的趋势。为了应对上述情况，最近由多个构件的组装物构成吊架的情况增多。例如，吊架通过使用卡销使支承构件以及该支承构件下侧的被支承构件卡合而构成。另外，被支承构件与吊架的其它构件相比暴露于更高的温度下，因此作为被支承构件的材料使用氮化硅的情况逐步增多。但是，通常情况下，构成吊架组装物的被支承构件的氮化硅中含有例如氧化铝(Al2O3)以及氧化硅(SiO2)等烧结时可作为结合促进剂来使用的氧化物。另外，这样的氧化物在1100°C 1200°c的温度范围内具有软化的倾向。因此，由氮化硅构成的被支承构件(尤其是接近于玻璃表面的前端部)具有随着使用而发生蠕变变形、最终断裂的危险性。另夕卜，随着浮法锡槽的表面温度的进一步升高，所述的蠕变变形的问题今后可能会更显著。本发明是基于上述问题而完成的发明，本发明的目的在于提供能够长期稳定使用的吊架组装物。另外，本发明的目的在于提供具备所述的吊架组装物的浮法平板玻璃的制造装置。解决课题的手段本发明提供吊架组装物，它是在浮法平板玻璃制造装置用的浮法锡槽顶板中用于吊起形成顶面的耐火砖的吊架组装物，其特征在于，该吊架组装物的至少一部分由氮化硅构成，由该氮化硅构成的氮化硅材料实质上不含氧化铝(Al2O3)以及氧化硅(SiO2),但含有氧化钇(Y2O3)。另外，本发明提供浮法平板玻璃制造装置，该装置具备内部收容熔融锡的浮法锡槽以及具有使耐火砖卡合在吊架组装物而形成的顶面的浮法锡槽顶盖，其特征在于，所述吊架组装物由具备上述特征的吊架组装物构成。发明的效果本发明可提供能够长期稳定使用的、适用于在浮法平板玻璃制造装置的浮法锡槽装置中吊起浮法锡槽顶板的耐火砖的吊架组装物。另外，可提供通过使用所述的吊架组装物，可实现长期稳定的浮法平板玻璃的操作的浮法平板玻璃制造装置。附图
的简要说明图I模式化地表示通过浮法制造玻璃制品时所使用的浮法平板玻璃制造装置中的浮法锡槽装置的一例的横截面图。图2本发明的吊架组装物的简略剖视图的一例。图3模式化地表示吊架组装物中销与支承构件接触的部分嵌入到支承构件的贯通孔的下侧部分的状态的图。图4模式化地表示样品的评价试验用装置的构成的剖视图。实施发明的方式下面参照附图对本发明进行说明。如图I所示，浮法平板玻璃制造装置中的浮法锡槽装置100具有浮法锡槽110以及设置于该浮法锡槽110的上方的浮法锡槽顶板140。下面，将浮法平板玻璃制造装置中构成平板玻璃的连续的成形区域的浮法锡槽装置部分称为浮法平板玻璃制造装置或浮法锡
槽装置。浮法锡槽110的内部收纳熔融锡120。向熔融锡120表面供给熔融玻璃130，该熔融玻璃130形成玻璃带状，调整厚度的同时从上游向下游行进。在图I的例子中，熔融玻璃130向与纸面垂直的方向(以下，该方向称为Y方向)行进。因此，图I相当于从与熔融玻璃130的行进方向(Y方向)平行的方向观察浮法平板玻璃制造装置100时的剖视图。浮法锡槽顶板140具有略向垂直方向(图I的Z方向)延伸的多个吊架组装物200、被卡合在该吊架组装物200的下端的耐火砖150以及支承吊架组装物200的上端的钢材160。另外,浮法锡槽顶板140的侧部由耐火砖制的横壁170构成。被卡合在吊架组装物200的耐火砖150以在水平方向(X方向、Y方向)对齐地二维状态配置，形成浮法锡槽顶板140的顶面180。沿着略与熔融玻璃130的行进方向垂直的方向(图I的X方向)，该顶面180上设有多个加热器190。另外，实际的浮法平板玻璃制造装置100中，沿着熔融锡130的行进方向(Y方向)，在多个Y坐标的位置上重复着图I所示的结构。接着，参考图2对吊架组装物200的构成进行详细说明。图2是简略表示用于吊起浮法平板玻璃制造装置100的浮法锡槽顶板的耐火砖的吊架组装物200的剖面的图。如图2所示，本发明的吊架组装物200由支承构件210、被支承构件240以及销280构成。图2的例中，支承构件210略为圆柱状，一端与所述的钢材160连接(未示于图
