DE2341943A1 - MELTING PROCESS AND DEVICE - Google Patents
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Description
Anmelderin: Corning Glasa Work?
Corning, N. Y., USAApplicant: Corning Glasa Work?
Corning, NY, USA
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzen und Läutern "von thermoplastischem Material, insbesondere Glas und dergleichen, in einem Schmelzofen, in dem das Ansatz- oder Rohmaterial die Schmelze ganz bedeckt.The invention relates to a method and an apparatus for melting and refining "of thermoplastic material, in particular glass and the like, in a melting furnace, in where the batch or raw material completely covers the melt.
Es ist seit langem bekannt, Glasschmelzen durch Einlass von Gas, das in der Schmelze Blasen bildet, zu läutern, vgl. die US-PS 2,387,222, 2,773,111, 3,305,34-0 und 3,414,396. Unabhängig von einer mehr oder weniger starken Läuterung entsteht in Schmelzen, die von Roh- oder Ansatzmaterial ganz überdeckt sind aber das bisher nicht zufriedenstellend gelöste Problem der sogenannten Brückenbildung des Ansatzes. Das an sich weiche Ansatzmaterial bildet häufig eine die Schmelze ganzIt has long been known to refine glass melts by admitting gas which forms bubbles in the melt, see US Pat U.S. Patents 2,387,222, 2,773,111, 3,305,34-0 and 3,414,396. Independent of a more or less strong refinement arises in melts that are completely covered by raw or batch material but are the so far not satisfactorily solved problem of the so-called bridging of the approach. That in itself soft neck material often forms a whole melt
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-O--O-
überdeckende und fest an den Ofenwanden ansitzende feste, harte Kruste, die ein Ent v/eich en der beim Schmelzen frei wer denden Gase verhindert, den SehEielz"«Orrr;an£· stark beeinträchtigt oder erar zum KrIi e F-^r- "bringt und durch Freilegen der Elektroden in dem Hohlraum zwischen Ansatz und Schmelze 'lie Elektroden durch Oxidation und tJberhitr.uijgr bep-chäriipt. Ds.s gilt p*anK besonder? für Vertikalschmelzöfen, z. B. sem. der DT-OB lcovering and firmly attached to the furnace walls strong, hard crust that v is an Ent / calibration s the free-who prevented during melting Denden gases, the SehEielz ""Orrr; at £ · severely impaired or ERAR to krii e F - ^ r- " brings and by exposing the electrodes in the cavity between the approach and the melt 'left electrodes by oxidation and tJberhitr.uijgr bep-chäriipt. Does p * anK apply particularly? for vertical melting furnaces, e.g. B. sem. the DT-OB l
Die T51R-PS 1,188,658 beschreibt ein Verfahren zum Rühren eines Metallbads beim Giessen und beim Erstarren in der Form. Die Bildung einer festen Kruste auf dem Gußstück soll vor Erstarren der Gussmasse durch Einleiten eines Gasstrome in den Boden der Form vermieden werden.. Die Patentschrift befasst sich aber nicht mit dem Problem der Bildung einer Kruste des die Schmelze überdeckenden Ansatzmaterials, und enthält keine Lehre zur Vermeidung der Brückenbildung- des die Schmelze überdeckenden Ansatzmaterials.T 51 R-PS 1,188,658 describes a method for stirring a metal bath during casting and during solidification in the mold. The formation of a solid crust on the casting should be avoided before the casting mass solidifies by introducing a gas stream into the bottom of the mold Avoiding the formation of bridges in the batch material covering the melt.
Die Erfindung hat die Vermeidung der das Entweichen der beim Erschmelzen frei werdenden Gase verhindernden Brückenbildung des die Schmelze ganz bedeckenden Ansatzmaterials in Schmelzöfen oder -wannen zur Aufgabe.The invention has the avoidance of bridging which prevents the escape of the gases released during melting of the batch material that completely covers the melt in melting furnaces or tanks.
