JPS61222928A - ガラス熔融用電気炉 - Google Patents

ガラス熔融用電気炉

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JPS61222928A
JPS61222928A JP6201885A JP6201885A JPS61222928A JP S61222928 A JPS61222928 A JP S61222928A JP 6201885 A JP6201885 A JP 6201885A JP 6201885 A JP6201885 A JP 6201885A JP S61222928 A JPS61222928 A JP S61222928A
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glass
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melting
tin oxide
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Takashi Uno
宇野 高志
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/027Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by passing an electric current between electrodes immersed in the glass bath, i.e. by direct resistance heating
    • C03B5/0275Shaft furnaces

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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、ガラスの熔解清澄に供する溶融炉で、その熔
解エネルギー全てを電気でまかなうガラス熔融用電気炉
に関するものである。
[従来の技術] 一般に成分中に酸化錫(PbO)を含有するガラスの熔
融を電気加熱によって行う炉の場合(熔融状態にある高
温のガラスに通電し、ガラス自体を抵抗発熱体とみなし
ジュール効果によって発熱加熱させる炉)、電極材料に
酸化錫が用いられるのが普通である。これは、従来から
多用されている金属モリブデン電極では、ガラス中のP
bOとの反応が強く起り、特にガラスへのモリブデンイ
オンによる着色が無祝し得なくなる事による。しかしな
がら、酸化錫電極の性状は、金属モリブデン電極に比し
著しく脆弱であるので、溶解炉自体のデザイン・運転条
件等に慎重な配慮が要求されることになる。
例えば、両電極性状において、最も顕著に相違する点と
して、電極表面における電流密度(^/cm’ )があ
げられる。すなわち金属モリブデン電極では許容限度を
1.8〜2^/cm2とするのが一般的であるが、酸化
錫電極ではおよそ1/4の0.5八/ C1112が限
度とされている。この違いを炉体デザインの見地から換
言ずれば、同一の熔解能力を有する炉において酸化錫電
極を用いる場合、4倍の電極表面積を確保しなければな
らず、炉体壁面に占める酸化錫電極の割合が大きくなる
ということは、熔融状態にあるガラスによる侵食に対す
る抵抗がその分小さくなることになり、溶解炉自体の寿
命を短くしてしまうことが避けられない。
こうした制限のもとで用いられる酸化錫電極の形状は、
直径100n+n+前後の棒状のものを炉床より炉内に
150〜20011程上方に挿入しく一般にボトム垂直
設置電極と称せられている)電流に対する有効な電極の
表面積を、炉壁に埋め込む形で水平に設置する方式がよ
く用いられてきた。
すなわち、かかる形状の酸化錫電極を用いるガラ・ス熔
解炉の一般的な姿は、幅、長さ、深さがおよそ3:2:
1の直方体であり、炉床には長さ方向に15〜20対の
ボトム垂直設置型電極が対向して挿入されている。もち
ろん挿入される電極の数は熔解母に比例して決められる
が、上述の場合10〜20トン/日のガラス熔解能力が
見込まれる。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記のような形状の熔解炉はガラスの全
電気溶解炉の理念からして避は難い欠点を有している事
が指摘できる。すなわち、ガラスの全電気溶解炉は、炉
内部のガラスへの直接通電によってもたらされるジュー
ル熱を熱源として熔解を行っている故に、ガラス原料の
投入場所である炉内表面は、出来るだけ均一にガラス原
料で覆うことによって、投入された熱エネルギーの過度
な散逸を防ぎ、熔解炉内を常に安定した熱平衡下に置く
ことが出来るのであり、そうすることが操炉の最大のポ
イントでもある。
ところで、この炉内表面のガラス原料層の厚さは、ガラ
ス熔解量の多少と、それに伴う投電量(ガラス原料層を
浮かせている熔融状態のガラス温度と言い換えることも
