EA003539B1 - Устройство для расплавления или очистки неорганических веществ - Google Patents

Устройство для расплавления или очистки неорганических веществ Download PDF

Info

Publication number
EA003539B1
EA003539B1 EA200200771A EA200200771A EA003539B1 EA 003539 B1 EA003539 B1 EA 003539B1 EA 200200771 A EA200200771 A EA 200200771A EA 200200771 A EA200200771 A EA 200200771A EA 003539 B1 EA003539 B1 EA 003539B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
melt
coating
temperature
melting
crucible
Prior art date
Application number
EA200200771A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200200771A1 (ru
Inventor
Кристиан Кунерт
Уве Кольберг
Хильдегард Ремер
Original Assignee
Шотт Глас
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шотт Глас filed Critical Шотт Глас
Publication of EA200200771A1 publication Critical patent/EA200200771A1/ru
Publication of EA003539B1 publication Critical patent/EA003539B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F27B14/061—Induction furnaces
    • F27B14/063—Skull melting type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/021—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/42—Details of construction of furnace walls, e.g. to prevent corrosion; Use of materials for furnace walls
    • C03B5/425—Preventing corrosion or erosion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/42—Details of construction of furnace walls, e.g. to prevent corrosion; Use of materials for furnace walls
    • C03B5/44—Cooling arrangements for furnace walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2211/00—Heating processes for glass melting in glass melting furnaces
    • C03B2211/70—Skull melting, i.e. melting or refining in cooled wall crucibles or within solidified glass crust, e.g. in continuous walled vessels
    • C03B2211/71—Skull melting, i.e. melting or refining in cooled wall crucibles or within solidified glass crust, e.g. in continuous walled vessels within segmented wall vessels where the molten glass solidifies between and seals the gaps between wall segments

Abstract

Изобретение относится к устройству для расплавления или очистки неорганических веществ, в частности стекла, содержащему множество металлических трубок, подключенных к хладагенту и расположенных рядом друг с другом, совместно образующих емкость; высокочастотную катушку для подвода энергии внутрь емкости, металлические трубки имеют покрытие из искусственного материала, температура разложения которого ниже температуры расплава. Система охлаждения выполнена и расположена таким образом, что температура пограничного слоя расплава, непосредственно окружающего конструктивный элемент, лежит ниже температуры разложения материала покрытия.

