NO172574B - Fremgangsmaate for elektrisk smelting av glass, og elektrisk smelteovn for gjennomfoering av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår teknikker for elektrisk smelting av glass og mer spesielt teknikker der konduktivi-teten i det smeltede glass benyttes for å utvikle den energi som er nødvendig for smelting av råstoffene.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for elektrisk smelting for vitrifiserbare mengder der energien fordeles ved Joule-virkningen i den smeltede masse fra vertikalt nedsenkede elektroder, idet blandingen som skal smeltes spres i et enhetlig sjikt på overflaten av badet.

Oppfinnelsen angår også en smelteovn for gjennomføring av fremgangsmåten ovenfor der elektrodene vertikalt er nedsenket fra overflaten av badet gjennom sjiktet av blanding som skal smeltes som dekker smeltebadet.

I lang tid var installasjoner for fremstilling av store mengder glass utstyrt med smelteovner som ble matet fossilt brennstoff, spesielt gass. Dette var spesieix tilfelle når det gjaldt høy-kapasitetsinstallasjoner for kontinuerlig fremstilling av for eksempel flatt- eller flaskeglass. Til disse store ovner ble elektrisk energi, hvis den ble benyttet, prinsipielt benyttet for å utgjøre en lokal hjelpeenergikilde for å opprettholde temperaturen i glasset i de minst varme soner eller utenfor ovnen på veien mot behandlingssteder eller for å oppnå visse konveksjonsbevegelser som ble antatt å gi enhetlighet og understøtte raffineringen og transporten av smeltet materiale.

Elektrisk smelting som sådan ble først innført på små enheter der en høy grad av fleksibilitet i driftsbetingelsene syntes å være nødvendige. Fluktueringer i energiomkostninger og den progressive overvinnelse av visse problemer av teknologisk art førte i den senere tid til utvikling av storskalaproduk-sjonsenheter der den totale smelteprosess bortsett fra å sette den i drift ble utført ved hjelp av elektrisk energi. Denne utvikling gjør det imidlertid nødvendig å løse visse ekstremt delikate teknologiske problemer.

Av denne grunn og spesielt for å forhindre oksydasjon av elektrodene på overflaten av det smeltede bad, er det foreslått å senke dem ned helt og holdent. Dette er arrangementet som er antydet for eksempel i FR-A-2 552 073. I dette dokument arrangeres elektrodene vertikalt i badet fra bunnen av ovnen, mens, i andre arrangementer, elektrodene også er bragt gjennom sideveggene i ovnen.

Bortsett fra fordelene man oppnår i forhold til korrosjons-problemer, gir nedsenking av elektrodene også en hensikts-messig og sterk enhetlig tilførsel av råstoffblanding på overflaten av badet. Dannelsen av et relativt tykt sjikt av blandingen som skal smeltes som flyter på overflaten av det smeltede bad er meget fordelaktig av diverse grunner. Ved kontakt med det smeltede bad dannes det en permanent reserve av materialet som er nødvendig for kontinuerlig drift. Det beskytter også det smeltende bad fra et betydelig varmetap som stammer fra konveksjon ved kontakt med atmosfæren og fremfor alt som et resultat av stråling.

Selv om ovnene av den beskrevne type i det ovenfor angitte dokument har en meget stor industriell anvendelse, er de ikke nødvendigvis i stand til på den mest tilfredsstillende måte å møte alle krav som stilles. Et eksempel på dette er at det i visse tilfeller er ønskelig å redusere kapitalutlegg for å omdanne installeringer som arbeider med brennere, mens man bibeholder så mange som mulig av de eksisterende komponenter og spesielt det ildfaste utstyr som utgjør tanken. En omdanning av denne type er ikke mulig når elektrodene er installert i bunnen eller i sideveggene av ovnen.

Ovner hvis elektrode er nedsenket gir begrensede muligheter for å regulere elektrodene. Selv om de imidlertid gir en perfekt tilfredsstillende ytelse under visse driftsbetingelser, er de mindre godt tilpasset hyppig og/eller vesentlige endringer i disse driftsbetingelser.

Videre, og selv om teknologien av nedsenkede elektroder nå er vel utviklet og elektrodene kan forventes å ha en sammenlignbar tjenestetid i forhold til de ildfaste stoffer, forhindrer faren for for tidlig forringelse av en eller flere elektroder den tilfredsstillende drift av utstyret og dette kan ikke helt avvises.

En gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en elektrisk smelteovn som kan installeres ved å benytte omigjen noen av komponentene av en konvensjonell ovn utstyrt med brennere.

Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er at den fore-slåtte elektriske ovn skal være i stand til å arbeide under meget varierte driftsbetingelser, men den bibeholder en tilfredsstillende grad av termisk effektivitet.

Spesielt foreslås det ifølge oppfinnelsen å tilveiebringe en smelteovn hvis' impedanse kan variere signifikant for å ta med i betraktning endringer i arten av glasset som fremstilles eller endringer i produksjonshastigheten. Det foreslås derfor at oppfinnelsen benyttes i forbindelse med glasstyper som anses å være av høy resistivitet.

Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er å tilse at slitasjen, uansett driftsbetingelser, holdes på et minimum.

Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er å tillate bruk av tanker som er tildannet av ildfast materiale som er relativt ledende uten at ytelsesnivåene påvirkes.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å muliggjøre at driftsbetingelsene kan endres meget fort uten avbrudd.

For å oppnå disse mål og andre som skal nevnes nedenfor, er det ifølge oppfinnelsen foreslått å gjennomføre elektrisk smelting ved hjelp av Joule-effekten. Elektrodene i smelte-ovnen ifølge oppfinnelsen er arrangert på en slik måte at temperaturene ved samme nivå er meget enhetlige bortsett fra i de soner som befinner seg i umiddelbar nærhet av veggene som fordelaktig holdes ved en lavere temperatur. Videre kan posisjonen for elektrodene endres slik at man regulerer temperaturgradienten som opprettes i vertikalretning i henhold til de valgte driftsbetingelser.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at elektrodene anordnes i avstand fra badets ildfaste vegger hvorved avstanden som skiller elektroden fra den nærmeste sidevegg i det minste er halvparten av den som skiller to naboelektroder, og dybden av det smeltede bad er minst 500 mm, idet posisjonen av nivået for maksimaltemperatur reguleres ved nedsenkningsdybden av elektrodene.

Oppfinnelsen angår som nevnt også en smelteovn for gjennom-føring av den ovenfor nevnte fremgangsmåte og av den innledningsvis nevnte art, og denne ovn karakteriseres ved at den omfatter en ildfast tank der dybden av smeltebadet er minst 500 mm, hvorved elektrodene som mates med trefasestrøm er fordelt i et regulært arrangement over overflaten av badet og er fordelt ordnet ved en anordning som omfatter minst to rekker av tre elektroder, der hver av elektrodene i en rekke mates med en av de tre angitte faser (R, S, T) idet faserekkefølgen på elektrodene i den andre rekke snues til R, S, T og T, S, R på en slik måte at de to midlere elektroder er i fase og ytterelektrodene i rekkene er under forskjellige faser, hvorved avstanden som skiller to rekker er omtrent lik avstanden som skiller to elektroder i den samme rekken, hvorved avstanden som skiller de ildfaste vegger i tanken fra de nærmeste elektroder er minst halvparten av den som skiller to naboelektroder.

