CS224748B1

CS224748B1 - Protective metho d of heating metal electrodes and connexion for making the protection

Info

Publication number: CS224748B1
Application number: CS485082A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Startl; Miroslav Ing Chladek
Original assignee: Jan Ing Startl; Miroslav Ing Chladek
Priority date: 1982-06-28
Filing date: 1982-06-28
Publication date: 1984-01-16

Description

(54) Způsob ochrany topných kovových elektrod a zapojení k provádění způaobu(54) Method of protection of heating metal electrodes and wiring for conducting

Vynález ae týká způaobu ochrany topných kovových elektrod napojených na zdroj střídavého topného elektrického proudu před redukcí iontů, zejména kstiontů obsažených v silikátové tavenině, zejména aklovině, a zapojení k provádění způsobu.The invention relates to a method for protecting heating metal electrodes connected to an AC heating source against the reduction of ions, in particular cations, contained in a silicate melt, in particular acacia, and to the connection for carrying out the method.

Jedním ze způsobů tavení silikátů je elektrické tavení. Provádí se Jouleovým teplem vznikajícím průchodem elektrického proudu taveninou. Proud ae přivádí ze zdroje střídavého proudu na elektrody, v poslední době se nejěastěji používá kovových, zhotovených z molybdenu.One method of melting silicates is by electrical melting. It is performed by the Joule heat produced by the passage of electric current through the melt. Current ae is fed from an AC power source to the electrodes, most recently, molybdenum metal has been used most frequently.

Jaou-li v tavenině obsaženy některé kationty, jako např. olova, které jsou součástí olovnatých křišťálů, nebo arsenu či antimonu, používaných při tavení skla jako čeřiva, případně niklu používaného v černých smaltech a déle mědi, chrómu, nebo manganu používaných jako barvicích přísad do sklovin, dochází během tavení k jejich reakci a kovem topné elektrody a podle jejich koncentrace v tavenině i podmínek tavby až k jejich vylučování v kovové formě na topných elektrodách. Touto reakcí koroduje materiál topné elektrody, případně vyloučený kov stéká na dno pece, kde se hromadí, koroduje dno a může znehodnotit taveninu barevnými šlírami. Při této reakci ae může zvýšit škodlivě i bublinatost taveniny. Při zvýšené koncentraci těchto kationtů, např. Pb jsou koroze elektrod a vylučování v kovové formě tak vysoké, že elektrické tavení se stává provozně neúnosné, nebo je nutno používat jiných elektrod než molybdenových, které mají některé ekonomické i technické nevýhody.If some of the cations, such as lead, are part of lead crystal, or arsenic or antimony, used in the melting of glass as a fining agent, or nickel used in black enamels and longer copper, chromium or manganese used as coloring agents, into the molten glass, during their melting, their reaction occurs with the metal of the heating electrode and, depending on their concentration in the melt and the melting conditions, they are deposited in metallic form on the heating electrodes. By this reaction, the material of the heating electrode corrodes, eventually the deposited metal flows to the bottom of the furnace, where it accumulates, corrodes the bottom and can destroy the melt by colored cords. In this reaction, ae may also be detrimental to the melt bubbleiness. With an increased concentration of these cations, e.g. Pb, the corrosion of the electrodes and the deposition in the metal form are so high that the electric melting becomes operationally unbearable, or it is necessary to use other than molybdenum electrodes, which have some economic and technical disadvantages.

V čs. autorském osvědčení č. 178 528 jsou popsány způsoby ochrany žáruvzdorných stěn a elektrod pomoci stejnosměrného proudu. Předmětem vynálezu chráněného tímto osvědčením je způsob ochrany topných kovových elektrod, zejména molybdenových, pomocí stejnosměrného proudu v závislosti na teplotě a složení taveniny a proudové hustotě střídavého topného proudu, podle kterého se vytváří a udržuje na topných elektrodách pasivační vrstva o větším specifickém elektrickém odporu než je odpor taveniny. Pomocná elektroda nepojená na záporný pól zdroje stejnosměrného proudu je zhotovena z materiálu, jehož elektrodový potenciál v dané tavenině je pozitivnější než vylučovací potenciál kationtu schopného redukce z taveniny. Absolutní hodnota rozdílu vylučovacího potenciálu kationtu schopného redukce z taveniny a elektrodového potenciálu materiálu topných elektrod musí být menší než absolutní hodnota rozdílu vylučovacího potenciálu kationtu schopného redukce z taveniny a elektrodového potenciálu materiálu pomocné elektrody. Při dodržení těchto podmínek se na kovových topných elektrodách v tavenině vytvoří ochranné vrstvy s trvale obnovující se schopností. Při dodržení podmínek poměru potenciálů se zabrání i redukci kationtů na pomocné elektrodě, kterou může s výhodou tvořit žáruvzdorné stěna pece.In MS. No. 178,528 describes methods of protecting refractory walls and electrodes by direct current. The subject matter of the invention protected by this certificate is a method of protecting heating metal electrodes, in particular molybdenum ones, by direct current depending on the temperature and composition of the melt and the current density of alternating heating current according to which a passivation layer of greater specific electrical resistance than melt resistance. The auxiliary electrode not connected to the negative pole of the direct current source is made of a material whose electrode potential in a given melt is more positive than the elimination potential of a cation capable of melt reduction. The absolute value of the melt-exclusion potential difference of the melt-reducing cation and the electrode potential of the heating electrode material must be less than the absolute value of the melt-reduction rate of the melt-reducing cation and the electrode potential of the auxiliary electrode material. When these conditions are met, protective layers with a permanently renewing capability are formed on the metal heating electrodes in the melt. If the potential ratio conditions are maintained, cation reduction at the auxiliary electrode, which may advantageously be a refractory wall of the furnace, is also prevented.