Description

Изобретение относится к устройству для расплавления или очистки стекла или стеклокерамики.
Такие устройства известны в форме тиглей с твердым защитным слоем на внутренней поверхности. Они включают в себя стенку тигля. Стенка является преимущественно цилиндрической. Она сконструирована в виде венца из вертикальных металлических трубок. Между соседними трубками остаются щели. Дно тигля также может быть сконструировано из металлических трубок. Но оно может быть выполнено также и из жаропрочного материала. На своих концах они подключены к вертикальным трубкам для подвода или отвода хладагента.
Нагрев осуществляется посредством индукционной катушки, охватывающей стенку тигля, посредством которой высокочастотная энергия может взаимодействовать с содержимым тигля.
Такой тигель для плавления стекла известен, например, из ЕР 0 528 025 В1.
Тигель для плавления стекла работает следующим образом: тигель заполняют шихтой, или стеклобоем, или их смесью. Стекло или расплав нужно сначала подогреть, чтобы достичь определенной минимальной проводимости. Подогрев часто осуществляют посредством нагрева горелкой. Если достигнута температура взаимодействия, дальнейший подвод энергии осуществляется излучением токов высокой частоты. Во время работы в отдельных случаях также может быть предпочтительным дополнительно к нагреву посредством высокочастотной энергии подогревать расплав с помощью горелки, воздействующей на расплав сверху, или горячими отходящими газами. Это в особенности необходимо во многих случаях при применении тиглей с твердым защитным слоем на внутренней поверхности для очистки. Если поверхностный слой является холодным и, соответственно, более вязким, то предотвращается выход из расплава пузырьков или пенообразование.
Принцип работы с твердым защитным слоем на внутренней поверхности можно применять, кроме тигля, также и для других емкостей. Смотри, например, ΌΕ 199 39782 А1. Здесь несколько трубок выполняют и-образными и располагают рядом друг с другом таким образом, что они совместно образуют открытый вверх клеточный желоб с твердым защитным слоем на внутренней поверхности. При этом желоб охватывается индукционной катушкой так, чтобы участки витков проходили вдоль боковых стенок желоба.
Изобретение относится, таким образом, только к таким типам устройств, у которых емкость образована из множества металлических трубок, которые, в свою очередь, могут подключаться к хладагенту, и в которых на полость емкости воздействует высокочастотная энергия.
Указанные металлические трубки выполняются, в основном, из меди. При этом создаются следующие проблемы.
Во-первых, имеется опасность, что медь медных трубок может попасть в расплав. Это приводит к заметному окрашиванию вследствие загрязнения медью.
Другая проблема состоит в том, что выделяющиеся из стекла газообразные или твердые компоненты, например НЕ, Р2О5, В2О3, 8О2, 8О3, С12, осаждаются на охлажденной, не покрытой расплавом части тигля и вызывают там коррозию. Это приводит к разрушению тигля, а также к загрязнению расплава.
Кроме того, удаление остатков стекла при очистке емкости является делом дорогостоящим и трудоемким, так как остатки стекла прочно прилипают к поверхности металлических трубок.
В основу изобретения положена задача выполнить устройство вышеуказанного типа таким образом, чтобы предотвратить загрязнение расплава стекла материалом металлических трубок, при этом чтобы не возникало никакой коррозии и не возникала проблема прилипания расплава стекла.
Эта задача решается с помощью признаков п.1 формулы изобретения.
При решении поставленной задачи до сих пор предлагались разные пути. Применение платины вместо меди не только значительно дороже, но и не является лучшим решением в отношении предотвращения загрязнений расплава стекла. Идею применить искусственные материалы пришлось сразу же отклонить из-за более низкой точки плавления таких материалов. Однако изобретатели поняли, что искусственные материалы, несмотря на их более низкую температуру размягчения и несмотря на их более низкую температуру разложения, могут приниматься во внимание в качестве материала покрытия и подходят для того, чтобы решать эти проблемы. Как показали эксперименты, именно охлаждение металлических трубок позволяет, чтобы температура в зоне контакта между искусственным материалом и покрытием из искусственного материала с одной стороны и расплавом стекла с другой стороны оставалась ниже температуры разложения искусственного материала. Покрытие из искусственного материала после исследований оставалось неповрежденным. Плавильная емкость могла применяться снова.
Посредством покрытия из искусственного материала решается важнейшая частная задача из числа вышеназванных. А именно, не происходит загрязнение расплава. В конкретном случае в тиглях с твердым защитным слоем на внутренней поверхности расплавлялись щелочные цинко-силикатные стекла. Волокна, которые изготовлялись из этого стекла, имели экстремально низкую амортизацию, свидетельст вующую о том, что покрытие предотвращает диффундирование меди из такого тигля в расплав. В контрольном эксперименте применялись медные трубки без покрытия. Это приводило к значительному окрашиванию вследствие загрязнения медью.
В другом эксперименте выплавляли фосфатное и фторфосфатное стекло в тигле, выполненном в соответствии с изобретением. Стекла имели высокую оптическую чистоту, которая могла достигаться только в плавильных тиглях из платины. Кроме того, расплав не имел частиц платины, что, естественно, нельзя было гарантировать при платиновых тиглях. При этом стекла подходили для применения в высокоэнергетических лазерах. Устройства согласно изобретению с покрытием из искусственного материала подходят также для расплавов оксидсоли или металла. При этом специалистом взаимно согласовываются параметры охлаждения, с одной стороны, и свойства искусственного материала, с другой стороны.
Другая важная частная задача предотвращения коррозии решается также наилучшим образом. У охлаждающих трубок согласно изобретению коррозия не возникает.
При применении покрытия согласно изобретению не происходит также прилипания остатков стекла. Поэтому отпадает необходимость в расходах на удаление таких остатков, и поэтому проблема чистки тигля в конце процесса плавления или процесса очистки не возникает.
Дополнительный предпочтительный эффект заключается в следующем: слой согласно изобретению обеспечивает очень высокую электроизоляцию. Он предотвращает появление электропробоев между отдельными зонами тигля. Этот эффект имеет очень важное экономическое значение. Он позволяет увеличить габариты тигля. Если тигель больше и тем самым может принимать большие объемы, повышается экономичность процесса плавления или очистки. Обычно максимальная высота тигля определяется таким образом, чтобы индукционные напряжения, возникающие в охлаждающих пальцах, в случае их чрезмерного увеличения могли разряжаться через расплав. Это приводит к образованию электрической дуги и к разрушению тигля с твердым защитным слоем на внутренней поверхности. Если охлаждающие пальцы покрыть тефлоном, то могут возникать индукционные напряжения прежде, чем возникнет электрическая дуга.
В практическом эксперименте соблюдались следующие параметры.
Тигель представлял собой вертикально стоящий тигель с твердым защитным слоем на внутренней поверхности, выполненный из медных трубок, с толщиной стенки, равной 1 мм. Покрытие было выполнено из искусственного материала с высоким содержанием фтора. Толщина слоя составляла 150 мкм. Температура размягчения искусственного материала составляла около 300°С. Температура разложения искусственного материала составляла около 450°С. Медные трубки охлаждались водой. В тигле расплавляли фосфатные, фторфосфатные и щелочные цинко-силикатные стекла. Температура расплавления составляла около 1500°С.
Толщина слоя материала не могла быть слишком большой. Причина этого состоит в том, что искусственный материал, как известно, является хорошим теплоизоляционным материалом и, таким образом, может препятствовать потоку тепла от одной стороны к другой. Если слой слишком толстый, это может привести к тому, что расплав, находящийся в контакте с искусственным материалом, больше не может отводить достаточно тепла через хладагент, протекающий в металлической трубке. Указанная зона в этом случае нагревалась бы до температуры, лежащей выше температуры разложения искусственного материала. Это является также причиной того, что вместо металла в качестве основного материала трубок, в принципе, нельзя брать искусственный материал. Поэтому требуется комбинация из внутренней металлической трубки и внешней трубки из искусственного материала при соответствующем согласовании толщины слоя искусственного материала с условиями процесса. Это действует, в частности, как упоминалось выше, в отношении температуры расплава во время процесса. Поэтому в качестве основного материала в каждом случае требуется хорошо проводящий материал. Полученный опыт свидетельствует о том, что толщина слоя искусственного материала может составлять максимум несколько миллиметров, в основном, менее 1 мм.
В качестве основного материала трубок, как уже упоминалось, применяется, прежде всего, медь, а также платина, сталь, чистые металлы, алюминий и сплавы из этих металлов.
Устройства согласно изобретению особенно подходят для следующих применений: для изготовления щелочных цинко-силикатных стекол, для изготовления фосфатных стекол, для изготовления фторфосфатных стекол, для изготовления стекол из бората лантана, для изготовления стекол, которые при изготовлении выделяют такие коррелирующие газы, как §О2, 8О3, С12 или НЕ; для изготовления пусковых стекол, содержащих соединения серы, селена и/или теллура, для изготовления стекол, которые смешивают во время процесса изготовления с элементарными галогенами, в частности хлором, например, для удаления растворенной воды, для изготовления расплавов оксидов, которые при охлаждении кристаллизуются, для изготовления агрессивных стекол.

