CN1093062A - 玻璃熔化方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玻璃熔化方法与设备。

该设备包括熔化槽1，其出口的流液洞11部分 由可移动闸板16限定，闸板16有上部分18，它向高 处延伸超过玻璃的水平面，下部分17用于完全浸入 熔玻璃中。它具有耐熔融玻璃腐蚀的金属或合金表 面。

Description

本发明涉及可玻璃化物料的熔化，尤其涉及由焦耳效应释放的热量获得玻璃熔化的电熔化方法与炉子。

在已知的各种类型玻璃熔化电炉中，所述的冷炉顶熔化炉或冲天炉都是由上部加入可玻璃化物料的固化成分在其炉中形成一层完全复盖熔融玻璃槽的上层，制得的玻璃经流液洞从炉的下部出来送到下面的槽，该槽是澄清槽，然后处理。

当这类炉子以高达1500℃的玻璃温度运行时，所遇到一个问题是限定流液洞的耐火材料，尤其是限定流液洞上部的耐火材料侵蚀很快。

事实上，尽管使用冷却系统能够限制高温玻璃侵蚀这些耐火材料，但是这些耐火材料通常比炉子其他耐火材料部件必须更快地更换，这种更换必须停炉，或在有必要更换时至少必须热修理，这就要停止生产。

另外，构成流液洞顶部的耐火材料部件通常具有有限的最大尺寸，因此其流液洞载面本身在尺寸上也受到限制。由此可见，这种炉子使用这种流液洞作为出口排放玻璃时，一次流出物料量的能力有限，一般不超过200吨/天。

本发明可防止所列举的缺陷。本发明提出一种可玻璃化物料电熔化的冷炉顶炉子，其中包括一个配备电极的熔化槽，它有一个基本水平的炉底和一个供流出玻璃的浸入式流液洞的出口，以及到下游槽的通道，其中该流液洞至少在其上部分由活动闸板限定，闸板的上部分向高处延伸，最高到超过复盖熔融玻璃的漂浮组分表面的平面，而下部分用于完全浸没在熔融玻璃中，其金属面耐熔融玻璃腐蚀。

关于可动性，按照本发明人们可以理解为该闸板能从炉子中取出而不因此中止炉子运动。其可动性最好是垂直可动性，这比侧面可动性尤其更容易实施。

按照本发明一种优选实施例，其活动闸板在高度上是可调节的。

关于高度可调节，按照本发明人们可以理解为在相对于流液洞下表面的水平面来说，可将同一闸板配置在不同水平面上，用这种方法能够改变炉子出口的截面。

其表面至少应耐熔融玻璃腐蚀并构成闸板下部分，最好闸板整个下部分（在其厚度上）的金属主要选自于钼、钨、铂铑合金或具有机械强度和抗熔融玻璃腐蚀方面的特性相当的金属。优先选择钼元素，尤其是考虑到成本。

使用本发明的可动的、最好是可调节的闸板，其出口端不仅能增加炉子的寿命，而且还能显著提高炉子对一次流出物料量的改变和/或玻璃成分的改变的适应性。

关于至少构成闸板下部分表面的材料，应选择成能使闸板具有很长的寿命，并且在整个期间能使炉子运行良好，不会中断。

关于可动性，有可能在几小时内将闸板取出并用等效闸板代替，并因此由于这种更换而限制玻璃的损失。

预先准备两个相随的闸板位置并彼此相邻，甚至有可能完全避免这种玻璃损失。采用这种实施方法，可以在取出第一个之前，放入与第一个相同的第二个闸板。

按照闸板下部的实施例，这个部分由至少一个复盖足够厚度的一层钼的金属板组成，最好由至少整个由钼制成板组成。

为满足这种材料在高温下的膨胀问题，借助两块钼板在闸板的中心处彼此侧向地重叠以构成下部分，以便阻止玻璃流动，该两钼板有足够大的间隙以便能缓冲金属的膨胀。

其一块或多块金属板的厚度可约为5-50毫米。这种厚度应足以避免闸板严重变形。

当该金属板由至少一块金属板构成时，为了更好地避免这种变形和以比较普遍方式增强闸板的下部分结构，该闸板设计成具有较大厚度的侧端，即较大厚度的边可能是有利的。这样可以将其下部分的两个边上分别装配以直经超过其一块或多块板厚度的圆柱，金属板的一个边或多个边部分镶嵌在圆柱边里，并有足够的缝隙以便允许膨胀。

