KR19990071686A - 회전 저항 용해로 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유리, 에나멜 또는 세라믹과 같은 유리질화 조성물용의 전기 저항 용해로로서, 간헐적 또는 연속적으로 작동될 수 있으며 빠르고 깨끗한 생성물 교환을 허용하며, 정치 상부 노 (4) 및 수직 축선을 중심으로 회전이 가능한 용해 탱크 (1) 를 갖는 전기 저항 용해로에 관한 것이다.

Description

회전 저항 용해로

본 발명은, 유리, 에나멜 또는 세라믹과 같은 유리질화 조성물용의 전기 저항 용해로로서, "콜드 탑 (cold top)" 커버로 간헐적 또는 연속적으로 작동될 수 있으며 빠르고 깨끗한 생성물 교환을 허용하며, 정치 상부 노 및 회전가능한 용해 탱크를 갖는 전기 저항 용해로에 관한 것이다.

유리질화 조성물을 용해시키기 위한 유리, 에나멜 및 세라믹 공업분야에서는, 특히 사용되는 에너지의 형태를 달리하는 여러 가지 타입의 가열로가 쓰인다. 예컨대, 가스-가열된 또는 전기적으로 가열된 노들이 평행하게 사용되는데, 각각의 경우 이들의 경제적인 효율성은 그들의 에너지 소비율, 폐기가스의 양과 조성, 및 생성물 교환과 관련한 유연성에 의해 결정된다. 공지의 노들은, 지금까지는, 처리되는 생성물의 한정된 서클과 관련하여 선택된 표준만을 만족시키고 있다.

하지만, 빈번한 생성물 교환을 허용하며, 원료에 있어서의 손실을 최소로 유지하면서 넓은 범위의 생성물의 처리를 가능케하는 신축적인 작동 조건을 허용하는 타입의 노에 관심이 있다.

일반적으로 말하자면, 원료를 유리질화하는데 사용되는 타입의 용해로들은 에너지의 공급 타입에 따라 구분된다. 예컨대, 반사원리로 직접 가열에 의해 작동하는 바와 같이, 전기 방사 요소 또는 화염을 통한 방사열을 갖는 노들이 공지되어 있다 (예컨대, EP 71 110 호 참조).

상기의 EP 71 110 호에 개시된 노들은, 화염의 가열로 인한 손상을 입는 것을 방지하기 위해 배치 층 (batch layer)을 라이닝에 사용한다.

수직적으로 회전이 가능함에도 불구하고, 전술한 노에서는 열부하 및 외부 배치 층의 틈새로 인하여 라이닝의 손상을 방지하는 것이 불가능하므로, 최근의 해결책 (EP 231 561 B1 참조) 에서는 내화 라이닝 및 분리 냉각을 위한 특정의 비용을 추가로 지출하고 있다.

저항열, 화염 아아크열 또는 유도열을 갖는 이러한 전기가열의 용해로들은 특히 얻어지는 중요성을 갖는다. 예컨대, 특허명세서 DE 38 24 829 호에는, 전기 저항 용해로가 개시되고 있다. 전기 저항로 및 유사한 타입의 노는 개방된 용해조 또는 심지어는 고형 원료, 소위 "콜드 탑 (cold top)" 커버로 덮힌 용해조로 작동될 수 있다. 원료로 덮히는 용해 탱크는, 원료 커버가 균일하게 조성되는 것을 확실히 하기 위해, 복잡한 원료 장입 (charging) 기계를 필요로 한다.

공지의 전기 저항 용해로는, 고정된 가열 전극을 갖는 정치 탱크를 갖고, 소정의 생성물과 조화하여 구조 및 외형적인 구조면에서 최적하다. 이러한 종류의 노는, 통상, 생성물 교환이 없는 장기간의 연속적인 작동을 위해 고안된 것이다.

본 발명의 목적은, 전술한 바와 같이, 생성물의 유형에 관계없이 작동하는 타입의 노를 제공하는 것이다. 이러한 노는, 저항 용해로로서 작동하고 소위 "콜드 탑" 모드를 허용하는 형태의 것이다.

