DE1118407B

DE1118407B - Metal electrode for electric furnaces for melting glass

Info

Publication number: DE1118407B
Application number: DEC19906A
Authority: DE
Inventors: Edouard Virgile Borel
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1958-10-03
Filing date: 1959-10-03
Publication date: 1961-11-30

Description

Metallelektrode für Elektroöfen zum Schmelzen von Glas Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode für Öfen zum Schmelzen von Glas mit Hilfe des Jouleeffektes.Metal electrode for electric furnaces for melting glass The invention refers to an electrode for furnaces for melting glass using the Joule effect.

Bei solchen Öfen tauchen die Heizelektroden in die Glasmasse ein. Für die Verteilung der elektrischen Energie in der Glasmasse werden mitunter Metallelektroden verwendet. Die Metallurgie ist heute in der Lage, Metalle, wie Molybdän, Wolfram, Tantal und Niob zur Verfügung zu stellen, deren Schmelzpunkte erheblich höher liegen als die Temperaturen, mit welchen Glasschmelzöfen betrieben werden, nämlich oberhalb von l500° C. Gemäß der bisherigen Technik werden diese Metalle in Form von Stäben oder Blechen von verhältnismäßig kleinen Abmessungen geliefert.In such ovens, the heating electrodes are immersed in the glass mass. Metal electrodes are sometimes used to distribute the electrical energy in the glass mass used. Today, metallurgy is able to produce metals such as molybdenum, tungsten, To provide tantalum and niobium, the melting points of which are considerably higher than the temperatures at which glass melting furnaces are operated, namely above of 1500 ° C. According to the previous technology, these metals are in the form of rods or sheets of relatively small dimensions.

Wenn die Elektroden aus Stäben von grundsätzlich zylindrischer Gestalt bestehen, die die Wandungen des Ofens durchdringen und mehr oder weniger tief in das Glas eintauchen, so sind die wirksamen Flächen, auf denen sie mit der Glasmasse in Kontakt kommen, nur klein, weil Stäbe aus den genannten Metallen nur schwer mit Abmessungen von mehr als 60 mm Durchmesser hergestellt werden können. Solche stabförmigen Elektroden haben zwar den Vorteil, daß sie während des Betriebes des Ofens leicht ausgewechselt werden können, jedoch ist dieser Vorteil mit dem Nachteil verbunden, daß die kleine Kontaktfläche mit dem Glas eine örtliche Energiekonzentration in der Nachbarschaft der Elektrode zur Folge hat, speziell an der Stelle, wo die Elektrode die aufnehmende Bohrung des feuerfesten Ofenbaustoffes verläßt. Es bildet sich deshalb eine sehr heiße Zone in unmittelbarem Kontakt mit dem feuerfesten Ofenmauerwerk aus. Diese örtlich gesteigerte Temperatur kann eine erhebliche verschleißende Wirkung auf das feuerfeste Material und sogar Fehler im Glas, insbesondere durch Eindringen von Körnern, hervorrufen.If the electrodes consist of rods of basically cylindrical shape exist that penetrate the walls of the furnace and more or less deep in immerse the glass, these are the effective surfaces on which they are exposed to the glass mass come into contact only small, because rods made of the metals mentioned are difficult to come into contact with Dimensions of more than 60 mm in diameter can be produced. Such rod-shaped Although electrodes have the advantage that they are easy to use during operation of the furnace can be replaced, but this advantage is associated with the disadvantage that the small contact area with the glass has a local energy concentration in the vicinity of the electrode, especially where the electrode is located leaves the receiving bore of the refractory furnace building material. It is therefore formed a very hot zone in direct contact with the refractory furnace masonry the end. This locally increased temperature can have a significant wearing effect on the refractory material and even imperfections in the glass, especially due to penetration of grains.

Um diesen Nachteil der stabförmigen Elektroden zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, am Ende einer stabförmigen Elektrode innerhalb des Bades und von der Ofenwandung des Ofens entfernt, eine odermehrere Platten vorzusehen, die eine gegenüber der eigentlichen Elektrode größere Oberfläche aufweisen und somit den elektrischen Strom entsprechend gut verteilen. Diese aus Metallblechen bestehenden im Innern des Ofens, und zwar in dem Glasbad selbst angeordneten Elektrodenenden sind, nachdem sie verschlissen bzw. verbraucht sind, nur schwierig auszuwechseln, ohne daß der Betrieb des ; Ofens unterbrochen wird.In order to avoid this disadvantage of the rod-shaped electrodes, is already has been proposed at the end of a rod-shaped electrode within the bath and away from the furnace wall of the furnace to provide one or more plates that have a larger surface than the actual electrode and thus distribute the electric current accordingly well. These made of sheet metal inside the furnace, namely in the glass bath itself arranged electrode ends are difficult to replace after they are worn out or used up, without the operation of the; Oven is interrupted.

