DK168374B1 - Fremgangsmåde ved og anlæg til tilvirkning af smeltet glas - Google Patents

Description

DK 168374 B1

Opfindelsen vedrører fremstilling af glas i et kontinuert virkende anlæg, hvori de forskellige faser i den proces, der fører til opnåelse af et materiale, der egner sig til formning, i hovedsagen smeltning, klaring 5 og konditionering, foregår medens materialet bevæger sig igennem anlægget, og passerer successive, relativt afgrænsede zoner.

For bedre at holde styr på de nævnte faser i processen, giver opfindelsen anvisning på midler til 10 bedre adskillelse mellem de nævnte zoner, og navnlig regulering af strømmen af smeltet glas fra en zone til den næste.

Opfindelsen vedrører især smelteovne med stor produktionskapacitet, eksempelvis ca. 600 t/d, når der 15 er tale om fremstilling af flydeglas eller 300 t/d når det drejer sig om flaskeglas, men opfindelsen kan også med fordel anvendes til mindre anlæg, desto mere som den pågældende produktion stiller store krav hvad angår klaring og/eller den kemiske og varmemæssige homogeni-20 tet i det glas, der skal leveres til formningsstationerne .

De sædvanligvis anvendte løsninger i industrielle anlæg og den måde hvorpå de anvendes, afhænger af arten af produktionen, men de har til fælles det mål, 25 at styre smelteprocessen adskilt fra konditioneringen af det glas, der skal leveres til formningsstationerne.

En sådan anskillelse kan eksempelvis opnås ved, at smeltekarret og konditioneringszonen er forbundet med hinanden gennem en neddykket rende, således at de to 30 zoners atmosfærer overhovedet ingen forbindelse har med hinanden. Dette er den sædvanlige opstilling for anlæg til produktion af flaskeglas og af isolations fibre.

De ovne, der benyttes til fremstilling af planglas og som har en væsentligt større produktionskapaci-35 tet, omfatter sædvanligvis en indsnævret del eller kanal, der forbinder smeltekammeret med udglødningskammeret, og hvis loft ikke er i kontakt med glasbadet.

DK 168374 B1 2 På visse punkter har brugen af renden visse fordele overfor brugen af den indsnævrede kanal, fordi der er adskillelse mellem atmosfæren i de to kamre, og der er bedre mulighed for fra smeltekarret at udtage glas, 5 der har bedre klaringskvalitet og /eller er koldere, fordi det befinder sig nærmere bunden end overfladen af badet, men en sådan rende kan reelt kun bruges ved ovne, der ikke har en produktionskapacitet på mere end 200 t/d, fordi rendens tværmål i praksis er begrænset 10 af den maksimale størrelse af rendeloftets bestanddele, som industrien til fremstilling af ildfaste legemer, er i stand til i dag at producere.

Til smelteovne til planglasindustrien, hvor produktionskapaciteten normalt når op på 600 t/d kan man 15 derfor ikke anvende en rende, og man må som ovenfor nævnt anvende en indsnævret kanal. For at undgå den ulempe, der kunne være resultatet heraf hvad angår kvaliteten af det glas, der føres til formningsstationen, udformes sådanne ovne med et længere konditionerings-20 kammer, og der dannes en meget kraftig konvektionsstrøm på op til f.eks. 5-10 gange den udtagne glasmængde, og hvor strømmen på overfladen cirkulerer fremad i retning mod udtagnings zonen efter passage gennem konditione-ringskammeret og gennem selve den indsnævrede kanal me-25 dens bundstrømmen, der kun er reduceret med den udtagne glasmængde, cirkulerer i modsat retning.

En sådan konvektionsstrøm bevirker kraftig slitage på de ildfaste bestanddele af kanalen, og indvirker således på disse bestanddeles levetid, og viser sig 30 desuden at indebære stort energiforbrug, eftersom glasset, inden det udtages til formning, gennemgår flere termiske cyklus'er med afkøling og genopvarmning af glasset mellem klaringstemperaturen og udglødningstemper a tu ren.

35 Opfindelsen tager sigte på at afhjælpe eller i det mindste væsentligt reducere disse ulemper ved hver DK 168374 B1 3 af de ovenfor beskrevne løsninger med render og med indsnævret kanal.

Opfindelsen angår således en fremgangsmåde ved kontinuert tilvirkning af glas i en smelteovn med kar, 5 hvori råmaterialet i smeltet tilstand først tilføres en i opstrømsenden af karret beliggende smeltezone, og derefter i retning mod karrets nedstrømsende tilføres successive zoner, der er tilordnet hver sin fase af glastilvirkningsprocessen såsom klaring og konditione-10 ring forud for formning, gennem i det mindste en inds- . nævret sektion af karret, hvilken fremgangsmåde ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at der i den øvre del af glasgennemgangsåbningen opstrøms for den tværmålreducerede sektion iværksættes en glasstrøm i retning fra 15 sektionens nedstrømsende til dennes opstrømsende, hvilken glasstrøm er en overfladisk returstrøm.

Ved udøvelse af opfindelsen kan returstrømmen hensigtsmæssigt tilvejebringes ved reguleret opvarmning af glasset i åbningens nedstrømszone, hvilken opvarm-20 ning fortrinsvis tilvejebringes ved lokal optagelse af energi ved Jouleeffekt i glasmassen, ved hjælp af mindst én i badet i nedstrørnszonen beliggende elektrode.