2)。另外，支承构件210的另一端部215具有两个凸部220，形成为倒U字形。在两个凸部220之间设有可插入被支承构件240的大小的空间242。另外，两个凸部220上各自设有贯通孔230，该贯通孔可使一根销280沿着水平方向(图2的X方向)贯通。图2的例中，被支承构件240略为圆柱状，向与支承构件210的同轴方向(图2的Z方向)延伸。被支承构件240形成为第I端部245被插入支承构件210的凸部220之间(即，空间242)的形状。例如，图2的例中，被支承构件240的第I端部245与该被支承构件240的延伸部分的直径相同，该直径小于支承构件210的凸部220之间的间隔。
另外，被支承构件240的第I端部245具有销280贯通的贯通孔250。该贯通孔250形成为如下状态，即，将被支承构件240的第I端部245插入支承构件210的凸部220之间的空间242，从而将销280插入设于一方的凸部220的贯通孔230时，恰好销280通过贯通孔250贯通设置于支承构件210的端部215的另一方的凸部220的贯通孔230的状态。因此，通过使销280贯通支承构件210与被支承构件240的各贯通孔230、250，支承构件210和被支承构件240可一体化而构成吊架组装物200。被支承构件240的第2端部260例如形成为设有长方体状的吊钩构件265的结构，所述耐火砖150卡合在该吊钩构件265。另外，所述浮法平板玻璃制造装置100中，根据最终获得的制品，形成为玻璃带状的熔融玻璃130的最高温度不同，但大约在1000°C 1100°C的范围内。但是，最近用于如液晶面板等显示装置等的被称为无碱玻璃的玻璃制品的需求逐步扩大。这样的玻璃制品大多数为高熔点，近年来具有熔融玻璃130的最高温度逐步上升的倾向(例如1200°C )。伴随着上述情况，吊架组装物200所暴露的温度也具有上升的趋势。例如，在吊架组装物200中暴露于最高温度的被支承构件240的第2端部260暴露于如1100°C 1200°C的温度。另外，通常情况下，为了抑制熔融锡120的氧化，浮法平板玻璃制造装置100内形成为还原性气氛。因此，浮法平板玻璃制造装置100中的浮法锡槽的上部空间成为氢和氮的混合气体的气氛。因此，在卡合支承耐火砖150的状态(即，施加了拉伸应力的状态)下，吊架组装物200暴露于极端高温的还原性气氛中。为了适应于上述环境下的使用，以往作为吊架组装物200的支承构件210的材料，使用耐热性的镍基合金。另外，使用氮化硅(Si3N4)作为暴露于更高温度下的吊架组装物200的被支承构件240以及销280的材料的情况逐步增多。但是，通常情况下，氮化硅材料含有例如氧化铝(Al2O3)以及氧化硅(SiO2)等烧结时可作为结合促进剂来使用的氧化物。这样的氧化物在1100°c 1200°C的温度范围内具有软化的倾向。因此，由氮化硅材料构成的被支承构件240以及销280具有随着使用而发生蠕变变形、最终断裂的危险性。尤其是被支承构件240的第2端部260最接近于熔融玻璃130的表面，温度很高，因此蠕变变形的可能性极高。并且，随着熔融玻璃130的温度的进一步升高，所述的蠕变变形的问题在今后可能更显著。另外，吊架组装物200的销280由与被支承构件240相同的氮化硅材料构成。因此，销280也可以发生同样的问题。
在这里，销280较远离于熔融玻璃130的表面，推测其不会暴露于被支承构件240这样的高温。但是，销280需要在位于该销的大致中心位置的较狭窄的区域内支承整个被支承构件240。因此，与被支承构件240相比，销28即使在更低的温度下也会发生蠕变变形、甚至是断裂的可能性很大。另外，虽然不至于断裂，但由于高温，销280的强度降低时，如图3的模式图所示，存在销280与支承构件210接触的部分陷入到支承构件210的贯通孔230的下侧部分且销280固着于支承构件210的贯通孔230的可能性。通常，定期检查吊架组装物，以与支承构件210相比更短的间隔更换损伤较厉害的被支承构件240 (以及销280)。但是，在如图3所示的状态下，销280被固着于支承构件210时，产生无法更换被支承构件240的问题。为了解决这样的问题，在本发明中，吊架组装物200的被支承构件240以及280由实质上不含有氧化铝(Al2O3)以及氧化硅(SiO2)但含有氧 化钇(Y2O3)的氮化硅的烧结体材料构成。特别是在本发明中，优选相对于氮化硅含有3 10质量％的氧化钇。另外，通过不含氧化铝(Al2O3)以及氧化硅(SiO2),能够提高蠕变变形防止效果。另外，所述吊钩构件265也优选由与所述被支承构件以及销相同的氮化硅材料构成。