CS269729B1

CS269729B1 - Glass melting furnace

Info

Publication number: CS269729B1
Application number: CS89309A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Csc Smrcek; Alena Ing Bendlova
Original assignee: Smrcek Josef; Bendlova Alena
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1989-01-17
Publication date: 1990-05-14
Also published as: CS30989A1

Abstract

Řešení se zabývá ochranou exponovaných ičástí, žáruvzdorné keramické vyzdívky s (sklářské taviči pece, vystavených korozi (působením vysokých teplot, těžkotavitel- (nýoh nebo korozivních sklovin, vysokých (rychlostí proudšní skloviny kolem vyzdívky (apod., a to prostřednictvím ochranná kovo- (vé konstrukce, zcela ponořené do skloviny (v bezprostřední blízkosti chráněné části. (Konstrukce je zhotovena z těžkotavitelného kovu, např. molybdenu, je samonosná a po zasunutí do pece je opřena o dno. Kons- • trukce sestává buň pouze z nosníků, tyčových, trubkových apod... nebo může být vý- ■ hodně vytvořena z kombinace nosníků a nejméně jednoho tenkého kovového plechu z ~ « těžkotavitelného kovu, přednostně tlouštky 1 až 5 mm. Při použití více vrstev kovových plechů paralelně uspořádaných Je vzdálenost mezi sousedícími plechy výhodně 1 až 2 mm a k zajištění distance mezi nimi a pcůteplivého prostředí je prostor mezi kovovými plechy vyplněn průteplivou sklovinou. Za účelem snížení přenosu tepla je s výhodou prostor mezi posledním kovovým 1 plechem a přivrácenou chráněnou části ke- > ramické vyzdívky vyplněn neprůteplivou 1 skiovinou.The solution deals with the protection of exposed parts of the refractory ceramic lining of a glass melting furnace, exposed to corrosion due to high temperatures, refractory or corrosive glass, high glass flow rates around the lining, etc., by means of a protective metal structure, completely immersed in the glass in the immediate vicinity of the protected part. The structure is made of a refractory metal, e.g. molybdenum, is self-supporting and, after being inserted into the furnace, is supported on the bottom. The structure consists of beams, rods, tubes, etc., or can be preferably formed from a combination of beams and at least one thin metal sheet of refractory metal, preferably 1 to 5 mm thick. When using multiple layers of metal sheets arranged in parallel, the distance between adjacent sheets is preferably 1 to 2 mm and To ensure the distance between them and the thermal environment, the space between the metal sheets is filled with thermally conductive glass. In order to reduce heat transfer, the space between the last metal sheet and the facing protected part of the ceramic lining is preferably filled with thermally conductive glass.

Description

Vynález ae týká sklářské taviči pece, tvořené žáruvzdornou keramickou vyzdívkou, jejíž vysokými teplotami a proudící skiovinou namáhaná alespoň jedna část má v bezprostřední blízkosti svého povrchu umístěnu na straně přivrácené sklovině kovovou stěnu z těžkotavitelného kovu, např. molybdenu. Kovové stěna je zcela ponořena do skloviny.The invention relates to a glass melting furnace, formed by a refractory ceramic lining, at least one part of which, stressed by high temperatures and flowing glass, has a metal wall made of a refractory metal, e.g. molybdenum, placed in the immediate vicinity of its surface on the side facing the glass. The metal wall is completely immersed in the glass.

Sklářská tavící pec má obvykle bazén a průtok zhotoven ze žáruvzdorné keramické vyzdívky na bázi oxidu hlinitého AlgOj, křemičitého SiO₂, zirkoničitého ZrO₂, horečnatého MgO, chromitého CrOj apod. Tyto oxidy se ve sklovině rozpouštějí a rychlost rozpouštění je úměrná teplotě skloviny a rychlosti proudění skloviny kolem stěny vyzdívky, tj. rychlosti odplavování korozních produktů, přívodu čisté skloviny apod. Např. bylo prokázáno, že zvýšení teploty o 50 °C způsobí zvýšení rychlosti koroze žáruvzdorné keramické vyzdívky na dvojnásobek.A glass melting furnace usually has a pool and a flow made of refractory ceramic lining based on alumina AlgOj, silica SiO ₂ , zirconium ZrO ₂ , magnesium MgO, chromium CrOj, etc. These oxides dissolve in the glass and the dissolution rate is proportional to the temperature of the glass and the speed of the glass flow around the wall of the lining, i.e. the speed of washing away corrosion products, the supply of clean glass, etc. For example, it has been proven that an increase in temperature by 50 °C causes an increase in the corrosion rate of the refractory ceramic lining by a factor of two.