Hensigtsmæssigt kan der overfor atmosfæren 25 og/eller udstrålingen dannes mellem sektionens opstrømszone og nedstrømszone en adskillelse, der fortrinsvis befinder sig i nærheden af tilgangsåbningen til sektionen, og som når op til overfladen af smelte-glasbadet eller i hvert fald til et på badets overflade 30 værende lag råmateriale, hvorhos returstrømmen når frem til i hvert fald zonen i lod med denne adskillelse.

Hensigtsmæssigt efterlader adskillelsen fri passage for smelteglasset op til en højde på i det mindste 80% af dybden i badet ved nævnte adskillelse.

35 Fortrinsvis foretages udtagningen af glas fra sektionens opstrømszone, navnlig fra smeltezonen, i ho- DK 168374 B1 4 vedsagen fra en strøm i mellemhøj de i badet ved nævnte adskillelse.

Separeringen mellem den overfladiske returstrøm og udtagningsstrømmen befinder sig hensigtsmæssigt på i 5 det mindste 90% af højden af nævnte fri passage for glasset ved adskillelsen, således at man herved undgår slitage på selve adskillelsen.

I henhold til en særlig hensigtsmæssig udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen, kan rå-10 materialeblandingen, som indføres i ovnen, fordeles over hele den zone af badet, der befinder sig opstrøms for en første adskillelse, hvorhos nævnte zone af badet opvarmes ved Joule-effekt i selve glasset, således at smelteprocessen foregår under "koldt loft".

15 I så fald kan glasset nedstrøms for nævnte før ste adskillelse hensigtsmæssigt udsættes for opvarmning til i det mindste den for klaring af glasset sædvanlige temperatur, hvorved der sikres yderligere fjernelse af de gasbobler, der under smeltningen optræder i badet 20 eller som selve råmaterialet har indført i badet.

Opfindelsen angår også et anlæg til kontinuert tilvirkning af smeltet glas under udøvelse af den ovenfor beskrevne fremgangsmåde, hvilket anlæg er af den art, der i en ovn med aflangt kar omfatter flere suc-25 cessive kamre, der gennemstrømmes af glasbadet, og som er tilordnet smeltning og konditionering af det smeltede glas forud for formning, og hvor i det mindste en del af karret har en indsnævret sektion mellem to af nævnte kamre, hvilket anlæg ifølge opfindelsen er ejen-30 dommeligt ved, at der nedstrøms for sektionens åbning til det på opstrømssiden heraf beliggende kammer findes midler, der er indrettede til i glasbadet at tilvejebringe en i retning fra nedstrømsenden til opstrømsenden cirkulerende, overfladisk returstrøm til nævnte 35 kammer opstrøms for nævnte indsnævrede sektion.

En sådan strøm kan tilvejebringes ved lokaliseret opvarmning af glasbadet, hvorved der dannes en kon- DK 168374 B1 5 vektionsstrøm, der cirkulerer i lukket kreds - skematisk som en rem - og med henblik herpå kan anlægget til lokal opvarmning hensigtsmæssigt omfatte varmeorganer, der fortrinsvis udgøres af mindst én elektrode, der er 5 neddykket i glasbadet, nedstrøms for sektionens åbning til opstrømskammeret.

Hensigtsmæssigt kan der øverst i nævnte åbning findes mindst en lodret bevægelig skillevæg, der for atmosfæren ovenover badet skaber adskillelse mellem op-10 strømsside og nedstrømsside.

Fortrinsvis befinder elektroden sig i en afstand fra væggen på maksimalt 3 gange dybden af badet på det pågældende sted, fortrinsvis en afstand på mellem det halve og det dobbelte af denne dybde.

15 Hensigtsmæssigt kan skillevæggen være højdeind stillelig med henblik på tilpasning til højden af glasbadet og til tykkelsen af det lag råmateriale, der eventuelt er tilstede på overfladen af badet, og for i påkommende tilfælde at sikre tætslutning ved kontakt 20 mellem væggen og det nævnte lag, eller ved at væggen trænger ned i badet til en dybde, der kan være op til 20% af dybden af badet.

Returstrømmen kan gøres mere ensartet over hele bredden af passagen for glasset, såfremt der anvendes 25 flere elektroder, der er opstillede i et og samme lodret tværplan. Hvis den indsnævrede sektion har lille tværmål kan elektroderne placeres vandret, og eventuelt strække sig fra den ene sidevæg til den modstående sidevæg og der kan være tale om mindst to elektroder til 30 uafhængig varmeudvikling på det pågældende sted.

I et anlæg, hvor der anvendes flere lodrette elektroder i et tværplan, kan afstanden mellem de yderste elektroder være på mellem 0,8 og 1,2 gange bredden af sektionen.

35 For at forbedre kvaliteten af det udtagne glas, uafhængigt af den udtagne mængde, er det i henhold til DK 168374 B1 6 opfindelsen hensigtsmæssigt opstrøms for skillevæggen, at opstille elektroder i sådanne positioner, at de konvektionsstrømme, disse elektroder frembringer, er i stand til at afgrænse de konvektionsstrømme, der knyt-5 tes til de elektroder, som frembringer returstrømmen, således at de bringer returstrømmen i ligevægt og bidrager til regulering af returstrømmen, samtidigt med at der er kraftig omrøring af glasset på det pågældende sted.

10 I henhold til endnu en hensigtsmæssig udførel sesform for anlægget ifølge opfindelsen, kan der i den indsnævrede sektion, og ved skillevæggen, være anbragt en tærskel af højde på mellem 5 og 15% af dybden i badet, hvilken tærskel fremmer den nævnte omrøring og den 15 nævnte regulering af den konvektionsstrøm, der knytter sig til returstrømmen.