이러한 목적은, 본 발명에 따르면, 하나 이상의 용해 탱크와, 정치 상부 노와, 루프 전극들과, 굴뚝 연결부와, 노 장입물에 대한 예열기와, 장입 유니트와, 및 용융물의 출구를 포함하는 유리질화 조성물용의 전기 저항 용해로로서, 상기 용해 탱크가 수직 축선을 중심으로 회전이 가능하도록 장착되고, 상기 상부 노 및 용해 탱크가 서로 수직방향으로 분리가 가능하도록 구성되는 전기 저항 용해로에 의해 달성된다.

상기 용해 탱크와 상부 노는 서로 분리가 가능하기 때문에, 노동비용이 필요없는 정도까지 마모되면 탱크를 교체할 수가 있다.

상기 용해 탱크는, 특히, 조 (bath) 의 깊이 및 용융물의 흘러나오는 속도의 조절을 가능케하는 저부 드레인을 포함한다. 이 저부 드레인은, 바람직하게는, 탱크의 최하위 지점에 위치한다. 전극, 장입 유니트 또는 굴뚝 연결부와 같은 다른 모든 필요한 연결부는 바람직하게는 정치 상부 노에 설치된다.

또다른 바람직한 실시예에서, 상기 장입 유니트는 그의 토출 단부가 상기 용해 탱크의 회전축선에 반경방향으로 이동할 수 있는 워엄 컨베이어로서 형성된다. 상기 장입 유니트는, 용해 탱크의 회전과 함께, 용해조에 걸쳐 밀폐된 배치 커버의 형성을 가능케한다. 따라서, "콜드 탑" 커버의 존재로 비교적 높은 융해 속도를 갖는 부위에는, 용융물 커버를 반반하게 하기 위해, 많은 양의 스타팅 배치 (starting batch) 가 특별히 충전될 수 있다.

용해로의 전극들은, 바람직하게는, 각기 수직 축선을 중심으로 선회가 가능하도록 형성된다. 그러므로, 연속적인 작동중에 상기 전극들간의 간격 및 노벽으로부터의 간격을 조정할 수 있다.

특히, 상기 전극들은, 수직이동이 가능하고 상기 용해로로부터 제거가 가능하도록 형성된다. 한편으로는, 본 발명에 따른 용해로의 이러한 변형예에 의하면, 전극들의 침수 깊이를 서로에 대해 조화시키는 것이 가능하다. 다른 한편으로는, 필요하다면, 연속적인 작동중에 용해로로부터 전체의 전극군을 제거할 수도 있어, 보수를 실시하거나 또는 개별 전극들을 교체할 수가 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예는, 상기 상부 노 위에, 내고온성을 가지며 비활성 기체가 주입될 수 있는 챔버 (chamber)를 포함한다. 고온의 전극들은, 주위의 공기로 인한 부식에 대한 보호를 위해 생성물 교환중에 상기 챔버내로 퇴거될 수도 있다. 필요하다면, 상기 챔버에는 비활성 기체가 주입된다.

본 발명에 따른 용해로의 또다른 변형예에서, 상기 전극들의 로드 (rods) 는, 필요에 따라, 용융물의 표면 아래에 까지 전극들을 냉각시키는 합체 냉각 장치, 즉 수냉각 회로를 갖는다.

본 발명에 따른 용해로는, 일반적으로 공지된 예열기를 추가로 가질 수도 있다. 이러한 예열기로서는, 가스 버너 또는 전기 저항 또는 방사열 유니트가 사용될 수도 있다.

본 발명에 따른 저항 용해로는 다양한 범위의 원료를 유리질화하는데 사용될 수가 있다. 또한, 유리 또는 다른 실리케이트 복합물의 제조에 적합할 뿐만 아니라 에나멜 및 세라믹의 제조 또는 폐기 생성물의 유리질화에도 적합하다.

상기 노는, 아주 상이한 생성물들을, 소량으로, 즉 빈번한 생성물 교환으로 2 와 20 톤 사이의 배치 (batches)를 갖는 짧은 조업으로 제조하는 경우 100 내지 1000 kg/h 의 출력에 특히 적합하다.