V praxi se koroze žáruvzdorné keramické vyzdívky zpomaluje chlazením 'vnější stěny pece, což je účinné, až když tloušíka stěny vyzdívky bazénu klesne pod 150 mm. Další známý způsob ochrany žáruvzdorné keramické vyzdívky je vodní chlazení vnitřní stěny bazénu, což je účinné, ale energeticky velmi náročné.In practice, corrosion of the refractory ceramic lining is slowed down by cooling the outer wall of the furnace, which is effective only when the thickness of the pool lining wall drops below 150 mm. Another known method of protecting the refractory ceramic lining is water cooling of the inner wall of the pool, which is effective but very energy-intensive.

Je známa a využívána ochrana žáruvzdorné keramické vyzdívky sklářské pece kovovou vrstvou, plátováním nebo stěnou, umístěnou v bezprostřední blízkosti povrchu vyzdívky na straně přivrácené sklovině.It is known and used to protect the refractory ceramic lining of a glass furnace with a metal layer, cladding or wall placed in the immediate vicinity of the lining surface on the side facing the glass.

Například žáruvzdorná vyzdívka sklářských tavících pecí pro optické sklo je chráněna před erozními účinky skloviny plátováním vnitřní stěny vyzdívky platinovým plechem. Platina je však velmi drahá a využívá se pro vyložení menších sklářských pecí pro optická nebo brýlová skla.For example, the refractory lining of glass melting furnaces for optical glass is protected from the erosive effects of the glass by plating the inner wall of the lining with platinum sheet. However, platinum is very expensive and is used for lining smaller glass furnaces for optical or spectacle glass.

V poslední době se objevily pokusy s využitím molybdenového plechu, který je lacinější než platina a dovoluje použití i při vysokých tavících teplotách a také i větších rozměrech pecí. Protože však molybden Mo na vzduchu oxiduje, lze ho použít jen v oblastech bez přístupu vzduchu, tj. pod hladinou skloviny.Recently, there have been attempts to use molybdenum sheet, which is cheaper than platinum and allows use at high melting temperatures and also larger furnace sizes. However, because molybdenum Mo oxidizes in air, it can only be used in areas without access to air, i.e. below the surface of the enamel.

V autorském osvědčení SSSR č. 785 234 je popsána elektrická sklářská tavící pec, jejíž bazén i průtok včetně pracovní části jsou vyloženy na straně přilehlé sklovině molybdenovým plechem. V novějším autorském osvědčení SSSR č. 967 968, téhož autora jako v předchozím vynálezu, se používá vyložení molybdenovým plechem pouze v exponovaných částech bazénu sklářské elektrické tavící péče. Molybdenový plech je uložen mezi kameny žáruvzdorné vyzdívky a v taviči části vytváří průtokovou stěnu. Fixace molybdenového plechu k vyzdívce je provedena nad hladinou skloviny, proto je k ní použito speciálně tvarovaného pouzdra. Vyložení tepelně a korozně namáhaných částí bazénu a průtoku pece je prováděno za účelem zvýšení jakosti skloviny a prodloužení životnosti pece.In the USSR patent certificate No. 785 234, an electric glass melting furnace is described, the pool and the flow, including the working part, of which are lined on the side adjacent to the glass with molybdenum sheet. In the more recent USSR patent certificate No. 967 968, by the same author as in the previous invention, molybdenum sheet lining is used only in the exposed parts of the pool of the glass electric melting furnace. The molybdenum sheet is placed between the stones of the refractory lining and creates a flow wall in the melting part. The molybdenum sheet is fixed to the lining above the glass surface, therefore a specially shaped sleeve is used for it. Lining of the parts of the pool and the flow of the furnace that are subject to thermal and corrosion stress is carried out in order to increase the quality of the glass and extend the life of the furnace.

