DE803922C - Verfahren zur Verhuetung des Anfressens der Wandung von Schmelzbehaeltern fuer Glas und andere schwer schmelzende Werkstoffe - Google Patents
Verfahren zur Verhuetung des Anfressens der Wandung von Schmelzbehaeltern fuer Glas und andere schwer schmelzende WerkstoffeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Schmelzen von Glas und anderen schwer schmelzenden Werkstoffen,
die zufolge der hohen Temperatur und ihrer chemischen Zusammensetzung die Wandungen der sie enthaltenden
Wanne oder des sie enthaltenden Behälters leicht angreifen. Durch die Erfindung soll sowohl das
Anfressen dieser Wandung und damit auch das Verschmutzen des Schmelzbades durch aus der Wandung
stammende Fremdstoffe verhütet werden.
Die Erfindung besteht darin, daß auf der Innenfläche der Wandung eine Schutzschicht erzeugt wird,
indem man durch das Werkstoffbad einen elektrischen Strom unter Verwendung der Wandung als Anode
hindurchschickt.
Da die die Schutzschicht bildende Substanz von dem elektrolytischen auf das Schmelzgut wirkenden Strom
dem Bad selbst entnommen wird, hat das Bad durchweg auch die Fähigkeit, diese Schicht aufzulösen. Deshalb
wird durch das Bad ein Strom geführt, der eine solche Stärke besitzt, daß die aus der Zersetzung des
Bades kommende und in einer gegebenen Zeit auf der Wandung niedergeschlagene Substanzmenge wenigstens
gleich der Menge dieser gleichen Substanz ist, welche das Bad in derselben Zeit wieder auflösen
kann.
Auf diese Weise wird an der Innenseite der Wandung auf der ganzen mit dem Bad in Berührung stehenden
Fläche eine Haut gebildet, die, zwischen der Wandung
und dem Bad liegend, die Wandung als solche der unmittelbaren Einwirkung des Bades selber entzieht.
Es konnte festgestellt werden, daß die diese Haut bildenden Stoffe praktisch keinerlei Einfluß auf die
in der Glasindustrie und ähnlichen Industrien gebräuchlichen feuerfesten Materialien hatten, so daß
diese nicht allein gegen das Glasbad, sondern auch gegen alle anderen Angriffe geschützt sind, die eine
Anfressung der Wandung herbeiführen können. Diese ίο Tatsache erklärt sich dadurch, daß die auf der Anode
sich absetzenden Substanzen alkaliarm oder -frei sind und ausKieselerdeSi O2 oder ähnlichenOxyden bestehen.
Was die Stoffe anbelangt, die das Bad selbst etwa aus dieser Zwischenschicht herauszieht, können diese
das Bad nicht verschmutzen, weil dieses in der Schicht nur seine eigenen Bestandteile finden kann und demnach
keine Fremdstoffe aufnimmt.
Beim Schmelzen von Glassorten, die hauptsächlich aus einem Gemisch von Alkalisilikaten bestehen, erao
folgt die Zersetzung des Bades durch den elektrischen Strom gemäß der nachstehend für Natriumsilikat angegebenen
Reaktion:
Na2 Si O3 = 2 Na+ + Si O3" ". (1)
Letzteres führt seinerseits zur Entstehung von Kieselerde nach der Reaktion:
SiO3- = SiO2+V2 O2. (2)
An der Anode setzt sich deshalb eine Kieselerdeschicht ab, die die feuerfeste Wandung des Bades isoliert.
Diese Schicht hat eine geringere elektrische Leitfähigkeit als das die Wandung bildende Material, so
daß sich bei gleichbleibender Stromspannung die Stromstärke in dem Maße verringert, wie die Schicht
sich bildet, d. h., die in der Zeiteinheit sich niederschlagende Substanzmenge nimmt allmählich ab.
Andererseits besitzt das Bad gegenüber der Substanz eine gewisse Lösungsfähigkeit. Nach einer gewissen
Arbeitszeit wird sich daher von selbst ein Gleichgewicht herstellen, bei dem die in einer gegebenen
Zeit von dem Strom niedergeschlagene Substanzmenge gleich der Substanzmenge ist, die in der gleichen
Zeit von dem Bad aufgelöst wird. Die feuerfeste Wandung bleibt dann von einem indifferenten
Stoff gleichbleibender Schichtdicke bedeckt. Von dem Augenblick an, in dem das Gleichgewicht eintritt,
stabilisiert sich die Stromstärke, die von Beginn des Vorgangs an allmählich abnahm, und bleibt konstant,
sofern nicht zufällig eine lokale Ablösung der niedergeschlagenen Schicht eintritt. In diesem Falle wird
der elektrische Strom augenblicklich wieder stärker und repariert so automatisch die Isolierschicht, worauf
sich nach einer gewissen Zeit der frühere Gleichgewichtszustand wieder einstellt.
