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Glasschmelzofen Zur Herstellung der Schmelzräume in Glasschmelzöfen
werden im allgemeinen zwei Gruppen von feuerfesten Bausteinen verwendet, nämlich
Steine aus Tonerde und Steine aus mit Kalk gebundener Kieselerde, die im folgenden
als Siliziumsteine bezeichnet werden. Der untere Teil oder die Sohle der Schmelzräume,
die bis zur Oberfläche des geschmolzenen Glases reicht und infolgedessen mit dem
geschmolzenen Glas ständig ;in Berührung steht, wird gewöhnlich aus Ton erdesteinen
hergestellt, die man als Sohlensteine' (flux blocke) bezeichnen kann. Die Steine
aus Tonerde werden vorzugsweise für die Sohle der Schmelzräume verwendet, da siie
chemischen und mechanischen Angriffen des sich im Behälter bewegenden Glases gut
widerstehen. Der Oberbau der Schmelzräume wird dagegen im allgemeinen aus Siliziumste.inen
hergestellt, da diese nur in sehr geringem Maße angegriffen werden und die Hauptanforderung,
die man an sie stellen muß, erfüllen. Siliziumsteine haben nämlich bei hoher Temperatur
genügende mechanische Festigkeit, um den Druck des Oberbaues aushalten und einem
Zerspringen den nötigen Widerstand entgegensetzen zu können. Dies ist besonders
wichtig, weil jedes abgespaltene Stück des Oberbaues unmittelbar (in die Glasschmelze
fallen und diese verunreinigen würde. Da sich jedoch solche Abspaltungen nicht völlig
vermeiden lassen, ist es vorteilhaft, für den Oberbau solche feuerfesten Stoffe
zu verwenden, die von der Glasschmelze aufgenommen oder einverleibt; werden, wie
dies mit Kieselerde der Fall ist. Während die Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen
ohne Verformung für beide Gruppen von Bausteinen wichtig
ist, können
sich die Bausteine in ihrer Widerstandsfähigkeit gegen andere Einflüsse oder Angriffe
weitgehend unterscheiden. Es ist daher in der Technik bekannt, daß Steine derSohle
der Schmelzräume nicht auch ohne weiteres für den Oberbau derselben geeignet zu
sein brauchen.
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In dieser Hinsicht bildet der Teil des Oberbaues, der oberhalb der
Oberfläche der Glasschmelze, jedoch unterhalb des Gewölbes liegt, ein besonderes
Problem. Dieser Teil ist den Angriffen der alkalischen Dämpfe ausgesetzt, die aus
der Glasschmelze austreten, und zwar sind diese Angriffe an den Stellen am heftigsten,
wo die alkalihaltigen Flammen direkt auf die Wandungen des Oberbaues auftreffen.
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Wenn Siliziumsteine, die für das Gewölbe völlig ausreichen, in dem
unteren Teil des Oberbaues verwendet werden, so sind sie diesen heftigen Angriffen
besonders ausgesetzt und werden infolgedessen weggefressen. Das sich hierbei bildende
Alkalisilikat fließt dann an den jetzt allgemein üblichen aluminiumhaltigen Sohlensteinen
herunter und nimmt genügend Aluminium auf, um undurchsichtige Entglasungsstreifen
zu bilden, und zwar besonders bei Flaschenglas.
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Wenn die besonders feuerfesten (mullite) Steine, die für die Sohle
des Behälters verwendet werden, für den unteren Teil des Oberbaues benutzt werden,
so bewirken die Alkalldämpfe an der Oberfläche die Bildung von rückkristallisiertem
Korund, der sich schichtweise ablöst und beim Hineinfallen in die Glasschmelze feste
Stücke oder Stränge bildet. Diese Korundbildung verursacht Störungen in den Kanalöffnungen,
wo sich durch Abscheidung auf dem Boden und durch -Abblättern von der Decke und
den Seitenwänden, genügend Fremdstoffe ansammeln, um die Flammen abzulenken, wodurch
eine ungnügende Erwärmung und ein Angreäferi der Bausteine an anderen Stellen, auf
die dann. die Flammen auftreffen, bewirkt werden kann.
