JPH05505168A - ガラス溶融電気炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガラス溶融電気炉 背景技術 本発明は、出願人か譲受人であるＳｔｅ　ｉ　ｔｚ外、に１９７２年１月１１日 に対し％杆された米ｌ！ｉＩ特許第３．６３４．５８８号及び（、ｅｌｌ外に対 し１９７３年１２月４日に特許された米国特許第３，７７７．０４０号の改良に 関する。

セラミック被覆金属のスリーブ及び水冷ジャケットを有するこの種の電極類は上 記特許により公知ではあるが、これら特許の何れにも本田り人により発明しかつ この明細書に開示されている、特段に改良した被覆、密封及び心出しくｃ＠ｎｔ ｅｒｉｎｇ）手段を包含していない。

発明の開示 一般的に、本発明はジュール効果によりガラスｔ−ｇ融するガラス黛の壁を通し て延在するモリブデン電極群の保護に関する。これらの電極群は調節可能のジヤ ツキ上に配設してらシ、それによって電極群はガラス窯（以下電気炉と言う、） の操業中電極群の摩耗に従って電気炉中に週期的にＩ！極を供給することができ る。

電極の酸化を防ぐために各モリブデン電極は相互に心出しされた保徊スリーブと 隣接する冷却ジャケットを別々に装着しかつ包囲されており、電極は炉壁内の電 極を囲む環状円藺状窒蘭を備えており、該空間は窒素の如き不活性雰囲気に保持 することができる。このスリーブはステンレス鋼で構成されかつ電気炉内の溶融 ガラスに向って延在する炉壁の内側に配設してろる。

このスリーブの他方又は外端部は一体物の外方に放射状に延びる２ランノを有す る。密封状に接続したこのフランジは電極を包囲しかつ冷却液用の迷路をも有す るジャケットの内方端でも６る。該スリーブ上のこのフランジは該フランジから 炉の外側に向けて軸方向に延在するチー・ξ−付側面を有するリブを備えている 。

このリブは冷却ジャケットの′４接する溜部にテーパー付側面を有する溝内に据 え付けである。従って、該ジャケットが前記スリーブ上のフランジと嵌合して遣 方向に移動すると、対応する放射状の三角形断面のりブフランジと炉壁間及びリ ブと溝間には、スリーブとジャケットを一体にかつ該ジャケットをスリーブのフ ランジに対して固着するように炉壁に密封するための耐火性ガスケットを備えて いる。前記スリーブの内方端部は電極用開口中に流入する電気炉内の溶融ガラス により電極をｖＥ封する。

不銹鋼スリーブの内面は、電気炉内の高温ガラスが％ｌ極中のモ１ノプデンと合 金を形成し、従ってｔ極に該スリーブが溶着するのを防止するため酸化アルミニ ウムで塔融被徨される。この溶融仮構したアルミナ被覆は被覆しない金属スリー ブよりはソ１０倍の高耐摩耗性、高耐摩損性を有し、２４８０’″Ｃまでの温度 に対して断熱性を提供する。加えて、このアルミナ被覆は酸化物群、酸類及びア ルカリ類の作用に抵抗する高耐摩耗性と共に高い電気抵抗性を有する。好ましく け、不銹鋼スリーブにこの被覆の粘着性を改良する丸めに、アルミナ抜機と不銹 鋼スリーブ間の熱膨張上の差異をも補償するニッケルークロム合金のサブ被覆又 は下地被検をしてもよい。従って、電極とスリーブの内側における封止け、金属 スリーブの上部内方端部に対し電気炉の開口中に延在する該炉の溶融ガラスのみ である。

冷却ジャケットの外方端部には、電極とジャケット両用の冷却部材を密封するガ スケットを備えている。

従って、密閉した環状円筒空間が電極の加熱した部材に隣接して不活性ガス用に 設けである。調節自在のブラケットがスリーブに対してジャケットをかつ炉に対 してスリーブを、これらを所定の位置に固着しかつ保持するために設けてあシ、 該ブラケットは電気炉用の支持体に接続しである。

