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PERFECTIONNEMENTS A LA FUSION ELECTRIQUE DU VERRE-
La présente invention se rapporte à la fusion électrique du verre, et plus spécialement à un procédé pour fondre ou ramollir électriquement une masse de verre solide, au cours du travail ou de la fusion du verre.
L'invention a été tout d'abord mise au point pour des procédés de fusion du verre où l'on fait fondre les matières formant le verre dans un four à bassin du type dans lequel les matières peuvent être initialement chauffées par des flammes de gaz ou de combustible liquide qui chauffent directement la surface des matières formant le verre dans le bassin, puis, quand ces matières sont assez chaudes pour conduire un courant électrique, sont chauffées exclusivement ou complémentairement par un courant électrique passant dans les matières entre des électrodes introduites par des ouvertures des parois du bassin, et plongées au moins en partie dans les matiè-. res formant le verre.
Les fours de ce type sont appelés "fours électriques" à bassin pour la fusion du verre", et les électrodes plongées dans la matière formant le verre, dans la partie principale du bassin sont appelées "électrodes immergées".
Comme les parois d'un four à bassin pour la fusion du verre ont une épaisseur considérable, les ouvertures des parois par lesquelles on introduit les électrodes immergées contiennent généralement une-quantité appréciable de verre ou de matière formant le verre traitée dans le four, et lorsque la matière dans le bassin est initialement chauffée par les flammes de gaz ou de combustible liquide, au moins une partie du verre ou de la matiè-' re formant le verre dans ces ouvertures reste solide. Il est donc nécessaire de prévoir un dispositif spécial pour faire fondre le verre ou la matière formant le verre dans les ouvertures avant de pouvoir y introduire les électrodes immergées.
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Dans la suite de la description.9 le terme "verre" comprend également la matière formant le verre.
On a déjà proposé de faire fondre le verre dans les ouvertures en le chauffant à l'aide d'un chalumeau air/gaz ou oxygène/gaz, mais ce procédé a pour inconvénient d'entrainer un chauffage considérable de la paroi du réservoir entourant chaque ouverture avant que le verre dans l'ouverture soit suffisamment ramolli pour qu'on puisse introduire l'électrode immergée.
La proximité de la matière réfractaire chaude ainsi obtenue est gênante lorsqu'on introduit les électrodes et, avec de nombreux types de blocs utilisés pour la construction des parois du réservoir, on risque fort de fêler les blocs au voisinage des ouvertures sous l'effet du choc thermique, les fêlures ainsi crééés étant indésirables parce qu'elles peuvent déterminer la destruction prématurée des blocs et réduire ainsi la durée utile du bassin.
La présente invention a essentiellement pour but de fournir un procédé pour fondre ou ramollir le verre dans les ouvertures des parois de fours à bassin pour la fusion du verre afin de permettre d'introduire les électrodes immergées, procédé exempt des inconvénients précités. On notera toutefois que le procédé suivant l'invention peut être appliqué de façon générale à la fusion ou au ramollissement de masses de verre solide. Le terme "masse de verre solide" n'implique pas nécessairement que le verre a la forme d'un bloc continu ; il peut par exemple être constitué d'une agglomération de particules.
Suivant l'invention, dans un procédé de travail ou de fusion du verre, on effectue la fusion ou le ramollissement d'une masse de verre solide en chauffant initialement une couche superficielle du verre en plaçant deux électrodes en contact avec le verre et d'abord en contact l'une avec 1 autre, en faisant passer un courant électrique par les électrodes et en écartant les électrodes d'une courte distance sur la surface du verre de façon à faire naître un arc électrique entre les électrodes, puis en continuant à chauffer le verre par le passage du courant électrique dans le verre initialement chauffé entre les électrodes, la surface du verre chauffé étant graduellement augmentée en augmentant la distance séparant les électrodes à mesure que la couche superficielle du verre entre les électrodes se ramollit,
et le chauffage étant poursuivi jusqu'à ce que toute la masse de verre ou la partie voulue de la masse de verre soit fondue ou ramollie au degré voulu.