构成闸板下部分侧端的这些圆柱至少可以在其上部分中进行内部冷却，这尤其在防止玻璃在闸板侧边与流液洞侧壁之间通过的同时也防止这些侧壁快速腐蚀是有优点的。

本发明的一种实施方案，闸板的下部分可以用直经一般超过50mm、由耐熔融玻璃腐蚀的金属、最好是钼制成的彼此并列的垂直圆柱装配而成。

与闸板下部分紧固在一起的闸板上部分的作用主要在于使表面上的玻璃组分留在熔化槽中。闸板上部分在高度上充分延伸，以便接近上端超过玻璃化的漂浮组分的水平面，其下端一般超过这种漂浮组分的下水平面。按照闸板的实施方案，闸板的上部分由至少一块形状基本为平行六面体的耐火块构成。这一块或多块耐火块可提供以内部冷却装置。

该上部分还备有如钩状部件或其他抓握部件，它们能保证闸板垂直移动，以及如有必要保证其取出。

根据本发明的一种实施方式，闸板的上部分由例如为重叠的U形冷却管的冷却元件构成，冷却管基本水平配置的下层构成闸板上部分的中间区，其中间区可在固体的漂浮组分的水平面的两侧边伸。

这些冷却管可以由耐热钢，不锈钢或仅由低碳钢或其他的金属合金制成的。它们可用金属板或者由涂层加以保护，这种涂层可以是一种能玻璃化的涂料或搪瓷。

在本发明一种优选的闸板的实施例中，下部分由至少两块钼板构成，该两钼板部分地重叠且其两端圆柱构成闸板的两个侧边，同样亦由钼制成。这两个圆柱之上有冷却圆柱，该冷却圆柱属于闸板的上部分，而该冷却圆柱围包内部通以例如为水的U形冷却管道，其构成闸板上部分的其他部件。例如，这些圆柱和冷却管可以是耐热钢或不锈钢的。利用支撑在闸板上部分上的元件的支持件钼板。

构成闸板侧边的圆柱的冷却可保证流液洞耐热侧壁的密封，和避免玻璃在闸板与这些耐热壁之间流通。

根据本发明有利的实施方案，构成闸板侧端的圆柱有两个彼此不相关的冷却回路：第一个回路深入直到靠近园柱下端，称之为内回路，它的作用主要在于保证组件的机械刚度，另外一个第二回路称之为外回路，它实际上处在闸板的上部分，并且显然终止于所述闸板的上部分与下中分之间的分界水平面，它的作用主要在于使炉子出口处闸板与侧壁之间的玻璃凝固。

闸板装有能使之可移、可调节且如果必要时可取出的抓握部件，该移动可有利地为一种垂直移动。当两个侧圆柱向下延伸超过两块板的下面极限时，它们在直接靠在流液洞的下表面的同时，便可自然地限制板下玻璃通过的高度。

闸板的上部分可以采用一种未与闸板固定的耐热零件保护而不受漂浮组分的损伤，这种零件配置在该闸板的上部分之前面，并且浸入槽中的深度至少相应于漂浮组分厚度的一部分。这样，若取出闸板时，以便当在取出第一闸板之前没有设置放置第二闸板就位的位置时，该漂浮组分可能被耐热零件部分地阻挡住。