Die Aufgabe wird durch das Schmelzverfahren der Erfindung in der Weise gelöst, dass in einen Umfangsbereich der SchmelzzoneThe object is achieved by the melting process of the invention in solved the way that in a peripheral area of the melting zone
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Ό -■Ό - ■
kontinuierlich Gas unter Druck eingeführt "and die hierdurch erzeugten Blβ sen oder kontinuierlichen Gasströme nach oben so durch den Ansatz p-elejtet werden, dass das Ausetz-m^terial von Schmelzgutströmen durchbrochen ixnd eine Eronenbüdting vermieden wird.continuously introduced gas "under pressure and the Bl thus generated β sen or continuous gas flows to so by the projection p-elejtet be that the Ausetz-m ^ ixnd TERIAL pierced by a Schmelzgutströmen Eronenbüdting is avoided above.
Die erfindungsffem^sne Vorrichtv.ne: kennzeichnet sich durch lixttel zum Einführer, des Gases unter einem höheren Druck als dem der Schmelze im Gaseinfü^rungshereich in eine Vertikal-3chmelzwanne. The device according to the invention is characterized by lixttel to the importer, the gas under a higher pressure than that of the melt in the gas inlet area into a vertical melting tank.
Die weitere Erläuterung erfolgt ohne "Beschränkung- anhand dsr Zeichnungen für das "Beir^iel eines Vertikal Schmelzofens e-emäss der DT-OS 1,916,304.The further explanation takes place without "restriction - based on dsr Drawings for the "Beir ^ iel of a vertical melting furnace e-emäss the DT-OS 1,916,304.
Es zeigen:Show it:
die Fig. 1 den bekannten Vert?k?lschmelzofen im Längsschnitt;1 shows the known vertical oil melting furnace in longitudinal section;
die Fig. 2 diesen im Querschnitt entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1; .FIG. 2 shows this in cross section along the section line 2-2 of FIG. 1; .
die Fig. ^ den bekannten 'Yertikalschmelzofen der Fis. 1 mit der unerwünschten Brückenbildixng des verkrusteten Ansatsmaterials über der Schmelze;the Fig. ^ the well-known 'Yertikalschmelzofen der Fis. 1 with the undesired bridging of the encrusted material above the melt;
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die Fig. & de··0 erfindungsgemäss ausgestalteten Vertikalschmelzofen vor oben gesehen;Fig. & de ·· 0 according to the invention designed vertical melting furnace seen from above;
die Fig. 5 eine weitere Ausgestaltung des Ofens der Fig. 4; undFIG. 5 shows a further embodiment of the furnace of FIG. 4; and
die Fig. 6 und 7 die Anordnung der erfindungsgemässen Gaeedrführung in den Ofen im Längsschnitt entlang der Schnittlinie 6-6 der Fig. 4 bzw. 7-7 der Fig. ■?.6 and 7 the arrangement of the Gaeedrführung according to the invention into the furnace in a longitudinal section along the section line 6-6 of FIG. 4 or 7-7 of FIG.
In dem aus der DT-OS 1,916,804 bekannten Vertikalschmelzofen der Fig. 1-3 wird das Ansatzmaterial kontinuierlich eingeführt und bedeckt-die Glasschmelze 20. Der untere Ansatz.teil 18 nimmt hierbei die Form eines herabhängenden Kegels en. In vielen Fällen, insbesondere bei bestimmten Glaszusammensetzungen, oder bei Zufuhr von erhitztem Ansatzmaterial bildet der Ansatz 18 eine die Glasschmelze ganz überdeckende und fest an der Ofenwand sitzende feste Kruste 40 (Fig. 3). Diese Brücke 42 ist gasundurchlässig, so dass die beim Erschmelzen frei werdenden Gase nicht entweichen können, einen Einschluss 44 bilden und die Glasschmelze nach unten von der Kruste 40 wegdrücken. Durch diese Trennung von Ansatz und Schmelze wird der normale Schmelzvorgang zum Erliegen gebracht. Die gesamte elektrische Energie konzentriert sich nun auf die Glasschmelze, ohne dass aber die überbrückende Kruste zum Einsturs gebracht wird. Die Elektroden werden u. U. sogar freigelegt und könnenIn the vertical melting furnace known from DT-OS 1,916,804 1-3, the attachment material is continuously introduced and covers the molten glass 20. The lower attachment part 18 here takes the form of a drooping cone. In many cases, especially with certain glass compositions, or when heated batch material is supplied, the batch 18 forms a firmly and completely covering the molten glass the solid crust 40 seated on the furnace wall (FIG. 3). This bridge 42 is impermeable to gas, so that it is free when it melts The gases that will not be able to escape, form an inclusion 44 and push the glass melt downward away from the crust 40. This separation of batch and melt brings the normal melting process to a standstill. The whole electrical energy is now concentrated on the glass melt, but without causing the crust to collapse will. The electrodes may and may even be exposed
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durch Oxidierung oder zu starke Erhitzung zerstört werden. Auch können an den Elektrodendurchführungen durch zu starke Erhitzung Leckstellen entstehen.be destroyed by oxidation or excessive heating. It can also be caused by excessive force on the electrode lead-throughs Heating leaks occur.