Innføring av elektrodene gjennom den frie overflate i badet unngår selvfølgelig de vanskeligheter som forbindes med gjennomgang av disse elektroder gjennom det ildfaste materialet og spesielt det delikate problem som forbindes med erstatning av brukte elektroder, lekking eller slitasje på det ildfaste materialet.

Det sistnevnte problem oppstår spesielt når det gjelder vertikale elektroder som er anordnet i bunnen. I slike tilfeller oppdages øket erosjon av det ildfaste materialet i sonen som befinner seg ved foten av elektroden og som ikke eliminerer fare for å redusere tjenestetiden til ovnen. For å eliminere denne type mangler tas generelt forholdsregler for å øke styrken i denne sone, for eksempel ved å anbringe elektroden på en basis som utgjør et fremhevet punkt i bunnen. Denne type arrangement er imidlertid ikke helt ut tilfredsstillende da den ikke direkte tar hensyn til grunnen til erosjonen og bortsett fra manglene som oppstår ved slitasje av de ildfaste materialer, når det gjelder ovnens tjenestetid, kan en endring i sammensetning av det smeltede materialet som forårsakes av innarbeiding av bestanddeler fra de ildfaste vegger utgjøre en ikke ubetydelig mangel.

Selv om innholdet av disse bestanddeler er meget lite i forhold til resten av smeltebadet, kan de hyppig gi grunn til defekter når det gjelder enhetligheten av det fremstilte materialet, da de ikke fullstendig er "nedbrutt".

Denne type problem er spesielt akutt for eksempel i ovner som benyttes for smelting av glass som skal benyttes ved fremstilling av fibre kjent som "tekstil"-fibre eller armeringsfibre, da det for en slik anvendelse er nødvendig med et materiale som er fritt for ikke-smeltede partikler. Nærværet av disse partikler ville resultere i ekstremt skadelige "brudd" under dannelsen av fibre. Av denne grunn er glasset fortrinnsvis fremstilt i en tank hvis ildfaste materiale ikke gir grunn til dannelsen av ikke-smeltede inklusjoner. Som et resultat benyttes ikke zirkonium-basert ildfast materiale, mens kromoksyd-basert ildfast materiale for eksempel kan benyttes. Det sistnevnte materialet har således en ikke uvesentlig konduktivitet ved de involverte temperaturer slik at det ikke er mulig å bringe elektrodene i kontakt med eller selv i nærheten av det ildfaste materialet. Disse delikate problemer kan løses ved å benytte konstruksjonsmetoder ifølge oppfinnelsen.

Et tilsvarende problem oppstår når det gjelder ovner som benyttes for fremstilling av flaskeglass da i disse ovner en del av råstoffene består av returglass. Selv om dette returglass oppnås som et resultat av en sortering, omfatter det ofte metallkomponenter som kommer fra flaskekorker og innføring av metallpartikler resulterer i at det på bunnen av tanken dannes et ledende smeltet sjikt som kan kortslutte elektrodene når de hviler på bunnen. Dette problem løses også ved konstruksjonsmetoden ifølge oppfinnelsen.

På basis av en detaljert undersøkelse av erosjonsfenomenene i forbindelse med nedsenkede elektroder har foreliggende oppfinnere vært i stand til å bestemme nøyaktig de mest egnede betingelser for å benytte smelteteknikkene. Det synes derfor ønskelig å begrense nærværet av reverserte temperatur-gradienter, med andre ord dannelsen av høytemperatursoner nær bunnen. Således blir det i disse tilfeller i tillegg til temperaturen selv, som tilveiebringer angrepet på det ildfaste materialet, utviklet kraftige konveksjonsstrømmer i badet når kontakt oppstår med bunnen og dette akselererer erosjonen ytterligere. Forsøk har i forbindelse med oppfinnelsen vært gjort på å lokalisere de varmeste soner i den øvre del av det smeltede bad slik at skal forklares nedenfor i forbindelse med endringene av driftsbetingelsene.

Ved således å bruke nedsenkede elektroder kan overflaten av materialet som smeltes opprettholdes ved de høyeste temperaturer når dette er nødvendig og spesielt når det gjelder store gjennomløp. Dette krever at nedsenkningsdybden kan reguleres. En viss dybde er selvfølgelig nødvendig for å ha en adekvat aktiv elektrodeoverflate. I praksis bør således strømstyrkene som legges på elektrodene begrenses. Dette gjør det mulig å oppnå en bedre fordeling av frigitt energi og, ved å redusere lokal overoppvarming, å redusere slitasje-graden på elektrodene. Et visst spillerom er imidlertid her mulig i den grad at man for å unngå en for stor økning i strømstyrken, kan variere spenningen eller tverrsnittet av elektrodene.

I tillegg til å signalisere overflødige korveksjonsbevegelser kan smeltingen av råstoffene forbedres v i dannelse av en temperaturgradient hvis maksimum er lokalisert ved overflaten av badet eller i nærhet av denne. Den høyeste temperatur tilveiebringes i den posisjon der effektiviteten er krevet. Det er alltid tilfelle at smeltingen krever betydelig høyere temperatur enn det som er nødvendig for å omdanne det smeltede materialet. I den grad maksimale temperaturer fikseres slik at man ikke løper en risiko for eksempel for at elektrodene skal forringes, eller i ennå større grad deres støtte skal forringes, er det selvsagt at jo mer de høyeste temperaturer befinner seg i umiddelbar nærhet av materialene som skal smeltes, jo hurtigere vil smeltingen skje. Slik vi vil se i eksemplene, resulterer dette i en spesielt høy produksjonskapasitet pr. overflateenhet av ovnen. Omvendt kan gjennomløpet reduseres ved å senke elektrodene når nedsenkede elektroder med justert dypde er ønsket. Den varmeste sone befinner seg så i en viss avstand fra overflaten. Rent totalt opprettholdes temperaturen på bunnen og den maksimale temperatur er lavere. På denne måte tilveiebringes det hensiktsmessige midler for å endre gjennomløpet i ovnen uten å endre temperaturen på bunnen og som et resultat temperaturen av glasset ved utløpet av ovnen. Denne fleksibilitet i drift er meget markert på ovner for hvilke produksjonskravene gir grunn til stor-skalavariasjoner i gjennomløpet.

Bruken av nedsenkede elektroder i henhold til oppfinnelsen er også en fordel når man behandler et "opakt" glass med infrarød bestråling. Når det gjelder "transparent" glass, blir en ikke uvesentlig andel av smelteenergien transmittert til råstoffene ved bestråling. På den annen side kan bestråling av "opakt" glass som for eksempel inneholder en høy andel av jernoksyd, skje på samme måte. Som et resultat er temperaturene i nærheten av elektrodene høyere enn i resten av badet og jo lavere gjennomløpet er, forbundet med driftsbetingelsene, jo mer markert er differansen. Begrens-ningen av effekten av bestråling på smeltingen av råstoffene når dette skjer ifølge oppfinnelsen i den varmeste sone lokalisert nær råstoffene, har den fordel at det foreligger et lavere spesifikt forbruk enn i ovner der elektrodene befinner seg i bunnen. Opprettelsen av temperaturgradienten som nevnt ovenfor gir ytterligere fordeler. Spesielt kan de termiske tap gjennom veggene begrenses meget effektivt. Eksemplene vil også vise at den termiske effektivitet ifølge oppfinnelsen er meget tilfredsstillende, det vil si at energimengden som kreves pr. masseenhet smeltet materiale er relativt lav under meget forskjellige driftsbetingelser.