Dans une forme de l'invention, appliquée à la fusion du verre dans un four électrique à bassin pour la fusion du verre du type décrit cidessus,le verre dans chacune des ouvertures des parois du réservoir prévues pour l'introduction des électrodes immergées est initialement chauffé en introduisant deux petites électrodes auxiliaires dans l'ouverture et en les plaçant en contact avec le verre et initialement en contact l'une avec l'autre en faisant passer un courant électrique par les électrodes auxiliaires et en les écartant d'une courte distance sur la surface du verre pour faire naftre un arc électrique entre les électrodes auxiliaires, en continuant à chauffer le verre dans 1'.ouverture par le passage du courant électrique dans le verre initialement chauffé tout en augmentant graduellement la distance séparant les électrodes,
une ou les deux électrodes étant de préférence enfoncées dans le verre ramolli jusqu'à ce que toute la largeur de la couche superficielle du verre dans l'ouverture soit pratiquement située entre les électrodes et chauffée , le passage du courant électrique entre les électrodes da@@ le verre étant poursuivi jusqu'à ce que tout le verre de 1'ouverture soitfondu ou ramolli pour permettre d'introduire une électrode immergée dans l'ouverture
Le procédé pour fondre ou ramollir le verre dans les ouvertures des parois d'un four à réservoir et permettre l'introduction des électrodes immergées suivant la présente invention peut s'appliquer par exemple à des fours électriques pour la fusion du verre du type décrit dans la demande de brevet anglais n 23.016/52 où les ouvertures prévues pour introduire les électrodes
immergées sont inclinées vers le bas dans les parois depuis la sur-
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faceextérieure jusqu'à la surface intérieure,l'extrémité extérieure ou supérieure de chaque ouverture étant située au niveau ou près du niveau occupé, par la surface du verre fondu lorsque le four fonctionnas normalement à plein rendement, et les ouvertures ayant par exemple la forme de fentes rectangulaires.
Dans un mode d'exécution de l'invention décrit à titre d'exemple , et applicable à la fusion du verre dans un four électrique pour la fusion .du verre, du type cité dans le paragraphe précédent, comportant des ouvertu- res en fo me de fentes rectangulaires, les petites électrodes auxiliaires uti- lisées pour fondre ou ramollir le verre dans les ouvertures sont des baguettes de graphite en forme de coins,de petite taille relativement à l'ouverture et munies de manches isolants. Les électrodes sont reliées en série avec une impédance de quelques ohms à un courant alternatif de 30 ampères dont la tension peut varier entre 100 et 200 volts.
Une de ces électrodes auxiliaires est placée d'un coté de l'ouver- ture pour que l'extrémité mince du coin repose sur la surface du verre, on fait passer le courant et on introduit la seconde électrode dans l'ouverture pour que son extrémité mince repose sur la surface du verre et on la fait en- suite glisser sur cette surfac.) jusqu'à ce que les extrémités des deux élec- trodes se touchent tout en restant en contact avec le verre et qu'un courant électrique passe entre elles. La seconde électrode est alors écartée de la première jusqu'à ce que les extrémités en contact avec le verre soient sépa- rées de quelques millimètres et un arc se forme entre les électrodes.
Cer arc est en contact avec le verre entre les extrémités des électrodes et chauffe donc sa surface ; à mesure que la température du verre augmente ,sa résis- tivité électrique diminue, de sorte que le courant commence à circuler dans les couches superficielles du verre dont la température augmente encore ; à mesure que le courant circule dans le verre, la tension entre les bornes des électrodes diminue jusqu'à devenir inférieure à la tension d'arc minimum , et l'arc s'éteint.
Le courant continue à passer par le verre en augmentant toujours la température et le verre ramollit jusqu'à ce qu'il soit possible d'écarter encore la seconde électrode de la première tout en maintenant le contact entre la seconde électrode et le verre chauffé et, par conséquent, conducteur. De préférence, afin d'assurer la permanence du contact entre les électrodes et le verre ramollieles extrémités minces des électrodes, spécialement de celle qu'on déplace, sont enfoncées dans le verre ramolli à une profondeur de 1 à 2 mm. La seconde électrode est graduellement écartée de la première sur la surface du verre en direction de l'autre côté de l'ouverture.