Erfindungsgemäss werden all diese Nachteile vermieden, weil die Glasschmelze jederzeit durch die Ansatzdecke fliessen kann und G-aseinschlüsse unterhalt) der Ansatzdecke nicht entstehen können.According to the invention, all these disadvantages are avoided because the molten glass can flow through the attachment ceiling at any time can and gas inclusions maintenance) of the attachment ceiling do not arise can.
Die erfindungsgemäss vorgesehenen Gaszufuhrmittel 46 bestehen in der Ausbildung gem. Fig. 4 und 5 aus mehrerer, im gleichen gegenseitigen Abstand angeordneten Gaseinlassrohren 48, die vorzugsweise durch die Seitenwand 14 des Tanks 10 am Hand der Schmelzzone geführt sind. Der Einführungsbereich kann an beliebiger Stelle beginnend leicht oberhalb der Stufe I bis leicht unterhalb der Stufe II der Elektroden 34 liegen.4 and 5, the gas supply means 46 provided according to the invention consist of several of the same mutually spaced gas inlet pipes 48, which are preferably through the side wall 14 of the tank 10 at the hand of Melting zone are performed. The introductory area can begin at any point slightly above level I to lie slightly below stage II of the electrodes 34.
Die vorzugsweise im gleichen gegenseitigen Abstand angeordneten Elektroden reichen durch einen oder beide der Wandteile 14a mit Elektroden und der Wandteile 14b ohne Elektroden. In der Ausbildung der Fig. 4 und 6 gehen drei Rohre 48 im gleichen Abstand in die Schmelzzone dicht über der Stufe I mit Elektroden 3^- iffl Wandteil 14a.The preferably arranged at the same mutual distance Electrodes extend through one or both of the wall portions 14a with electrodes and the wall portions 14b without electrodes. In 4 and 6, three tubes 48 at the same distance go into the melting zone just above stage I. Electrodes 3 ^ - iffl wall part 14a.
In der Ausgestaltung der Fig. 5 und 7 reichen sechs Rohre 48 im gleichen Abstand durch den elektrodenlosen Wandteil 14b inIn the embodiment of FIGS. 5 and 7, six tubes 48 are sufficient at the same distance through the electrodeless wall part 14b in
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die Schmelzzone dicht unterhalb der Elektrodenstufe II. Die Rohre 48 werden so geführt, dass sie unmittelbar aber mit nur kurzem Achsialabstand in den Rsndbereich der G-lasschmelze PO ra^en.the melting zone just below the electrode stage II. The tubes 48 are guided in such a way that they reach the edge region of the glass melt PO directly, but with only a short axial distance.
Wie die Fig. ? scfrematiseh zeigt, kann jedes Rohr 48 mit einem Strömungsmesser 54und einem mit einer nicht gez^i?-ten Ggsdnicknuelle verbundenen Regelventil 56 ausgestattet sein. Vorzugsweise sind alle Rohre 48 an eine mit der GasdruckaueHe verbundene Sammelleitung angeschlossen- Das Druckmittel besteht z. B. aus Luft, Stickstoff, Kohlendioxid usw., wobei der Gasdruck etwas grosser als der Druck der Giasehmelze 20 an der Einführungsstelle sein muss.Like the figure? scfrematiseh shows, each tube 48 can have a Flow meter 54 and one with a non-drawn Ggsdnicknuelle connected control valve 56 be equipped. Preferably All pipes 48 are connected to a collecting line connected to the gas pressure line. The pressure medium is present z. B. from air, nitrogen, carbon dioxide, etc., the gas pressure being slightly greater than the pressure of the glass melt 20 at the Must be the introduction point.