Bei einer aus vielen Bestandteilen bestehenden chemischen Zusammensetzung des Schmelzbades kann
der auf der Wandung sich bildende Überzug aus einer Mischung verschiedener Stoffe bestehen. So kann
man bei Glassorten mit kleinem Ausdehnungskoeffizienten, welche Borsäure enthalten, auf der
Anode die Bildung von Kieselerde und Boroxyd beobachten. Letzteres entsteht aus den folgenden
Zersetzungsreaktionen:
Na2B4O. =2 Na++B4O,--, (3)
B4O7- =2 B2O3+ V2 O2. (4)
! Um als Anode wirken zu können, muß die zu schützende Wandung im heißen Zustand genügend stromleitend
sein. Bekanntlich sind selbst die gewöhnlichen feuerfesten" Materialien in einem gewissen Maße Stromleiter,
wenn man sie auf eine genügend hohe Tempej ratur bringt, was im allgemeinen beim Schmelzen von
Werkstoffen wie Glas der Fall ist. Um die Anwendung j der Erfindung zu erleichtern, ist es jedoch mitunter
notwendig, für die Behälterwandung ein hinsichtlich j seiner Leitfähigkeit besonders ausgewähltes Material
: zu verwenden oder eine Grundschicht aus gewöhnlichem feuerfestem Material mit einem Überzug eines
solchen Spezialmaterials zu bekleiden. So kann man für diese Bekleidung Oxyde seltener Erden, wie beispielsweise
Zirkonerde ZrO2, allein oder in Verbindung
untereinander oder mit anderen Oxyden verwenden. Eine Mischung von Zirkonerde ZrO2 und
Magnesia Mg, 6o°/0 zu 40%, bringt in der Praxis besonders gute Ergebnisse. Für gewisse Fälle kann
j es vorteilhaft sein, kohlenstoffhaltige Materialien, wie Graphit, Siliciumkarbid usw., die den Vorteil einer
sehr guten Leitfähigkeit haben, zu verwenden.
Unter diesen Umständen kann man gegebenenfalls sogar für die Grundschicht ein feuerfestes Material
nehmen, welches von geringer Güte ist und aus diesem Grunde normalerweise für den Bau von Glasschmelzofen
nicht verwendet wird. go
Was die Kathode anbelangt, kann diese beispielsweise aus einem wassergekühlten Eisenrohr bestehen.
Bei elektrischen öfen, die dadurch geheizt werden, daß man einen mittels Elektroden, z. B. Graphitelektroden,
zugeführten Strom durch das Bad leitet, kann man als Kathode zweckmäßig eine dieser Elektroden
benutzen, und zwar diejenige Elektrode, die der zu schützenden Wandung am nächsten liegt.
Während vorstehend die Erfindung in ihrer Anwendung auf die Glasindustrie beschrieben worden ist,
kann das Verfahren mit gleichem Vorteil bei ähnlichen Industrien, wie z. B. in der Silikatindustrie,
Zementindustrie usw., Anwendung finden.
Außerdem ist die Erfindung nicht nur auf die Wandungen der das Schmelzbad enthaltenden Wanne
oder des Behälters, sondern auch auf den Schutz der Brücken, Schwimmer, Überläufe oder sonstigen im
Innern des Behälters angeordneten Stücke anwendbar, die bekanntlich nach den für sie gegebenen
Arbeitsbedingungen im allgemeinen einem sehr raschen Verschleiß unterliegen. Schließlich ist die Anwendung
der Erfindung bei jeglicher Art von' Beheizung der öfen gegeben.
Claims (6)
1. Verfahren zur Verhütung des Anfressens der Wandung von Schmelzbehältein für Glas und
andere schwer schmelzende Werkstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenfläche der
Wandung eine Schutzschicht erzeugt wird, indem durch das Werkstoffbad ein elektrolytisch wirkender
Strom geschickt wird und dabei die Wandung als Anode verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zu schützende Wandung auf
ihrer Innenfläche durch eine Bekleidung ans leitendem
Material leitend gemacht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Wandung oder deren Bekleidung Oxyde seltener Erden, wie z. B. Zirkonerde,
allein oder in Verbindung mit anderen Oxyden verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wandung oder deren
Bekleidung ein Gemisch von Zirkonerde und Magnesia im Verhältnis von 60% zu 40°/,, verwendet
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wandung oder deren
Bekleidung kohlenstoffhaltige Stoffe, wie Graphit, Siliciumkarbid, verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 bei elektrischen Schmelzofen, bei denen das Bad durch
mittels Elektroden, z. B. Graphit elektroden, zu- und durch das Bad hindurchgeführten elektrischen
Strom geheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine dieser Elektroden, vorzugsweise die der zu
schützenden Wandung am nächsten liegende Elektrode als Kathode benutzt wird.
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