Určitým nebezpečím je destrukce ochranného molybdenového plechu při korozi norné žáruvzdorné vyzdívky.There is a certain danger of destruction of the protective molybdenum sheet during corrosion of the submerged refractory lining.

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí řešením podle vynálezu, podle něhož v bezprostřední blízkosti chráněného povrchu žáruvzdorné keramické vyzdívky pece je umístěna do skloviny zcela ponořená ochranná kovová stěna. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že tato ochranná kovová stěna je zhotovena z nosníků, zejména trubek, tyčí, profilů apod., která jsou navzájem pevně spojeny a tvoří konstrukci, která je samonosná a opřená o dno pece.The above disadvantages are eliminated or substantially reduced by the solution according to the invention, according to which a protective metal wall completely immersed in the glass is placed in the immediate vicinity of the protected surface of the refractory ceramic lining of the furnace. The essence of the present invention lies in the fact that this protective metal wall is made of beams, in particular pipes, rods, profiles, etc., which are firmly connected to each other and form a structure that is self-supporting and supported on the bottom of the furnace.

Je výhodné, když kovová konstrukce je kromě nosníků dále tvořena nejméně jedním kovovým plechem z těžkotavitelného kovu, připevněného alespoň ke dvěma nosníkům.It is advantageous if the metal structure, in addition to the beams, is further formed by at least one metal sheet made of refractory metal, attached to at least two beams.

Dále je výhodné, když kovové plechy, přednostně tlouštky 1 až 5 mm, jsou vzájemně paralelně uspořádány a vzdálenost mezi dvěma sousedními plechy je 1 až 2 mm. S výhodou je prostor mezi paralelně uspořádanými plechy vyplněn průteplivou sklovinou.It is further preferred that the metal sheets, preferably 1 to 5 mm thick, are arranged parallel to each other and the distance between two adjacent sheets is 1 to 2 mm. Preferably, the space between the parallel sheets is filled with a heat-resistant glass.

CS 269 729 BlCS 269 729 Bl

Rovněž je výhodná, když prostor mezi posledním kovovým plechem a přivrácenou chráněnou částí žáruvzdorné keramické vyzdívky je vyplněn neprůteplivou sklovinou.It is also advantageous if the space between the last metal sheet and the facing protected part of the refractory ceramic lining is filled with heat-resistant glass.

Výhodou ochranné kovové konstrukce je, že není závislá na stupni koroze žáruvzdorné vyzdívky. Kovová konstrukce se dá zhotovit z dostupných materiálů. Jako nosníků může být použito odpadního materiálu, např. topných molybdenových tyčových elektrod, po nenáročné úpravě jejich povrchu. Kovová konstrukce se sestavuje a zhotovuje mimo vlastní sklářskou pec, do které se před temperováním vloží, a většinou se opře o dno. Zvláště teplotně a mechanicky namáhaná místa konstrukce lze zesílit dalěím nosníkem. V místech, kde se nepředpokládá tak silná koroze, je využíváno běžně dostupných tenkých molybdenových plechů. Pro vytvoření distance mezi paralelně uspořádanými plechy a zabránění jejich oxidace vzdušným kyslíkem při temperování prázdné pece slouží průteplivé sklo, při vyšších teplotách průteplivá sklovina, která nemůže proudit a neuvolňuje plyny, způsobující bubliny. Při tavení neprůteplivé skloviny zabraňuje oxidaci posledního kovového plechu přivráceného žáruvzdorné vyzdívce sklovina, která je neprůteplivá a vytvoří mezi kovovým plechem a vyzdívkou vrstvu, absorbující tepelné záření kovového plechu.The advantage of the protective metal structure is that it does not depend on the degree of corrosion of the refractory lining. The metal structure can be made of available materials. Waste material, e.g. heating molybdenum rod electrodes, can be used as beams after simple surface treatment. The metal structure is assembled and manufactured outside the glass furnace itself, into which it is inserted before tempering, and is usually supported on the bottom. Particularly thermally and mechanically stressed areas of the structure can be reinforced with another beam. In places where such severe corrosion is not expected, commonly available thin molybdenum sheets are used. To create a distance between the parallel sheets and prevent their oxidation by atmospheric oxygen during tempering of an empty furnace, heat-permeable glass is used, and at higher temperatures, heat-permeable enamel, which cannot flow and does not release gases that cause bubbles. When melting the refractory enamel, the enamel, which is refractory, prevents oxidation of the last metal sheet facing the refractory lining and creates a layer between the metal sheet and the lining that absorbs the thermal radiation of the metal sheet.