此时，吊钩构件可以与被支承构件一体成形而制造。与含有所述的氧化铝(Al2O3)和/或氧化硅(SiO2)的氧化物或者混合氧化物的氮化硅材料相比，所述的氮化硅材料具有即使在高温下也难以发生软化的特征。因此，由所述氮化硅材料构成的被支承构件240以及销280在高温下的耐蠕变特性以及耐变形性显著提闻。因此，本发明的吊架组装物200即使在无碱玻璃等高熔点玻璃制品的制造工序中也可以长期稳定地使用。另外，还能够显著抑制销280固着于支承构件210。因此，定期维护吊架组装物200时，能够适当更换被支承构件240和/或销280。另外，构成被支承构件240以及销280的氮化硅材料除了氧化钇(Y2O3)之外，还可以含有选自镧系元素(L)、锕系元素㈧、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)及硅(Si)的至少一种金属的氧化物。所述氧化物的含有比例以合计含量计优选相对于氮化硅为2质量％ 18质量％。镧系元素(L)包括例如镧(La)、铈(Ce)以及铒(Er)等周期表中第57号至71号的元素。另外，锕系元素(A)包括例如钍(Th)等周期表中第89号至103号的元素。尤其是被支承构件240以及销280由含有选自氧化钇(Y2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铒(Er2O3)的至少一种的氮化硅材料构成时，能够获得极好的耐蠕变特性。含有所述氧化物时，所述氧化物的含有比例以合计含量计较好是相对于氮化硅为2质量％ 12质量％。另外，构成被支承构件240以及销280的氮化硅材料较好是室温下的弯曲强度和室温下的杨氏模量之比为O. 003以上。另外，本发明的氮化硅材料较好是1200°C下的弯曲强度和室温下的杨氏模量之比为O. 002以上。此时，能够有效抑制所述的销280对支承构件210的固着。
实施例以下，对本发明的实施例进行说明。(实施例I)
使用氮化硅材料的样品，实施高温下的耐蠕变特性的评价试验。作为评价试验采用高温下的四点弯曲试验，以下述方法实施。首先，准备宽IOmmX长IOOmmX厚2mm的长方形的氮化娃材料样品。该样品为以Si3N4为主要成分且具有作为结合促进剂的Y2O3(氧化钇的含有比例6质量％ )的氮化硅烧结体。另外，该样品的室温下的弯曲强度和室温下的杨氏模量之比为O. 0033，1200°C下的弯曲强度和室温下的杨氏模量之比为O. 0025。接着，如图4所示，在弯曲试验用电炉410内以IOOmmX IOmm的上表面呈水平的状态设置样品420。该电炉410内，样品420按照在样品的长边的中心附近沿着短边的宽度方向设有两个支承A、B，在样品420的两端侧附近设有另外两个支承C、D的状态设置。支承A、B设置于样品420的上表面侧,支承C、D设置于样品420的 下表面侧。支承A、B之间的距离为10mm。另外,支承C、D之间的距离为80mm。另外，C点至其端部的距离为10mm, D点至其端部的距离也为10mm。接着，在大气中将样品420升温至1200 C后，在支承A、B之间从上方施加负荷，使得最大弯曲应力达到18MPa，在该状态下保持500小时。之后，除去负荷，样品420冷却(炉内冷却)至室温。接着，从电炉410取出样品420，测定试验后的样品的弯曲。测定结果是，弯曲量最大的也不足O. 1mm。(比较例I)使用其它组成的氮化硅材料的样品，进行相同的评价。使用的样品具有作为结合促进剂的Al2O3以及SiO2、或者MgO。另外，该样品的室温下的弯曲强度和室温下的杨氏模量之比为O. 0027，1200°C下的弯曲强度和室温下的杨氏模量之比为O. 0017。该样品的A1203、SiO2以及MgO的含量相对于氮化娃分别为8质量％、3质量％、2质量％。测定结果是，弯曲达到了 9mm。该结果表示，与以往的氮化硅相比，实施例I的样品的变形强度得到显著改善。(长时间使用后的评价)采用图I所示的浮法锡槽装置进行平板玻璃的制造。吊架组装物采用图2的结构。吊架组装物中，支承构件为镍基合金制，被支承构件以及销由所述实施例I所使用的组成的氮化硅材料构成。用本发明的浮法玻璃制造装置制造的平板玻璃的组成的一例如下所示。