I henhold til en særlig hensigtsmæssig udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen, kan anlægget være udformet med et smeltekammer, anbragt opstrøms for 20 skillevæggen og udstyret med elektroder, der kan dykkes ned i glasbadet og er ført gennem bunden af kammeret eller kammerets vægge, eller ovenfra, hvilke elektroder har midler til elektrisk forsyning med en til ovnens kapacitet afpasset effekt, hvorhos anlægget desuden om-25 fatter organer til fordeling af råmaterialeblandingen over den zone af karret, der befinder sig opstrøms for skillevæggen.

I sidstnævnte udførelsesform kan skillevæggen virke tætsluttende for atmosfæren ved at den blot berø-30 rer overfladen på badet, eftersom laget af pulverformet råmateriale, der skal smeltes, kommer i anlæg mod væggen medens returstrømmen, som frembringes af elektroderne på nedstrømssiden også modvirker den direkte passage af ikke-smeltet materiale.

35 I praksis og navnlig når opfindelsen anvendes ved en smelteovn med "koldt loft", d.v.s. hvor zonen DK 168374 Bl 7 opstrøms for skillevæggen er fuldstændigt overdækket af et lag råmateriale, er det hensigtsmæssigt at foretage regulering af returstrømmen ved hjælp af målinger af glastemperaturen på begge sider af skillevæggen, eksem-5 pelvis ca. 10 cm fra væggen og ned til en lille dybde på ca. 5 cm i badet. Eksistensen af returstrømmen konstateres ved at der er højere temperatur på nedstrøms-siden af væggen end på opstrømssiden heraf, og der kan nemt etableres korrelation mellem temperaturforskellen 10 og returstrømmens egenskaber.

Ældre anlæg kan nemt modificeres til udøvelse af opfindelsen. Når opfindelsen imidlertid udnyttes under opbygning af en ny ovn, fører den til en enklere og billigere struktur, idet den for en ovn med smeltekar 15 sædvanlige, neddykkede rende, erstattes med en vertikalt bevægelig skillevæg, der tilbageholder det overfladiske lag af råmateriale. En sådan løsning giver mulighed for meget bredere passage og dermed mulighed for meget større produktionskapacitet på f.eks. mere end 20 400 t/d med henblik på fremstilling af glas af høj kva litet, under opnåelse af længere levetid for de ildfaste bestanddele, der omgiver udgangen for glasset.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor 25 fig. 1 der er et lodret snit langs snitlinien I- I i fig. 2, viser en elektrisk glassmelteovn med koldt loft i den i og for sig kendte udformning, med skematisk angivelse af konvektionsstrømmene i nærheden af elektroderne i smeltekammeret, 30 fig. 2 et vandret snit gennem ovnen langs snit linien II-II i fig. l, med angivelse af placeringen af elektroderne, fig. 3 et langsgående snit langs snitlinien III-III i fig. 4, i udtrækningszonen i en ovn af den i fig.

35 1 og 2 viste type, modificeret i henhold til opfindel sen, idet der er anbragt en lodret bevægelig skillevæg, DK 168374 B1 8 der danner spærring for det lag råmateriale, der er på overfladen af badet, samtidig med at renden er erstattet med en indsnævret kanal, fig. 4 et lodret snit i den samme zone, langs 5 snitlinien IV-IV i fig. 3, med angivelse af placeringen af de forskellige elektroder, fig. 5 et langsgående snit langs snitlinien V-V i fig. 6, i udtræknings zonen i ovnen ifølge opfindelsen, udformet med en indsnævret udtrækningssektion, der 10 foroven er spærret af en lodret bevægelig skillevæg, der tilbageholder overfladelaget, fig. 6 et vandret snit gennem den samme zone, langs snitlinien vi-VI i fig. 5, med nærmere angivelse af formen af spærrevæggen, og placeringen af elektro-15 derne i forhold hertil, fig. 7 et skematisk planbillede af en ovn, til forklaring af udformningen og virkemåden i henhold til opfindelsen, og fig. 8 et diagram, der for to udtrækningsmængder 20 angiver hastigheden af glasset som funktion af højden i badet i lod med skillevæggen, og i det langsgående sym-metriplan i udtrækningskanalen.

Den i snit i fig. 1 og 2 viste, kendte, elektriske ovn med koldt loft, omfatter et smeltekar 1 25 hvis bund 2 er udformet med to rækker af tre lodrette elektroder 3 i et kvadratisk mønster, jfr. FR patentskrift nr. 2 552 073, hvilke elektroder forsynes med strøm gennem ikke-viste ledninger, og sikrer en i hovedsagen ensartet udvikling af energi mellem elektro-30 derne. På denne måde kan temperaturen i glasbadet 4 i hovedsagen få den samme værdi overalt i karret. Et overfladelag 5 af smeltbart råmateriale påvirkes af de konvektionsstrømme, som de enkelte elektroder frembringer, og som her antydes ved sløjfer med pile. De 35 hurtigste af disse konvektionsstrømme beskriver i et plan der indeholder elektrodens akse, en bane, der har DK 168374 B1 9 form som en paraply, idet der rundt om elektroden 3 er en opadgående strøm 6 der repræsenterer skaftet, medens strømmen øverst spreder sig radialt udadtil svarende til skærmen. Det er denne radialt udadgående 5 strøm 7 der sørger for størsteparten af overføring af varme og materiale mellem smeltebadet 4 og det overfladiske lag 5 af pulvermateriale.

Den radiale strøm 7 afkøles ved kontakt med overlaget 5 og overtager nyt glasmateriale fra dette 10 lag. Hastigheden af denne strøm 7 falder med afstanden fra elektroden 3, og en strøm 7, der møder den tilsvarende strøm fra naboelektroden eller fra en væg afbøjes nedad ved strømmen 8. Nederst afbøjes strømmen 8 til en strøm 9 i retning mod elektroden, hvilken 15 strøm, der vedrører en større højde, end den radialt udgående strøm 7, tvinge det medbragte materiale til at gennemgå den samme torusformede konvektionssløjfe.

