KR100808975B1 - 선회벽이 있는 유리 용융 전기로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내화 물질로 제조된 바닥(1), 4개의 측벽(2) 또는 고정 플레이트(seat plates), 상단 아치(top arch)(4), 유리 조성물 공급 수단 및 용융된 유리를 배출하기 위한 그루브(groove)를 포함하는 유리 용융 전기로(electric glass melting furnace)에 관한 것이다. 본 발명은 상기 로가 수평 힌지 핀(hinge pins)(9)을 중심으로 선회하고 상기 측벽(2) 중 적어도 하나와 상기 아치(4) 사이에서 상기 로의 주변부에 위치되는 조립체 요소(3)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선회벽이 있는 유리 용융 전기로{ELECTRIC GLASS MELTING FURNACE, WITH PIVOTING WALL ELEMENTS}

본 발명은 전기 유리 용융 기술에 관한 것이고 더욱 상세하게는 원료 물질을 용융하는데 필요한 동력을 발생시키기 위해 용융 유리의 전도도가 사용되는 전기 유리 용융 기술에 관한 것이다.

오랫동안, 대량의 물질을 가지고 작동하는 유리 생산 플랜트에는 특히 가스와 같은 화석 연료로 동력이 공급되는 용융로(melting furnace)가 제공되었다. 이것은 예를 들어, 평면 유리(flat glass) 또는 병 유리(bottle glass)를 공급하는 대용량의 연속 생산 플랜트의 경우에 특히 그러했다. 이러한 대형로에서, 전기가 사용된다면, 전기는 변환 지점 등을 향하는 경로에서, 용융 물질의 균질화, 정제 또는 이동을 향상시킬 것으로 예상되는 특정의 대류 움직임을 발생시키기 위하여 주로 냉각기 영역 또는 로의 외부에서 유리의 온도를 유지시키기 위한 국부적인 탑-업부(local top-up)로서 사용되었다.

전기 용융 자체는 사용 조건에 있어서 상당한 융통성이 필요한 소형 유닛에 제일 먼저 등장했다. 에너지 비용의 불안정과 기술적 특성의 몇몇 문제에 대한 점진적인 해결로 인하여 최근에는, 조업 개시할 때를 제외한 전체 용융 공정이 전기 를 사용하여 진행되는 대형 생산 유닛이 개발되었다. 이러한 개발은 매우 까다로운 기술적 문제의 해결을 필요로 한다.

그리하여, 특히 용융조(molten bath) 표면에서 전극의 산화 문제를 방지하기 위하여, 전극을 완전히 담그는 방법이 제안되었다. 이것은 예를 들어, 공개된 프랑스 특허 출원 번호(FR-A-2 552 073)에 있는 해결책이다. 이 특허에서, 전극은 로의 바닥으로부터 용융조에 수직하게 배열된다. 다른 실시예에서, 로의 측벽을 통과하는 전극도 발견된다.

부식 문제에 대해 상기 방법이 제공하는 장점과는 별도로, 전극을 담그는 것으로 인하여 원료 물질 조성물이 있는 용융조의 표면에 간편하고도 매우 균일한 전력 공급이 또한 가능하다. 용융조에 부유하는 비교적 두꺼운 용융될 조성물 층의 구성은 실제 몇 가지 이유로 유용하다. 상기 조성물 층이 용융조와 접촉할 때, 조성물 층은 연속 작업을 위해 필요한 물질의 영구 저장고(reserve)를 형성한다. 조성물 층은 대기와 접하여 일어나는 대류 및 특히 복사에 의해 용융조에서 큰 에너지 손실이 일어나는 것을 방지한다.