Under kontinuerlige driftsbetingelser har nærværet av en temperaturgradient, idet de varmeste soner befinner seg ved overflaten, også fordeler med henblikk på kvaliteten av smeltet materiale og i motsetning til det som er funnet i smeltetanker der elektrodene er festet til bunnen eller veggene, blir konveksjonsbevegelsene i badet redusert til et strikt minimum og heftige omrøringsbevegelser i materialet i badet unngås. Selv om disse omrøringsoperasjoner har en tendens til å gi en viss enhetlighet når det gjelder temperatur og tilstand i blandingen i hele badet, skjer dette under midlere betingelser som ikke vanligvis tilsvarer det som er nødvendig for at utstyret skal virke.

Homogenisering skjer kun pr. nivå i ovner i henhold til oppfinnelsen og hvis tapping gjennomføres ved bunnen av tanken er bevegelsen av materialet enhetlig fra topp til bunn bortsett fra konveksjonsbevegelser som er begrenset til de øvre sjikt. Ved disse betingelser er det smeltede materialet som forlater ovnen i stor grad raffinert. Videre kan temperaturen som oppnås ved bunnen av ovnen reguleres for derved å redusere behovet for efterfølgende justeringer når det smeltede glass skal benyttes.

Når det er ønskelig å opprette en signifikant temperatur-forskjell mellom den øvre og den nedre baddel, er det foretrukket å begrense dybden av nedsenkning av elektrodene. Når denne dybde økes, finner man at det er nedoverrettet bevegelse av de varmeste soner ledsaget av en samtidig økning i temperaturen ved bunnen, beregnet på samme gjennomløp. Hvis det er ønskelig å opprettholde temperaturen på bunnen på et konstant nivå, mens man øker nedsenkningsdybden, må energien og dermed gjennomløpet i ovnen reduseres samtidig.

Dette spesielle trekk benyttes for å trekke fordel av oppfinnelsen når man ved en gitt installasjon finner det nødvendig å redusere produksjonssignifikansen eller sågar å beholde den. I dette tilfellet blir nedsenkningsdybden øket og energien redusert. Ved å gå frem på denne måte er det mulig å opprettholde temperaturen på bunnen på en tilstrekkelig verdi for materialet til ikke å akkumuleres og å redusere smeltingen av overflatesjiktet eller sågar å bringe den praktisk talt til null. På samme måte som på dette tidspunkt den varmeste sone beveges mot bunnen av ovnen, blir temperaturen i kontakt med råstoffsjiktet redusert.

Et bemerkelsesverdig faktum er at hvis elektrodene fordeles på tilfredsstillende måte sågar under disse reduserte driftsbetingelser, blir den termiske effektivitet kun redusert i meget liten grad.

Når det på den annen side kan være ønskelig å øke gjennom-løpet av ovnen, kan det være fordelaktig å øke nedsenkningsdybden. På denne måte kan en større elektrisk energimengde fordeles uten at man har for høye strømstyrker i kontakt med elektrodene. Selv om imidlertid den termiske effektivitet er meget tilfredsstillende i en situasjon av denne type, vil en økning i temperaturen i det smeltede glass vanligvis skje på hunnen. Med en høy gjennomgang for å begrense økningen i temperaturen på bunnen kan det også være fordelaktig, mens man øker den fordelte energi, ikke å øke nedsenkningsdybden men å endre konfigurasjonen av elektrodene slik at de gir en større overflate over den samme dybde. Dette oppnås for eksempel ved å øke diameteren på elektrodene eller ved å konstruere dem i en form av plater arrangert horisontalt i badet. På denne måte kan en viss temperaturgradient opprettholdes også med høyt gjennomløp; imidlertid kan det skje at denne gradient er lavere enn den som oppnås med lave gjennomløp.

De beste elektrodearrangementer i horisontalplanet er basert på det som sies i det ovenfor angitte dokument. Elektrodene er fordelt på regulær måte over den totale frie overflate av badet og i forhold til en trefase-strømtilførsel, de er arrangert i minst et ordnet mønster av to rekker av tre ekvidistante elektroder. Hver elektrode i den første rekke mates med den første fase R, S eller T av strømmen, mens elektrodene i den andre rekke mates i omvendt rekkefølge, dvs. T, S, R slik at de to midlere elektoder er i fase, mens elektrodene ved enden er i forskjellige faser. Avstanden mellom de to rekker av elektroder er omtrent den samme som mellom to elektroder i samme rekke.

Det ovenfor angitte arrangement kan kompletteres ved til-førsel av ytterligere rekker av elektroder arrangert i henhold til de samme prinsipper som angitt i det ovenfor angitte dokument.

Fordelingen av elektrodene i et regulært arrangement fremmer selvfølgelig enhetligheten i temperaturene selv i sonen som tilsvarer den nedsenkede del av elektrodene. I denne sone er temperaturen signifikant høyere enn i umiddelbar nærhet av elektrodene, men forskjellene med det omgivende smeltebad reduseres meget hurtig med det resultat at dette øvre sjikt kan anses som meget temperaturenhetlig. Dette bekreftes av temperaturmålinger man tar pr. nivå som gitt i utførelses-f ormene.

Et bemerkelsesverdig faktum er at enhetligheten av disse temperaturer klart er påvist selv i de soner som ikke befinner seg mellom utvekslingselektrodene. Delene av badet som befinner seg mellom elektrodene og de laterale vegger når temperaturer som skiller seg relativt lite fra de til de mer "sentrale" soner. Temperaturen reduseres kun betydelig ved kontakt med veggene og enhetligheten av temperaturene som resulterer fra denne fordeling av elektrodene er også en faktor som garanterer et høyt termisk effektivitetsnivå.

På den annen side ville man, selv om elektrodene som befinner seg langs veggene kunne gi likeledes enhetlige temperaturer, ha mangelen ved betydelig å øke de termiske tap og å forårsake meget hurtig erosjon av de ildfaste stoffer som befinner seg nær elektrodene av grunner som allerede er nevnt, det vil si lokalt, store økninger i temperaturen og i konveksjonsbevegelser langs disse vegger.

Videre og som allerede nevnt ville nærværet av elektroder i nærheten av veggene begrense valget av ildfaste stoffer som utgjør smeltetanken og det ville være vanskelig å benytte ledende ildfaste stoffer.

Av grunner som nettopp nevnt for systemet fremstilt ifølge oppfinnelsen, er elektrodene posisjonert i en viss avstand fra sideveggene. Denne avstand er under konvensjonelle driftsbetingelser med spesielle glass som er resistive i en viss eller midlere grad, fortrinnsvis ikke mindre enn halvparten av det som skiller to ved siden av hverandre stående seg imellom utnyttbare elektroder.

Avstanden det henvises til ovenfor angår to av de heller vanlige typer glass av silisiumdioksyd-alkali-kalkglass der alkali innholdet er relativt høyt. Avstanden mellom de utbyttbare elektroder kan også være kortere når det gjelder mer resistive glass og spesielt glass som skal benyttes ved fremstilling av armeringsfibre hvis alkaliinnhold er signifikant mindre. Korrelativt kan avstanden mellom elektrodene og ovnsveggene være større når det gjelder glass av denne type enn for mindre resistivt glass.