水が一般に冷却用ジャケットを通して循環用として用いられるが、他の冷却用液 体も本発明の要旨から逸脱することなしに用いられる。更に追加の冷却が必要な らば、エアのジェットもジャケットの外側及び炉の外側の電極に通用しうる。

目的及び長所 本発明の目的は、電気炉電極を包囲かつ保護するジャケット及びスリーブの心出 し、整列及び密封の改良ものである。

他の目的は、′を極を囲むジャケット及びスリーブのより大なる度合の密封、信 頼度及び独特の配置を許容する、炉壁の開口部を通して延在する電極を包囲かつ 保護する冷却ジャケットとスリーブ間の相互嵌合構造を提供するものである。

他の目的は、電標を囲む保護スリーブとジャケットと電極の反応、％に炉内の高 温密閉材における反応を防止して、該スリーブと電極及び／又はジャケットの粘 着を防止する、電極を囲む封止不活性雰囲気を提供するものである。

別の目的は、炉壁内の電極を包囲する金属スリーブの内側の耐高温、耐摩耗、耐 摩損、耐電気的かつ耐腐食性被覆、特に電極がその操業温度で化学的に反応性と なった場合の被覆を提供するものである。

図面の簡単な説明 上述した及び他の特徴、目的及び長所かつこれらを達成する手段は添付図ｉＫ示 す本発明の具体例により以下により詳細に記述する： 第１図は電極の配設手段及び炉の外側の電極を包囲するジャケットを示すジュー ル型ガラス溶融炉の部分縦断面図： 第２図は、フランジ付内面＊ｍしたスリーブ及び冷却ジャケット、更にそれら部 材と炉壁及びｔ極間の密封結合とを示す第１図図示の電気炉炉壁を通す［ｉｍの 拡大縦断面図である； 第３図は、相互に心出しされる前の、相互取付はリブ及びスリーブの溝及びジャ ケットの別の拡大縦断面図；及び 第４図は、ジャケット及び心出しかつ密封状に一体に結合されたスリーブフラン ジを有する第３図と同様の図である。

発明を実施するための最良の形態 まず第１図には、溶融ガラス１６が装入された底壁１２と側壁工４を有し、＃融 ガラスの頂面には非溶融ガラス１８の層がある、ガラス用電気炉の部分縦断面図 が図示しである。底壁１２を通る突出は肩部１７を備えた外方に拡大した部分１ ５を有することが示しである開口１３である。しかしながら、該肩部１７は底壁 １２の外表面又は第２図に示してるる他の肩部１９からなっていてもよい。

前記開口１３及び１５を通る突出部には、黒鉛、モリブデン又は類似材料の如き 高耐火性導電材料からなってる電極２０が示しである。該電極の長さは溶融ガラ ス１６中にさらされる部分よｐ長いことが好ましい。

該電極の外方端部はジヤツキ２２上に取り付けられておシ、炉内の高温度及び電 解によって電極の上端部が摩耗されると、電気炉内の溶融ガラス１６中に順次供 給することができる。

第２図により詳述しである如く、Ｎ４−Ｃｒ−Ｆｅ合金であるインコネル６００ のような耐高温鋼で構成される、不銹鋼スリーブ３０が示しである。

中空円筒状スリーブ３０の内側は、溶融ガラス１６に隣接するスリーブ内方１部 が酸化アルミニウム３１で溶融、被覆されており、溶着又は粘着によって電極２ ０のモリブデンを溶融し又は合金化し、従って電極の調節に抵抗する傾向がない 。この酸化アルミニウムＭｆｆｌは、約１８０ｍ／秒の速度で酸化アルミニウム の溶融粒子を吹き付けるのに空気圧によりバックアップされるスプレーガン内で 酸素アセチレン焔にょシ管の内面に火焔・噴射される。そして溶融アルミナ粒子 は該−スリーブ３０の内面に析着かっ一体状に粘着される。

この純アルミナ被覆は金属スリーブ自体の耐冷性及び耐摩損性の１ｒＪ２０倍で めシ、かつ２４８０’Ｃまでの温度く対して、断熱性を備えている。更に、電気 炉でおるから、該被覆は高い電気抵抗を臂すると共に酸化物類、酸類及びアルカ リ類に対しても高腐食抵抗を有する。

