JP2000502654A - 回転型抵抗熔融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガラス、琺瑯又はセラミックスのようなガラス化可能な組成の電気抵抗式熔融炉は、垂直軸線まわりに回転する熔融タンク（１）、及び連続的又は間欠的に運転し得る静止形の頂部の炉（４）を有し、この熔融炉は迅速かつ奇麗な製造物の変更を許す。

Description

【発明の詳細な説明】 回転型抵抗熔融炉 本発明は、回転型熔融槽及び静止型上方炉を持ち、「コールドトップ」カバー を有し間欠的又は連続的に運転させることができ、更に迅速かつ奇麗な製造物の 交換を許すガラス、琺瑯又はセラミックスのようなガラス化可能な組成物用の電 気抵抗式熔融炉に関する。 ガラス、琺瑯及びセラミックスの諸工業においてガラス化し得る組成物を熔融 させるために、内部状況、使用されるエネルギーの形式が異なる種々の形式の加 熱炉が使用される。例えば、ガス加熱炉と電気式加熱炉とは平行して使用され、 各の場合におけるこれらの経済的効率は、その燃料消費により、廃ガスの量と成 分とにより、及び製造物の変更に対するこれらの融通性により決定される。今日 までの公知の炉は、処理すべき狭い範囲の製造物に関連して選択された基準にし か合致しない。 しかし、原料の損失を最小に保ちつつ製造物の高頻度の変更を許し、しかも処 理される製造物を広範囲となし得る柔軟な運転条件も許す形式の炉に対する関心 がある。 一般に、原料のガラス化に使用される熔融炉の形式は供給エネルギーの形式に より区別される。例えば、炎又は電気発熱体による放射加熱による炉が知られ、 これらは、反射炉のベース上での直接加熱により運転する（例えば、ＥＰ ７１ １１０号参照）。 ＥＰ ７１１１０号に説明された炉は、炎の熱により受ける損傷からライニン グを守るために、ライニングにバッチ層（batch layer）を使用する。 外側バッチ層における間隙及び熱負荷による上述の形式の炉のライニ ングの損傷を防ぐことが重要であるため、垂直方向に回転可能であるにもかかわ らず、近年の開発における別個の冷却のため、又は耐火ライニングのための特別 な経費が追加して使われる（例えば、ＥＰ ２３１５１６ Ｂ１号参照）。 抵抗加熱、アーク炎加熱又は誘導加熱を有する電気加熱式の熔融炉は特に重要 さを増している。電気抵抗式熔融炉が、例えば特許明細書ＤＥ ３８２４８２９ 号に説明される。電気抵抗炉及び同様な形式の炉は、開放式の熔融槽でも、或い は固体の原料で覆われた、いわゆる「コールドトップ」カバーで覆われた熔融槽 でも運転することができる。原料で覆われた熔融タンクは、原料カバーを確実に 均一に構成するために複雑な原料装入用の機械を必要とする。 公知の電気抵抗式熔融炉は、固定された加熱用電極のある静止タンクを有し、 かつ構造及び形状に関しては何かの製造物に合せて最適化される。この種の炉は 、通常は、製造物を変更することなしに長期間連続運転するように考えられる。 本発明の目的は、製造物の種類に関係することなく運転する説明されたような 形式の炉を開発することであった。炉は抵抗熔融炉として運転しかついわゆる「 コールドトップ」を許すものである。 この目的は、本発明に従って、少なくも１個の熔融タンク、静止した上方の炉 、ルーフ電極（（roof electrodes）、煙突接続、炉の装入物用の予熱器、装入 装置、及び熔融物の出口を備え、熔融タンクが垂直軸線まわりに回転できるよう に取り付けられ、更に上方の炉と熔融タンクとが垂直方向で互いに分離可能であ ることを特徴とするガラス化可能な組成用の電気抵抗式熔融炉により解決される 。 熔融タンク及び上方の炉は互いに分離できるため、タンクは、かなりの程度摩 耗した場合は、少ない労務費用で交換することができる。 