Ziel der Erfindung ist es, diese den bisher bekannten Elektroden anhaftenden Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung geht daher von einer Metallelektrode für beheizte Elektroöfen mit Hilfe des Jouleeffektes zum Schmelzen von Glas aus, wobei die Elektrode aus einer metallischen, stromleitenden Stange, welche von einem feuerfesten Teil umgeben ist und wenigstens einer zur Verteilung des Stromes im Innern der Masse dienenden Platte zusammengesetzt ist. Die Elektrode gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Gesamtanordnung eine Querabmessung hat, die niedriger als der Querschnitt der Öffnung der Wand des Ofens ist, die zum Durchgang der Stromzuführung dient, und daß, um sie auszuwechseln, sie durch diese Öffnung nach innen zum Ofen hin durch Einführen einer anderen identischen Anordnung in die genannte Öffnung gestoßen werden kann.The aim of the invention is to make these adhering to the previously known electrodes Avoid disadvantages. The invention is therefore based on a metal electrode for heated Electric furnaces with the help of the Joule effect for melting glass, using the electrode from a metallic, electrically conductive rod, which from a refractory part is surrounded and at least one for distributing the current inside the mass serving plate is composed. The electrode according to the invention is thereby characterized in that this overall arrangement has a transverse dimension which is lower than the cross-section of the opening of the wall of the furnace, which is used for the passage of the power supply and that in order to change it, it goes through this opening to the inside of the furnace by introducing another identical assembly into said opening can be pushed.

Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Elektrode gehen aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung hervor, die die neue Elektrode im vertikalen Längsschnitt zeigt.Further advantages and features of the electrode according to the invention go from the following description on the basis of the drawing that shows the new electrode shows in vertical longitudinal section.

In der Zeichnung ist mit 1 die aus feuerfestem Werkstoff bestehende Seitenwandung eines Glasschmelzofens und mit 2 ein Loch in dieser, welches von der Elektrode durchdrungen wird, bezeichnet. Zur Führung und zum Kühlen der Elektrode ist eine außerhalb des Ofens durch nicht dargestellte Mittel befestigte Vorrichtung 3, in Gestalt eines Hülsenkörpers 3 a, der teilweise von einem eine Ringkammer, in welcher ein Kühlmittel strömt, bildenden Mantel 3 b umgeben ist, vorgesehen. Der Querschnitt des mittleren Durchgangskanals des Hülsenkörpers ist ähnlich dem des Loches 2 gestaltet, jedoch kleiner- als dieser.In the drawing, 1 is made of refractory material Side wall of a glass melting furnace and with 2 a hole in this, which is from the Electrode is penetrated, called. For guiding and cooling the electrode is a device attached outside the furnace by means not shown 3, in the form of a sleeve body 3 a, which is partially of an annular chamber, in which a coolant flows, forming jacket 3 b is surrounded, intended. The cross-section of the central through-channel of the sleeve body is designed similar to that of the hole 2, but smaller than this.

Die Elektrode besteht aus einem Stab 4 aus Metall, wie Molybdän von vorzugsweise zylindrischer Gestalt und einem Durchmesser von z. B. 60 mm. In ein zentrales, in dem rückwärtigen Ende dieses Stabes 4 gebildetes, mit Gewinde versehenes Loch 5 ist ein an dem vorwärtigen Ende eines Stabes 7, der z. B. aus Weichstahl bestehen kann, angeordneter Zapfen 6 eingeschraubt.The electrode consists of a rod 4 made of metal, such as molybdenum from preferably cylindrical shape and a diameter of z. B. 60 mm. In a central, formed in the rear end of this rod 4, threaded Hole 5 is a at the forward end of a rod 7, the z. B. made of mild steel can exist, arranged pin 6 screwed.

Die Stäbe 4 und 7 sind von Hülsen 8 und 9 aus einem feuerfesten Werkstoff, dessen spezifisches Gewicht kleiner ist als das des Glases, umschlossen. Diese Hülsen, von denen gegebenenfalls die Hülse 8 zum Schutze gegen die korrodierenden Einwirkungen des Glasbades mit einem Metallüberzug versehen sein kann, sind mit geringem radialem Spiel in den Hülsenkörper 3 a eingeschoben.The rods 4 and 7 are of sleeves 8 and 9 made of a refractory material, whose specific weight is smaller than that of the glass, enclosed. These pods of which, if necessary, the sleeve 8 for protection against the corrosive effects of the glass bath can be provided with a metal coating, are with little radial Game inserted into the sleeve body 3 a.