위에서 언급한 특허에서 설명하는 형태의 로의 매우 다양한 산업적 용도가 발견되었지만, 상기 로가 실제 상황에서 만나는 모든 조건을 가능하게 하고 실제 상황에서 만나는 모든 조건에 대응할 수 있게 하는 것은 아니다. 예로서, 몇몇 경우에, 그리고 투자비용을 제한하기 위하여, 기존의 요소 및 특히 탱크를 구성하는 내화 물질(refractory material)을 가능한 한 많이 계속 유지하면서 버너(burner)로 운전하는 플랜트를 변형시키는 것이 바람직하다. 이런 종류의 변형은, 플랜트의 로의 측벽 또는 바닥에 전극이 박혀 있다면, 항상 가능한 것이 아니다.

전극이 용기의 바닥 또는 벽에 의해 잠겨지는 로는 전극을 제어할 가능성이 제한되어 있다. 특정 조건에 대해서 상기 로가 매우 만족스런 성능을 가져오더라도, 상기 로는 이러한 작업 조건의 빈번한 및/또는 실질적인 변형에 잘 적응하지 못한다.

이것이 "침강 전극이 있는 로(furnaces with plunging electrodes)"라고 지칭되는 로가 때때로 선호되는 이유이다. 그러므로, 프랑스 특허(제 2 599 734호)에는 이런 타입의 로가 설명되고 있는데, 여기서, 전극은 로의 효율과 무엇보다 로 사용의 융통성을 극대화하도록 배치되고 분배된다.

통상적으로, 이런 타입의 로는 내화 물질로 제조된 바닥, 4개의 측벽 또는 직립부(upstands), 상단 루프(upper roof), 유리 조성물 공급 수단 및 용융된 유리를 위한 배출 채널을 포함한다.

이런 타입의 로는 또한 유리 형성 공정 중 특정 순간에 주위 대기에서 용융조를 격리시키기 위해 세로로 이동할 수 있는 측부 패널을 포함할 수 있다.

유리 용융조를 열적으로 격리시키는 것은 사실 유리 제조로에서의 주요 문제이다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하는 새롭고도 독창적인 해결책을 제공한다.

실제로, 본 발명은 로에 대한 선택적이고도 제어된 격리를 가능하게 하는데, 이는 더욱이 다목적이고 효율적이다.

이러한 특성은 종래 기술 어디에서도 발견할 수 없으며, 기껏해야 로의 격리에 대한 "일괄(all or nothing)" 타입의 시스템에 관련된 것이다. 더욱이, 세로로 이동 가능한 측부 패널이 차단될 때, 특히, 패널 사이의 간극 때문에 로의 격리가 바르게 제공되지 않는다는 것이 경험에 의해 밝혀졌다.

바람직하게, 본 발명에 따라 로의 누출 방지가 완벽하게 유지된다.

그러므로, 본 발명의 제재는 내화 물질로 제조되는 바닥, 4개의 측벽 또는 직립부, 상단 루프, 유리 조성물 공급 수단 및 용융된 유리를 위한 배출 채널을 포함하는 유리 용융 전기로이다.

본 발명에 따라서, 유리 용융 전기로는 수평축을 중심으로 선회하고 측벽 중 적어도 하나와 루프 사이에서 로의 주변부에 위치되는 한 세트의 요소를 더 포함한다.

그리하여, 측부당 하나의 요소가 아닌 한 세트의 선회 요소가 있기 때문에 로를 격리하는 모듈성이 제공된다.

더욱이, 용융 요소는 (평평하게) 병렬 배치되는 패널인데, 상기 패널의 두께부는 2개의 접하는 패널 사이에 완벽한 접합부를 만들기 위해 세로로 절단된다.

이러한 종류의 배열은 각각의 패널 사이의 접합부와 단일 패널로 얻어진 접합부에 필적하는 전체 접합부를 보증한다.

본 발명의 특정한 특징에 따라, 로는 한 세트의 케이블, 풀리(pulleys) 및 상기 선회 요소를 개별적으로 또는 그룹으로 선회하게 하는 윈치(winches)를 더 포함한다.

그러므로, 선택되는 용도 타입에 따라서, 또는 심지어 유리 제조 공정 중에, 다수 또는 소수의 선회 요소가 개방될 수 있기 때문에 로의 단열이 조절될 수 있다.