Generelt kan det, mens man bibeholder betingelsene som har forbindelse med elektrode-vegg-avstanden som nettopp er diskutert, være fordelaktig i henhold til oppfinnelsen å endre avstanden mellom elektrodene i forhold til betingelsen for det materiale som skal behandles. Det er ikke bare å ta i betraktning resistiviteten av glasset når produksjons-betingelsene oppnås, men også når de kan være anvendelige for å tilpasse konfigurasjonen av hele smelteopplegget til de spesielle betingelser som angår anvendelsen. I det sistnevnte tilfellet kan det være fordelaktig å initiere smelteprosessen med elektroder som er nær hverandre hvorved avstanden progressivt økes efter hvert som materialet smeltes.

Fordelingen av elektrodene på den måte som nettopp er beskrevet medfører et spesielt arrangement av ovnen og selv om man kan ganske enkelt innføre elektrodene gjennom åpningene som dannes i det ildfaste tak som dekker smeltebadet, tillater dette arrangement ikke bevegelsen av elektroder ved overflaten av badet eller en klart enhetlig tilførsel av råstoffer. Uansett hvordan chargeringen velges, må utstyret være i stand til å kunne dekke hele overflaten av et så enhetlig sjikt som mulig av pulverformig preparat under hele operasjonen av overflaten og nærværet av elektrodene eller elektrodebærerne da disse er et hinder mot bevegelsen av fordelingsanordningene i konstruksjonen. Av disse «runner blir ifølge oppfinnelsen elektrodene fiksert på b- som henger over smeltetanken fra sidene. Fordelingsanordningene for det hele arrangeres på en slik måte at de beveger seg over elektrodene og deres bærere.

Selv om blandingsj iktet som er avsatt på overflaten av det smeltede bad gir en beskyttelse mot termiske tap. o. r det foretrukket å ha et ildfast lokk over badet. Nærværet av et lokk er brukbart, spesielt ved oppstartings- eller ikke-belastningsfaser under hvilke det beskyttende sjikt av råstoffer enten er fraværende eller har en meget liten tykkelse. I arrangementet ifølge oppfinnelsen impl•~erer dette at elektrodebærerne er arrangert mellom 11 ste laterale vegger av tanken og taket.

Det er en selvfølge at rom som skiller de vertikale vegger av tanken og taket for ytelsens skyld er så små som mulige for å begrense de termiske tap. Det er også tatt sikt5- på at det skulle være mulig å skifte elektrodene meget hurtig for å erstatte en utslitt komponent eller å endre konfigurasjonen av en del av elektrodene som er nedsenket for derved for eksempel å forandre lengden av elektroden. For å møte disse tilstander og betingelser er det ment at elektrodebærerne er mobile og at bevegelsen av elektrodebæreren for å fjerne denne fra rommet som defineres av tanken og det ildfaste tak kan bevirkes i et begrenset område.

På de følgende sider skal oppfinnelsen beskrives på detaljert måte under henvisning til tegningene, der: Figur 1 er et skjematisk riss som viser lengdesnittet av en elektrisk smeltetank i henhold til oppfinnelsen, Figur 2 er et planriss i snittet av oppstrømsdelen av tanken

som vises i figur 1,

Figur 3 er et diagram som viser temperaturgradienten som oppnås i forhold til nivået av lokaliseringen i tanken ved forskjellige driftsmetoder, Figur 4 viser resultatet av temperaturmålinger for forskjellige gjennomløpsbetingelser, Figurene 5a og 5b viser variasjoner i temperaturen når det gjelder bredden av tanken på forskjellige nivåer og for to forskjellige driftsbetingelser, Figur 6 er et diagram som viser temperaturen ved bunnen i forhold til gjennomløpet på en ovn i henhold til oppfinnelsen og på ovnen med elektrodene anordnet ved bunnen, Figur 7 er et diagram som viser energiforbruket i forhold til gjennomløpet for to typer ovner angitt i figur 6, Figur 8 er et skjematisk riss i snitt av en metode for å

arrangere en elektrode og dennes understøttelse i henhold til oppfinnelsen,

Figur 9 er et riss av en fordelingsmetode for blandingen av

råstoffer i en ovn i henhold til oppfinnelsen, og

Figur 10 er et partielt riss av metoden for å tildanne

elektrodebaereren.

Tanken som vist i lengdesnitt i figur 1 og som toppriss i figur 2 har den generelle konvensjonelle form for tankovner som arbeider spesielt med brennere. Tanken er konstruert av ildfast materiale og dimensjonene er varierbare i henhold til det involverte produksjonsvolum. Man skal imidlertid se at ovnene ifølge oppfinnelsen muliggjør høye spesifikke gjennom-løp. Med andre ord kan overflaten av ovnen for et gitt gjennomløp være relativt liten. Det er også viktig å fremheve at med metoden for oppvarming av ovnen ifølge oppfinnelsen, er det mulig å arbeide under betingelser som kan være meget reduserte i forhold til de nominelle gjennomløp uten at det oppstår spesielle mangler og spesielt uten at det er noen for stor forandring av det spesifikke forbruk.

Tanken har en dybde som er sammenlignbar med den som vanligvis velges for denne type ovner. En minimal dybde er foretrukket for på egnet måte å utvikle den vertikale temperaturgradient og for å muliggjøre at det relativt godt raffinerte glass gjenvinnes direkte fra bunnen av tanken. Et slikt minimum kan fikseres ved ca. 500 mm smeltet metall og med muligheten i henhold til oppfinnelsen av å endre dybden av elektrodenes nedsenkningsdybde innen et vidt område, det er mulig der det er nødvendig å benytte dypere tanker enn vanlig, for eksempel tanker der smeltehøyden i badet overskrider 1500 mm.

I den viste metode blir smeltet metall trukket av via en kanal 2 som befinner seg på en side av tanken og ved samme nivå som bunnen 3 og på samme måte står uttaket 2 direkte i forbindelse med "matere" eller forovn-rom 4 som bringer smeltet metall til de forskjellige omdanningsseter.

Oppfølgingselektroder 5 og 6 er anordnet nær eller i matingen ved bunnen og disse elektroder kan benyttes for å holde materialet i smeltet tilstand på tidspunkter der gjennomløpet er stanset eller sterkt redusert og for å forhindre at små mengder materiale som holdes i utløpet akkumuleres.

På en alternativ måte kan elektrodene 5 og 6 også benyttes for å justere temperaturen av det avtrukkede materialet og under vanlige driftsbetingelser er det ikke nødvendig å mate disse elektroder.

I alle tilfeller der elektroder av denne type befinner seg på bunnen, er forsvinnende energi på dette nivå alltid meget begrenset sammenlignet med det som benyttes for smelting med nedsenkede elektroder slik at erosjonsfenomenene er negli-sjerbare. Som eksempel utgjør den største energimengde som forsvinner ved elektrodene 5 og 6 ikke mer enn 1/20 av det som tilføres via de seks nedsenkede elektroder i det viste eksempel.