본 발명에 따른 용해로는 연속적으로 작동되거나 또는 간헐적으로 작동되거나 할 수 있다. 본 발명에 따른 용해로는, 원치않는 소량의 침투 공기만이 외측으로부터 용해로 챔버에 진입하는 것을 허용한다.

전극들의 간격을 연속적인 작동중에 변화시킬 수 있으면, 각 원료 혼합물을 위한 최적의 작동 전류 또는 최적의 작동 전압이 설정되도록, 용해조의 저항을 변화시킬 수 있다. 최적의 작동 전류는 용융물의 국부 과열없이 용융물에 최대의 입력 에너지를 공급함으로써 달성된다.

용해 탱크내의 용융물의 레벨은 편심의 전극 결합구조를 갖는 바람직한 수직 전극 조정에 의한 생산 속도 및 노 장입물의 각각의 거주시간에 대해서 적응이 가능하다.

최적의 용융물 레벨에 부합시키기 위해, 전극들의 직경과 길이를 변화시킬 수가 있다.

특히, 전극의 높이의 조정이 가능하면, 최소량의 용융물을 갖고서 용해로를 전기적으로 기동시킬 수도 있다.

작동중에 전극의 침수 깊이를 조정할 수가 있기 때문에, 저부로부터의 전극의 간격 및 열의 방사를 최적화할 수 있다. 최초의 용융물은, 노를 기동시킬 때 또는 노를 완전히 비울때 (생성물 교환), 방사에 의해 생성된다.

본 발명에 따른 용해로의 용해 탱크는 회전가능하게 장착된다. 그 결과, 용융물에 있어서 최적의 열분포를 얻을 수 있다. 추가로 유리한 점은, 전극으로부터의 에너지의 전달이 아주 양호하여, 용융물, 전극들 및 노벽의 국부 과열을 방지할 수 있다는 것이다. 이러한 사실은 생성물의 질, 전극의 수명 및 내고온성을 갖는 노벽에 있어 중요하다.

본 발명에 따른 전기 저항 용해로는, 특히, 공지의 용해로의 구성에 대해서 다음과 같은 이점을 갖는다.

연속적인 작동중에 변할 수 있는 전극 구조에 의해, 다양한 원료의 용해시에 아주 높은 레벨의 신축성이 허용된다.

정치 루프 전극들과 조합되며 회전가능하게 장착된 용해 탱크는 용융물에 있어 최적의 온도 및 열분포를 보장한다. 국부 과열의 방지는, 생성물, 전극 및 내화 노 라이닝이 제어되지 않은 물리적 및 화학적 처리를 겪게 되는 위험을 감소시킨다.

탱크의 회전이동과 함께 반경방향의 모빌 장입 워엄을 통해 최적의 조 커버리지가 달성된다. 원료 스킨이 균일하지 않게 융해되는 경우, 전술한 바와 같이, 이러한 장치에 의해 커버를 용이하게 수정할 수 있다. 결과적으로, 용융물로부터 나오는 임의의 휘발성 물질을 최상의 가능한 방식으로 유지할 수 있다. 이 때문에, 일정한 생성물 조성 및 환경친화적인 용해 처리가 보장된다.

노의 챔버에 진입하는 침투 공기의 양은 장입 워엄 개념에 의해 최소로 유지된다.

탱크 저부의 경사각이 출구의 방향으로 증가하도록한 바람직한 실시예에서는, 탱크의 형태로 인해 아주 양호한 아이들 작동이 허용된다. 이는, 저부 위에서 회전하는 전극과 함께, 용융물 성분의 정착을 방지한다.

조 단면과 깊이가 바람직한 비를 갖기 때문에 명확한 피스톤 플로우가 발생한다. 이 때문에, 용융물의 동질성이 향상된다.

전술한 노의 구조는 체적에 대해서 작은 표면을 수반한다. 그 결과, 열손실이 적고 특정의 마모가 거의 없다.