Nevýhodou tohoto způsobu a zapojení je, že zjišťování potenciálů je obtížné a jejich poměry jsou podmíněny materiálovým složením elektrod i taveniny. Další obecnou nevýhodou je nerovnoměrnost ochrany. Cesta pa3ivačního proudu není shodné s cestou topného proudu, takže ta část pláště elektrody, která je méně proudově namáhána, je více chráněna pasivačním proudem a naopak. U pecí a více řadami elektrod, kde vnitřní řady elektrod jsou více vzdáleny od stěny pece, vlivem nestejné proudové hustoty střídavého topného proudu dochází k rozdílům ve velikosti pasivační vrstvy.The disadvantage of this method and wiring is that the detection of potentials is difficult and their ratios are determined by the material composition of the electrodes and the melt. Another general disadvantage is the unevenness of the protection. The passage current path is not the same as the heating current path, so that the part of the electrode sheath that is less current loaded is more protected by the passivation current and vice versa. In furnaces and multiple electrode rows where the inner electrode rows are more distant from the furnace wall, differences in passivation layer size occur due to the unequal current density of the AC heating current.

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí způsobem podle vynálezu, jehož podistata spočívá v tom, že na topné elektrody se přivádí též střídavý elektrocký proud o frekvenci 1 kHz až 20 MHz. Toho se docílí zapojením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na přívody k topným elektrodám vybavené oddělovacími členy topného proudu je přes oddělovací členy vysokofrekvenčního proudu připojen zdroj vysokofrekvenčního proudu. S výhodou je mezi oddělovací členy vysokofrekvenčního proudu a zdroj vysokofrekvenčního proudu zapojen rozdělovači člen. Na zdroj vysokofrekvenčního proudu může být připojena nejméně jedna pomocná elektroda.These disadvantages are eliminated or substantially reduced by the method according to the invention, the essence of which is that the heating electrodes are also supplied with an alternating current of 1 kHz to 20 MHz. This is achieved by the circuit according to the invention, which is characterized in that a source of high frequency current is connected to the heating electrode leads equipped with heating current isolating members. Preferably, a separating member is connected between the high-frequency current separating members and the high-frequency current source. At least one auxiliary electrode may be connected to the RF source.

U způsobu a zapojení podle vynálezu není třeba zjišťovat potenciály ani je udržovat ve vzájemných určených vztazích. Není bezpodmínečně nutné ani použití pomocné elektrody. Ochrana elektrod před korozí je rovnoměrné bez ohledu na vzdálenosti a geometrické uspořádání elektrod.In the method and circuit according to the invention, it is not necessary to identify the potentials or maintain them in relation to one another. It is not absolutely necessary to use an auxiliary electrode. The corrosion protection of the electrodes is uniform regardless of the electrode spacing and geometry.

Příkladné provedení vynálezu je popsáno déle a schemeticky znázorněno na připojených výkresech u nichž představuje obr. 1 blokové schéma zapojení pece vytápěné jednofázovým proudem, obr. 2 blokové schéma zapojení pece a více elektrodami a pomocnou elektrodou a obr. 3 blokové schéma zapojení pece vytápěné třífázovým proudem, kde pomocnou elektrodu tvoří atěna pece1 is a block diagram of a single-phase furnace, FIG. 2 is a block diagram of a furnace with multiple electrodes and an auxiliary electrode, and FIG. 3 is a block diagram of a three-phase furnace wherein the auxiliary electrode comprises the furnace attenuator