En même temps, la tension entre les bornes des électrodes peut être augmentée de façon que le chauffage du verre de l'ouverture puisse continuer à la même allure à me- sure que les électrodes sont séparées. Finalement, la seconde électrode peut être amenée jusqu'au côté opposé de l'ouverture sans perdre contact avec le verre chauffé et conducteur, et le passage du courant dans le verre entre les électrodes est poursuivi jusqu'à ce que tout le verre de l'ouverture soit fondu ou suffisamment ramolli pour permettre l'introduction de l'électrode immergée principale, qui peut être une plaque de graphite ou avoir une autre forme s'adaptant étroitement dans l'ouverture en forme de fente.
On a trouvé par exemple qu'en alimentant les électrodes auxiliai- res en courant comme spécifié ci-dessus, le temps nécessaire.pour fondre le verre à une profondeur de 1 pouce (25,4 mm) dans une ouverture rectangulaire de 6 pouces x 2 1/2 pouc es (152,3 mm x 63,3 mm) est de 30 à 40 minutes.
Le procédé de l'invention est avantageux pour fondre du verre dans les fours électriques de fusion du type décrit, en ce qu'il permet de fondre ou de ramollir tout le verre dans les ouvertures dans une mesure suffisante pour introduire les électrodes immergées sans endommager les parties des pa- rois du four entourant les ouvertures. En outre, le procédé est économique parce qu'il peut être exécuté en n'utilisant qu'une faible quantité d'énergie électrique.
Le procédé de fusion et de ramollissement du verre dans les ouver- tures des parois du bassin suivant la présente invention a été décrit ci-dessus
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spécialement comme moyen de permettre l'introduction des électrodes immergées dans les ouvertures ; il va de soi cependant que ce procédé peut être utilisé également pour fondre ou ramollir le verre dans des ouvertures à d'autres fins, par exemple pour vider le bassin de son contenu.
REVENDICATIONS
1. - Dans une opération de travail ou de fusion du verre, un procédé de fusion ou de ramollissement d'une masse de verre solide, caractérisé en ce qu'on chauffe initialement une couche superficielle du verre en plaçant deux électrodes en contact avec le verre et d'abord en contact l'une avec l'autre,on fait passer un courant électrique par les électrodes et on écarte les électrodes d'une courte distance sur la surface du verre de façon à faire naftre un arc électrique entre les électrodes..
puis on continue à chauffer le verre par le passage du courant électrique dans le verre initialement chauffé entre les électrodes,la surface du verre chauffé étant graduellement augmentée en augmentant la distance séparant les électrodes à mesure que la couche superficielle du verre entre les électrodes ramollit, le chauffage étant poursuivi jusqu'à ce que toute la masse de verre ou la partie voulue de la masse de verre soit fondue ou ramollie au degré voulu.
2.- Procédé de fusion du verre dans un four électrique à bassin pour la fusion du verre du type spécifié, caractérisé en ce que le verre dans chacune des ouvertures des parois du bassin prévues pour l'introduction des électrodes immergées est initialement chauffé en introduisant deux petites électrodes auxiliaires dans l'ouverture et en les plaçant en contact avec le verre et initialement en contact l'une avec l'autre, en faisant passer un courant électrique par les électrodes auxiliaires et en les écartant d'une courte distance sur la surface du verre pour faire naître un are électrique entre les électrodes auxiliaires,en continuant à chauffer le verre dans l'ouverture par le passage du courant électrique dans le verre initialement chauffé tout en augmentant graduellement la distance séparant les électrodes,
une ou les deux électrodes étant de préférence enfoncées dans le verre ramolli jusqu'a ce que toute la largeur de la couche superficielle du verre dans l'ouverture soit pratiquement située entre les électrodes et chauffée, le passage du courant électrique entre les électrodes dans le verre étant poursuivi jusqu'à ce que tout le verre de l'ouverture soit fondu ou ramolli pour permettre d'introduire une électrode immergée dans l'ouverture.
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IMPROVEMENTS IN ELECTRIC FUSION OF GLASS
The present invention relates to the electric melting of glass, and more especially to a process for electrically melting or softening a solid glass mass, during the working or melting of the glass.