I det arrangement som er vist i figur 1, er bunnen horisontal og dette er det mest vanlige ved tankovner. Således er det så å si vesentlig når elektrisk smelting gjennomføres ved hjelp av elektroder arrangert på bunnen og når man tar sikte på å oppnå en klart enhetlig oppvarming. Når det gjelder nedsenkede elektroder, er konfigurasjonen av bunnene praktisk talt upåvirket av dette slik at det er mulig å ta sikte på for eksempel en bunn som er lett skrådd i retning av utløps-kanalen. Det er også mulig å arrangere utløpet på et hvilket som helst punkt ved bunnen og spesielt ved sentrum av ovnen.

Det er seks nedsenkede elektroder i det eksempel som er gitt i figurene 1 og 2. De mates fortrinnsvis med tre-fasestrøm og fordeling av fasene er R, S, T er som vist i figur 2. Med dette arrangement kan man oppnå en god likevekt mellom fasene og en meget enhetlig fordeling av energien over hele utstrek-ningen av smeltebadet.

De nedsenkede elektroder 7 er også anordnet i regulære intervaller slik at hver er lokalisert prinsipielt i sentrum av en sone av badoverf laten hvorved alle soner har samme størrelse. På denne måte befinner elektrodene 7 seg i en tilfredsstillende avstand fra de laterale ildfaste vegger 8 og avstanden som skiller to ved siden av hverandre liggende elektroder i eksemplet som vises er av den størrelsesorden som skiller elektroden fra den nærmeste vegg 8. Som allerede nevnt kunne den være mindre, men fortrinnsvis er avstanden mellom veggen og elektroden ikke mindre enn halvparten av det som skiller to ved siden av hverandre liggende elektroder.

Antallet elektroder som benyttes er en funksjon av overflaten av ovnen og som et resultat av dens gjennomløp og når det gjelder større kapasitets ovner er arrangementet av elektrodene med tre-fasestrøm fortrinnsvis som beskrevet ovenfor. Spesielt er det mulig å anvende oppfinnelsen for å fremstille ovner hvis konfigurasjon tilsvarer den dobbelte lengde av tanken, noe som er ekvivalent med å anbringe to enheter som vist i tegningen ende mot ende. Andre konfigurasjoner er selvfølgelig mulige, men krever spesielle arrangementer for elektrodebærerne i forhold til konstruksjonene som vises som eksempler nedenfor.

Figur 1 viser smeltebadet 9 dekket med et kontinuerlig sjikt av råstoffer 10. Sjiktet som er så enhetlig som mulig kan variere i tykkelse i henhold til driftsbetingelsene. Under disse driftsbetingelser opprettholdes fortrinnsvis en minimal tykkelse i størrelsesorden 100 mm for å isolere smeltebadet termisk fra atmosfæren.

Selv om en større tykkelse kan foretrekkes i praksis gir en verdi som går utover 300 mm ikke noen vesentlig fordel og kan resultere i store irregulariteter i tykkelse i forhold til de priviligerte smeltesoner.

Som vist i figur 1 krysser elektrodene 7 overflatesjiktet av råstoffer og trenger inn i smeltebadet. Nedsenkningsdybden er en funksjon hovedsakelig avhengig av gjennomløpet der driften gjennomføres selv om strømstyrken ved overflaten av elektroden også er en faktor. Når det gjelder energirikt gjennom-løp, er dette et spørsmål om å velge et kompriss mellom fordelen ved oppvarming ved overflaten med liten nedsenk-ningsgrad og behovet for å holde strømstyrken innen teknologisk aksepterbare grenser. Med disse energirike gjennomløp holdes dybden fortrinnsvis til under 2/3 av dybden av badet og aller helst til under halvparten av denne.

Når gjennomløpet er mindre enn det som allerede er nevnt, kan det være fordelaktig å flytte de varmeste soner til dypere nivåer. I dette tilfellet kan elektrodene fordelaktig senkes til halvparten av dybden eller til 3/4 av den.

Som en indikasjon på de verdier som er involvert for en gitt ovn og et gitt arrangement av elektrodene og ved et gjennom-løp på 3 tonn pr. dag og m<2> tank, er elektrodene nedsenket til en 1/3 av dybden av badet, mens man med et gjennomløp begrenset til 1 tonn finner det fordelaktig å nedsenke elektrodene 3/4 av dybden.

Under alle omstendigheter bør overflaten av den nedsenkede elektrode være kompatibel med strømstyrkene som kan benyttes uten for sterk erosjon, mens i praksis elektrodene velges med en diameter som er tilstrekkelig til å overskride denne begrensning.

Figur 3 viser hvordan temperaturgradienten etableres i tanken som beskrives ovenfor for en produksjonshastighet på 1,5 tonn pr. m<2> og pr. dag. Temperaturen måles systematisk ved de forskjellige nivåer.

I dette diagram er sjiktet av råstoffer og nivået av smeltet materiale i forrommet representert ved horisontale stiplede linjer og i eksemplet undersøkte tykkelsen av blandings-sjiktet tilsvarende de to stiplede linjer som er lengst fra hverandre, dette representerer ca. 200 mm.

Temperaturkurven A tilsvarer målinger som ble tatt ved perpendikulæren av punkt 11 på figur 2, mens kurve G er plottet for en perpendikulær som befinner seg 100 mm fra en elektrode S under de samme driftsbetingelser.

Som en første tilnærmelse kan man se at disse to kurver representerer de to ekstreme temperaturgrenser som observeres for hvert nivå under de samme driftsbetingelser.

Nedsenkningsdybden for disse to kurver er noe mindre enn 1/3 av dybden av badet. Det første karakteristikum for disse kurver er at temperaturen er høyere nær elektroden. Forskjellen er størst i den høyeste sone og reduseres efter hvert som man nærmer seg bunnen. Temperaturdifferansen som foreligger på dette nivå har hovedsakelig basis i den mere "sentrale" posisjon av målepunktet nær elektroden S og - ^ derfor mindre underkastet avkjøling fra veggene enn i ane.. <; tilfeller.

Et andre trekk ved disse kurver er det faktum at bortsett fra at den øvre del av badet er i umiddelbar kontakt w sti blandingen som skal smeltes, viser de en regulær re ..ui: <;>on i temperaturen ovenfra og nedover. Forskjellen mellom maks;.al og minimal temperatur over denne samme perpendikulær er ca. 200°C.

I det foreliggende eksempel tilsvarer den maksimale temperatur for de mindre varme soner kurven A og befinner seg omtrent ved dybden som tilsvarer enden av elektrodene. I de varmere soner, kurve G, befinner den maksimale verdi seg noe nærmere overflatesjiktet.

Kurve C tilsvarer kurve A når elektroden nedsenkes til en dybde av 3/4 av badets dybde, hvorved gjennomløpet forblir det samme. I dette tilfellet finnes en meget signifikant økning i den maksimale temperatur i forhold til det foregående tilfellet. Denne maksimale verdi holdes praktisk talt lik over en stor del av høyden av badet, mens temperaturen ved bunnen økes med mer enn 100°C. Nedsenkning i en slik dybde er en fordel med et mindre gjennomløp og resulterer i dette tilfellet i at mistet energi reduseres og korrelativt dermed en reduksjon av gjennomløpet i ovnen: Temperaturen ved bunnen kan altså reduseres til verdien av kurve A.