該アルミナ被覆の相対的厚さは約０．２５〜０．６３５　ｗｒｘ　、なるべく約 ０．３５〜０−４０ｙａｓの範囲にある。更に、この被覆３１の不銹鋼スリーブ ３０への粘着性を改良するために、スリーブ管３０の内面に噴射し得るＮｉ−Ｃ ｒ合金のよつな薄い下地被覆をスリーブ管３０の内面のアルミナの下に備えてい てもよい。この下地被覆はセラミックアルミナ被覆３１と不銹鋼スリーブ３ｏと の間の熱膨張の差を減少する。この下地被覆の厚さは通常約０．０２５〜０．１ ２５　ｍ、なるべく約０．０５〜０．０７５　ｍ　（７）範囲内である。

このスリーブ３０の内方端部は第２図にょシ明確に図示しである如く、溶融ガラ ス１６にょ力電気炉１２及び電極２０に対して封止されている。

このスリーブ３０の外方端部は一体形の放射状に外方に延在するフランジ３２を １えておシ、該７：７／ジは電気炉１０の外側に向けて軸方向に延在する環状リ ブ３４を有する。このリブ３４は通常３角形の放射状横断面を１する；即ち、傾 斜面３５を有する。該スリーブ３０の下方端部は、炉１ｏの底壁１２の外側のフ ランジ３２と肩部１７間に圧縮されるガスケット３６により炉の外壁、特に肩ｓ Ｉ７に対して密封される。

また、電極を包囲してかつ炉底壁１２の外側に向って冷却ジャケット又は水冷ボ ックス４ｏを備えており、第２図に示すように、部分的に同心状の内部隔！！４ ２を有し、パルプ４６によシ調節されるパイプ４４から水のような冷却液体の導 入用迷路型通路を備えている。

該冷却液又は水はジャケット４０の内壁に隣接しかつ包囲して取水管４４から、 っ（へで隔壁４２の内方端部を廻りかつジャケット４０の外壁の内方を廻って出 口ダクト４８に流れる。ジャケン）４０の内方端部は傾斜側面４５をもり環状溝 ４３を有するリング４１を備えておυ、該傾斜側面４５はスリーブ３０上のリブ ３４の傾斜側面３５と平行である。前記リブ３４の傾斜側面３５と前記溝４３の 傾斜側面４５の整合は、これらの部材が第３図図示の位置から第２図及び第４図 に示す装置に一体に固着されるように相互にかつ電極２０に対して配設され、該 スリーブ３０とジャケット４０は同心状に整合され、電極２０とその中心畑を包 囲して同町とされる。この位置決めは電極２０を包囲しかつ電極とスリーブ３０ とジャケット４０間に密封型連続環状円筒空間５０を提供する。この環状円筒空 間５０は音素のような不活性ガスで充満され、この不活性ガスはジャケット４０ の外方端部における封止リング４９から核空間に導入される。該円筒空間５０内 を不活性雰囲気に保持するために１不活性ガス供給源から前記空間に該リング４ ９を通す接続部５２がある。前記リブ３４と前記＊４３の特別の湯切形状は前記 空間５０の位置決めと均等性を確立する。ジャケット４０の下方地部の外側は高 温とならないので、ジャケン）４０と電極間の外方封止材５３は付加的リング５ ５とボルト５６によりその位置に装着される普通の圧着ガスケットでよい。ジャ ケット４０の外側に第２図及び第４図に示す位置にジャケントを保持するブラケ ット５８が取り付けである。これらのブラケット５８はビーム５９ＫＩＪＷＪ自 在に同層してめり（第１図参照）、このビームはまた電気炉１０の支持体でもお る。

前記＋１１４３の底部にはスリーブ３０とジャケット４０間の接続を封止する耐 火性ガスケット６０を設けである。該ガスケット６０に加えて、又はそれらを一 体物として、スリーブ３０とジャケット４０間の第２の封止を設けるために、溝 ４３の内方エツジと該スリーブとリブ３４間に形成された溝との間に形成された 溝に付加的ガスケント６２がある。これらガスケット３６゜６０及び６２は、主 としてアルミニウム及びシリカ繊維からなる、例えばファイバー７ラツクス（Ｆ ｉｂａｒｆｒａｘ）９７０の如き、２３００°Ｆまでの温度に耐えうる耐火性材 料である。