Den her givne beskrivelse af den torusformede konvektionssløjfe for hver elektrode er naturligvis 20 ret skematisk, men det forstås dog, at konvektionsstrømforholdene i badet indebærer en væsentlig større hastighed i den øverste del af badet, end i den neder-ste del heraf, hvor det frembragte glas dekanteres, og det er specielt i området ved strømmen 9 at der er 25 glasoverføring. Dette antydes med stiplet streg 10 i fig. 1, og glasset overføres således fra den ene zone til den næste, og forlader til sidst karret ved en strøm 11 i en udtagningsåbning 12 i den ene sidevæg 13 af karret, hvilken åbning 12 munder ud i en kanal 30 14 der fører til et konditioneringskammer 15.

Denne repræsentation af vekselvirkningen mellem hosliggende konvektionssløjfer, som begrænser mulighederne for overføring af materiale fra en sløjfe til en anden i den nederste del af badet, og tvinger det over-35 førte materiale til at gennemgå hver enkelt sløjfe, bidrager til forståelse af fordelene ved opfindelsen, der DK 168374 B1 10 nu skal beskrives mere detaljeret under henvisning til udførelseseksempler.

Fig. 3 og 4 viser en ovn, som er ekstrapoleret fra den under henvisning til fig. 1 og 2 ovenfor be-5 skrevne ovn, og som er blevet modificeret i henhold til opfindelsen.

Denne modifikation går ud på i den øverste del af karret 21 at anbringe ophængte vægge 23 (a, b, c) der understøttes af sidevæggen 22 i nedstrømsenden og 10 som er dykket ned i badet 21a, hvilke vægge er således opstillede, at de danner skilleflade for atmosfæren i karret 21, og tilbageholder det overfladiske lag 24 af råmateriale, der skal smeltes. Disse vægge 23 er indlagt i det regelmæssige mønster af elektroder 25, 15 hvoraf der kun vises fire moduler på hver tre elektroder, således at der dannes et homogeniseringskammer 26 hvor der ikke er overfladelag, og hvor der er to elektroder 25a og 25b, der er opstillede symmetrisk i forhold til det lodrette langsgående symmetriplan gennem 20 den indsnævrede udtagningskanal 27, der erstatter den neddykkede rende som fandtes i den oprindelige ovn. Denne operation, der eksempelvis kan foretages efter en alvorlig beskadigelse af den øverste del af nævnte rende, som således afskaffes, giver en væsentligt bredere 25 passage for den udgående glasstrøm. Der kan på denne måde udtages væsentligt større glasmængder, desto mere som glasset afkøles mindre i en sådan indsnævret kanal end i en rende.

De torusformede konvektionssløjfer 28, der 30 knytter sig til de to elektroder 25a og 25b i kammeret 26 indstilles således, at de i hvert fald bringer ligevægt med de konvektionssløjfer, der knytter sig til elektroderne 25 i selve smeltekarret 21 og at de modvirker den direkte overføring af nyt glas fra 35 de elektroder 25', der befinder sig lige i nærheden af væggene 23 (a, b, c), således at dette glas meddeles DK 168374 B1 11 en kraftig omrøring, inden det når frem til indgangen til den indsnævrede sektion 27. I henhold til opfindelsen indstilles glasmængden i den konvektionssløjfe, der er tilknyttet hver af elektroderne 25a og 25b for-5 trinsvis på en værdi i det mindste lig med strømningsmængden for konvektionssløjferne for hver af de på opstrømssiden beliggende naboelektroder 251. For at få en mere effektiv aflukning med konvektionssløjferne fra nedstrømselektroderne 25a og 25b overfor konven-10 tionssløjferne fra opstrømselektroderne 25', anbringer man de ophængte skillevægge 23 (a, b, c) fortrinsvis i kortere afstand fra elektroderne 25 (a, b) end fra elektroderne 25'. Med den samme elektriske effekt på de forskellige elektroder, vil konvektionssløjferne ved 15 nedstrømselektroderne 25 (a, b) som vist i fig. 3 afgive ved foden af skillevæggene en kraftigere strøm af varmere glas, end fra opstrømselektroderne 25'. Nedenfor disse skillevægge opstår der således en overfladisk returstrøm, hvorfor det nu er muligt at løfte skille-20 væggene indtil de blot berører overfladen på glasbadet, uden risiko for forekomsten af de indledningsvis nævnte ulemper, såsom en direkte overføring af ikke-smeltet materiale.

I henhold til en hensigtsmæssig udførelsesform 25 er der nedstrøms for den indsnævrede sektion 27 og i den del 27a heraf, der munder ud i konditionerings-kammeret 30 anbragt yderligere elektroder 29.

I det nævnte område 27a er elektroderne 29 anbragt i en afstand til opstrømsvæggen 31 fortrins-30 vis større end afstanden til nedstrømsvæggen 32 af kammeret 27a. Herved opnås at de konvektionssløjfer, der knytter sig til elektroderne 29 i et vist omfang kan bidrage til virkningen af konvektionsstrømmen fra elektroderne 25 (a, b).

35 Elektroderne 29 har desuden til formål at sik re en homogen opvarmning af det glas, der når frem til DK 168374 B1 12 kammeret 27a og til eventuelt at sikre en yderligere klaring, når man som angivet i PR patentskrift nr.

2 550 523 indstiller den maksimale værdi og hastigheden af denne opvarmning.