流液洞的下表面最好由耐火材料构成，它可以处在炉子炉底的延伸部分，或最好配置在与炉底水平面之上的水平面上。

当下表面处于超过炉底水平面的平面时，这种配置对于一定高度的出口来说可以利用较小高度的闸板，这样比较经济。

该闸板一般垂直并且与流液洞侧壁垂直配置，尽管相对于这些壁为倾斜位置也是可能的。

本发明还涉及一种能玻璃化物料的电熔化方法，根据该方法，该能玻璃化物料的固体组分放在熔融玻璃上，该组分形成的上表层完全复盖熔融玻璃，根据该方法，生成的玻璃通过流液洞或具有宽度与高度都较小的截面的开口流出，这种开口可根据一次流出的物料量和/或玻璃组分的类型调节高度。

根据该方法一个有利的特征，生成玻璃的排放出口基本上配置在熔融玻璃高度的一半高度处。

与本发明闸板可移动和可能很容易更换相关的其他优点是，它允许炉子可在更高的熔融温度下进行，这一温度比对同样的玻璃组分配备以耐火材料制成的流液洞的炉子中通常使用的温度要高。对于纳-钙-硅玻璃来说，如在约1550℃高温下熔融，有可能取消任何随后的澄清操作，直接由熔化槽送到料道以便将生成的玻璃传送到成型设备中。

本发明还涉及作为限定在玻璃熔化炉中两个槽之间的通道的一个元件而具有上述特征的闸板。关于术语槽，人们应理解成供料给玻璃成型设备的炉子的任何部分。这可能是以上所述熔化玻璃的槽，澄清槽，调节槽或料道。

正如前述，要限制至少是炉子的排放流液洞的上部分可以使用本发明闸板。在必须限定熔融玻璃通道的每个位置和在可能较好发挥其机动和更换方便的任何应用中，还可成功地应用该闸板。对于通道上部分，或相反地对于其下部分，或这两部分可以实施由闸板进行的限制，其闸板在其低部分与高部分之间配置开口以保证熔融玻璃的通过。

为了限制至少是炉子的排放流液洞的上部分，炉子以玻璃排放温度（与凹槽同一水平）超过1450℃运行，最好也能使用该闸板。

下面将参照附图描述本发明的实施例中体现本发明的其他特点和优点。

图1是本发明炉子的截面正视图;

图2是图1炉子的平面图;

图3是本发明实施闸板的正视图;

图4是图3中的闸板的侧视图;

图5是本发明闸板的一种改型的正视图;

图6是图中的闸板的侧视图。

图1和2示出本发明冲天炉或冷炉顶炉。该炉子包括熔化槽1，它由耐火材料壁2、3、4、5和耐火材料炉底6限定，按照二排各三个电极插入的垂直电极7穿过炉底。这些电极与电源连接起来（未表示），以便保证一根电极与另一根电极间的能量散逸基本均匀。熔化玻璃槽的温度也可按照一个领域另一个领域的温度值实际上相同进行调节。能玻璃化的物料8的组分经分配器（未示出）加到炉子上面，其组分在熔融玻璃上形成漂浮层9。生成的熔融玻璃10经浸没的流液洞11从槽1出来，流液洞的下部分由底槛12和在侧面由两个垂直的壁13、14限定，底槛配置在高出炉底水平面的平面之上，侧壁13、14也属于下游槽15，高的部分由闸板16限定，闸板16在高度上是可调的和可动的。生成的玻璃按照图上所示的箭头进行流动。下面将会更详细描述的闸板16包括供完全浸没在熔融玻璃中的下部分17和主要阻挡能玻璃化物料组分的漂浮层的上部分18，必要的话，能与正好在前面配置的耐火材料元件40本配合。上部分配备部件19，它能与保证闸板垂直移动与取出的系统相连。