발명의 다른 특정한 특징에 따라서, 로는 개방 상태에서 선회 요소를 고정하는 메커니즘을 더 포함한다.

더욱이, 본 발명에 따른 로는 선회 요소를 고정된 것을 해제하는 시스템을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 이러한 양상은 선회 요소 작동에 대한 완벽한 안전성을 제공하여 로의 전체적인 격리를 조절할 수 있게 한다.

본 발명의 흥미있는 양상에 따라, 선회 요소는 그 두께부 내에 박힌 로드(rod)와 같은 요소에 의해 기계적으로 강화된다. 로드는 금속인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따라서, 선회 요소는 로의 적어도 3개의 측부에 배치된다.

본 발명은 침강 전극 타입의 로에서 사용될 수 있다. 이 경우에, 적어도 하나의 선회 요소가 각 침강 전극 반대편에 배치될 수 있다.

본 발명의 하나의 특징에 따라서, 로는 로 내부의 적어도 하나의 측벽에 박힐 수 있는 측정 센서를 더 포함하며, 적어도 하나의 선회 요소는 적어도 하나의 측정 센서의 반대편에 위치된다.

더욱이, 로는 로의 측부 중 적어도 하나에 배치되는 모든 선회 요소를 동시 에 들어올리는 시스템을 더 포함한다.

로-장입부(furnace-charging side)라 지칭되는 측부, 즉 조성물의 분배기가 도입되는 측부에 대한 상기 가능성은 패널을 움직일 때 속도를 보장하는데, 이는 사용자가 매우 원하는 것이다.

본 발명의 다른 특성, 상세한 사항 및 장점은 첨부된도면을 참조하여 제한을 하기 위한 것이 아니고 설명을 하기 위한 예에 의해 만들어진 다음의 설명을 읽음으로 더욱 명백해진다.

도 1은 유리 용융로의 일반적인 전체 도면.

도 2는 리프트 수단(lifting means)과 상호 작용하는 선회 요소의 부분 개략도.

도 3은 리프트 수단과 상호 작용하는 다른 선회 요소의 부분 개략도.

도 4는 선회 요소의 높이에서의 단부 영역에 대한 수평적인 단순 부분도.

도 5는 도 4의 상세도.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 두께부에서 봤을 때의 선회 요소의 다양한 모양에 대한 단면도.

도 1은 특히, 본 발명에 따른 선회 요소가 갖추어진 유리 용융로(횡단면)를 개략적으로 도시하고 있다.

로의 주요 구성은 다음과 같다. 즉, 1은 보통 수평이거나 유사 수평(quasi- horizontal)인 바닥을 나타낸다. 2는 내화 물질로 제조된 측벽 또는 직립부를 가리킨다 - 바닥(1)과 측벽(2)은 통상적으로 용융 유리를 위해 내화 물질로 제조된 탱크(B)(또는 용기)를 형성한다. 탱크(B)의 크기는 가변적이다.

아래에 자세히 설명되는, 선회 요소는 3으로 표시되고, 수평 루프는 참조번호 4로 표시된다.

보강재도 필요하다. 실제 로는 사실상 (특히) 상단 보강재(7)를 지지하도록 되어 있는 수직 기둥(6)을 지지하는 스크리드(screed)(5) 상에 위치되는데, 상기 보강재(7)에는 선회 요소(3)와 루프(4)를 이동시킬 필요가 있는 요소(8)가 바람직하게 부착된다.

그리하여 선회 요소(3)는 고정된 측벽(2) 위에서 로 주변에 배치된다. 선회 요소(3)는 실질적으로 수평 루프(4) 높이에 배치되는 수평축(9)을 중심으로 선회될 수 있다.

탱크(B)에 있는 유리는 다른 방법으로 가열될 수 있다. 특히, 바닥(1)에 박혀있는 전극 또는 예를 들어, 프랑스 특허(제 2 599 734호)에 설명된 침강 전극으로 지칭되는 전극에 의해 전기 가열하는 것으로 구분될 수 있다. 혼합된 용액이 예상될 수 있다.