상기 노는 일 생성물으로부터 다른 생성물으로의 교환시에 완전히 비어 있게 되므로, 교환이 행해질때에는 새로운 생성물의 아주 약간의 오염만이 예기된다. 방사열에 의해 스타팅 용융물을 생성시키는 때에 손상을 방지하기 위해, 루프 전극들을 노 밖으로 이동시킬 수 있다.

오염의 위험이 있는 경우 또는 수리를 목적으로 하는 경우에, 탱크를 용이하고 저렴하게 교체할 수가 있다.

이하, 첨부도면에 근거한 다음의 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 용해로를 통한 개략 단면도이다.

도 2 는 도 1 에 따른 노의 변형예로서, 버너 대신에 방사열 유니트를 예열기로서 갖는 것을 나타낸 도면이다.

수직 축선을 중심으로 회전하는 탱크 (1) 는 종동 휠 (2) 또는 종동 턴테이블에 의해 지지되어 있다. 탱크의 벽 (22) 은 내화재가 정렬되어 있으며 절연되어 있다. 또한, "글래스 인 글래스 (glass in glass)" 원리에 따라 용해시키기 위해, 탱크의 외측이 냉각될 수도 있다. 에너지 전도 체인 (13) 은, 요구되는 임의의 매체를 예컨대 앞뒤로 회전하는 탱크 (1) 에 공급하기 위한 것이다. 상기 탱크는 수리를 목적으로 하강될 수 있도록 형성되어 있다.

상부 노 (4) 는 정치형이며 강 구조물 (12) 로부터 매달려 있다. 이 부분에는 다음의 개구들, 즉 루프 전극 (5,6), 굴뚝 연결부 (도시되지 않음), 노의 워밍 업을 행하기 위한 또는 초기 용융물을 생성시키기 위한 버너 (11), 관측공, 수준계 및 온도계 (도시되지 않음)를 위한 통로들이 제공되어 있다. 용해로의 측방에는 모빌 장입 워엄 (16)을 위한 개구 (24) 가 설치되어 있다.

정치 상부 노 (4) 와 회전가능한 탱크 (1) 사이에는 시일 (14) 이 설치되어 있다.

전극 홀더 (5) 는 프레임 (17) 내에 회전가능하게 매달려 있는데, 이것은 승강이 가능하다. 전극들 (6) 의 반경방향의 조정 이동은 외팔보 (23) 에 의해 가능하다. 전극들 (6) 은 동기로 이동한다. 3 개의 전극들은, 용융물내의 최적의 위치에 이르기 위해, 리프팅 장치 (8) 에 의해 그 높이가 함께 조정될 수도 있다. 또한, 전극들 (6) 은 생성물 교환중에 루프 홈 (18) 내로 퇴거할 수도 있다.

전극들은, 교체시에, 상기 상부 노 (4)를 통해 제거된다.

각 전극 홀더에는, 동력 공급 지점 (9) 및 냉각수 연결부 (10) 가 설치되어 있다. 전극 홀더는 전극 (6) 까지 냉각된다. 전극들의 크기는 용해 조건 및 조의 깊이에 따라 조정할 수 있다.

반경방향으로 장착된 장입 워엄 (16) 은 상기 상부 노내의 길이방향 가이드 및 길이방향 드라이브를 통해 삽입되고 밀어내질 수 있다. 이 워엄 (16) 은, 플렉시블 커플링 (15) 및 플렉시블 워엄 (도시되지 않음)을 통해, 정치 원료 저장고 (silo) (도시되지 않음) 에 접속되어 있다.

도 2 는 도 1 에 따른 저항 용해로의 또다른 구성예를 도시한 것이다. 노의 워밍 업을 행하고 초기 용융물을 생성시키기 위한 버너 (11) 는 방열관 (21) 에 의해 대체되어 있다. 용해로의 가동시에 방사열을 갖는 큰 융해면적을 얻기 위하여, 탱크 (1) 에는 플래터 저부 표면 (19)을 갖는 동심 영역이 제공되어 있다. 상기 링 표면 (19) 은 반경방향의 모빌 워엄 (16) 에 의해 박층으로 덮혀 있다.