5 Fig. 5 og 6 viser henholdsvis et lodret længdes nit og et vandret snit gennem en del af en ovn, udformet i overensstemmelse med opfindelsen. Smeltekarret 40 har forbindelse med nedstrømskammeret 41, hvor glasset konditioneres forud for formning, gennem en 10 indsnævret kanal 42, der munder ud ved 42a og som er anbragt under et varmt loft 43. I den øverste del af kanalen 42 og ved nedstrømsåbningen 44 fra karret 40 er der anbragt en spærrevæg 45, der ikke eller kun lidt er neddykket i glasbadet 46 og som i hovedsagen 15 har til formål at tilbageholde overfladelaget 47 af smeltbart materiale på badet 46 i smeltekammeret 40. Spærrevæggen 45 er fortrinsvis højdeindstillelig med henblik på, afhængigt af arbejdsforholdene for ovnen, at forhindre en direkte overføring af fast materiale 20 fra overfladelaget 47 til kanalen 42.

Umiddelbart nedstrøms for denne spærrevæg 45, d.v.s. ved indgangen til kanalen 42 er der i henhold til opfindelsen anbragt to elektroder 48a og 48b i fortrinsvis lidt kortere afstand fra spærrevæggen 45 25 end elektroderne 49a og 49b opstrøms for spærrevæggen.

Dimensioneringen af og den elektriske forsyning til elektroderne vælges desuden således, at i det mindste de konvektionssløjfer, der knytter sig til de 30 to elektrodepar 49a/48a og 49b/48b henholdsvis opstrøms og nedstrøms for spærrevæggen, kan justeres i indbyrdes ligevægt, dog med en lidt større strømningsmængde fra sløjferne på nedstrømssiden end fra sløjferne på opstrømssiden, og således at der ikke er direkte 35 overføring af nyt glasmateriale fra elektroderne 49a og 49b opstrøms for spærrevæggen 45.

DK 168374 B1 13

Under disse forhold og for ovnens nominelle udtagningsmængde skal spærrevæggen 45 hejses op til en sådan stilling, at den ikke længere er neddykket i badet 46, men befinder sig eksempelvis nogle få mm til 5 nogle få cm ovenover overgangsfladen mellem badet og overfladelaget af smeltbart materiale. Herved opnås, at de samvirkende konvektionssløjfer opstrøms og nedstrøms for spærrevæggen kun forstyrres lidt og at der er ensartet omrøring i smeltekarret 40. Desuden er der me-10 get svag slidpåvirkning på spærrevæggen 45 i forhold til de ovenliggende dele af en udtagningsrende i kendt teknik, eksempelvis renden 14 i fig. 1 og 2, hvilket generelt er årsagen til,at der er behov for kraftig afkøling af disse dele. Samtidigt er der mulighed for vi-15 suel kontrol af ligevægten mellem konvektionssløjferne på opstrømssiden og nedstrømssiden, og indstilling af den tilførte elektriske effekt og af dens fordeling.

Når ovnens produktion nedsættes eller ovnen eventuelt sættes i "stand by", skal spærrevæggen 45's 20 neddykningsdybde hensigtsmæssigt mindskes, indtil den kommer ud af kontakt med badet, medens den elektriske effekt til elektroderne på opstrømssiden og nedstrømssiden reduceres, men holdes dog på et tilstrækkeligt niveau til,at man undgår en devitrificering af glasset 25 i denne del af ovnen.

Når den normale produktion fra ovnen skal genoptages, skal effekten til nedstrømselektroderne 48 (a, b) forøges tidsmæssigt forud for forsyningen af de tilhørende elektroder 49 (a, b) på opstrømssiden og 30 af elektroderne i selve smeltekarret 49, medens spærrevæggen 45 først føres nedad i badet og til en dybde, der i det mindste svarer til tykkelsen af overfladelaget .

I henhold til en hensigtsmæssig udførelsesform 35 for ovnen kan man ved udgangen 42a fra den indsnævrede kanal 42, jfr. fig. 5 og 6, anbringe yderligere DK 168374 B1 14 elektroder 48 nedstrøms for elektroderne 48 (a, b), hvilke elektroder 48 forsynes og placeres således, at deres konvektionssløjfer understøtter konvektionssløjferne fra elektroderne 48 (a, b). Disse elektroder 48 5 er fortrinsvis anbragt i en eller flere tværgående rækker i kortere afstand fra den tværgående opstrømsvæg 50 i zonen 42a end fra den tværgående nedstrømsvæg 51. Disse yderligere elektroder 48 fuldender omrøringen af den udtagne glasmængde, og kan desuden sikre en 10 bedre klaring ved passende opvarmning af det glasmateriale, der når frem til de tilhørende konvektionssløjfer.

Disse elektroder har desuden til formål at sikre beskyttelse af elektroderne 48 (a, b) mod en eventuel 15 påvirkning på glasset i konditioneringskammeret 41 og at sikre fuld funktionsmæssig adskillelse mellem smeltekammeret 40 og konditioner ingskammeret 41 ved at begrænse materialeoverføring mellem disse kamre til alene den udtagne glasmængde, der hensigtsmæssigt fo-20 retages på det mellemste niveau eller eventuelt i nærheden af bunden, under betingelser der omtales nærmere senere under henvisning til fig. 8.

Det skal bemærkes, at den udtagne glasstrøm er siammen af glasstrømmen fra de enkelte smelteceller, der 25 udgøres af de konvektionssløjfer, der knytter sig til hver enkelt elektrode 49 i smeltekammeret og til vekselstrømmen mellem cellerne, hvorfor temperaturen i midterhøjden i disse vekselstrømme er meget ensartet over hele bundfladen. Det samme gælder for den udtagne 30 glasstrøm gennem kanalen 42, hvori der således er meget gode betingelser for yderligere klaring ved hjælp af elektroderne 48.