熔融タンクは特に排出口を備え、これにより、熔融物の深さ及び熔融物の流出 速度を調整することができる。底部排出口は、タンクの最低点にあることが好ま しい。電極、装入装置又は煙突連結のようなその他の必要な総ての連結部は、静 止の上方の炉に設けられることが好ましい。 更なる好ましい実施例においては、装入装置はウオームコンベヤーとして形成 され、その送出端は熔融タンクの回転軸線へ半径方向に動かすことができる。こ の装入装置は、熔融タンクの回転とともに、熔融体の上の閉鎖バッチカバーを作 ることができる。「コールドトップ」カバーがある場所での比較的高い溶解速度 を有する区域は、熔融物カバーの外でも大量の始動時バッチを特別に充填させる ことができる。 熔融炉の電極は、その各々が垂直軸線まわりに回転できるように形成されるこ とが好ましい。これにより、連続運転中に、電極間の間隔及び炉壁からの間隔を 調整することができる。 電極は、垂直方向に動くことができかつ熔融炉から外せるように特別に形成さ れる。一方、本発明による熔融炉のこの変更例は、電極の差込み深さを互いに適 合させることができる。また一方では、必要であるならば、保守を行うため、又 は個々の電極を交換するために、全電極のグループも連続運転中に熔融炉から取 り去ることができる。 本発明の特に好ましい実施例は、上方の炉の上に、高温に耐えかつ不活性ガス で満たされた室を備える。高温の電極は、製造物の変更中は、例えば周囲空気に よる腐食に対する保護のため、この室内に引き込むことができる。この室は必要 ならば不活性ガスで満たされる。 本発明による更なる変更例においては、電極棒は一体式の冷却システム、例え ば水冷回路を有し、必要であれば、これが熔融物の表面下まで電極を冷却する。 本発明による熔融炉は、更に、一般に知られている予熱器を設けることができ る。予熱器として、ガスバーナー又は電気抵抗又は放射式の加熱装置を使用する ことができる。 本発明による抵抗熔融炉は、広範囲の原料のガラス化に使用できる。これは、 琺瑯及びセラミックスの製造用、或いは廃棄物のガラス化用と同様にガラス又は その他の珪酸塩化合物の製造にまさに適している。 この炉は、少量生産、即ち、例えば２から２０トンのバッチで製造物をしばし ば変更する少量生産運転で種々の異種製造物を作らなばならない場合、１００か ら１０００kg/hrの生産量に特に適している。 本発明による熔融炉は、連続的又は間欠的のいずれでも運転できる。 本発明による熔融炉は、望ましくない濾過されない空気が外部から熔融炉内に入 ることは少量しかこれを許さない。 連続運転中に電極間の間隔を変化させ得れば、各原料混合物に対して最適の作 動電流又は最適の作動電圧を得るように熔融物の抵抗を変化させることができる 。最適の作動電流は、熔融物を局部的に過熱させることなく熔融物内に最大のエ ネルギーを注入させることができる。 熔融タンク内の熔融物の高さは、炉に装入するそれぞれの装入時間及び例えば 偏心した電極形状による好ましい垂直方向の電極の調整手段により、生産速度に 適合させることができる。 電極の直径及び長さは最適の熔融物の高さに対応するように変えることができ る。 熔融炉は、電極高さが調整可能であるならば最少量の熔融物で電気的に始動で きる。 電極の侵入深さは運転中に調整可能であるため、熱の発生及び底部空の電極の 間隔を最適にすることができる。炉の運転開始時又は炉が完全に空であったとき （製造物の変更時）の最初の熔融物は例えば放射により作られる。 本発明による熔融炉の熔融タンクは回転可能に取り付けられる。これにより、 熔融物における最適の熱分布が生ずる。更なる利点は、電極からの極めて良好な エネルギーの放出であり、これが熔融物、電極及び炉壁における局部的な過熱を 防止する。これは製造物の品質、電極の寿命及び高温に抵抗する炉壁にとって重 要である。 