Claims (5)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Устройство для расплавления или очистки неорганических веществ, в частности стекла, содержащее
    - множество металлических трубок, подключаемых к хладагенту, которые расположены таким образом, что они совместно образуют емкость,
    - высокочастотную катушку для подвода энергии внутрь емкости,
    - металлические трубки, которые имеют покрытие из искусственного материала, температура разложения которого ниже температуры расплава,
    - систему охлаждения, которая выполнена и расположена таким образом, что температура пограничного слоя расплава, непосредственно окружающего конструктивный элемент, лежит ниже температуры разложения материала покрытия.
  2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что покрытие имеет толщину 250 мкм или менее.
  3. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что материал покрытия представляет собой фторсодержащий искусственный материал.
  4. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что материалом покрытия является фторалкокси.
  5. 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что основным материалом металлических трубок является медь.
EA200200771A 2000-01-19 2001-01-11 Устройство для расплавления или очистки неорганических веществ EA003539B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10002019A DE10002019C1 (de) 2000-01-19 2000-01-19 Vorrichtung zum Erschmelzen oder Läutern von anorganischen Substanzen insbesondere Gläsern oder Glaskeramiken
PCT/EP2001/000272 WO2001053222A1 (de) 2000-01-19 2001-01-11 Vorrichtung zum erschmelzen oder läutern von anorganischen substanzen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200200771A1 EA200200771A1 (ru) 2002-12-26
EA003539B1 true EA003539B1 (ru) 2003-06-26