付加的冷却が必要ならば、エアージェット６４（第２図参照）をジャケット４０ 及び隣接する電極２０の外側に吹付けてもより０− 電極２０、スリーブ３０、不活性ガス、ガスケット３６．６０及び６２及びジャ ケット４０用の冷却液およびジェット６４の特別の組成等を記述したが、本発明 の要旨を逸脱することなしに、電極群２０の保護のための部材として他の材料も 用いうることを理解すべきでおる。

特別の装置に関して本発明の原理を前述したが、これら記述は単に実施例として のみの記述で６って、本発明の要旨を何ら限定するものでないことを理解すべき でるる。

要　約　書 モリブデン電極保護用のスリーブとジャケットのための密封接続がガラス溶融電 気炉の炉壁全通して装着しである。炉壁内の電極の周シは溶融アルミナで内面上 を被覆し、該電極を延在して通す炉壁内の開口の外壁又は肩部に係合するその外 方１部において外方に延在するフランジを有する、不銹鋼スリーブである。該フ ランジは電気炉の電極外側を包囲する水ジャケットの内方端部のＲりに環状Ｖ型 溝内に着座しかつ同軸としたＶ型の半径方向横断面の軸方向に外方に延在するリ ブを有する。耐火性密封ガスケットが該フランジと炉壁間でかつ湯切する溝とス リーブのリプと水シャケ　−ット内方に配置しである。電極及びスリーブおよび ジャケット間の電極の周シの密封円筒環状空間はモリブデン電極の酸化を防止す るために鴛素で充満される。

前記水ジャケット及びスリーブは調節自在に装着することにより炉の外壁に対し て一体に押圧される。電極は別個にかつ調節自在に装着してあり、従って炉内で １極が摩耗した場合、電気炉内に容易に供給できる。