本発明による電気抵抗式熔融炉は、特に公知の熔融炉の構造に関して以下の利 点を持つ。 連続運転中に変動する可能性のある電極形状が、広範囲の種々の材料を熔融す る際の極めて高度の融通性を許す。 回転可能に取り付けられた熔融タンクは、静止のルーフ電極とともに、熔融物 内の最適の温度及び熱分布を保証する。局部過熱の防止は製造物、電極及び管理 されない物理的及び化学的な処理を被る炉の耐火ライニングに対する危険を減ら す。 最適な熔融物カバーは、半径方向に動き得る装入用ウオーム並びにタンクの回 転運動により達成される。原料カバーが不均一に熔融した場合は、カバーは、説 明されたように本システムの手段により容易に修正することができる。その結果 、熔融物から逃げ出すいかなる揮発物質も最良の可能な方法で保持することがで きる。これが一定の製造物組成及び 環境に優しい熔融過程を保証する。 炉室に入ってくる濾過されない空気の量は、この装入用ウオームの考えにより 最小に維持される。 タンクの底の傾斜が出口の方向に増加する好ましい実施例においては、このタ ンクの形式が極めて良好な空運転を許す。底の上方で回転している電極とともに 、これが熔融物成分の残留を防ぐ。 槽の断面と深さとの間の有利な比率が限定されたピストン流を作る。 これが熔融物の一様性を改良する。 上述の炉の形状は容積に関して小さい炉を引き継ぐ。これは低い熱損失と小さ い比摩耗とをもたらす。 ある製造物を別の製造物に変更するときは、炉は完全に空にされ、このため変 更がなされるときは新しい製造物は、その汚染が極めて僅かであることが期待さ れる。放射加熱の手段による始動時の熔融物を作るときは、ルーフ電極は、破損 を防ぐために、これを炉から取り出すことことができる。 タンクは、汚染の危険のある場合又は修理のために容易にかつ少ない費用で置 き換えることができる。 本発明は図面に基づいて、以下、例示により詳細に説明される。図面において 、 図１は、本発明による熔融炉を通る線図的な断面図であり、 図２は、予備加熱装置としてバーナーの代わりに放射加熱ユニットを持った図 １による炉の変形である。 垂直軸のまわりを回転するタンク１が被動車輪２又は被動回転台により支持さ れる。タンクの壁２２は耐火材料で裏張りされ、かつ絶縁され る。タンクの外側は、［ガラス・イン・ガラス」の原理により熔融するようにこ れを冷却することができる。エネルギー伝達チェーン１３が、例えば前後に回転 するタンク１に適宜の要求される媒体を供給できる。タンクは修理のために降ろ し得るように形成される。 上方の炉４は静止し、鋼の構造体１２から吊るされる。この部分に以下の開口 が設けられる。即ち、ルーフ電極５、６、煙突の接続（図示せず）、炉のウオー ムアップ用又は最初の熔融物の製造用のバーナー１１、観察穴、レベル計、及び 温度計（図示せず）のための通路である。熔融炉の側面に可動の装入用ウオーム １６が設けられる。 静止の上方部分４と回転し得るタンク１との間にシール１４が設けられる。 電極ホルダー５が、昇降可能なフレーム１７から回転可能な方法で吊り下げら れる。片持ち梁２３が電極６に半径方向の調整運動をさせることができる。（複 数の）電極６は同期して運動する。３個の電極は、熔融物内で最適の位置を取る ために昇降装置８の手段により一緒に高さを調整することができる。電極６は、 例えば製造物の変更中は、屋根の凹所１８内に引き込むことができる。 電極は、交換の際は、上方の炉４を通して引き抜かれる。 各電極ホルダーには、電力供給点９と冷却水接続１０とが設けられる。電極ホ ルダーは電極６まで冷却される。電極のサイズは熔融条件と槽の深さとに適合さ せることができる。 半径方向に取り付けられた装入用ウオーム１６は、上方の炉の長手方向駆動機 構と長手方案内とにより差し込まれ、押し出される。