Temperaturprofilen C er nær den som observeres med tilsvarende ovner hvis elektroder befinner seg i bunnen. Det er illustrerende å sammenligne disse kurver med de i figur 4 som illustrerer de samme temperaturprofiler for forskjellige gjennomløp (kurve E tilsvarer ca. 2,4 tonn pr. dag og pr. m2 , mens kurve F representerer ca. 3 tonn). I disse eksempler er nedsenkningen den samme som det som tilsvarer kurve A.

En generell temperaturøkning finnes i forhold til gjennom-løpet. På den ene side er det et bemerkelsesverdig faktum at ved å holde elektroden i den øvre del av badet, er det praktisk talt mulig å fordoble gjennomløpet ved å oppnå en temperatur på bunnen som er sammenlignbar med den som måles i henhold til kurve C. Dette viser klart fordelene ved å begrense nedsenkningsdybden.

Kurve D i figur 3 tilsvarer en lignende måling som i kurve A for et mer "opakt" glass. Det angjeldende glass har et jernoksydinnhold på 0,60, mens dette i henhold til kurve A er 0,20. Nærværet av dette oksyd forårsaker en signifikant absorspjon av infrarød bestråling. En sammenligning mellom kurvene A og D viser en relativt liten innflytelse av den eller mindre "opake" karakter for det behandlede glass. Spesielt blir temperaturen i sjiktet av råstoff og den maksimale temperatur praktisk talt uendret, mens temperaturen ved bunnen reduseres med ca. 20°C. På den annen side er det ved ovner der elektrodene er installert i bunnen, kjent at en økning i jernoksydinnholdet krever en signifikant økning av den maksimale temperatur og i temperaturen i bunnen for derved å opprettholde temperaturen i kontakt med overflatesj iktet.

Figur 5a viser temperaturbevegelsen ved forskjellige nivåer i badet (0, 300, 600 og 900 mm over bunnen), idet målingene er skjedd i rette vinkler mot tanken i vertikalplanet som går gjennom punkt 11. Kurvene viser en høy grad av enhetlighet når det gjelder temperaturer som detekteres på samme nivå bortsett fra de som gjelder overflatesj iktet som er mer sensitivt overfor lokale variasjoner som stammer fra konvek-sjonsstrømmer nær elektrodene. Forskjellen i seg selv i dette tilfellet forblir begrenset til ca. 50°C.

Diagram 5a er plottet for et gjennomløp på 1 tonn pr. m<2> pr. dag. Diagram 5b er av samme type, men tilsvarer et gjennomløp på 2,5 tonn pr. m<2> pr. dag. I det sistnevnte tilfellet er det funnet en generell økning i temperaturen på alle nivåer inkludert ved bunnen. Temperaturgradienten mellom bunnen og det varmeste nivå er mindre fremhevet enn i det foregående tilfellet og dekker ca. 100°C. Det faktum at temperaturen i sonen som er i umiddelbar kontakt med blandingen er den minst varme, reflekterer størrelsen av de termiske tap på dette nivå (tap hvis signifikans øker efter hvert som temperaturen øker).

I lys av disse resultater ble det gjennomført et systematisk studium av variasjoner i den maksimale temperatur ved bunnen av ovnen i forhold til gjennomløpet. Dette studium ble gjennomført samtidig på ovnen ifølge oppfinnelsen (II) og på en tilsvarende ovn der elektrodene er installert i bunnen

(I).

Disse målinger skjedde ved fremstilling av et glass fremstilt fra konvensjonelle råstoffer, det vil si fra enkelt-brent dolomitt og 10 vekt-# glasskrap. Sammensetningen av det fremstilte glass er som følger:

Denne type glass benyttes spesielt ved fremstilling av isolasjonsfibre.

Resultatene er gitt i figur 6 og viser i begge tilfeller en samtidig økning i temperatur og gjennomløp. Temperaturene i ovnen ifølge oppfinnelsen er i alle tilfeller lavere enn temperaturene i ovnen med elektroder anordnet i bunnen, dette gjelder alle gjennomløp. Selv om jo lavere gjennomløpet er, jo større er temperaturdifferansen funnet å være i favør av oppfinnelsens ovn, forblir det fremdeles 50° tilsvarende gjennomløpet i nærheten av 3 tonn pr. m<2> pr. dag. Denne forskjell forblir meget betydelig hva angår driftstiden for det ildfaste materialet og denne fordel kan ha et forskjellig resultat. Således anses det at en aksepterbar mengde slitasje på det ildfaste materialet er en funksjon av en viss temperatur som ikke bør overskrides, ved å benytte en ovn ifølge oppfinnelsen vil man se at dette er mulig å oppnå, idet man derved oppnår gjennomløp som ikke ville kunne regnes med når det gjelder ovner med elektrode på bunnen. Som et eksempel blir silisiumdioksyd-alkali-kalkglass av den ovenfor nevnte type, brukt i ovner ifølge oppfinnelsen, og for et gjennomløp som er lik eller større enn 2,5 tonn pr. m<2> pr. dag, kan temperaturen i bunnen holdes under 1400°C.

Ovner ifølge oppfinnelsen utmerker seg også ved det relativt lave spesifikke forbruk. Dette skyldes delvis de lavere temperaturer som nevnes ovenfor og som resulterer i en reduksjon av de termiske tap. Denne mekanisme er imidlertid ikke den eneste som benyttes for å bestemme forbruket som vist i kurvene i figur 7 som er plottet for de to ovner som er sammenlignet ovenfor. Således er det spesifikke forbruk redusert i begge tilfeller når gjennomløpet økes, mens temperaturen økes som vist i figur 6. Imidlertid kan dette gi et spesifikt forbruk som er omtrent 10 til 15$ lavere i henhold til den temperatur som finnes når det gjelder oppfinnelsen (II) for smelting av råstoffer under de samme betingelser og man finner at jo mindre gjennomløpet er, jo større er differansen. For betingelser som involverer et gjennomløp på 1 tonn pr. m<2> pr. dag, er således dét spesifikke forbruk for smelting av silisiumdioksyd-alkali-kalkglass som beskrevet ikke over 1000 kWh pr. tonn. Ovnen ifølge oppfinnelsen har på bemerkelsesverdig måte et spesifikt forbruk som varierer noe i henhold til gjennomløpet. Denne "fleksibilitet" ved driften kommer i tillegg til det som er nevnt ovenfor i forbindelse med muligheten til å arbeide med et større gjennomløp.

For å oppnå de indikerte ytelsesnivåer, er det nødvendig at badet dekkes enhetlig med råstoff som gir et isolerende sjikt. Som en konsekvens må fordelingen av disse råstoffer involvere hele overflaten av tanken. Teknikkene som muliggjør en slik fordeling er kjente og hyppig benyttet ved elektriske smelteovner der elektrodene er installert i bunnen. De medfører spesielt bruken av en beltetransportør som kontinuerlig mates og hvis ende som avleverer råstoffet svinger over hele overflaten ved hjelp av en serie kombinerte translasjonene bevegelser. Innretningene benyttes også ved chargeringsdrift, idet dette skjer samtidig over hele bredden av tanken der innretningen også forskyves i henhold til en translasjonen bevegelse for å dekke tanklengden.