できる)との関係によって決まる。一般的には、ガラス
熔解量が増えれば厚くなり、減少すれば薄くなる。
先に例示している従来型状の酸化錫使用の全電気式ガラ
ス熔解炉の有する欠点の第一は、この点に起因しており
、炉内表面のガラス原料層が薄くなり、従って表面から
の熱ロスが増加する。これにより、炉温が低下し始める
が、炉内中央部附近は、熔融ガラスの清澄の為に必要な
一定温度に常に維持しておかねばらなず、投電薩の相対
的な上昇が避けられなくなる。また、熔解拒の上限値に
関しても、従来型の熔解炉は、大きく制限を受けている
。すなわち、炉内表面をガラス原料層で覆っているとい
う事は、熔解清澄されたガラスの炉外への取り出・し口
であるスロートの真上にもガラス原料があるという事C
あり、本来、十分に熔解され清澄されたガラスとしてス
ロートに到達すべきものが、不十分な調整のままで流れ
込んでしまう、いわゆるショートパスを引き起す大きな
危険にざらされていることを意味する。このショートパ
スの発生源は、低温の、従って比重のより大きい未調整
ガラスがより速く沈降すること、また炉壁によって冷や
されて同じく比重差によって降下速度が加速されること
であり、この傾向は、ガラス熔解量の増大に比例して強
くなる。かかる場合、投入電力量を一層増大していけば
、それなりのショートパス防止の効果を得られるが、ス
ロートを通過するガラス温度の過昇による後工程の温度
制御の不調やそれ以上に炉体損傷の加速をもたらし、経
流面への悪影響が甚大となる。従って、ガラス熔解量の
上限にっても大きく制限を受けることになる。
この様に、酸化錫電極を用いた既存の全電気式ガラス溶
解炉の主流であるところの直方体形状でボトム垂直設置
型の溶解炉は、熔解間変更に対して非常に狭い許容度し
かなく、生産条件に応じてガラスの溶解量を自由に変更
する事が不可能に近い。
本発明は、この様な欠点を解消し、より自由度の高いガ
ラスの熔解運転を可能ならしめる炉体構造と酸化錫電極
配置を提供するものである。
E問題点を解決するための手段] 本発明の基本構成は、炉体は幅、長さに比べ十分な深さ
を有している事、設電用の電極を炉体の縦方向(深さ方
向)に少なくとも3群を順次配置し、電極群毎に独立し
て設電量の調整が可能である点にある。すなわち、本発
明は炉縦方向に数段の酸化錫電極群を配置し、最下段電
極群下端とスロートとの間にガラスの熔融清澄を行なわ
せるための清澄室を形成することにより上記の欠点を除
去したものである。
これらの特徴と、従来技術の欠点解消の関係について以
下に述べる。
自由度のにり高いガラスの熔解運転とは、熔解されたガ
ラスの品質とその経済性を一定レベルに保ちながら、ガ
ラス熔解量をその時々の必要に応じて増減出来るという
事であり、その増減幅が大ぎい程、自由度が高いと言え
る。そこで、ガラスの進行方向(本発明の場合、深さ方
向)に沿って、投雪間を任意に設定出来る様に少なくと
も3群の酸化錫電極を置く。ガラス熔解量に応じて増減
するガラス原料層に対しては、近傍の第一段電極群の設
電量を増減させ、ガラス原料の熔解速度を調節し、炉内
表面のガラス原料層の厚さをほぼ一定に保つ。これによ
り、炉体からの熱の散逸の割合は常にほぼ一定に維持さ
れるので、炉中央部以降における温度の維持は、ガラス
原料層から十分に離れて位置する第2段、第3段電極群
からの設電量によって、ガラス原料層厚さに影響を与え
ずに行うことが出来る。この機能により、ガラス熔解量
が減少していく際に生じるガラス原料層厚さと設電量と
の逆循環を防止することが可能となる。
次に、ガラス熔解量が大きくなる際に起るショートパス
現象に対しては、ガラス原料層とスロートとの間に十分
な距離をおく事、第三段電極群をスロートの存在する面
に設置することによって防止する。ここで、十分な距離
とは炉体の幅の半分が長さの値のうち大きい値の2倍の
長さが前提であり、さらに第三段N極群の下端とスロー
トとの間に最大熔解1の80〜100%容積に相当する
空間、すなわち清澄室を形成させることである。例えば
、炉体寸法としては、幅、長さ、深さの比が2=1:2
等がその代表となる。これらの炉体構造と第三段電極群
の機能とによってショートパス現象を防ぎ、熔解能力の
100!運転に対しても安全に推移することが可能とな
る。
また、投入される電力は、前述の如く深さ方向に配置さ
れる少なくとも三群の酸化錫電極により炉内ガラス中へ
供給される・が、各電極群を経由する電力の割合は、上
方から順に2:4:1を基準とすることが望ましく、従
って最も負荷のかかる第二段電極群は、有効な電極表面
°を十分に大きくする目的で、ボトム垂直設置型とし、
その直径も150mm以上と大きくすることが重要であ
る。
第一段及び第三電極群については、投入される電力の割
合から水平設置型で十分であるa (但し、その形状は
望ましくは150mm以上の直径を持つ円筒状電極であ
る。) [実施例] 次に、本発明実施例を図面に基いて説VAする。
第1図は本発明の代表的実施例のスロートを含む断面図
、第2図は第1図のII−II線における断面図、第3