Příkladné provedení vynálezu je popsáno dále a je schematicky znázorněno na výkresech v axonometrickém pohledu částečně znázorněné pece. Na obr. 1 je znázorněna ochrana vyzdívky průtoku pece pomocí kovové konstrukce, vytvořené pouze z nosníků. Na obr. 2 a 3 jsou znázorněny kovové konstrukce, vytvořené kombinací nosníků a plechů. Obr. 2 značí ochranu svislé stěny vyzdívky bazénu a obr. 3 ochranu vyzdívky průtoku pece.An exemplary embodiment of the invention is described below and is schematically illustrated in the drawings in axonometric view of a partially illustrated furnace. Fig. 1 shows the protection of the furnace flow lining using a metal structure made only of beams. Figs. 2 and 3 show metal structures made by a combination of beams and sheets. Fig. 2 shows the protection of the vertical wall of the pool lining and Fig. 3 shows the protection of the furnace flow lining.

Kovová konstrukce X, zhotovená pouze z nosníků X, jak je uvedeno v příkladném provedení na obr. 1, slouží k ochraně žáruvzdorné keramické vyzdívky průtoku pece, a to jeho nejvíce exponovaných a korozi podléhajících částí, v tomto případě obou bočních stěn 31 průtoku a horního překladu 32 průtoku. Konstrukce X je sestavena z nosníků 2 představovaných molybdenovými tyčemi, z nichž tři delší jsou přivráceny hornímu překladu 32 průtoku, k jehož bočním stěnám 31 jsou přivráceny vždy čtyři kratší tyčové nosníky 2. Konstrukce χ je samonosná a je opřena o dno 4· Jelikož je kovová konstrukce X při tavení skla zcela ponořena do skloviny, není třeba žádnou její část při tavení chránit před oxidací.The metal structure X, made only of beams X, as shown in the exemplary embodiment in Fig. 1, serves to protect the refractory ceramic lining of the furnace flow, namely its most exposed and corrosion-prone parts, in this case both side walls 31 of the flow and the upper lintel 32 of the flow. The structure X is assembled from beams 2 represented by molybdenum rods, three of which are longer facing the upper lintel 32 of the flow, to whose side walls 31 are always four shorter rod beams 2 facing. The structure χ is self-supporting and is supported by the bottom 4. Since the metal structure X is completely immersed in the glass during melting, no part of it needs to be protected from oxidation during melting.

Na obr. 2 je znázorněna svislá stěna £ žáruvzdorné keramické vyzdívky pece chráněné kovovou konstrukcí X, vytvořením z kombinace tří nosníků 2, např. molybdenových tyčí průměru 32 mm, nesoucích tři tenké kovové plechy 6 z molybdenu, tlouštky 1 mm. Konstrukce X je opřena o dno A a stěnu £ pece. Její zajištění proti pádu může být provedeno pomocným držákem 2, zhotoveným z molybdenové tyče a zasunutým do vyvrtaného otvoru ve stěně £ vyzdívky pece. Ochranná kovová konstrukce X je ponořena při tavení do skloviny a část držáku X, vystupující z vyzdívky vně pece, je nutno chránit, např. chlazením vodou nebo pokrytím povrchu držáku X vhodným smaltem nebo sklovinou. V prostoru mezi jednotlivými molybdenovými plechy 6 je vytvořena mezera 0,5 mm. Do prostoru mezi paralelně uspořádanými plechy £ je při montáži vložena vrstva skleněné tkaniny nebo rohože, která zajišťuje jednak utěsnění prostoru proti vniknutí vzduchu při temperování před naplněním bazénu pece sklovinou, jednak zajišluje průteplivé prostředí mezi povrchy jednotlivých molybdenových plechů £ při tavicím procesu. Tato průteplivá sklovina by měla obsahovat oxid železnatý PeO maximálně do 0,05 % hmotnosti. Tímto opatřením dochází v prostoru mezi molybdenovými plechy £ k přenosu tepla převážné radiací. Povrch plechů. £, který má jako každý kovový materiál nízkou emisivitu, působí potom jako radiační clona. Při tavení neprůteplivé skloviny v peci, obsahující minimálně 0,05 % hmotnosti oxidu železnátého PeO, se při instalaci molybdenové konstrukce 1 do prostoru mezi svislou stěnu £ žáruvzdorné keramické vyzdívky a poslední přivrácený molybdenový plech £ umístí skleněná drt nebo skleněná tabule z tohoto neprůCS 269 729 Bl teplivého skla. Postupným zvyšováním teplot při temperování se toto sklo roztaví a vzniklá neprůteplivá sklovina, která snižuje přenos tepla, čímž se úměrně snižuje i teplota žáruvzdorné keramické vyzdívky. .Fig. 2 shows a vertical wall £ of a refractory ceramic furnace lining protected by a metal structure X, formed from a combination of three beams 2, e.g. molybdenum rods with a diameter of 32 mm, carrying three thin metal sheets 6 of molybdenum, 1 mm thick. The structure X is supported by the bottom A and the wall £ of the furnace. It can be secured against falling by an auxiliary holder 2 made of a molybdenum rod and inserted into a drilled hole in the wall £ of the furnace lining. The protective metal structure X is immersed in the glass during melting and the part of the holder X protruding from the lining outside the furnace must be protected, e.g. by cooling with water or by covering the surface of the holder X with a suitable enamel or glass. A gap of 0.5 mm is created in the space between the individual molybdenum sheets 6. During assembly, a layer of glass fabric or mat is inserted into the space between the parallel sheets £, which both seals the space against air ingress during tempering before filling the furnace pool with enamel, and also provides a heat-conducting environment between the surfaces of the individual molybdenum sheets £ during the melting process. This heat-conducting enamel should contain iron oxide PeO up to a maximum of 0.05% by weight. This measure ensures that heat is transferred predominantly by radiation in the space between the molybdenum sheets £. The surface of the sheets £, which, like any metal material, has low emissivity, then acts as a radiation shield. When melting a heat-resistant glass in a furnace containing at least 0.05% by weight of iron oxide PeO, when installing the molybdenum structure 1, glass crumb or a glass sheet of this heat-resistant glass is placed in the space between the vertical wall £ of the refractory ceramic lining and the last facing molybdenum sheet £. By gradually increasing the temperatures during tempering, this glass melts and the resulting heat-resistant glass, which reduces heat transfer, thereby proportionally reducing the temperature of the refractory ceramic lining. .

Na obr. 3 je znázorněna ochrana průtoku χ kovovou molybdenovou konstrukcí 1, zhotovenou z tyčových molybdenových nosníků £ průměru 32 mm a z molybdenových plechů 6 tlouštky 0,8 mm. Molybdenové tyčové nosníky ,2 tvoří zesílenou část konstrukce 1. ve tvaru písmene H, k níž jsou připevněny paralelně uspořádané dvojice plechů 6, chránící v horní části zesílené konstrukce X nejexponovanější svislou část čelní stěny 33 průtokového kamene, a v dolní části horní překlad 32 a boční stěny 31 průtoku. Uvedený samonosný typ konstrukce 1 je při tavícím procesu zcela ponořen do skloviny ze všech stran, při tavení ho proto není třebh chránit před oxidací.Fig. 3 shows the protection of the flow χ by a metal molybdenum structure 1, made of molybdenum rod beams £ with a diameter of 32 mm and molybdenum sheets 6 with a thickness of 0.8 mm. The molybdenum rod beams ,2 form a reinforced part of the structure 1 in the shape of the letter H, to which are attached parallel pairs of sheets 6, protecting in the upper part of the reinforced structure X the most exposed vertical part of the front wall 33 of the flow stone, and in the lower part the upper lintel 32 and the side walls 31 of the flow. The self-supporting type of structure 1 is completely immersed in the glass from all sides during the melting process, therefore it does not need to be protected from oxidation during melting.