En anden fordel ved elektroderne 48 er at de giver mulighed for i varm tilstand at foretage repara-35 tion på spærrevæggen 45 eller om nødvendigt udskiftning af spærrevæggen.

DK 168374 B1 15

For en sådan reparation eller udskiftning kan man hensigtsmæssigt anvende en midlertidig spærrevæg, der eksempelvis udgøres af en afkølet metalkonstruktion, der adskiller atmosfæren i kanalen 42 og kamme-5 ret 41 fra atmosfæren i karret 40. Sådanne operationer på spærrevæggen 45 har under alle omstændigheder ingen varig indflydelse på kvaliteten af produceret glas eftersom den mængde materiale, der fra overfladelaget kan slippe ud til kanalen 42, er reduceret når 10 elektroderne 48 (a, b) forsynes på passende måde.

Udøvelsen af opfindelsen er meget generel, men den er specielt hensigtsmæssig for ovne med koldt loft, idet materialet smeltes ved hjælp af elektroder, der er opstillet på bundpladen eller i væggene eller er op-15 hængt og ovenfra trænger ned i smeltebadet og gennem overfladelaget af råmaterialet. I så fald vil man fortrinsvis anvende ophængte elektroder, der er specielt beskyttede overfor den oxyderende atmosfære, når de befinder sig opstrøms for spærrevæggen 5, eller elektro-20 der der er ført igennem bundpladen, såvel nedstrøms-elektroderne 48 (a, b) som de tilhørende elektroder 49 (a, b) umiddelbart opstrøms for spærrevæggen 45, således at der i forhold til spærrevæggen 45 er en vis symmetri mellem de samvirkende konvektionssløjfer 25 på opstrømssiden og nedstrømssiden. Sidstnævnte variant forenkler strukturen af det varme loft 43 ovenover kanalen 42, hvor opstillingen og den elektriske tilkobling af ophængte elektroder er vanskeligere at tage i brug end i kammeret med koldt loft.

30 Opfindelsen er desto mere fordelagtig som ovnens kapacitet er større, eftersom den tidligere nævnte grænse i tværmålet af en konventionel rende beror på vanskeligheden i at fremstille ildfaste dele af store dimensioner med passende mekanisk styrke i varm til-35 stand, specielt når det drejer sig om de bestanddele, der danner loftet oven over renden.

DK 168374 B1 16

De samme vanskeligheder forekommer imidlertid ikke når der er tale om en indsnævret kanal, eftersom den ophængte spærrevæg 45 kan udgøres af en samling af dele af relativ enkel form med lille tykkelse, der 5 er i stand til at tåle temperaturvariationerne, og som arbejder i hovedsagen "på højkant", hvorfor de mekanisk set ikke påvirkes ret meget, hvilket giver mulighed for at bygge en kanal med en bredde af størrelsesordenen 1,2-3 m for ovne med produktionskapacitet på 400 t/d 10 til 800 t/d.

Valget af dimensionerne af den indsnævrede kanal 42 er iøvrigt ikke bundet alene til den maksimale produktionskapacitet for ovnen og til den ønskede levetid for spærrevæggen 45, idet det også afhænger af egen-15 skaberne af det glas, der skal produceres, og til typen af drift for ovnen, f.eks. omfanget af variationer i udtrækningsmængde.

Valget af materialerne til bygning af den indsnævrede kanal og spærrevæggen afhænger også af nogle 20 af disse parametre. Til fremstilling af eksempelvis klart glas bør man ikke anvende ildfaste materialer der indeholder Cr203 som dog er mere korrosionsbestandige. Virkningen af denne begrænsning hvad angår spærrevæggen minimeres ved så vidt muligt at reducere den elektriske 25 effekt til nedstrømselektroderne 48 (a, b), der har "hydrodynamisk spærrevirkning", således at glasmængden i den overfladiske returstrøm ved underkanten af spærrevæggen og især temperaturen i denne strøm og dens hastighed holdes på de værdier, der strengt taget er 30 nødvendige, eftersom disse parametre er afgørende for holdbarheden af spærrevæggen. Det yderligere sæt elektroder 48 nedstrøms for de elektroder, der har spærrevirkning, har specielt den virkning, at det tillader en separat indstilling af spærreeffekten og en yderli-35 gere klaring.

Til yderligere belysning heraf skal vi under henvisning til fig. 7 omtale de forskellige karakteri- DK 168374 Bl 17 stika i en ovn, der til produktion af float-glas har en produktionskapacitet på 150 t/d.

Det rektangulære smeltekar 61 har et bundareal på ca. 45 m2 og den indsnævrede kanal 62 til udtræk-5 ning af smeltet glas har forbindelse med karrets langside, og har sit lodret, langsgående symmetriplan sammenfaldende med karrets symmetriplan.

Smeltekarret 61 er udstyret med fire moduler på 3 elektroder 63. Disse elektroder, der er opstillet 10 lodret på bunden af karret, udgøres af cylindriske stave af molybden. De er opstillede i et firkantmønster på 1,8 m i sidelængde, og har kontakt med badet over en længde på ca. 0,6-1 m idet dybden af badet kan variere fra 1 til 1,5 m alt efter glassets beskaffenhed og 15 driftsmåden for ovnen.