Family

ID=7627948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200200771A EA003539B1 (ru) 2000-01-19 2001-01-11 Устройство для расплавления или очистки неорганических веществ

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6757317B2 (ru)
EP (1) EP1250294B1 (ru)
JP (1) JP4749645B2 (ru)
KR (1) KR100507129B1 (ru)
CN (1) CN1235819C (ru)
AT (1) ATE245608T1 (ru)
AU (1) AU2001231673A1 (ru)
DE (2) DE10002019C1 (ru)
EA (1) EA003539B1 (ru)
UA (1) UA72786C2 (ru)
WO (1) WO2001053222A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10002020C2 (de) * 2000-01-19 2003-08-14 Schott Glas Beschichtung von gekühlten Vorrichtungen
DE10142405B4 (de) * 2000-09-04 2011-09-15 Schott Ag Vorrichtung, deren Verwendung und Verfahren zum Einleiten von aggressiven Gasen in eine Glasschmelze
DE10133469B4 (de) * 2001-07-10 2004-10-14 Schott Glas Vorrichtung zum Schmelzen hochreiner optischer Gläser
DE10244783A1 (de) * 2001-10-02 2003-04-24 Schott Glas Hochreines bioaktives Glas sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE10225366B3 (de) 2002-06-06 2004-03-11 Schott Glas Blei- und arsenfreies Kurzflint-Sonderglas
US6960813B2 (en) * 2002-06-10 2005-11-01 New Wave Research Method and apparatus for cutting devices from substrates
DE10257049B4 (de) * 2002-12-06 2012-07-19 Schott Ag Verfahren zur Herstellung von Borosilicatgläsern, Boratgläsern und kristallisierenden borhaltigen Werkstoffen
DE102005054319B4 (de) * 2005-11-11 2013-04-25 Schott Ag Modularer Skulltiegel, Begrenzungs- und Erweiterungselemente und Verfahren zum Schmelzen und/oder Läutern einer anorganischen Substanz, insbesondere von Glas
DE102006003520A1 (de) * 2006-01-24 2007-08-02 Schott Ag Kontinuierliches Läutern von Gläsern mit einem hochfrequenzbeheizten Aggregat
US8729435B2 (en) * 2008-12-01 2014-05-20 Inductotherm Corp. Purification of silicon by electric induction melting and directional partial cooling of the melt
CN103011220A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 四川鑫炬矿业资源开发股份有限公司 一种5n高纯氧化铝多晶料的生产方法
US10604437B2 (en) * 2014-10-20 2020-03-31 Navus Automation, Inc. Fused silica furnace system and method for continuous production of fused silica