图3和4表示本发明闸板的一种实施方案。这个闸板表示与其它流液洞元件相配合时正常运行的位置，该闸板包括下部分17，它由两块耐熔融玻璃腐蚀的主要由钼制成的金属板20、21组成，其金属板在闸板中心侧向地部分重叠而具有允许其膨胀的间隙22，并且这些金属板由支撑在闸板上部分的部件上的支持部件41保持着，这里支撑在该闸门上部件的部件是两根冷却管27a、27b，这些冷却管以后再描述，它们穿过金属板20、21、这些板部分嵌入两个圆柱23、24中且有一个允许其膨胀的缝隙，圆柱构成闸板的两个侧边。这两个圆柱23、24由抗熔融玻璃腐蚀的主要为钼的金属制成，它们置于构成闸板上部分侧边的圆柱部件28、29下。其侧圆柱备有未示出的两个冷却回路：一个回路基本上在上部分延伸，它的主要作用是降低耐火材料侧壁13、14的腐蚀，使这些壁与闸门之间的玻璃凝固：一个回路隐没在实际上整个闸板高度上，它的主要作用在于保证其组件的机械刚度。

这两个侧圆柱23、24向下延伸超过两个板20、21的下平面，并能支撑在流液洞的底部表面12上，且如此限定在金属板下玻璃通过的高度h和其通道的宽度。根据通道的宽度和炉子的一次流出的物料量，这个高度h可以是如40mm-200mm。

闸板上部分18是由呈U型的冷却管25、26a、27b、构成的，冷却管按一根在另一根上面方式配置，冷却管的水平底部构成闸板上部分的中间部分。这些管子配置在圆柱部件28、29之间，该圆柱部件构成闸板的侧面上部分，并置于构成闸板侧面下部分的两个侧面由钼制成的圆柱之上。

下面的管道27a、27b在该两个面处复盖住钼板的最高部分，那么它们可以用来作为钼板支持件41的支撑物。

侧面园柱上端和冷却管道通过横梁连续起来，横梁30装有悬挂系统31，当园柱23、24不再支撑在流液洞的下表面12上时它能提升闸板或保持其处于某一工作位置。

尤其闸板的下部分，尤其当其是由两块钼板构成时，这部分具有非常好的抗熔融玻璃腐蚀的作用。由使漂浮组分和玻璃凝固的冷却管组成的上部分同样具有很好的抗腐蚀性能。因此，在数月内，采用高度为h的不同玻璃的通道开口可以连续使用上述的闸板。

在运行数月之后并在腐蚀不太严重之前，其闸板可以很容易从炉中取出并用等效的闸板更换。为了便于取出闸板，预先使侧面园柱的外冷却回路停止运转，使至少在闸板边上的玻璃停止凝固。其更换操作很快，生产玻璃活动只是在数小时有限一段时间里受到干扰。作为一个变换，人们可以在靠近第一板闸板处设置第二个闸板位置。在这种情况下，第二个闸板可在取出第一个闸板之前放置就位。其玻璃生产一般不会受到干扰，或者干扰时间只是很有限。

图5和6表示本发明闸板32的一种实施方式。按照这种实施方式，闸板的下部分33由耐熔融玻璃腐蚀的尤其是钼金属制成的垂直园柱34，例如7个园柱彼此组装在一起而构成。其上上部分35由耐火块36构成一呈平行六面体的系统，该耐火块36垂直钻孔以便冷却管37通过。上部分35装有部件38，以便能抓握闸板，根据排放开口的要求进行移动和调整至所需的水平面上。

上面叙述的本发明闸板的几个实施例没有对本发明起任何限制性的作用。具有上部分和下部分可移动闸板的其它实施方式，其中每种方式都具有执行前面所说明的功能，这些都包括在本发明的范围之中。

Claims (24)

1、用于能玻璃化物料电熔化的冷炉顶炉，其物料组分构成上面的漂浮层，该炉子包括熔化槽，基本水平的炉底和用于排放生成的玻璃的浸入式流液洞出口，以及到下游槽的通道，其特征在于其流液洞是至少在高的部分由一种可动的闸板限定，该闸板具有上部分和下部分，上部分向高处延伸到超过漂浮组分水平面之上的平面下部分完全浸没在溶融玻璃中，其表面具有耐熔融玻璃腐蚀的金属或合金表面。

2、根据权利要求1所述的炉子，其特征在于流液洞的上部分由可移动的、在高度上可调节的闸板限定。

3、根据权利要求1或2之任一权利要求所述的炉子，其特征在于闸板的下部分具有选自于钼、钨、铂铑合金或这些金属的其他合金的金属制成的表面。

4、根据权利要求3所述的炉子，其特征在于闸板的下部分是基本上由钼制成的元件构成的。

5、根据权利要求4所述的炉子，其特征在于下部分基本上至少由一个钼板构成。

6、根据权利要求5所述的炉子，其特征在于闸板的下部分基本上是由至少两块侧面地部分重叠的钼板构成的。

7、根据权利要求1-6之任一权利要求所述的炉子，其特征在于闸板的上部分是用耐火材料制成。

8、根据权利要求1-6之任一权利要求所述的炉子，其特征在于闸板的上部分是由至少一种冷却元件构成的。

9、根据权利要求8所述的炉子，其特征在于闸板的上部分上由冷却管构成的。

10、根据权利要求9所述的炉子，其特征在于闸板的上部分是由至少两根重叠、平行、呈U形的冷却管构成的，其水平的下部构成闸板的上面中间部分。

11、根据权利要求8-10所述的炉子，其特征在于冷却元件是钢制的。

12、根据权利要求11所述的炉子，其特征在于冷却元件采用金属板或涂层保护，涂层选自可生成玻璃的涂料或搪瓷。

13、根据权利要求5-12之任一权利要求所述的炉子，其特征在于闸板至少在其下部分的侧端是由两个园柱构成，一块或多块金属板部分地嵌入园柱中。

14、根据权利要求13所述的炉子，其特征在于构成闸板下部分侧端的园柱置于构成闸板上部分侧端的园柱之下。

15、根据权利要求14所述的炉子，其特征在于其园柱至少在其上部分内部进行冷却。

16、根据权利要求15之任一权利要求所述的炉子，其特征在于其园柱配有两个不相关的冷却回路。

17、根据权利要求1-16之任一权利要求所述的炉子，其特征在于流液洞的下部分由位于高过炉底水平面的平面上的底槛限定。

18、根据权利要求1-17之任一权利要求所述的炉子，其特征在于它具有两个相继的闸板位置。

19、能玻璃化物料的电熔化方法，其中将能玻璃化物料的固体组分加到熔融玻璃之上，它们形成漂浮层，完全复盖溶融玻璃其方法中，生成的玻璃通过具有较小宽度与高度截面的流液洞或开口流出，其特征在于生成的玻璃是根据一次流出的物料量和/或玻璃组分而可调节其高度的开口排放的。

20、根据权利要求19所述的方法，其特征在于其开口设置在基本上为熔融玻璃高度的半高度处。

21、根据权利要求19和20之任一权利要求所述的方法，其特征在于在高于给玻璃组分常用电熔融温度的熔化温度下制备玻璃。

22、用于限制熔融玻璃从一个槽到另一个槽的通道中的移动闸板，其特征在于它由上部分和下部分组成，上部分用于阻挡玻璃漂浮层的通过，下部分用于完全被浸入在熔融玻璃中，它具有耐融玻璃腐蚀的金属或合表面。

23、根据权利要求22所述的闸板可用作限制电熔化炉的流液洞上部分的元件。

24、根据权利要求22或23之任一权利要求所述的闸板，其特征在于它限定至少炉子流液洞的上部分，炉子在其流液洞的水平面玻璃出口温度超过1450℃下工作。

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