Pevná připojení nosníků 2 a plechů 6 k vytvoření samonosné konstrukce 1 může být provedeno různým způsobem, např. šroubovými závity nebo nýty z těžkótavitelného kovu.The fixed connections of the beams 2 and the sheets 6 to form the self-supporting structure 1 can be made in various ways, e.g. with screw threads or rivets made of refractory metal.

Po sestavení a zhotovení kovové konstrukce X v případě použití molybdenového materiálu je třeba jej chránit při temperování prázdné sklářské pece před oxidací vzdušným kyslíkem. Molybdenová konstrukce χ před uložením do pece je bud opatřena vhodným ochranným nátěrem, např.. smaltem, nebo je obalena skleněnou tkaninou či rohoží, případně je po uložení do sklářské taviči pece zasypána sklářskými střepy. Je možno využít i kombinaci těchto opatření.After the assembly and fabrication of the metal structure X, in the case of using molybdenum material, it is necessary to protect it from oxidation by atmospheric oxygen during tempering of the empty glass furnace. The molybdenum structure χ is either provided with a suitable protective coating, e.g. enamel, before being placed in the furnace, or is wrapped with glass fabric or mat, or is covered with glass shards after being placed in the glass melting furnace. It is also possible to use a combination of these measures.

Samonosná kovová konstrukce X při zasunutí do sklářské tavící pece nevyžaduje žádné zvláětní stavební úpravy ani speciální kameny žáruvzdorné keramické vyzdívky.The self-supporting metal structure X, when inserted into a glass melting furnace, does not require any special construction modifications or special refractory ceramic lining stones.

Řešení ochranné kovové konstrukce X podle vynálezu má za následek, že sklovina v bezprostřední blízkosti chráněné části žáruvzdorné keramické vyzdívky je v klidu, neproudí, což vede ke zpomalení koroze žáruvzdorného materiálu keramické vyzdívky. Další zpomalení koroze vyzdívky nastává snížením její teploty při použití více vrstev kovových plechů přičemž např. při použití jednoho molybdenového plechu může ' být snížena teplota chráněné keramické vyzdívky cca až o 27 K.The solution of the protective metal structure X according to the invention has the result that the glass in the immediate vicinity of the protected part of the refractory ceramic lining is at rest, does not flow, which leads to a slowdown in the corrosion of the refractory material of the ceramic lining. Further slowdown in the corrosion of the lining occurs by reducing its temperature when using multiple layers of metal sheets, while e.g. when using one molybdenum sheet, the temperature of the protected ceramic lining can be reduced by approximately up to 27 K.

Ochranná kovová konstrukce X je vhodná pro ochranu žáruvzdorné keramické vyzdívky sklářských tavičích pecí, zvláště při tavení těžkotavitelných sklovín s vysokou taviči teplotou, při vysokých rychlostech proudění skloviny kolem stěn vyzdívky a při tavení korozivních sklovin. Tyto podmínky se často vyskytují u celoelektrických sklářských tavících pecí. ·The protective metal structure X is suitable for protecting the refractory ceramic lining of glass melting furnaces, especially when melting refractory glass with a high melting temperature, at high glass flow rates around the walls of the lining and when melting corrosive glass. These conditions often occur in all-electric glass melting furnaces. ·

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A glass melting furnace, formed by a refractory ceramic lining, at least one part of which, stressed by high temperatures and flowing glass, has, in the immediate vicinity of its surface facing the glass, a corrosion-preventing protective metal wall made of a refractory metal, e.g. molybdenum, completely immersed in the glass, characterized in that the metal wall is made of beams (2), in particular pipes, rods, profiles, etc., firmly connected and forming a structure (1), which is self-supporting and supported by the bottom (4) of the furnace.

2. Glass melting furnace according to item 1, characterized in that the metal structure (1) is, in addition to the beams (2), further formed by at least one metal sheet (6) made of refractory metal, firmly connected to at least two beams (2).

3. Glass melting furnace according to item 2, characterized in that the metal sheets (6), preferably 1 to 5 mm thick, are arranged parallel to each other, the distance between two adjacent sheets (6) is 0.1 to 2 mm and the space between them is filled with heat-resistant glass.

CS 269 729 Bl

4. Glass melting furnace according to item 2, characterized in that the space between the last metal sheet (6) and the facing protected part of the refractory ceramic lining is filled with heat-resistant glass.