The invention was first developed for glass melting processes in which the materials forming the glass are melted in a basin furnace of the type in which the materials can be initially heated by gas flames. or liquid fuel which directly heat the surface of the materials forming the glass in the basin, then, when these materials are hot enough to conduct an electric current, are heated exclusively or complementarily by an electric current passing through the materials between electrodes introduced by openings in the walls of the basin, and immersed at least in part in the matiè-. res forming the glass.
Furnaces of this type are called "electric tank furnaces" for melting glass ", and the electrodes immersed in the material forming the glass, in the main part of the basin are called" submerged electrodes ".
Since the walls of a glass melting tank furnace are of considerable thickness, the openings in the walls through which the submerged electrodes are introduced generally contain an appreciable quantity of glass or glass-forming material treated in the furnace, and when the material in the basin is initially heated by the flames of gas or liquid fuel, at least some of the glass or glass-forming material in these openings remains solid. It is therefore necessary to provide a special device for melting the glass or the material forming the glass in the openings before being able to introduce the submerged electrodes therein.
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In the remainder of the description, the term "glass" also includes the material forming the glass.
It has already been proposed to melt the glass in the openings by heating it using an air / gas or oxygen / gas torch, but this method has the drawback of causing considerable heating of the wall of the tank surrounding each opening before the glass in the opening is sufficiently softened so that the submerged electrode can be inserted.
The proximity of the hot refractory material thus obtained is inconvenient when the electrodes are introduced and, with many types of blocks used for the construction of the walls of the tank, there is a strong risk of the blocks in the vicinity of the openings being cracked under the effect of thermal shock, the cracks thus created being undesirable because they can determine the premature destruction of the blocks and thus reduce the useful life of the basin.
The object of the present invention is essentially to provide a process for melting or softening glass in the openings of the walls of tank furnaces for melting glass in order to allow the submerged electrodes to be introduced, a process free from the aforementioned drawbacks. It will be noted, however, that the process according to the invention can be applied generally to the melting or softening of masses of solid glass. The term "solid glass mass" does not necessarily imply that the glass is in the form of a continuous block; it may for example consist of an agglomeration of particles.
According to the invention, in a glass working or melting process, the melting or softening of a solid glass mass is carried out by initially heating a surface layer of the glass by placing two electrodes in contact with the glass and of first in contact with each other, passing an electric current through the electrodes and spreading the electrodes a short distance on the surface of the glass so as to create an electric arc between the electrodes, then continuing to heating the glass by passing electric current through the initially heated glass between the electrodes, the area of the heated glass being gradually increased by increasing the distance between the electrodes as the surface layer of the glass between the electrodes softens,
and heating being continued until the entire mass of glass or the desired portion of the mass of glass is melted or softened to the desired degree.
In one form of the invention, applied to the melting of glass in an electric tank furnace for melting glass of the type described above, the glass in each of the openings of the walls of the reservoir provided for the introduction of the submerged electrodes is initially heated by inserting two small auxiliary electrodes into the opening and placing them in contact with the glass and initially in contact with each other by passing an electric current through the auxiliary electrodes and spreading them a short distance apart on the surface of the glass to create an electric arc between the auxiliary electrodes, continuing to heat the glass in the opening by passing electric current through the initially heated glass while gradually increasing the distance between the electrodes,
one or both electrodes preferably being embedded in the softened glass until the entire width of the surface layer of the glass in the opening is substantially between the electrodes and heated, the passage of electric current between the electrodes da @ @ the glass being continued until all of the glass in the opening is melted or softened to allow a submerged electrode to be introduced into the opening
The process for melting or softening glass in the openings of the walls of a tank furnace and allowing the introduction of the submerged electrodes according to the present invention can be applied, for example, to electric furnaces for melting glass of the type described in the English patent application n 23.016 / 52 where the openings provided to introduce the electrodes
submerged are inclined downwards into the walls from the over-
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exterior face to the interior surface, the exterior or upper end of each opening being located at or near the level occupied by the surface of the molten glass when the furnace was normally operating at full capacity, and the openings having, for example, the form rectangular slots.
In one embodiment of the invention described by way of example, and applicable to the melting of glass in an electric furnace for melting glass, of the type mentioned in the preceding paragraph, comprising foil openings. As a rectangular slit, the small auxiliary electrodes used to melt or soften the glass in the openings are wedge-shaped graphite rods, small in size relative to the opening and provided with insulating sleeves. The electrodes are connected in series with an impedance of a few ohms to an alternating current of 30 amperes, the voltage of which can vary between 100 and 200 volts.