Uansett om fordeling skjer på "punkt" eller "lineær" basis, må det være mulig å forskyve fordelingsenheten fritt over tanken. Forholdsregler må tas for derfor å sikre at hvis de nedsenkede elektroder benyttes, disse ikke forstyrre denne bevegelse. Figur 8 viser en metode for å arrangere en ovn i henhold til oppfinnelsen som tilfredsstiller disse betingelser. Det er kun gitt et partielt riss av ovnen vist i figur 8. Et skjematisk riss av den ildfast tank bestående av bunnen 3 og sideveggene 8 er vist. Over tanken blir det ildfaste tak 12 holdt fast av en metallramme av hvilken et delsnitt er gitt og som overlapper det til ovnen.

Ovnen chargeres via en lineær fordeler 13 som strekker seg over hele tankbredden. Denne fordeler 13 beveges ved å rulle den på en skinne 14 som holdes fast av rammen som meget begrenset er vist ved vertikalbjeiken 15.

Figur 9 er et skjematisk riss av en bevegelse som gjennom-føres av fordeleren. Ved posisjon A blir fordeleren 13 chargert med råstoffer fra bingen 16 som befinner seg ved en ende av tanken og utenfor det innelukkede areal i ovnen. Når chargeringen er gjennomført, blir fordeleren beveget over tanken og fordelingen initieres fra posisjon B. Denne mekanismen frigir kontinuerlig på forhånd bestemte mengder blanding over hele tankområdet. Fordeleren 13 beveges regulært opp til posisjon C som tilsvarer enden av tanken, avleverer blanding i regulære intervaller under denne bevegelse. Den bringes så tilbake til posisjon A. Fordelingen kan gjennomføres ved den utgående bevegelse alene eller både ved ut- og inngående bevegelse. Bingen 16 kan mates kontinuerlig på en hvilken som helst kjent måte, spesielt ved hjelp av en transportør som fylles under bevegelsen til fordeleren 13 hvorefter en ny syklus begynner.

Den chargeringsmetode som nettopp er beskrevet, medfører åt det er en bevegelsesfrihet for innretningen mellom tanken og taket. Kun enden av ovnen motsatt den side der bingen 16 er lokalisert, kan lukkes med ildfast materiale. Forholdsregler tas imidlertid i henhold til oppfinnelsen for bevegelige ildfaste vegger slik som vist ved 17 på de tre åpne sider av ovnen. Badet kan isoleres fra den omgivende atmosfære ved hjelp av disse vegger 17 når de senkes, slik at de kan hvile på de laterale vegger 8 i tanken. Dette arrangement tilpasses når ovnen bringes til "ingen belastning"-tilstand og det ikke lenger er nødvendig å chargere den. Ved å lukke den unngår man et vesentlig termisk tap og badet krever ikke tilførsel av ekstern energi på mange timer.

De bevegelige vegger 17 senkes vanligvis efter at elektrodene 7 er hevet som vist nedenfor. Det er imidlertid også mulig å tildanne åpninger i veggene 17 som tilsvarer lokaliseringen av elektrodebaerearmene 18. Det omsluttede areal av ovnen kan således praktisk talt lukkes, mens man holder elektrodene i posisjon. På denne måte kan den varmetilførsel som er nødvendig for å opprettholde ovnen i "ikke belastnings"-tilstand i lengre perioder, tilveiebringes.

Fordelertypen 13 som er beskrevet ovenfor er fordelaktig når rommet som opptas av den i praksis er begrenset av ovnen selv. Den er spesielt brukbar når oppfinnelsen anvendes ved omarbeiding av en ovn som arbeider på fossilenergi til en ovn som arbeider elektrisk. Ved ovner som er utstyrt med brennere blir chargering av blandingen til ovnen vanligvis gjennomført på en punktbasis ved en ende av tanken. Som en konsekvens er det ingen forholdsregler for klaringer rundt ovnen som kunne tillate et voluminøst chargeringsutstyr.

Hvis rombetraktninger ikke må medregnes, kan man tenke på andre chargeringsinnretninger og spesielt de som omfatter en bevegelig beltetransportør over tanken. I dette tilfellet blir transportøren vanligvis arrangert på en side av tanken og er tilstrekkelig lang til at enden når den andre side av tanken under bevegelsen. Når på den annen side transportøren befinner seg i "tilbaketrukket" posisjon, det vil si når enden befinner seg langs den nærmeste kant av tanken, bør det være mulig at transportøren kan rage ut over ovnen for i det minste å dekke hele tankens bredde.

Uansett den metode som velges, blir systemet arrangert over elektrodene og elektrodebærerne som vist spesielt i figur 8. Fordelingen gjennomføres enhetlig uten å ta i betraktning nærvær av slike komponenter som fallveien for blandingen. I praksis er elektrodene og deres bærere av tilstrekkelig lite tverrsnitt slik at de ikke forstyrrer en tilfredsstillende fordeling. For videre å forhindre akkumulering av blanding på armene 18 er det fordelaktig å gi dem en avrundet profil, idet armer av for eksempel sylindriske tverrsnitt kan benyttes. Det er fordelaktig når det gjelder endringer i driftsmetoden som involverer en endring av elektroden eller igjen for å bringe ovnen til en "ikke-belastnings"-tilstand, å kunne trekke ut elektrodene fra smeltebadet. Figur 8 viser en annen spesiell enkel montasje som muliggjør at dette kan gjennomføres. I den metode som er vist, blir elektroden fiksert til enden av en arm 18 som man skal siden se huser alle de elektriske ledninger og de ledninger som er nødvendig for kjølevæsken.

Armen 18 er hengslet ved 19 til en akse som muliggjør at arm og elektrode som en helhet kan skrås ut fra ovnen. For dette formål er armens form og hengselposisjon valgt i henhold til romtilgjengelighet mellom den øvre kant av sideveggen 8 og det ildfaste materialet som er arrangert over tanken og jo mer ovnen har mindre dimensjoner, jo lettere er det å oppnå dette. Utover en viss lengde av armen 18 er det ikke hen-siktsmessig å ha den skrådd og av denne grunn er det foretrukket i konstruksjonseksemplet for ovnen ifølge figur 1 og 2 å anordne tre armer som bærer elektrodene slik at de befinner seg på en side av ovnen og at tre befinner seg på den andre. Ikke desto mindre kan andre arrangementer tenkes som tillater passasje av bærearmene kun på en side av ovnen, hvorved det selvfølgelig er mulig å trekke elektrodene og deres bærere ut. I alle disse arrangementer kan det for eksempel være nødvendig med armer som kan forskyves både i en rotasjons- og en translasjonsbevegelse som når mer enn to rekker elektroder er tilstede i ovnen.

Kapasiteten for bevegelse av elektrodebæreren i horisontalplanet er også nødvendig når det er et ønske å endre posisjonen av elektrodene i forhold til hverandre med spesielle driftsmetoder, og denne bevegelsesmåte kan tilveiebringes på vanlig måte, for eksempel ved hjelp av å anbringe anordningen 19 som bærer elektrodene på en mobil vogn eller ved hjelp av en teleskopisk bærer 18.

Et spesielt trekk som kan benyttes ifølge oppfinnelsen består av at nedsenkningsdybden av elektroden kan justeres. I tidligere forslag foreslås det at en endring i nedsenkningen også kan skje selv om denne endring vanligvis skjer på grunn av en forskyvning av elektrodelegemet selv i et komplekst system som benyttes for å bære elektroden, eller igjen ved å forskyve bæreren selv.