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Es ist bekannt, daß durch Schmelzen von Mischungen aus Tonerde und
Kieselerde, in denen der Gehalt an Tonerde überwiegt, und durch anschließendes Gießen
in Formen Bausteine hergestellt werden können, die für Glasschmelzräume gut verwendbar
sind, d. h. als Steine, die mit dem geschmolzenen Glas in Berührung kommen. Es ist
auch bekannt, däß größere Zusätze von Zirköniumoxyd, beispielsweise bis zu 6o °/o,
solchen Bausteinen zugegeben werden, um :sie zu verbessern.
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Es ist nun entdeckt worden, daß, wenn nur io °/o Zr 02 den Tonerde-Kieselerdesteinen
vor dem Gießen zugesetzt werden, die Eigenschaften dieser Steine bei Verwendung
für den Oberbau sich in ganz unerwarteter Weise ändern. Eine Krustenbildung findet
jetzt nicht mehr statt,, so daß die Bildung von Stücken und Strängen verhindert
und eine Ablenkung der Flammen in den Kanalöffnungen vermiedenwird. Auch wird die
Widerstandsfähigkeit gegen eine chemische Auflösung durch die konzentrierten. Alkalien
erhöht, so daß bei den neuartigen Erzeugnissen eine größereLebensdauer erzielt wird,
während das Eintreten von Bausteinmasse in die Glasschmelze auf ein Mindestmaß beschränkt
bleibt.
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In der Zeichnung, in. der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt
ist, zeigt Fig. z einen Teil eines Längs@mittelschnittes!durch einen der üblichen
Glasschmelzräume, Fig. z eine Ansicht, des Glasdurchlasses (dog house) desselben,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorderwand desselben und Fig. q. einen Schnitt durch
eine Zugangsöffnung. In der Zeichnung sind a die Vorderwand, b der Pfosten der Zugangsöffnung,
c die Bodenplatte der Zugangsöffnung, d der Oberbogen der Zugangsöffnung, e die
Bordsteine, f der Oberbogen des Glasdurchlasses, g der Mauermantel des Glasdurchlasses,
h der Deckel der Brückenwand, j die Ablenkwand, h die Giebelwand und
l Sohlenseine.
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Die Erfindung ist wirkungsvoll und nutzbringend bei den Bausteinen
verwendbar, welche die Vorderwand a, die Pfosten b, die Bodenplatten. c,
den Oberbogen d, die Bordsteine e, den Oberbogen f,
den Mauermantel
g, den Deckel la, die Ablenkwand j und die Giebelwand k bilden, da diese den Teil
des Oberbaues ausmachen, der oberhalb der Glasschmelze-und unterhalb des Gewölbes
liegt.
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Das für die Bausteine des Oberbaues benötigte Zirkoniumoxyd kann in
vorteilhafter Weise dem Ausgangsmaterial zugesetzt werden, wie z. B. als gewöhnliche
zirkoniumhaltige Erze, als. Baddeleyite oder ähnliche Erze, die hauptsächlich aus
Zirkoniumoxyd bestehen, und zwar rein oder in Mischung. Da .das Ausgangsmaterial
geschmolzen werden muß, so beeinflußt es die chemische Zusammensetzung des: Erzeugnisses.
Zur Herstellung von Steinen für den Oberbau kann jedes Erz oder auch jeder Zusatz
verwendet werden, der Zr02 liefert, der die gewünschte Zusammensetzung von Ton-
und Kieselerde zuläßt und der nicht den Schmelzfluß über ein zulässiges Maß erhöht,
wie dies durch Eisenoxyd, Titanoxyd, Erdalkalien und Alkalien geschieht.
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i o bis: 15 o/9 Zr 02 genügen, um bei einem Oberbau aus, gegossenen
Tonerde- und Kieselerdezusammensetzungen die Bildung von Krusten zu verhindern,
ganz gleich ob besonders feuerfester Stein oder eine Mischung aus Korund und besonders
feuerfestem Stein neben Zirkoniumoxyd in der Kristallphase vorhanden sind. Während
eine Zunahme an 7tVrkoniumgehalt die Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe
erhöht, ist ein solcher vermehrter Zirkoniumgehalt bei einer Verwendung der Bausteine
für den Oberbau nicht erforderlich, da hier das Vorhandensein des Zirkoniums nur
wegen seiner Eigenschaft besonders erwünscht ist, daß es, gemäß der Erfindung, eine
Krustenbildung verhindert, wenn die Bausteine den brennenden Gasen ausgesetzt sind.
Die oben angegebenen io bis i 5 °/o reichen für diesen Zweck völlig aus,.