Das in die Schmelze geleitete Gas steigt in dieser in Form von Blasen oder Strömen 58 auf. Es übt dabei eine leichte Rührwirkung aus, wodurch Durchlässe 62 für die Glasschmelze durch die Ansatzkrone 18 geschaffen bzw. offengehalten werden. Über diese an die freie Atmosphäre führenden Durchlässe können die beim Erschmelzen des Ansatzes frei werdenden Gase entweichen, so dass die Gaseinschlüsse 44 der Fig. 3 gar nicht erst zur Entstehung gelangen und die Schmelze von der Ansatzkrone niemals getrennt wird. Der Durchsatz des eingeleiteten Gases ist an sich nicht kritisch, jedoch wird die Temperatur der Glasschmelze 20 vorzugsweise so huch gehalten, dass auch einThe gas conducted into the melt rises in the melt in the form of bubbles or streams 58. It has a slight stirring effect from, whereby passages 62 for the glass melt through the attachment crown 18 are created or kept open. About these Passages leading to the free atmosphere allow the gases released when the batch melts to escape, so that the gas inclusions 44 of FIG. 3 do not even come into being and the melt from the attachment crown never occurs is separated. The throughput of the gas introduced is not critical per se, but the temperature of the glass melt is 20 preferably so held that a
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_ Γ7 __ Γ7 _
niedriger Gasdurchsatz die Durchlässe 62 offen hält und damit eine Brückenbildung des Ansatzmaterials verhindert.low gas throughput keeps the passages 62 open and thus prevents bridging of the batch material.
Wie aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, können die Gaseinlassmittel 46 an beliebiger Stelle vor- einem Punkt dicht über der obersten Elektrodenstufe bis zu einem Punkt dicht unterhalb der untersten Elektrodenstufe in die Randzone der Schmelze geführt werden, und zwar vorzugsweise an mehreren, im gleichen Abstand zueinander befindlichen Stellen. Dabei genügt eine Einleitung in die Eandzone der Schmelze, weil die Gasblasen oder -ströme 58 nur die Durchlässe bilden bzw. offenhalten sollen, dagegen nicht zur Homogenisierung beitragen zu brauchen, obwohl dier? ^l π nicht unerwünschter Nebeneffekt in geringem Umfange der Fall sein kann.As can be seen from FIGS. 6 and 7, the gas inlet means 46 can be guided into the edge zone of the melt at any point in front of a point just above the top electrode step to a point just below the bottom electrode step, preferably at several, im the same distance from each other. In this case, it is sufficient to introduce it into the end zone of the melt, because the gas bubbles or flows 58 are only intended to form the passages or keep them open, but do not need to contribute to the homogenization, although they? ^ l π not undesirable side effect can be the case to a small extent.
Die in den Fig. 6 und 7 angedeuteten Eonvektionsströmen bestehen aus einer schnellen, nach aussen und aufwärts gerichteten Umwälzung in der Schmelz- und Mischzone, also im oberen Tankteil, und einer langsamen, aufwärts und nach innen -gerichteten Umwälzung in der Läuterung- und Homogenisierungszone, also im unteren Tarkteil. Die abwärts gerichtete Strömung der Schmelze beg4Tit· daher iip oder nahe dem Mittelpunkt der Schmelzzone, geht in der Läuterungszone auf die Oxenwände zu nach aussen und sodann entlang dem Ofenboden zum Mittelausgang.The convection currents indicated in FIGS. 6 and 7 consist of a rapid, outwardly and upwardly directed circulation in the melting and mixing zone, i.e. in the upper part of the tank, and a slow, upwardly and inwardly directed circulation in the refining and homogenization zone , so in the lower part of the target. The downward flow of the melt beg 4 tit · therefore iip or near the center of the melting zone, is in the refining zone to the outside to Oxenwände after, and then along the furnace bottom to the medium outlet.
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Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, werden diese Konvektionsströme durch, die Einleitung des Gases 58 nur minimal oder gar nicht beeinflusst.As shown in FIGS. 6 and 7, these are convection currents by introducing the gas 58 only minimally or not at all influenced.
Verfahren und Vorrichtung der Erfindung sind auch auf horizontale Schmelzofen oder Wannen anwendbar, in denen das Ansatz- oder 'Rohmaterial die Oberfläche der Schmelze ganz bedeckt. The method and apparatus of the invention are also applicable to horizontal Melting furnace or vats can be used in which the batch or raw material completely covers the surface of the melt.
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| OHA | Expiration of time for request for examination |