Det andre arrangement er ikke tilfredsstillende av følgende grunner. Elektrodene som benyttes for elektrisk smelting av glass består av molybden, mens deres bærere vanligvis består av varmemotstandsdyktig stål. For å forhindre oksydasjon av molybden i luft, er elektrodebærerforbindelsen anordnet akkurat under nivået til smeltebadet slik at alt molybden er nedsenket og derved forhindret fra oksydasjon i kontakt med atmosfæren. På den annen side er bæreren nedsenket kun i en grad som såvidt er nødvendig for å forhindre for stor slitasje på dette samme nivå selv om enden av denne bærer er utsatt for intensiv avkjøling for å begrense slitasjen ytterligere. Man kan ikke derfor ta i betraktning å regulere nedsenkningsdybden med den til bæreren selv da den sistnevnte må holde en konstant posisjon i forhold til overflaten av smeltebadet.

Hva angår det første arrangementet, det vil si bevegelsen av elektroden i et bærerhus, krever dette mekanismer som i lys av disponeringen av bærerne i henhold til oppfinnelsen nødvendigvis må befinne seg i den øvre del av bærerne som befinner seg i det innelukkede området i ovnen. Dette ville involvere en økning av volumet av bæreren. Søkeren har imidlertid sett at for å oppnå en god fordeling av blandingen, var det ønskelig at bæreren opptar så lite rom som mulig. Dette arrangement er derfor ikke et ønskelig arrangement. Videre tillater anbringelsen av en reguleringsmekanisme i det innelukkede arealet i ovnen med de resulterende belastninger og oksydasjonsproblemer som kan oppstå selv ved enkle typer, en forlenget levetid.

Som et resultat tar man ifølge oppfinnelsen sikte på forholdsregler for regulering av lengden av den nedsenkede elektrode ved å velge egnet elektrodelegeme. Erstatning av en elektrode med en annen er en relativt lett operasjon ved bruk av foretrukne konstruksjonsmetoder. Skråstilling av armen 18 gjør elektrodelegemet umiddelbart tilgjengelig, mens dets feste til bæreren kan være relativt enkelt som vist i figur 10. Det kan oppnås spesielt å skru elektrodelegemet 7 på en tilsvarende gjenget ende 20 av bæreren. I den konstruksjons-metode som er vist i figur 10, omfatter elektrodebæreren to deler. Den første består av armen 18 hvori det er anordnet spesielt rør 21, 22 for sirkulerir? av kjølevæske. Armen 18 bærer også en elektrisk kabel 23 o.,, rørene 21, 22 og kablene er forbundet på en isolasjonsplate 24 hvortil det er forbundet en tilsvarende ledende plate 25 som er integral med elektrodebæreren 26.

Bæreren 26 består av to konsentrisk sylindriske rør som påvirker en sirkulasjon av kjølevæske helt til enden 20 som bærer elektroden. For å gi effektiv beskyttelse for skjøten mellom bæreren 26 og elektrodelegemet 7, er det indre rør 27 fortrinnsvis forlenget til den gjengede plugg 20 som lukker enden av det ytre rør 28.

I denne konstruksjon befinner skjøten mellom armen 18 og bæreren 26 seg langt inne i ovnen. Med andre ord er alle forbindelser for ledningene 21, 22 for sirkulering av kjølevæske og for elektriske ledninger, underkastet høye temperaturer. I praksis er det foretrukket å ha disse forbindelser flyttet til utenfor ovnen eller i det minste til nivået som utgjøres av veggene.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for elektrisk smelting for vitrifiserbare mengder der energien fordeles ved Joule-virkningen i den smeltede masse fra vertikalt nedsenkede elektroder, idet blandingen som skal smeltes spres i et enhetlig sjikt på overflaten av badet, karakterisert ved at elektrodene anordnes i avstand fra badets ildfaste vegger hvorved avstanden som skiller elektroden fra den nærmeste sidevegg i det minste er halvparten av den som skiller to naboelektroder, og dybden av det smeltede bad er minst 500 mm, idet posisjonen av nivået for maksimaltemperatur reguleres ved nedsenkningsdybden av elektrodene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nedsenkningsdybden for elektrodene ikke overskrider 3/4 av det smeltede bad.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at, under produksjonsbetingelser, nedsenkningsdybden for elektrodene ikke overskrider halvparten av dybden av smeltebadet.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at man holder temperaturen ved bunnen på en verdi på mindre enn 1400°C.

5. Elektrisk smelteovn for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge de ovenfor angitte krav der elektrodene vertikalt er nedsenket fra overflaten av badet (9) gjennom sjiktet av blanding som skal smeltes (10) som dekker smeltebadet, karakterisert ved at den omfatter en ildfast tank der dybden av smeltebadet er minst 500 mm, hvorved elektrodene (.7) som mates med trefasestrøm er fordelt i et regulært arrangement over overflaten av badet og er fordelt ordnet ved en anordning som omfatter minst to rekker av tre elektroder, der hver av elektrodene I en rekke mates med en av de tre angitte faser (R, S, T) idet faserekkefølgen på elektrodene I den andre rekke snues til R, S, T og T, S, R på en slik måte at de to midlere elektroder er i fase og ytterelektrodene i rekkene er under forskjellige faser, hvorved avstanden som skiller to rekker er omtrent lik avstanden som skiller to elektroder i den samme rekken, hvorved avstanden som skiller de ildfaste vegger (8) i tanken fra de nærmeste elektroder er minst halvparten av den som skiller to naboelektroder.

6. Smelteovn ifølge krav 5, karakterisert ved at smeltetanken er omgitt av et ildfast tak (12), elektrodene (7) og komponenter som bærer disse (18, 20) innføres i rommet som er anordnet mellom taket (12) og tanken via sidene i ovnen uten å krysse taket.

7. Smelteovn ifølge et hvilket som helst av kravene 5 og 6, karakterisert ved at elektroden (7) og dens bærer (26) er festet til en arm (18) som er hengslet på en aksel (19) der konfigurasjonen av armen (18) og posisjonen av aksen (19) gjør det mulig å trekke elektroden og dens bærer ut ved skråstilling av armen (18) rundt aksen (19).

8. Smelteovn ifølge et hvilket som helst av kravene 5 til 7, karakterisert ved at innmatning med blanding som skal smeltes gjennomføres ved hjelp av innretninger (13) som befinner seg over elektrodene (7) og rommene som bærer disse (18, 26), idet disse innretninger (13) er mobile og deres bevegelse tilveiebringes over smeltetanken for å kunne dekke den totale overflate av tanken med blandingen (10).

9. Elektrisk smelteovn ifølge krav 8, karakterisert ved at innretningene (13) for innmatning med blanding som skal smeltes omfatter en fordeler (13) som strekker seg ut over det totale området av tanken hvorved fordeleren er forskjøvet på skinner (14) arrangert i tankens lengderetning.

10. Smelteovn ifølge krav 9, karakterisert ved at den i tillegg ved en ende av ovnen omfatter en anordning (16) for betjening av innretningen (13).

11. Smelteovn ifølge krav 6, karakterisert ved en eller flere mobile vertikale vegger (17) som med taket (12) gjør det mul igft omslutte arealet som omhyller smeltetanken i "ikke-belastnings"-tilstand, hvorved denne eller disse mobile vegger under driftsbetingelser gir et rom mellom tanken og taket (12) som er nødvendig for bevegelse av innretningen (13) for innmatning med blanding som skal smeltes.