One of these auxiliary electrodes is placed on one side of the opening so that the thin end of the wedge rests on the surface of the glass, the current is passed and the second electrode is introduced into the opening so that its thin end rests on the surface of the glass and is then made to slide over this surface) until the ends of the two electrodes touch each other while remaining in contact with the glass and an electric current passes between them. The second electrode is then moved away from the first until the ends in contact with the glass are separated by a few millimeters and an arc forms between the electrodes.
This arc is in contact with the glass between the ends of the electrodes and therefore heats its surface; as the temperature of the glass increases, its electrical resistivity decreases, so that the current begins to flow in the surface layers of the glass, the temperature of which increases further; As the current flows through the glass, the voltage between the terminals of the electrodes decreases until it becomes less than the minimum arc voltage, and the arc is extinguished.
The current continues to pass through the glass, always increasing the temperature and the glass softens until it is possible to further separate the second electrode from the first while maintaining contact between the second electrode and the heated glass and , therefore, driver. Preferably, in order to ensure the permanence of the contact between the electrodes and the softened glass, the thin ends of the electrodes, especially of the one being displaced, are driven into the softened glass to a depth of 1 to 2 mm. The second electrode is gradually moved away from the first on the surface of the glass towards the other side of the opening.
At the same time, the voltage between the terminals of the electrodes can be increased so that the heating of the glass of the opening can continue at the same rate as the electrodes are separated. Finally, the second electrode can be brought to the opposite side of the opening without losing contact with the heated and conductive glass, and the flow of current through the glass between the electrodes is continued until all of the glass in the The opening is either molten or soft enough to allow the introduction of the main submerged electrode, which may be a graphite plate or other shape that fits tightly into the slit-like opening.
For example, it has been found that by supplying the auxiliary electrodes with current as specified above, the time required to melt the glass to a depth of 1 inch (25.4 mm) in a 6 inch x rectangular opening. 2 1/2 inches (152.3 mm x 63.3 mm) is 30 to 40 minutes.
The method of the invention is advantageous for melting glass in electric melting furnaces of the type described, in that it allows all the glass in the openings to be melted or softened to a sufficient extent to introduce the submerged electrodes without damaging the parts of the oven walls surrounding the openings. Further, the method is economical because it can be carried out using only a small amount of electrical energy.
The process of melting and softening glass in the wall openings of the basin according to the present invention has been described above.
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especially as a means of allowing the introduction of the immersed electrodes into the openings; it goes without saying, however, that this process can also be used to melt or soften glass in openings for other purposes, for example to empty the basin of its contents.
CLAIMS
1. - In a glass working or melting operation, a method of melting or softening a solid glass mass, characterized in that initially heating a surface layer of the glass by placing two electrodes in contact with the glass and first in contact with each other, an electric current is passed through the electrodes and the electrodes are spread a short distance on the surface of the glass so as to create an electric arc between the electrodes ..
then the glass is continued to be heated by passing the electric current through the glass initially heated between the electrodes, the surface area of the heated glass being gradually increased by increasing the distance separating the electrodes as the surface layer of the glass between the electrodes softens, the heating being continued until the entire mass of glass or the desired part of the mass of glass is melted or softened to the desired degree.
2.- Process for melting glass in an electric basin furnace for melting glass of the specified type, characterized in that the glass in each of the openings of the walls of the basin provided for the introduction of the submerged electrodes is initially heated by introducing two small auxiliary electrodes in the opening and placing them in contact with the glass and initially in contact with each other, passing an electric current through the auxiliary electrodes and spreading them a short distance apart on the surface of the glass to create an electrical are between the auxiliary electrodes, by continuing to heat the glass in the opening by the passage of electric current through the initially heated glass while gradually increasing the distance separating the electrodes,
one or both electrodes preferably being driven into the softened glass until the entire width of the surface layer of the glass in the opening is substantially between the electrodes and heated, the flow of electric current between the electrodes in the glass being continued until all of the glass in the opening is melted or softened to allow a submerged electrode to be introduced into the opening.