以氧化物基准的质量百分比计含有50 66%的Si02、10. 5 22 %的A1203、O 12% 的 B2O2、 8% 的 Mg0、0 14. 5% 的 Ca0、0 24% 的 Sr0、0 13. 5% 的 BaO 且MgO+CaO+SrO+BaO的量为9 29. 5%的无碱玻璃。另外，在使用的浮法锡槽装置的运转中，吊架组装物的被支承构件的第2端部侧的温度约为1100°c 1300°C的范围(计算值)。启动浮法锡槽装置约5年后，进行浮法锡槽装置的检查。其结果是，几乎未确认到浮法锡槽顶板的顶面的下垂。另外，任何一个吊架组装物的形成构件均未发生断裂。产业上利用的可能性根据本发明，能够提高用于吊起形成浮法锡槽装置的浮法锡槽顶板的顶面的耐火砖的吊架结构体的耐热性、耐蠕变特性，因此能够长期稳定地生产平板玻璃，尤其适用于要求在高温下成形平板玻璃的玻璃板的制造。另外，这里引用2009年6月24日提出申请的日本专利申请2009-150313号的说明书、权利要求书、附图以及摘要的全部内容作为本发明的揭示。符号的说明100浮法平板玻璃制造装置110浮法锡槽120熔融锡 130熔融玻璃140浮法锡槽顶板150耐火砖160 钢材170 横壁180 顶面190加热器200吊架组装物210支承构件215支承构件的端部220 凸部230、250 贯通孔240被支承构件242 空间245被支承构件的第I端部
260被支承构件的第2端部265吊钩构件280 销410 电炉420 样品
权利要求
1.吊架组装物，它是在浮法平板玻璃制造装置用的浮法锡槽顶板中用于吊起形成顶面的耐火砖的吊架组装物，其特征在于，该吊架组装物的至少一部分由氮化硅构成，由该氮化硅构成的氮化硅材料实质上不含氧化铝(Al2O3)以及氧化硅(SiO2),但含有氧化钇(Y2O3)。
2.如权利要求I所述的吊架组装物，其特征在于，所述氮化硅材料中含有相对于氮化硅为3 10质量％的氧化钇(Y2O3)。
3.如权利要求I所述的吊架组装物，其特征在于，所述氮化硅材料还含有选自镧系元素(L)、锕系元素(A)、钛(Ti)、锆(Zr)以及铪(Hf)的至少ー种金属的氧化物。
4.如权利要求I 3中任一项所述的吊架组装物，其特征在于，所述氮化硅材料还含有选自镧系元素(L)、锕系元素(A)、钛(Ti)、锆(Zr)以及铪(Hf)的至少ー种金属的氧化物，该ー种金属氧化物的含量或者多种金属氧化物的合计含量相对于氮化硅为2 18质量％。
5.如权利要求I 4中任一项所述的吊架组装物，其特征在于，所述氮化硅材料含有氧化锆(ZrO2)和/或氧化铒(Er2O3)。
6.如权利要求I 5中任一项所述的吊架组装物，其特征在于，所述氮化硅材料含有相对于氮化硅为2 12质量％的氧化锆(ZrO2)以及氧化铒(Er2O3)。
7.如权利要求I 6中任一项所述的吊架组装物，其特征在于，所述氮化硅材料的室温下的弯曲強度和室温下的杨氏模量之比为0. 003以上，1200°C下的弯曲強度和室温下的杨氏模量之比为0. 002以上。
8.如权利要求I 7中任一项所述的吊架组装物，其特征在于，该吊架组装物通过用销卡定支承构件和被支承构件而构成，与所述支承构件相比，所述被支承构件更接近于所述耐火砖，所述被支承构件由所述氮化硅材料构成，所述支承构件由耐热性镍基合金构成，所述销由所述氮化硅材料构成。
9.浮法平板玻璃制造装置，该装置具备内部收容熔融锡的浮法锡槽以及具有使耐火砖卡合在吊架组装物而形成的顶面的浮法锡槽顶盖，其特征在于，所述吊架组装物由权利要求I 8中任一项所述的吊架组装物构成。
全文摘要
本发明的目的在于提供能够长期稳定地使用的吊架组装物。该吊架组装物是在浮法平板玻璃制造装置用的浮法锡槽顶板中用于吊起形成顶面的耐火砖的吊架组装物，其特征在于，该吊架组装物的至少一部分由氮化硅构成，该氮化硅实质上不含氧化铝(Al2O3)以及氧化硅(SiO2)，但含有氧化钇(Y2O3)。
文档编号C04B35/584GK102803166SQ20108002792
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月23日 优先权日2009年6月24日
发明者浜岛和雄, 富田成明, 伴信之 申请人:旭硝子株式会社