国際肩査磐失

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．開口を備えた炉壁を有するガラス溶融電気炉において、 Ａ）該開口の両端部を通してかつ外方に延在する電極、 Ｂ）前記開口内の前記電極を包囲しかつ炉壁の外側に隣接する外方に突出するフ ランジを有するスリーブ、該フランジは該電極に平行な傾斜したリブを有しかつ 該炉壁の外側に向って延在する、Ｃ）前記フランジと前記炉壁間のガスケット、 Ｄ）冷却ジャケットと前記スリーブ及び前記電極とを同軸状にかつ着座させるた めに、前記リブに隣接して該リブ端部を包囲する傾斜した溝を有する前記電極を 包囲する冷却ジャケット、 Ｅ）前記溝内でかつ該溝に隣接する前記フランジと前記ジャケット間のガスケッ ト装置、 Ｆ）前記電極支持用の前記電気炉外の調節自在な装置、 Ｇ）同軸状でかつ一体とされかつ炉の外壁に対して密封された前記ジャケット及 びスリーブを押圧かつ保持する装置、 とからなることを特徴とするガラス溶融電気炉。
2. ２．前記電気炉の外壁が前記開口に肩部を有する請求項１記載のガラス溶融電気 炉。
3. ３．前記電極がモリブデンである請求項１記載のガラス溶融電気炉。
4. ４．前記スリーブが不銹鋼である請求項１記載のガラス溶融電気炉。
5. ５．前記電極に隣接する前記スリーブ内面に耐火性酸化物被覆を有する請求項１ 記載のガラス溶融電気炉。
6. ６．前記酸化物が酸化アルミニウムである請求項５記載のガラス溶融電気炉。
7. ７．前記ガスケット及び前記ガスケット装置がセラミック繊維からなる請求項１ 記載のガラス溶融電気炉。
8. ８．前記冷却ジャケットを水で冷却する請求項１記載のガラス溶融電気炉。
9. ９．前記冷却ジャケットが迷路状である請求項１記載のガラス溶融電気炉。
10. １０．前記電極に対し前記ジャケットの他方端部を密封する装置及び前記開口、 前記スリーブ及び前記ジャケット間の前記電極を包囲して不活性雰囲気に保持す る装置を有する請求項１記載のガラス溶融電気炉。
11. １１．前記不活性雰囲気が窒素である請求項１０記載のガラス溶融電気炉。
12. １２．前記ジャケットの外側を冷却する装置を有する請求項１記載のガラス溶融 電気炉。
13. １３．炉壁を貫通する外側に肩部を有する開口をもつ炉壁を有するガラス溶融電 気炉において、Ａ）該開口の両端部を貫通して延在する電極、Ｂ）内面にセラミ ック被覆を有しかつ該開口の肩部に隣接する外方に突出するフランジを有する前 記開口内の電極を包囲するスリーブであって、前記フランジは電極に平行な傾斜 したリプを有しかつ前記肩部から外方にそれて延在しておク、Ｃ）前記フランジ と前記肩部間のガスケット、Ｄ）前記ジャケットと前記リプとを同軸状でかつ着 座させるために、前記リブに隣接しかつ協仂するために、前記リブ端部を包囲す る傾斜した溝を有する前記電極を包囲する冷却ジャケット、Ｅ）前記溝内でかつ 該溝に隣接する前記フランジと前記ジャケット間のガスケット装置、 Ｆ）前記電極支持用の電気炉外の調節自在な装置、Ｇ）同軸状でかつ一体とされ かつ前記肩部に対して封止された前記ジャケット及びスリーブを押圧かつ保持す る装置、 Ｈ）前記電極に対して前記ジャケットの他端部を封止する装置、 Ｉ）前記電極と前記スリーブ及びジャケット間で前記電極を包囲する不活性雰囲 気を保持する装置、とからなることを特徴とするガラス溶融電気炉。
14. １４．開口が貫通してある炉壁及び該開口の両端部を通して外方に延在する電極 を有する電気炉において、前記開口内の電極を包囲する金属スリーブ、該電極に 隣接するスリーブの内面に溶融アルミナ被覆を有するスリーブ、該被覆は電気、 摩損、摩耗、温度及び腐食等に抵抗性を有するガラス溶融電気炉。
15. １５．前記アルミナ被覆が前記アルミナ被覆と前記スリーブ間の結合を増加しか つ該スリーブと該アルミナ被覆間の熱膨張差を減ずるために、下地被覆を有する 請求項１４記載のガラス溶融電気炉。
16. １６．前記スリーブが不銹鋼からなる請求項１４記載のガラス溶融電気炉。
17. １７．前記アルミナ被覆の厚さが約０．２５〜０．６３５ｍｍである請求項１４ 記載のガラス溶融電気炉。
18. １８．前記厚さが好適には約０．３５〜０．０４０ｍｍてある請求項１７記載の ガラス溶融電気炉。
19. １９．前記下地被覆の厚さが約０．０２５〜０．１２５ｍｍてある請求項１５記 載りガラス溶融電気炉。
20. ２０．前記下地被覆の厚さが好適には約０．０５〜０．０７５ｍｍである請求項 １９記載のガラス溶融電気炉。
21. ２１．炉壁を貫通する開口を持つ炉壁を有するガラス溶融電気炉において、 Ａ）該関口の両端部を通してかつ外方に延在する電極、 Ｂ）前記開口内の前記電極を包囲しかつ炉壁の外側に隣接する外方に突出するフ ランジを有するスリーブ、該フランジは該電極に平行な傾斜したリブを有しかつ 該炉壁の外側に向って延在しており、Ｃ）前記スリーブの内面上の溶融酸化アル ミニウム被覆、 Ｄ）前記フランジと炉壁外側間のガスケット、Ｅ）冷却ジャケットと前記スリー ブ及び前記電極とを同軸状にかつ着座させるために前記リブに隣接して該リブ端 部を包囲する傾斜した溝を有する前記電極を包囲する冷却ジャケット、 Ｆ）前記溝内でかつ該溝に隣接する前記フランジと前記ジャケット間のガスケッ ト装置、 Ｇ）前記電極支持用の前記電気炉外の調節自在な装置、 Ｈ）同軸状でかつ一体とされかつ炉の外壁に対して封止された前記ジャケット及 びスリーブを押圧かつ保持する装置、 とからなるガラス溶融電気炉。