An einem am vorwärtigen Ende des Stabes 5 angeordneten Gewindezapfen 4 a ist eine Stromverteilungsplatte 10 befestigt. Gegebenenfalls kann außerdem eine zweite, gestrichelt dargestellte Platte 11 vorgesehen sein, um die Platte 10 zu verdoppeln. Ferner ist an der Stange 4 z. B. durch Aufschrauben unmittelbar vor der Hülse 8 eine andere Platte 12 befestigt. Statt durch Aufschrauben können die Platten 10, 11 und 12 gegebenenfalls auch durch Verschweißen an der Stange befestigt sein. Die Platten können aus dem gleichen Material wie die Stange 4, z. B. aus Molybdän, bestehen. Von ihrer Stirnseite aus gesehen besitzen sie die gleichen Außenkonturen wie die Hülsen 8 und 9. Die Platte 10, die im Abstand von der Platte 12 (der z. B. 75 mm betragen kann, wenn der Außendurchmesser der Platte 150 mm ist) liegt, dient in erster Linie zur Verteilung des elektrischen Stromes in der Glasmasse 13, während die Platte 12 die Hauptaufgabe hat, die feuerfeste Hülse 8 gegen die korrodierenden Einwirkungen des Glasbades zu schützen. Die Platte 12 und auch die Platte 11, falls diese vorgesehen ist, können ebenfalls in gewissem Grade an der Verteilung des Stromes in der Glasmasse teilnehmen.A current distribution plate 10 is attached to a threaded pin 4 a arranged at the forward end of the rod 5. If necessary, a second plate 11, shown in dashed lines, can also be provided in order to double the plate 10. Furthermore, on the rod 4 z. B. by screwing directly in front of the sleeve 8 another plate 12 is attached. Instead of being screwed on, the plates 10, 11 and 12 can optionally also be attached to the rod by welding. The plates can be made of the same material as the rod 4, e.g. B. made of molybdenum. Seen from their end face, they have the same outer contours as the sleeves 8 and 9. The plate 10, which is at a distance from the plate 12 (which can be 75 mm, for example, if the outer diameter of the plate is 150 mm), serves primarily to distribute the electric current in the glass mass 13, while the main task of the plate 12 is to protect the refractory sleeve 8 against the corrosive effects of the glass bath. The plate 12 and also the plate 11, if this is provided, can also participate to a certain extent in the distribution of the current in the glass mass.

In dem Ringraum 14 befindet sich zwar zunächst geschmolzenes Glas, jedoch erstarrt dieses als Folge des auf den vorwärtigen Teil der Hülse 3 ausgeübten Kühlwirkung.In the annular space 14 there is initially molten glass, however, this solidifies as a result of the exerted on the forward part of the sleeve 3 Cooling effect.

Die Stange 7 trägt an ihrem rückwärtigen Teil eine Schelle 15, über welche die Stromzuführung erfolgt, und eine Kappe 16, von der sich ein Rohr 17 durch den größten Teil der Länge einer Sackbohrung 18 in der Stange 7 erstreckt. Durch ein radiales Loch 19 wird in diese Bohrung unter Druck ein Kühlmedium eingeführt, welches das Rohr 17 durchströmt, durch ; den dieses Rohr umgebenden Ringraum zurück und durch ein radiales Rohr wieder ausströmt.The rear part of the rod 7 carries a clamp 15, via which the power is supplied, and a cap 16, from which a tube 17 extends through most of the length of a blind hole 18 in the rod 7. A cooling medium, which flows through the tube 17, is introduced under pressure into this bore through a radial hole 19; the annular space surrounding this tube and flows out again through a radial tube.