図は同じ<m−m線における断面図である。
ガラス原料は投入機1は、熔解炉頂部2の上面又は側面
より、炉内表面3へ均等に投入分配される。投入された
ガラス原料1は炉内の熔融ガラス4に浮び、バッチ層(
ガラス原料層)5を形成して、炉内表面を覆う。このガ
ラス原料層5と調整されたガラスの出口(スロート)9
との間には、少な(とも3段の酸化錫電極群が各々対向
して配置されており、本例でlま上から第一段電極群6
、第2段電極群7、第3電極群8と呼称する。第二膜電
極δY7は図の如く、電極表面を大きくとる目的で垂直
方向に設置され、他の第一と第三電極群6.8は水平方
向に置かれている。
これらの電極群は、それぞれ次のような機能を果すこと
を目的として設電量の調整が行われる。
すなわち、第一段電極群6は、ガラス原料5の厚みを一
定の範囲内に維持すべく所要のガラス溶解量に応じて設
電量が増減される。このようにして粗熔解されたガラス
は、第2段電極群7によって必要十分な吊高温度にまで
昇温される。この最高温度域を通過する間に、ガラス原
料の分解によって発生する気体の脱泡が行われ、スロー
ト9通過時のガラス温度調整の為の第3段電極群8の投
雪■調整を経て、熔解量の外へ導き出される。
一般に連続式のガラス熔解量では、ガラス液面高ざ10
は常に一定に維持される故に、必要なガラスの熔解量に
応じた適切な第一段電極6と第2段電ViA7の設電石
を設定すれば、結果としてあたかもガラス原料層と電極
との距離を自由に設定できる訳で、ガラス原料層を残し
、炉内の熱バランスを良好に保つことが可能となる。
また第3段電極群8は、通電加熱による上昇流11によ
り、側壁12に沿って下降してくる下降流13によるス
ロートへのショート・パスを防ぐ機能を持っている。
更に、第3段電極群8のレベルを通過したガラスは、ス
ロート9までの清澄室15を十分な時間をかけて層流で
下降する為に、分解ガスの脱胞に続いて゛しめ″の効果
が顕著となり、ガラス品質、熔解条件の自由度を向上す
ることができる。
なお、本実施例での熔解能力は2 ton/日であり、
酸化錫電極表面に尽ける平均電流密度は、第1段、第3
段電極群で、0.28A/Cm 2、第2段電極群で0
.25A/cm 2にて稼働している。熔解量も0,6
【057日から2 ton/日まで変更できた。
[発明の効果] 以上、述べた通り、本発明は炉縦方向に数段の酸化錫電
極群を配置し、最下段電極群下端とスロートとの間にガ
ラスの熔融清澄を行なわせるために清澄室を形成させた
ものであるから、従来の全電融炉に比べ、熔解量の設定
幅が広がり、40〜100%(基準溶解量に対して)の
幅で安定した品質のガラスを供給可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電気炉の縦断面図、第2図は第1図
の[−II線における縦断面図、第3図は同じ<m−m
線における断面図である。 1・・・原料投入機、2・・・炉頂部、3・・・表面、
4・・・熔融ガラス、5・・・バッチ層(ガラス原料層
)、6・・・第1段電極群、7・・・第2段電極群、8
・・・第3段電極群、9・・・スロート、10・・・ガ
ラス液面高さ、15・・・清澄室。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ガラスを熔融し清澄する全電気熔融炉において、炉
    縦方向に数段の酸化錫電極群配置し、最下段電極群とス
    ロートの間には熔融ガラスが炉縦方向に順次移動する過
    程において熔解清澄される清澄室を有していることを特
    徴とするガラス熔融用電気炉。 2 少なくとも3群の独立して調整可能な酸化錫電極を
    炉の縦方向に配置したことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のガラス熔融用電気炉。 3 酸化錫電極群において、熔解炉上部に位置する第一
    段電極群は水平設置型、炉中部に位置する第二段電極群
    はボトム垂直設置型、炉下部に位置する第三電極群は、
    第一段、第二段電極群に対し90°ずらして水平に設置
    してあることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項記載のガラス熔融用電気炉。 4 炉縦方向の長さが、幅方向の長さの半分か、炉の長
    さ方向の値のうち大きい値の2倍の値を有し、かつ第3
    段電極群の下端とスロートとの間に最大熔解量の80〜
    100%の容積に相当する清澄室を有することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項または第2項記載のガラス熔
    融用電気炉。
JP6201885A 1985-03-28 1985-03-28 ガラス熔融用電気炉 Granted JPS61222928A (ja)

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