콜드 용해로는 도 1 에 따른 버너 (11) 또는 방열관 (21) 에 의해 작동 온도에 이른다. 출구 (7) 는 닫힌다. 모빌 워엄 (16) 은 원료를 뱅크 (19) 상으로 또는 탱크 (1) 내로 분산시킨다. 생성된 용융물은 탱크 (1) 의 원추형 하부로 흘러든다. 충분한 용융물이 생성되면, 전극 (6) 이 용융물내에 침수된다. 버너 (11) 또는 방사 요소인 방열관 (21) 은 턴-오프된다. 원료는 차폐되지 않은 용융물에 걸쳐 퍼지고, 이어서 저항열에 의해 "콜드 탑" 으로서 용해된다. 조는 최소 레벨에 있다. 조의 레벨이 상승함에 따라, 조내에서의 최적의 레벨에 이르기 위해 전극 (6) 이 상승한다. 탱크가 최대 용량까지 채워지면, 저부 출구 (7) 가 소정량만큼 열린다. 이러한 점에서, 원료의 입력과 생성물의 토출 사이에 있어서 평형이 유지된다.

생성물이 교환될때에 조의 레벨이 원료 커버를 갖고서 또는 원료 커버없이 하강하고, 전극들은 아래로 이동한다. 최하위 위치에 도달한 이후, 새로운 원료로의 교환이 일어난다. 결과적으로, 최소량의 과도적인 생성물만이 생성된다.

또한, 또다른 방법에 의해 생성물 손실없이 상이한 생성물로 교환하는 것이 가능하다. 이 경우에서도, 마찬가지로 용융물 레벨 및 전극들 (6) 은 저부 위치로 하강한다. 그리고 나서, 전극들은 루프 홈 (18) 내로 퇴거된다. 필요하다면, 탱크는 방열관 또는 버너에 의해 속이 비게 된다. 그리고 나서, 이미 전술한 바와 같이, 탱크는 재충전될 수 있다.

Claims (9)

1. 하나 이상의 용해 탱크 (1) 와, 정치 상부 노 (4) 와, 루프 전극들 (6) 과, 굴뚝 연결부와, 노 장입물에 대한 예열기 (11) 와, 장입 유니트 (16) 와, 및 용융물의 출구 (7)를 포함하는 유리질화 조성물용의 전기 저항 용해로에 있어서, 상기 용해 탱크 (1) 는 수직 축선을 중심으로 회전이 가능하도록 장착되고, 상기 상부 노 (4) 및 용해 탱크 (1) 는 서로 수직방향으로 분리가 가능한 것을 특징으로 하는 전기 저항 용해로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용해 탱크 (1) 는, 조절이 가능하고 또한 특히 탱크 (1) 의 최하위 지점에 설치되는 저부 드레인 (7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 저항 용해로.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극들 (6), 장입 유니트 (16) 또는 굴뚝 연결부를 위한 연결부가 상기 정치 상부 노 (4) 에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 저항 용해로.
4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 상기 장입 유니트 (16) 는, 그의 토출 단부가 상기 용해 탱크 (1) 의 회전축선에 반경방향으로 이동할 수 있는 워엄 컨베이어로서 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 저항 용해로.
5. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서, 용해로의 상기 전극들 (6) 은, 특히 외팔보 (23) 에 의해 각기 수직 축선을 중심으로 선회가 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 저항 용해로.
6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서, 상기 전극들 (6) 은 수직이동이 가능하고 상기 용해로로부터 제거가 가능하며 높이의 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 전기 저항 용해로.
7. 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서, 상기 노는, 상기 상부 노 (4) 위에, 내고온성을 가지며 비활성 기체가 주입될 수 있는 챔버 (18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 저항 용해로.
8. 제 1 항 내지 제 7 항에 있어서, 상기 전극들 (6) 의 로드 (5) 는 특히 용융물의 표면 아래에 까지 뻗는 합체 냉각 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 저항 용해로.
9. 제 1 항 내지 제 8 항에 있어서, 상기 노에는, 추가의 예열기 (21), 특히 가스 버너 (11) 또는 전기 저항 또는 방사열 유니트 (21) 가 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 저항 용해로.