Na zdroj 1 střídavého topného jednofézového proudu (obr. 1) jaou přes dva oddělovací členy 2 topného proudu, např. tlumivky, připojeny pomocí přívodů 3 dvě kovové topné elektrody 4 např. z molybdenu umístěné v peci 3 ⁸ taveninou 6. Na přívody 3 k topným elektrodám 4 J® P^^es oddělovací členy 2 vysokofrekvenčního proudu, např. kondenzátor, připojen zdroj 8 vysokofrekvenčního proudu o frekvenci 1 kHz až 20 MHz.Two metal heating electrodes 4, for example of molybdenum, placed in the furnace 3 ⁸ by the melt 6, are connected via leads 3 via two inlets 3 of the heating current, eg chokes, to the AC source 1 of a single-phase heating current (FIG. 1). A high-frequency current source 8 at a frequency of 1 kHz to 20 MHz is connected to the heating electrodes 4 ^through a high-frequency current separator 2, e.g. a capacitor.

Mezi oddělovacími členy 2 vysokofrekvenčního proudu a zdrojem 8 vysokofrekvenčního proudu je zapojen rozdělovači člen 9, např. systém v sérii zapojených kondenzátorů, (obr. 2), a na zdroj £ vysokofrekvenčního proudu je připojena přes rozdělovači člen £ pomocné elektroda 10, např. platinová.A splitter 9, eg a system in series of capacitors connected (FIG. 2), is connected between the high-frequency current splitters 2 and the high-current current source 8, and an auxiliary electrode 10, e.g. platinum, is connected to the high-current current source. .

Další schéma (obr. 3) je obdobou schématu podle obr. 2 s tím rozdílem, že zdroj topného proudu je třífázový e pomocnou elektrodu 10 tvoři boční stěna pece 3.Another diagram (Fig. 3) is similar to the diagram of Fig. 2 except that the heating current source is a three-phase e auxiliary electrode 10 forming the side wall of the furnace 3.

Zapojení funguje následovně.The wiring works as follows.

Střídevý topný proud ze zdroje 1 se vede přes oddělovací členy 2 topného proudu přívody 3 na elektrody 4. Jouleovým teplem vznikajícím odporem, který mu klade tavenina 6 se tato zahřívá e od ní se natavují vrstvy kmene, které se na ni do pece 3 postupně přikládají. Na topné elektrody 4 3e ze zdroje 8 vysokofrekvenčního proudu přes oddělovací členy 7 vysokofrekvenčního proudu přivádí proud o vysoké frekvenci např. 4000 Hz. Přitom rozdělovači člen 9 rozděluje vysokofrekvenční proud na jednotlivé fáze, případně též pomocnou elektrodu 10, a oddělovací členy 2 topného proudu zabraňují přístupu vysokofrekvenčního proudu do zdroje 1 topného proudu. Účinkem vysokofrekvenčního proudu se na základní kmitovou sinusovku střídavého topného proudu přičítá množství kmitů a rychlost je taková, že nemůže dojít ke slučování iontů molybdenu z topných elektrod 4 s ionty, zejména kationty přidaných látek obsažených v tavenině, např. olova apod. a nedochází ke korozi topných elektrod 4 ani k vylučování přídavných látek v kovové formě.The alternating heating current from the source 1 is fed through the heating current separators 2 through the inlets 3 to the electrodes 4. The joule heat generated by the melt 6 heats it and from it melts the layers of the batch which are successively applied to the furnace 3. . A high frequency current, e.g. 4000 Hz, is applied to the heating electrodes 43e from the high-frequency current source 8 via the high-frequency current separators 7. In this case, the divider 9 divides the high-frequency current into individual phases, optionally also the auxiliary electrode 10, and the heat-current separators 2 prevent the high-frequency current from entering the heating current source 1. As a result of the high-frequency current, a number of oscillations are added to the basic oscillating sine wave of the AC heating current and the velocity is such that molybdenum ions from the heating electrodes 4 cannot be combined with ions, especially cations of added substances contained in the melt. or for the elimination of additives in metallic form.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of protecting a heating metal electrode connected to an AC heating source against the reduction of ions, in particular cations contained in a silicate melt, in particular glass, characterized in that an alternating current of 1 kHz to 20 MHz is also supplied to the heating electrodes.

Wiring for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a high-frequency current source (8) is connected to the leads (3) to the heating electrodes (4) equipped with the heating current isolators (2) via the radio frequency isolators (7). .

Connection according to Claim 2, characterized in that a distribution member (9) is connected between the high-frequency current separating members (7) and the high-frequency current source (8).

Connection according to Claim 2 or 3, characterized in that the at least one auxiliary electrode (10) is connected to the high-frequency current source (8).