더욱이, 공정을 시작할 때 또는 특정 시점 및/또는 특정 공간에 추가 에너지를 가하기 위하여 버너(도시되지 않음) 같은 추가적인 수단이 제공될 수 있다.

본 발명은 침강 전극을 갖춘 로에 적용하는 것이 바람직하나 거기에 국한되지는 않는다. 본 명세서에는 다음의 설명을 읽음으로써 더욱 명백해지는 다수의 장 점이 존재한다.

통상적으로, 탱크(B)에 있는 용융 유리의 용융조는 격리층을 형성하는 원료 물질로 균일하게 덮여있다. 원료 물질은 공급될 수 있고 호퍼(hopper) 및/또는 컨베이어에 의해 배분될 수 있는데, 상기 호퍼 및/또는 컨베이어는 탱크(B)에 있는 용융 유리의 용융조의 상단 표면을 가능한 한 균일하게 쓸고 지나가면서 탱크(B) 위에서 이동한다.

그러므로 이러한 공급 수단은 유리 용융조의 상단 표면과 루프(4)의 하단 표면 사이에서 작동되어야 한다.

지금까지는 이러한 높이에 있는 영구 개구부 또는 로의 상단 측부 중 하나를 해제하는 슬라이딩 수단이 제공되었다. 상기 슬라이딩 수단은 프랑스 특허(제 2 599 734호)에 설명되어 있다.

그러나, 영구 개구부는 에너지를 계속하여 빠져나가게 한다는, 즉, 대량의 에너지 손실이 있게 하여, 열에 대한 수지(budget)가 나쁘다는 단점을 갖는다.

앞에서 언급한 특허에서 제공한 하나 이상의 슬라이딩 패널은 열적 관점에서 어느 정도의 개선점을 제공하지만, 이러한 개선점은 다소 상대적인데, 그것은 공급 기계가 작동중일 때, 다시 말해, 대부분의 시간에 로-장입측(furnace-charging side)에 있는 패널은 절대적으로 높은 위치에 있어야 하므로 실제로 사실적으로 항상 들려있어야 하기 때문이다. "대기" 모드(standby mode)라고 지칭되는 모드에서만 패널 또는 패널들이 낮추어질 수 있다.

더욱이, 침강 전극이 있는 로의 경우에, 전극의 지지 아암(arm)을 위한 측부 통로를 제공하기 위하여 상단 이동벽에 노치(notch)가 제공되어야 한다. 그러므로, 이러한 개구부 또는 이러한 개구부들은 반드시 영구적이어야 하므로 사소하다고는 볼 수 없는 에너지 손실이 발생한다.

본 발명은 특히 이러한 단점을 극복할 수 있게 하므로 열 수지에 대한 명백한 개선점을 제공하는데, 그것은 본 발명이 탱크(B) 상에서 열 손실을 제한하기 때문이다.

그리하여, 본 발명은 로의 주변에 위치된 한 세트의 선회 패널(3)이 있는 로를 구비할 것을 제안한다. 그러므로, 특정 수의 패널이 로의 측부 각각에 배치되는데, 적어도 조성물 공급 기계가 로에 들어가는 위치인 로-장입측이라고 지칭되는 측에는 배치된다. 패널(3)은 도 2 및 도 3에 보다 상세히 설명되는 수평축(9)을 중심으로 선회될 수 있다.

축(9)의 마주보는 단부에서, 탱크(B) 바깥쪽의 패널 표면에 캐칭 요소(catching element)(10)가 제공된다. 케이블(11)은 축(9)을 중심으로 패널(3)이 선회하도록 하기 위하여 캐칭 요소(10)와 상호 작용한다. 케이블(11)은 예를 들어, 이미 언급된 하나 이상의 지지체(8)에 부착된 한 세트의 풀리(12,13,14)에 의해 작동된다.