Disse elektroder forsynes med tre-faset elektrisk strøm under en fortrinsvis kontinuert variabel spænding, der kan nå op på 300 volt mellem faserne. De forskellige faser R, S, T, indkobles således, at der er '20 dannet to sæt på seks elektroder med indbyrdes omvendt faserækkefølge R, S, T; T, S, R, med symmetrisk opstilling i forhold til de hosliggende sæt, hvilken opstilling i sig selv er kendt fra det tidligere nævnte patentskrift.

25 Kanalen 62 har en bredde på mindre end 1,5 m.

Ved åbningen mellem smeltekarret 61 og kanalen er der opstillet en spærrevæg 64, som består af ildfaste legemer, og som styres i noter i karret 61's sidevægge således at spærrevæggen kan styres under sin højdeind-30 stilling, og holder overfladelaget af råmateriale tilbage i karret, og skaber atmosfæremæssig adskillelse mellem smeltekammeret og kanalen.

Ca. 0,8 m nedstrøms for spærrevæggen 64, d.v.s. tilnærmelsesvis halvvejs i kanalen 62*s længde og i 35 symmetrisk position i forhold til aksen gennem ovnen er der anbragt to elektroder 65 af samme type som elek- DK 168374 B1 18 troderne 63, hvilke elektroder 65 har til formål at skabe hydraulisk spærreeffekt for glasset ved spærrevæggen 64 og i den øverste del af kanalen 62.

I kanalen 62's udvidede del 62a foran kondi-5 tioneringskammeret 68 er der i bunden opstillet tre lodrette elektroder 66 i en positionering af samme art som for elektroderne 48 i den i fig. 5 og 6 viste ovn. Den effekt disse elektroder 66 afgiver, kan således nemt justeres uafhængigt af effekten fra elektro-10 derne 65.

Den totale, disponible effekt er på ca. 10.000 kVA for selve ovnen, og på 300 og 700 kVA for de to sæt elektroder henholdsvis 65 og 66. For en produktion på 150 t/d er det totale forbrug på ca. 0,9 kwh/kg glas, 15 hvilket er meget moderat i forhold til den udemærkede klaringskvalitet og den homogenitet, som kræves ved fremstilling af float-glas og til en specifik produktion på ca. 3,3 t glas pr. m2 bundareal i smeltekarret og pr. døgn.

20 Med denne produktionsmængde er temperaturen i det smeltede glas ved udgangen fra smelteovnen 61 på ca. 1450° C. Temperaturen holdes tilnærmelsesvis på samme værdi i det materiale, der går igennem den indsnævrede kanal 62, medens elektroderne 66 øger tem-25 peraturen til ca.1530 °C med henblik på yderligere klaring af det glas, der leveres til float-glas anlægget.

Denne driftsmåde indvirker meget gunstigt på levetiden for den indsnævrede kanal. Med den samme produktionsmængde vil en almindelig rende i en ovn af sam-30 me kapacitet være udformet med et tværsnitsareal på ca.

1/10 af den her angivne værdi, hvorved der er øget slidpåvirkning og kemisk korrosion. På grund af den normalt forekommende afkøling vil renden desuden være udsat for meget forskellige temperaturværdier, hvilket 35 indebærer mekaniske påvirkninger,der også indvirker meget ugunstigt på effektiviteten og levetiden for renden.

DK 168374 B1 19

Medens brugen af en rende anses for at ligge ved grænsen for anvendelsesmulighederne for ovne med produktionskapacitet på ca. 300-400 t/d, kan den tekniske løsning i henhold til opfindelsen med kombination af en 5 indsnævret kanal og en spærrevæg, der tilbageholder det overfladiske råmaterialelag, og med mindst en elektrode til dannelse af en konvektionssløjfe med overfladisk returstrøm under spærrevæggen, nemt ekstrapoleres til en væsentligt større produktionskapacitet ved forøgelse 10 af kanalbredden.

Pig. 8 viser for to driftstilstande variationen af glascirkulationshastigheden som funktion af afstanden til bunden 71 i en almindelig konfiguration af ovnen ifølge opfindelsen i den type der er vist i fig.

15 7, hvor spærrevæggen 64 lige netop når ned til over fladen 72 af badet. Hastigheden måles i lod med den på nedstrømssiden beliggende underkant 73 af spærrevæggen 64, og i det langsgående symmetriplan gennem kanalen.

20 Kurven A svarer til ovnens normale produktion, medens kurven B svarer til stærkt nedsat produktion i nærheden af "stand by". Den del af diagrammet, der befinder sig til venstre for den lodrette linie fra spærrevæggens underkant 73 - denne linie betragtes som 25 grænse for det overfladiske råmaterialelag 74 - sva rer til en cirkulation i retning opstrøm (negativ strømning), medens den del, der befinder sig til højre for denne linie svarer til en cirkulation med strøm (positiv strømning). For en given driftstilstand er ov-30 nens nominelle strømningsmængde lig med den algebraiske sum af positiv strømningsmængde og negativ strømningsmængde og den er her repræsenteret af den aritmetiske differens mellem arealet mellem kurven og ordinataksen i negativ retning og arealet mellem kurven og ordinat-35 aksen i positiv retning.

I praksis foregår indstillingen af den overfladiske returstrøm for en given struktur af ovnen og un-

Claims (18)

1. Fremgangsmåde ved kontinuert tilvirkning af glas i en smelteovn med kar, hvori råmaterialet i smeltet tilstand først tilføres en i opstrømsenden af karret beliggende smeltezone, og derefter i retning mod karrets nedstrømsende tilføres successive zoner, der er 35 tilordnet hver sin fase af glastilvirkningsprocessen såsom klaring og kond it ioner ing forud for formning, DK 168374 B1 gennem i det mindste én tværmålreducerende sektion af karret, kendetegnet ved, at der i den øvre del af glasgennemgangsåbningen opstrøms for den tværmålreducerede sektion iværksættes en glasstrøm i ret-5 ning fra sektionens nedstrømsende til dennes opstrømsende, hvilken glasstrøm er en overfladisk returstrøm.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at returstrømmen tilvejebringes ved reguleret opvarmning af glasset i åbningens nedstrøms-10 zone, hvilken opvarmning fortrinsvis tilvejebringes ved lokal optagelse af energi ved Joule-effekt i glasmassen, ved hjælp af mindst én i badet i nedstrømszo-nen beliggende elektrode.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, k e n -15 detegnet ved, at der overfor atmosfæren og/eller udstrålingen dannes mellem sektionens opstrømszone og nedstrømszone en adskillelse (23 a/b/c, 45, 64), der fortrinsvis befinder sig i nærheden af tilgangsåbningen til sektionen og som når ned til over-20 fladen af smelteglasbadet eller i hvert fald til et på badets overflade værende lag råmateriale, og at returstrømmen når frem til i hvert fald zonen i lod med denne adskillelse.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kende-25 tegnet ved, at adskillelsen efterlader fri passage for smelteglasset op til en højde på i det mindste 80% af dybden i badet ved nævnte adskillelse.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at udtagningen af glas fra sek- 30 tionens opstrømszone, navnlig fra smeltezonen, foretages i hovedsagen fra en strøm i mellemhøjde i badet ved nævnte adskillelse.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at separeringen mellem den over- 35 fladiske returstrøm og udtagningsstrømmen befinder sig på i det mindste 90% af højden af nævnte fri passage for glasset ved adskillelsen. DK 168374 B1

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 3-6, kendetegnet ved, at råmaterialeblandingen, som indføres i ovnen, fordeles over hele den zone af badet, der befinder sig opstrøms for en første adskil- 5 lelse, og at nævnte zone af badet opvarmes ved Jouleeffekt i selve glasset.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at glasset nedstrøms for nævnte første adskillelse udsættes for opvarmning til i det mind- 10 ste den for klaring af glasset sædvanlige temperatur.

9. Anlæg til kontinuert tilvirkning af smeltet glas, og af den art der i en ovn med aflangt kar omfatter flere successive kamre, der gennemstrømmes af glasbadet, og som er tilordnet smeltning (21, 40, 61) og 15 konditionering (30, 41, 68) af det smeltede glas forud for formning, og hvor i det mindste en del af karret har en indsnævret sektion (42, 62) mellem to af nævnte kamre, kendetegnet ved, at der nedstrøms for sektionens åbning til det på opstrømssiden heraf belig- 20 gende kammer findes midler (48 a/b, 65), der er indrettede til i glasbadet at tilvejebringe en i retning fra nedstrømsenden til opstrømsenden cirkulerende, overfladisk returstrøm til nævnte kammer opstrøms for nævnte indsnævrede sektion.

10. Anlæg ifølge krav 9, kendetegnet ved, at nævnte midler omfatter varmeorganer (48 a/b, 65. til lokal opvarmning af badet, hvilke organer fortrinsvis omfatter mindst én elektrode, der er neddykket i glasbadet, nedstrøms for sektionens åbning til op- 3. strømskammeret.

11. Anlæg ifølge krav 9 eller 10, kendetegnet ved, at der øverst i nævnte åbning findes mindst én lodret bevægelig skillevæg (45, 64), der for atmosfæren oven over badet (46, 72) skaber adskillelse 35 mellem opstrømsside og nedstrømsside.

12. Anlæg ifølge krav 11, kendetegnet ved, at elektroden (48 a/b, 65) befinder sig i en af DK 168374 B1 stand fra væggen (45, 64) på maksimalt tre gange dybden af badet på det pågældende sted, fortrinsvis en afstand på mellem det halve og det dobbelte af denne dybde.

13. Anlæg ifølge ethver af kravene 9-11, k e n -5 detegnet ved, at skillevæggen (45, 64) er udstyret med midler til højdeindstilling, hvormed skillevæggen kan føres ned i badet til en dybde på op til 20% af dybden af badet.

14. Anlæg ifølge ethver af kravene 10-12, 10 kendetegnet ved, at nævnte organer til lokal opvarmning omfatter flere elektroder, der er opstillede i et og samme lodret tværplan.

15. Anlæg ifølge krav 13, kendetegnet ved, at elektroderne er opstillede lodret og at afstan- 15 den mellem de yderste elektroder er på mellem 0,8 og 1,2 gange bredden af sektionen.

16. Anlæg ifølge ethver af kravene 11-15, kendetegnet ved, at der opstrøms for skillevæggen (45, 64) og i hovedsagen ud for elektroden eller 20 elektroderne (48 a/b, 65) findes en eller flere elektroder (49 a/b), der er indrettede til at frembringe konvektionsstrømme, som er i stand til at afgrænse de konvektionsstrømme, som de førstnævnte elektroder frembringer .

17. Anlæg ifølge ethvert af kravene 11-16, kendetegnet ved organer til fordeling af råmaterialeblandingen (47, 74) over den zone (40, 61) af karret, der befinder sig opstrøms for skillevæggen (45, 64), samt elektroder (49), der er neddykket i ba-30 det i nævnte zone, og organer til elektrisk forsyning med en til ovnens kapacitet afpasset effekt.

18. Anlæg ifølge ethvert af kravene 11-17, kendetegnet ved, at der i den indsnævrede sektion og i lod med skillevæggen (45, 64) findes en 35 tærskel af højde på mellem 5 og 15% af dybden i badet.