Wenn die Platte 10 verschlissen bzw. verbraucht ist, kann zufolge dieser Anordnung die Elektrode leicht ausgewechselt werden, ohne daß es notwendig wäre, den Ofen stillzusetzen. Das Auswechseln erfolgt in der nachstehend beschriebenen Weise. Nachdem die Anschlüsse des Kühlsystems unterbrochen sind und die Schelle 15 von der Stromzuführung getrennt worden ist, wird der rückwärtige Teil 7, 9 der Elektrode E abgeschraubt. Die Hülse 18 kann sich hierbei nicht drehen, denn sie wird durch die noch hinreichend kalte Glasschicht, welche sich in dem Ringraum 14 befindet, festgehalten. Dann wird in den rückwärtigen Teil der Hülse 3 a der vordere Teil einer neuen vollständigen Elektrode eingeführt. Nach einigen Minuten ist die -Glasschicht als Folge des Abschaltens der Kühlung so weit erweicht, daß nunmehr die neue Elektrode vorwärts bewegt werden kann, die demzufolge den verbleibenden Teil 4, 8, 12 der verbrauchten Elektrode in das Innere des Ofens hineinstößt. Sobald die neue Elektrode die in Fig.1 dargestellte Stellung erreicht hat, wird das Kühlsystem wieder in Tätigkeit gesetzt. Dadurch, daß das spezifische Gewicht der die ausgewechselte Elektrode umgebenden Hülse 8 kleiner ist als das des Glases, wird das Herausziehen des verbleibenden Teils der verbrauchten Elektrode aus dem Glasbad erleichtert, indem sein Absinken auf den Boden der Wanne verzögert wird oder er auf der Oberfläche des Glases schwimmt. Die neue Elektrode wird also eingebaut, ohne daß das Loch 2 in irgendeinem Augenblick offen wäre und deshalb geschmolzenes Glas aus der Wanne austreten könnte.As a result of this arrangement, when the plate 10 is worn or used up, the electrode can easily be replaced without the need to shut down the furnace. The replacement is carried out in the manner described below. After the connections of the cooling system have been interrupted and the clamp 15 has been disconnected from the power supply, the rear part 7, 9 of the electrode E is unscrewed. The sleeve 18 cannot rotate here because it is held in place by the still sufficiently cold layer of glass which is located in the annular space 14. Then the front part of a new complete electrode is inserted into the rear part of the sleeve 3a. After a few minutes, as a result of the cooling being switched off, the glass layer has softened to such an extent that the new electrode can now be moved forward, which consequently pushes the remaining part 4, 8, 12 of the used electrode into the interior of the furnace. As soon as the new electrode has reached the position shown in FIG. 1, the cooling system is activated again. The fact that the specific gravity of the sleeve 8 surrounding the replaced electrode is smaller than that of the glass makes it easier to pull the remaining part of the used electrode out of the glass bath by delaying its sinking to the bottom of the tub or to the surface of the Glass floats. The new electrode is thus installed without the hole 2 being open at any moment and therefore molten glass being able to escape from the tank.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Metal electrode for heated electric furnaces with the help the Joule effect for melting glass, whereby the electrode is made of a metallic, conductive rod which is surrounded by a refractory part and at least composed of a plate serving to distribute the current inside the mass is, characterized in that this overall arrangement has a transverse dimension that is lower than the cross section of the opening (2) of the wall (1) of the furnace leading to Passage of the power supply is used, and that in order to replace it, it through this Opening (2) and inside towards the furnace by introducing another identical one Arrangement can be pushed into said opening (2).

2. Electrode according to claim 1, characterized in that the refractory sleeves (8, 9) have one of the shape of the Opening (2) of the wall (1) of the furnace corresponding, but slightly smaller dimensions having cross-section.

3. Electrode according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the refractory sleeves (8, 9) have transverse dimensions that are at least equal to those of the current distributing plate (10).

4. Electrode after one of the preceding claims, characterized in that the outside of the At the end of the conductive rod (4) arranged current-distributing plate (10) in a certain distance is placed from the wall of the furnace through which the conductive Rod reaches through.

5. Electrode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the side facing the interior of the furnace of the refractory Part (8) lies in the plane of the wall of the furnace.

6. Electrode according to claim 5, characterized in that the side facing the interior of the furnace of the refractory Part (8) is covered by a metallic plate (12), the same dimensions and is carried by the conductive rod (4).

7. Electrode after one of the preceding claims, characterized in that the conductive part (7) the power supply detachable with the conductive rod of the electrode, for example by thread. B.

Electrode according to one of the preceding claims, characterized by a sleeve (8, 9) surrounding the conductive rod (4, 7) made of a refractory material, the specific weight of which is less than that of the glass, so that the sinking of the remaining part of a spent electrode delayed in the glass bath or this part is made to float after he was pushed into the interior of the glass bath.

9. Electrode according to claim 8, characterized in that the refractory, the sleeve (8) forming a body has a metal coating protecting it against corrosive attack by the glass bath.

10. Electrode according to claim 7, characterized in that the power supply block has an internally cooled rod (7) by the circulation of a medium and this rod is surrounded by a refractory sleeve (9), has the same dimensions as the refractory sleeve (8 ) the electrode and a sheath (3a) surrounds the refractory sleeve (9) which carries an annular box (3b) through which a cooling medium flows. Documents considered: German Patent No. 807 312; British Patent No. 735 222.