더욱이, 패널(3)이 수평 위치에 있어서, 로의 내부와 외부 환경 사이의 연결이 가능할 때, 패널(3)은 패널(3)에 연결된 링(16)과 상호 작용하는 후크(hook)(15)에 의해 이 위치에 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라서, 로의 3개의 측부에 있는 각 도어(door)를 움 직이기 위해 개별적인 제어부가 존재한다. 조성물 공급 기계가 로 내부로 들어가는 제 4의 측부에서, 도어들은 함께 또는 개별적으로 움직여질 수 있다.

이러한 배열은 한편으로, 작업을 수행하는 한 사람이 로-장입측이라고 지칭되는 측부를 매우 빠르게 개방하고 폐쇄할 수 있도록 한다.

게다가, 침강 전극이 제 4 측부에 박힌다면, 침강 전극이 접근하는 동안 이 측부를 폐쇄하는 것이 가능하다.

더욱이, 3개의 다른 측부에서, 패널(3)을 개방하는 모듈성으로 인하여, 예를 들어, 로에 배치된 다른 요소를 방해하지 않고 로에 위치된 전극과 같은 하나의 요소에 작업을 하는 것이 가능하다. 침강 전극이 있는 로에서, 각 침강 전극과 마주보는 하나의 패널(3) 및 상기 패널(3) 각각을 위한 각 리프트 요소가 제공되는 것이 바람직하다.

더욱이, 어떤 거리에서 고정 시스템(15,16)을 푸는 것을 가능하게 하는 연동 장치(linkage)가 제공된다.

바람직하게, 로-장입측의 패널(3) 세트에 하나의 연동 장치가 제공되는 한편, 3개의 다른 측부에서 각각 위치된 다양한 패널(3)을 풀기 위하여 몇 개의 연동 장치가 제공된다.

더욱이, 도 4에 도시된 바와 같이, 패널(3)은 그 두께부가 비스듬하게 절단된다. 이로 인하여, 상기 패널 사이의 접합이 개선될 수 있는데, 이것은 종래 기술에 비해 상당한 장점이 된다. 더욱이, 이러한 절단으로 인하여 특정 패널(3) 및/또는 특정 패널 그룹을 바람직한 방법으로 작동하는 것이 가능하다. 예를 들어, 패널(31)은 개별적으로 개방될 수 있다. 이것은 바람직하게, 전극의 반대편에 배치된 패널일 수 있다. 반면, 패널(32)을 개방함으로써 이웃하는 패널(33,34)을 개방한다.

도 5는 접합부 및 패널의 병렬 배치를 보다 상세하게 도시하고 있다. 접합부(17)는 바람직하게 각 패널(3) 사이에 제공된다. 패널의 외부 표면은 단열이 매우 잘 된 물질로 구성되는 시트(18)로 덮일 수 있다.

더욱이, 본 발명 고유의 접합부는 종래 기술의 정기적으로 되풀이 되는 문제 즉, 서로 인접하지 않는 패널 사이에서 종종 발생해왔던 폭발 화염을 방지한다. 물론, 이러한 화염은 로의 내부를 손상시키는데, 이것은 사용자들이 좋아하지 않을 것이다.

더욱이, 보강재 요소(19)는 패널(3)의 두께부 내에서 통합될 수 있다. 도 6a, 도 6b, 도 6c는 요소(19)의 가능한 배치를 패널(3)에 대한 3개의 실시예로 나타낸다.

패널(3)의 특정한 병렬 배치로 인하여 전극의 위치 뿐만 아니라 및 센서 또는 다른 측정 수단과 같은 다른 요소의 위치에 따라 로의 상단부 개구부를 조절할 수 있다. 그리하여 로에 박힌 센서와 한 줄로 개구부를 제공하는 것이 가능한데, 이는 내부벽의 상태에 관한 정보를 연속적으로 제공한다. 센서 중 하나가 불완전하다면, 가장 가까운 패널을 열고 그 센서 또는 센서(들)을 뽑아내는 것이 가능하다.

보통, 센서는 예를 들어, 마모도 측정을 수행하기 위해 로 내의 몇 지점에 도입된다. 본 발명에 따라 선회하는 요소를 배열하였다면, 센서 또는 센서(들)을 박는 위치를 선택하는 것과 그 후 센서를 박기 위하여 선택된 영역에 위치된 도어 또는 도어(들)을 들어올리는 것이 가능하다.

그러므로 로의 내부에서 요소를 교체 및/또는 수리하는 것은 신속하고 로의 일반 작업을 방해하지 않는 "간단한" 개입이 된다.

물론, 패널 세트 구조의 단순성은 본 발명의 큰 장점이다. 패널은 쉽고도 안전하고 확실하게 운전될 수 있다.

패널(3)용으로 선택된 재료는 단열재인데, 이것은 약 1500℃의 온도를 견딘다(로를 셧다운한 동안). 상기 단열재는 비교적 가볍다.

예로서, 패널(3)은 규선석(sillimanite)으로 제조될 수 있다. 그 두께는 약 100mm일 수 있고 그 높이는 약 1100 또는 1200mm 또는 그 절반일 수 있으며 그 폭은 300 내지 800mm 또는 그 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 흥미있는 양상은 먼지의 비산(로 내에서 발생됨)과 관계된다. 특히, 패널 사이의 접합이 매우 잘 보장되기 때문에 본 발명의 구조가 상기 비산 먼지를 매우 효과적으로 제한할 수 있다.

그러므로, 먼지를 빨아들이기 위해 통상적으로 제공되는 경로가 덜 필요하기 때문에 원료 물질의 손실이 보다 적다. 더욱이, 대부분의 시간에, 로의 3개의 상단측이 닫혀있다. 문제가 발생하게 되면, 본 발명에 따라 이 위에 언급한 수단 세트에 의해 제 4의 측부가 매우 쉽게 폐쇄된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전기 유리 용융 기술에 이용 가능하다.

Claims (10)

1. 내화 물질로 제조된 바닥(1), 4개의 측벽(2) 또는 직립부(upstands), 상단 루프(upper roof)(4), 유리 조성물 공급 수단 및 용융된 유리를 위한 배출 채널을 포함하는 유리 용융 전기로(electric glass-melting furnace)에 있어서,

   수평축(9)을 중심으로 선회하고 상기 측벽(2) 중 적어도 하나와 상기 루프(4) 사이에서 상기 로의 주변부에 위치되는 한 세트의 요소(3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 용융 전기로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 선회 요소(3)는 병렬 배치된 패널인데, 이 패널의 두께부는 2개의 인접한 패널(3) 사이에서 접합부를 만들기 위해 세로로 절단되는 것을 특징으로 하는, 유리 용융 전기로.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 한 세트의 케이블(11), 풀리(pulleys)(12 내지 14) 및 상기 선회 요소(3)를 개별적으로 또는 그룹으로 선회하게 하는 윈치(winches)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 용융 전기로.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 개방 상태에서 상기 선회 요소(3)를 고정시키는 메커니즘(15,16)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 용융 전기로.
5. 제 4항에 있어서, 상기 선회 요소(3)를 해제하는 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 용융 전기로.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 선회 요소(3)는 선회 요소의 두께부 내에 박힌 로드(rod)와 같은 요소(19)에 의해 기계적으로 강화되는 것을 특징으로 하는, 유리 용융 전기로.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 선회 요소(3)는 상기 로의 적어도 3개 측부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유리 용융 전기로.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 침강 전극(plunging electrodes)으로 지칭되는 전극을 포함하고, 적어도 하나의 선회 요소(3)는 각 침강 전극의 반대편에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유리 용융 전기로.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 로 내부의 적어도 하나의 측벽(2)에 박힐 수 있는 측정 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 적어도 하나의 선회 요소(3)는 적어도 하나의 측정 센서의 반대편에 위치되는 것을 특징으로 하는, 유리 용융 전기로.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 로의 측부 중 적어도 하나에 배치되는 상기 모든 선회 요소(3)를 동시에 들어올리는 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 용융 전기로.

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