このウオーム１６は、柔軟 な継手１５と柔軟なウオーム（図示せず）とにより静 止の原料サイロ（図示せず）に連結される。 図２は、図１による抵抗式熔融炉の変更したデザインを示す。炉のウオームア ップ及び最初の熔融物の製造のためのバーナー１１が放射管２１に置き換えられ る。熔融炉の運転開始時に放射加熱によってより大きい溶解面積を得るために、 タンク１にはより浅い底面１９のある集中域が設けられる。このリング面１９は 半径方向に動き得るウオーム１６の手段による薄い層で覆われる。 冷たい熔融炉は、放射管２１又は図１によるバーナー１１の手段により運転温 度にされる。出口７は閉鎖される。可動ウオーム１６が原料を傾斜面１９上、又 はタンク１内に分布させる。作られた熔融物はタンク１の円錐状の下方部分内に 走る。十分な熔融物が作られると、電極６が熔融物の中に沈められる。バーナー １１又は放射管２１は加熱を止められる。このとき、覆われていない熔融物の上 で原料が広げられ、次いで抵抗加熱により「コールドトップ」として熔融される 。このとき、槽内の熔融物は最低のレベルにある。槽内の熔融物のレベルが上昇 すると、電極６は、槽内の最適位置に達するように揚げられる。タンクが最大容 量に満たされると、底部の出口７がある程度開かれる。このときから、原料の挿 入と製造物の送出との間の平衡が維持される。 製造物を変更するときは、原料カバーの有無に拘わらず槽内の熔融物レベルが 下げられ、更に電極が下げられる。新しい原料への変更は熔融物の高さが最低に 達した後で行われる。その結果、転換中に作られる製造物の量は最少である。 別の方法により、損失を生ずることなしに異なった製造物に変更することも可 能である。熔融物の高さと電極６とはこの場合も低い位置に下 げられる。次いで電極が屋根の凹所１８内に引かれる。必要であるならば、輻射 管又はバーナーの手段によりタンクが空にされる。次いでタンクに上述のように 再装入することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくも１個の熔融タンク（１）、静止の上方の炉（４）、ルーフ電極（ ６）、煙突接続、炉の装入物用の予熱器（１１）、装入装置（１６）、及び熔融 物の出口（７）を備え、熔融タンク（１）が垂直軸線まわりに回転できるように 取り付けられること、及び上方の炉（４）と熔融タンク（１）とが垂直方向で互 いに分離可能であることを特徴とするガラス化可能な組成物用の電気抵抗式熔融 炉。 ２．熔融タンク（１）が、調節可能でありかつ特にタンク（１）の最低点に設 けられた底部排出口（７）を備えることを特徴とする請求項１による抵抗熔融炉 。 ３．電極（６）、装入装置（１６）又は煙突の接続のための接続部が静止の上 方の炉（４）に設けられることを特徴とする請求項１又は２による抵抗熔融炉。 ４．装入装置（１６）がウオームコンベヤーとして形成され、その輸送端部が 熔融タンク（１）の回転軸線へ半径方向で動き得ることを特徴とする請求項１な いし３による抵抗熔融炉。 ５．熔融炉の電極（６）は、その各が特に片持ち梁（２３）の手段により垂直 軸線まわりで旋回できるように形成されることを特徴とする請求項１ないし４に よる抵抗熔融炉。 ６．電極（６）が垂直方向で可動であり、かつ熔融炉からの取り外し及び高さ の調整ができることを特徴とする請求項１ないし５による抵抗熔融炉。 ７．炉が、高温に耐えかつ不活性ガスで満たし得る室（１８）を上方の炉（４ ）の上方に備えることを特徴とする請求項１ないし６による抵 抗熔融炉。 ８．電極（６）のロッド（５）が、特に熔融物の表面より下に伸びる一体の冷 却装置を有することを特徴とする請求項１ないし７による抵抗熔融炉。 ９．炉に、付加の予熱器（２１）、特にガスバーナー（１１）或いは電気抵抗 又は放射式の加熱装置（２１）が設けられることを特徴とする請求項１ないし８ による抵抗熔融炉。