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE550241A (ru) 1956-08-10
FR1306851A (fr) 1961-11-22 1962-10-19 Glaverbel Appareil pour la fusion de produits tels que le verre et procédé pour son exploitation
GB977546A (en) * 1963-01-10 1964-12-09 Standard Telephones Cables Ltd Improvements in or relating to apparatus for processing fusible materials
GB1159011A (en) 1966-01-06 1969-07-23 Pilkington Brothers Ltd Improvements in or relating to Apparatus for Stirring High Temperature Liquids.
GB1221909A (en) * 1969-10-01 1971-02-10 Standard Telephones Cables Ltd Improvements in or relating to apparatus for the heat treatment of electrically conductive materials
US4122718A (en) 1975-07-16 1978-10-31 Gustafson Reuben V Liquid level sensor
US4342803A (en) 1980-10-14 1982-08-03 Owens-Illinois, Inc. Heat-resistant vacuum pad and method of making same
US4420876A (en) 1981-05-06 1983-12-20 The Boeing Company Method of coil assembly for hot melt induction heater apparatus
FR2531062A2 (fr) 1981-11-06 1984-02-03 Saphymo Stel Dispositif de fusion par induction directe de substances dielectriques du genre verres ou emaux
DE3229461A1 (de) 1982-08-06 1984-02-09 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zum tiegelfreien zonenschmelzen eines, insbesondere aus silicium bestehenden halbleiterstabes
FR2566890B1 (fr) 1984-06-29 1986-11-14 Commissariat Energie Atomique Cage froide pour creuset a fusion par induction electromagnetique a frequence elevee
GB2223426B (en) 1988-08-03 1992-09-30 Kitechnology Bv Apparatus for forming plastics coated tube
US4923508A (en) * 1989-05-08 1990-05-08 Howmet Corporation Segmented induction skull melting crucible and method
WO1992015531A1 (fr) 1991-03-05 1992-09-17 Commissariat A L'energie Atomique Four de fusion en continu de melanges d'oxydes par induction directe a haute frequence a temps d'affinage tres court et a faible consommation en energie
JP3287031B2 (ja) * 1991-10-16 2002-05-27 神鋼電機株式会社 コールドウォール誘導溶解ルツボ炉
DE4142245A1 (de) 1991-12-17 1993-06-24 Tro Transformatoren Und Schalt Isolierung fuer induktoren von induktiven erhitzungsanlagen und verfahren zu ihrer herstellung
US6109062A (en) 1996-10-08 2000-08-29 Richards; Raymond S. Apparatus for melting molten material
GB9704222D0 (en) 1997-02-28 1997-04-16 Shaw Richard D A component
US6334337B1 (en) 1999-08-17 2002-01-01 Pedro Buarque de Macedo Air bubbler to increase glass production rate
DE19939782C1 (de) * 1999-08-21 2001-05-17 Schott Glas Vorrichtung und Verfahren zum Erschmelzen oder Läutern von Gläsern oder Glaskeramiken
DE19939772C1 (de) * 1999-08-21 2001-05-03 Schott Glas Skulltiegel für das Erschmelzen oder das Läutern von Gläsern
DE10002020C2 (de) 2000-01-19 2003-08-14 Schott Glas Beschichtung von gekühlten Vorrichtungen

Also Published As

Publication number Publication date
DE50100415D1 (de) 2003-08-28
AU2001231673A1 (en) 2001-07-31
KR20020081262A (ko) 2002-10-26
US20030048829A1 (en) 2003-03-13
UA72786C2 (en) 2005-04-15
EP1250294B1 (de) 2003-07-23
ATE245608T1 (de) 2003-08-15
WO2001053222A1 (de) 2001-07-26
KR100507129B1 (ko) 2005-08-09
CN1235819C (zh) 2006-01-11
CN1395546A (zh) 2003-02-05
EP1250294A1 (de) 2002-10-23
EA200200771A1 (ru) 2002-12-26
US6757317B2 (en) 2004-06-29
DE10002019C1 (de) 2001-11-15
JP2003520179A (ja) 2003-07-02
JP4749645B2 (ja) 2011-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8869564B2 (en) Method for temperature manipulation of a melt
US20060144089A1 (en) Method and apparatus for heating melts
RU2540707C2 (ru) Стеклоплавильная печь, способ производства стекломассы, устройство для производства изделий из стекла и способ производства изделий из стекла
US6577667B1 (en) Skull pot for melting or refining inorganic substances
JP6010178B2 (ja) ガラス溶融物からガラス製品を生産する方法および装置
EA003539B1 (ru) Устройство для расплавления или очистки неорганических веществ
FR2638224A1 (fr) Four de fusion pour traiter les dechets et methode de chauffage de celui-ci
JP2003183031A (ja) ガラス繊維製造用電気溶融炉及び繊維用ガラスの溶融方法
JP5822443B2 (ja) 溶融物を連続的に溶融又は精製する方法及び装置
JP6048404B2 (ja) ガラス溶融装置、ガラス繊維製造装置及びガラス繊維製造方法
TW201321317A (zh) 玻璃熔融裝置、玻璃纖維製造裝置及玻璃纖維製造方法
WO2003084883A1 (fr) Four et procede de vitrification a double moyen de chauffage
US20050039492A1 (en) Method and device for melting glass using an induction-heated crucible with cooled crust
JP4478553B2 (ja) ガラスの製造方法およびガラス熔融装置
JP4039813B2 (ja) ガラス融成物を取り扱う装置
TW201318989A (zh) 玻璃熔融裝置，玻璃纖維製造裝置及玻璃纖維製造方法
McEnroe Historical Review of Induction Glass Melting
KR20230159704A (ko) 고점도 용융물로부터 고품질 유리 제품을 제조하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU