NO173329B - Fremgangsmaate og anordning for bearbeiding av smeltet glass - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av glass i en installasjon i form av en tankovn der de forskjellige faser av prosessen, i det vesentlige smelting, raffinering og kondisjonering, skjer ved en materialbevegelse gjennom relativt avgrensede suksessive soner i installasjonen.

Oppfinnelsen angår videre en anordning for gjennomføring av denne fremgangsmåte som tar sikte på å forbedre fordelingen mellom sonene og spesielt for å regulere strømmen av smeltet glass fra et kammer til et annet. Denne forbedring av fordelingen gir en bedre kontroll over hver av prosess-fasene.

Oppfinnelsen finner spesielt anvendelse i tankovner med høye produksjonskapasiteter, det vil si i størrelsesorden 600 tonn/dag eller mer for floatglass, og 300 tonn/dag for hulglass. Oppfinnelsen viser seg også fordelaktig for mindre installasjoner og spesielt der det foreligger stringente krav med henblikk til kvalitetsnivåene for raffinering og/eller kjemisk eller termisk homogenitet i glasset som skal mates til formingsanordningene.

Den spesifikke konstruksjon og drift av de industrielle installasjoner varierer. Imidlertid tar alle installasjoner sikte på å separere og å holde uavhengig smelteprosessen fra kondisj oneringsprosessen.

Slik uavhengig separering oppnås for eksempel ved å forbinde smeltetanken med kondisjoneringstanken ved hjelp av en nedsenket innsnevring. Som et resultat blir de to rom ikke eksponert hverken til den utvendige atmosfære eller til hverandres atmosfære. Innsnevringen er en felles konstruksjon som benyttes i installasjoner som gir hulglass og bygnings-f ibre.

I motsetning til dette har glassovner som gir f]oatglass og med høy produksjonskapasitet vanligvis bruk for en hals som forbinder smelte- og nedkjølingsrommene. Halsen har et tverrsnitt hvis krone ikke befinner seg i kontakt med glassbadet.

Anvendelse av en innsnevring gir visse fordeler i forhold til en hals. Innsnevringen garanterer uavhengighet av atmosfæren i de to rom. Dette favoriserer fremstilling av glass fra smeltetankene som viser en bedre raffineringskvalitet og/eller er kaldere fordi det befinner seg nærmere bunnen av badet. Fordi imidlertid tverrsnittet i innsnevringen i praksis er begrenset av de maksimale dimensjoner av kronens arbeidsstykker slik industrien i dag kan fremstille disse elementer, er innsnevringen kun i stand til å kunne benyttes i ovner hvis kapasitet ikke overskrider ca. 200 tonn/dag.

Derfor kan ovnene i floatglassindustrien, hvis produksjonskapasitet går utover 600 tonn/dag, ikke benytte det fore-trukne innsnevr ingstverrsnitt men må a uvende noe som kalles en hals. En forlengelse av tanken benyttes til å bøte på noen av manglene som oppnås med henblikk på kvalitet for det glass som fremstilles som et resultat av å benytte en tankovn omfattende en hals i motsetning til en innsnevring. Denne forlengelse er viet kondisjoneringsprosessen og danner et sterkt langsgående konveksjonsbelte med en overflatestrøm og en bunnstrøm. Overflatestrømmen er 5 til 10 ganger avtrekningen og er rettet nedstrøms og når avtrekningssonen efter på forhånd å ha passert både gjennom halsen og kondisjo-nerings tanken. Bunnstrømmen i konveksjonsbeltet som kun reduseres av avtrekningen, beveger seg den motsatte vei.

Disse konveksjonsstrømmer underkaster de ildfaste elementer som danner halsen en betydelig slitasje og forkorter derved disses levetid. Konveksjonsstrømmene viser seg også meget kostbare med henblikk på energitapet. De involverer flere termiske cykler av avkjøling og oppvarming av glasset mellom raffinerings- og nedkjølingstemperaturene før glasset fjernes for forming. En gjenstand for oppfinnelsen er å bøte på eller i det minste i vesentlig grad å redusere manglene ved hver av de beskrevne konstruksjoner.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av glass i en tankovn hvor det vitrifiserbare materiale først omdannes til et smeltet bad i en første sone i tanken beregnet for smelting hvorefter det smeltede bad gradvis når suksessive nedstrømssoner i tanken idet hver sone generelt er beregnet for en eller flere andre faser av produksjonsprosessen for glass som raffinering og kondisjonering med henblikk på forming eller støping, gjennom minst en tankdel med en passasje med redusert horisontale tverrsnitt av innsnevrings- eller strupetypen idet den videre benytter en strøm av glass rettet oppstrøms i form av en overflateretur til oppstrømssonen i det øvre nivå av innløpet til passasjen, og det er anordnet et skille med henblikk på atmosfæren og/eller strålingen mellom oppstrøms- og ned-strømssiden, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at dette skille fortrinnsvis befinner seg nær innløpet og forløper ned til overflaten av det smeltede glassbad eller i det minste til et sjikt av vitrifiserbart materiale som flyter på overflaten av glassbadet, idet returstrømmen når minst den sone som befinner seg vertikalt under dette skille.

I henhold til oppfinnelsen blir returstrømmen generelt tildannet ved en regulert oppvarming av glasset i nedstrøms-sonen i tanken. Oppvarmingen blir fortrinnsvis oppnådd ved lokalisert energifordeling ved en Joule-effekt i glasset selv, hjulpet minst av en elektrode som er nedsenket i badet i nedstrømssonen.

Fortrinnsvis efterlater det skille som benyttes en fri passasje for glassbadet som er minst 80$ av dybden av badet, vertikalt til skillet. Det er også foretrukket at avtrekking av glass fra smeltesonen i det vesentlige gjennomføres ved en strøm som befinner seg på midt-dybdenivået av badvertikalen til skillet. Videre er avstanden mellom overflatereturstrøm-men og avtrekningsstrømmen som gir trekket retning nedstrøms slik at nivået der den horisontale hastighetskomponent for glasset er mill, fortrinnsvis lokalisert ved minst 90$ av høyden av den frie passasje for badvertikalen mot skillet. Dette nivå minimaliserer skilleslitasje.

I en spesielt fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen blir den vitrifiserbare blanding som innføres til tankovnen fordelt over hele badsonen oppstrøms det første skillet. Denne oppstrømsbadsone oppvarmes ved. en Joule-virkning i glasset selv og gir således en såkalt "kaldkrone"~smelting. I denne prosess er det foretrukket at glasset som beveger seg nedstrøms fra det første skillet oppvarmes for å bringe glasset til i det minste den vanlige raffineringstemperatur. Dette vil helt eliminerer gassbobler som opptrer i badet under smelteprosessen eller som innføres til badet ved hjelp av den vitrifiserbare blanding selv.

Som nevnt innledningsvis angår oppfinnelsen også en anordning for gjennomføring av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av smeltet glass omfattende, i en tankovn av generelt langstrakt type, et antall rom gjennom hvilke det smeltede glassbad passerer i serier, idet hvert rom er tilegnet en fase av smeltingen og kondisjonering av det smeltede glass med henblikk på dets forming eller støping, hvorved minst en del av tanken mellom to av rommene har en passasje med redusert horisontalt tverrsnitt av begrensning- eller strupetypen, og anordningen karakteriseres ved at den i tillegg, nedstrøms innløpet til passasjen, omfatter midler, som i glassbadet kan danne en overflatestrøm rettet oppstrøms under dannelse av en overflateretur innen utstrekningen av oppstrømsrommet, og at innløpet i den øvre del omfatter minst en vegg, fortrinnsvis bevegelig vertikalt, som utgjør et skille mellom oppstrøms og nedstrømssider med henblikk på atmosfæren som eksisterer over badet.

Overflatereturstrømmen kan oppnås ved lokalisert oppvarming av glassbadet, noe som gir en termosif ongef f ekt av kjent type. Dette vil gi en konveksjonsstrøm som skjematisk dreier seg rundt seg selv på en beltelignende måte. Den lokaliserte oppvarming oppnås ved hjelp av minst en elektrode som er nedsenket i glassbadet nedstrøms halsåpningen i oppstrøms-rommet .

Det er også foretrukket at en elektrode befinner seg i en avstand fra skilleveggen på mindre enn tre ganger dybden av badet ved elektrodesetet, fortrinnsvis mellom 0,5 og 2 ganger dybden.

Ifølge oppfinnelsen er det fordelaktig at skilleveggen er ytterligere justerbar i høyde slik at den kan tilpasses både nivået for glassbadet og tykkelsen av de vitrifiserbare materialer som eventuelt er til stede ved overflaten. Dette vil tillate at dette skillet virker som en tetning, hvis nødvendig ved sin blotte kontakt med supernatantsjiktet, eller vil tillate at skillet nedsenkes i badet til en dybde på 20% av baddybden.

Et antall elektroder, fortrinnsvis anordnet i det samme kryssdannede plan, forbedrer homogeniteten for overflate-returstrømmen over bredden av den tilgjengelige passasje for glasset. Når halsen er smal, kan elektrodene være anordnet horisontalt og gå gjennom kanalen fra en kant til en annen. Minst to elektroder må benyttes for å gi den ønskede grad og retning av energidissipering på dette nivå. Når det benyttes en innretning med et antall vertikale elektroder anordnet kryssvis, er intervallet mellom elektrodene fortrinnsvis mellom 0,8 og 1,2 ganger bredden av halsen.

For videre å forbedre kvalitetsnivået for avtrukket glass og å befri dette fra belastningen ved avtrekningen, tilveiebringer oppfinnelsen en fordelaktig plassering av elektroder oppstrøms skilleveggen. Disse elektroder er fordelt slik at konveksjonssløyf ene i forbindelse med elektrodene og som gir returstrømmen, balanserer denne sistnevnte og bidrar til dennes regulering, mens intensiv blanding av glasset opptrer på dette nivå.

I henhold til ytterligere et fordelaktig karakteristikum ved oppfinnelsens utførelsesform omfatter halsen en terskel med en høyde i størrelsesorden 5 til 15% av badhøyden, nær vertikalen til skilleveggen. Terskelen favoriserer blanding og regulering av konveksjonssløyfer forbundet med retur-strømmen .

I henhold til en spesielt fordelaktig utførelsesform av innretningen omfatter oppfinnelsen et smelterom, oppstrøms skilleveggen. Smelterommet er utstyrt med elektroder som kan føres inn i glassbadet, enten gjennom bunnen eller gjennom veggene eller sågar ovenfra. Disse elektroder gir midler for å tilføre energi som er tilpasset smeltekapasiteten som er ment for ovnen. I tillegg omfatter de midler for fordeling av vitrifiserbar blanding over smeltebadet i tanksonen oppstrøms skilleveggen.

I denne spesielle utførelsesform av oppfinnelsen kan skilleveggen oppfylle sin avtetningsfunksjon med henblikk på atmosfæren ved å være i flukt kun med overflaten av badet. Dette skyldes sjiktet av pulverformig vitrifiserbart materiale som underkastes smelting og som hviler på veggene av badet. Samtidig motvirker returstrømmen som dannes av nedstrømselektrodene også passasjen av ikke-smeltet materiale .

I praksis og spesielt når det gjelder anvendelse av oppfinnelsen på en "kaldkrone"-glassmelteinstallasjon, det vil si en der sonen som "befinner seg oppstrøms skilleveggen helt er dekket av et sjikt av vitrifiserbart materiale, er det hensiktsmessig å gjennomføre regulering av returstrømmen ved å benytte målinger av glasstemperaturen på begge sider av veggen. For eksempel kan, ca. 10 cm fra den og relativt grunt i badet, for eksempel 5 cm, nærværet av returstrømmen reflekteres ved høyere temperaturer nedstrøms enn oppstrøms veggen. En korrelasjon kan lett gjennomføres mellom for-skjellen mellom temperaturene og returstrømmens karakteristika.

Gamle installasjoner kan lett modifiseres for å kunne tilpasses oppfinnelsen. Når imidlertid oppfinnelsen inn-arbeides i en ny ovn som begynner på konstruksjonstrinnet, oppnår man enklere og mindre kostbare konstruksjoner. Erstatningen av den nedsenkede innsnevring som vanligvis benyttes i tankovner, med en hals utstyrt med en barriere av avskummingstypen som vertikalt kan beveges og som virker mot et supernatantsjikt av vitrifiserbart materiale, gir et meget større passasjetverrsnitt for glasset og resulterer som en konsekvens i utvikling av ovner med høye produksjonskapasiteter. For eksempel kan ovner som benyttes for bearbeiding av høykvalitetsglass nu ha kapasiteter på mer enn 400 tonn/dag. Videre kan anvendelsen av oppfinnelsens idé også sikre en øket levetid for de ildfaste elementer som benyttes i oppfinnelsens installasjon.

Disse og andre gjenstander, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den vedlagte detaljerte beskrivelse av en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen der: Figur 1 er et lengderiss langs linjen I-l i figur 2 av en kaldkrone elektrisk glassmelteovn ifølge kjent teknikk; Figur 2 viser et horisontalsnitt av den samme ovn langs linjen I I-lI i figur 1; Figur 3 viser et lengderiss av oppfinnelsen langs III-III i figur 4; Figur 4 viser et horisontalsnitt av den samme oppfinnelse

langs IV-IV i figur 3;

Figur 5 viser et andre lengdesnitt av oppfinnelsen langs V-V

i figur 6;

Figur 6 viser et horisontalsnitt av den samme oppfinnelse

langs VI-VI i figur 5;

Figur 7 viser et plandiagramatisk riss av en ovn ifølge

oppfinnelsen; og

Figur 8 viser et diagram som representerer glasshastigheten for to forskjellige avtrekninger, som en funksjon av altityden i glassbadet, vertikalt mot skilleveggen, og i symmetrilengdeplanet for ekstruderingskanalen. Figurene 1 og 2 viser skjematisk i snitt kaldkrone-elektriske ovner ifølge kjent teknikk omfattet en smeltetank 1 hvis bunn 2 er utstyrt med to rekker av tre vertikale elektroder 3. Disse elektroder er installert i et kvadratgitterverk av den type som er beskrevet i FR-publ. 2 552 073, omfattende ikke-viste elektriske forbindelsesledninger som gir en heller enhetlig energiavgivelse fra en elektrode til den neste. Temperaturen i badet 4 av smeltet glass kan så reguleres til en verdi som praktisk talt er identisk fra et areal til det neste. Supernatantsjiktet 5 av vitrifiserbart materiale underkastes påvirkning av konveksjonsstrømmer forbundet med hver av elektrodene og som representeres skjematisk i form av pilsløyfer. Den hurtigste av disse konveksjonsstrømmer følger en vei som i henhold til et tverrsnitt gjennom et plan inneholdende en elektrodes akse, en form som er formet lik en paraply idet håndtaket tilsvarer de stigende strømmer 6 som når elektroden 3 og tekstilen representerer sentrifugal-radialstrømmene som gir den vesentlige overføring av varme og materiale mellom smeltet bad 4 og pulverformig supernatantsj ikt 5.

Sentrifugalstrømmer avkjøles ved kontakt med supernatantsj iktet 5 under chargering med nytt glass. Da de beveger seg bort fra elektroden 3 som har dannet dem, blir strømmenes hastighet redusert og så, når de måter strømmer 7 forbundet med en naboelektrode eller vegg, blir de avbøyet til synkende strømmer 8. De sistnevnte gir på grunn av sin bevegelse i retning bunnen, årsak til sentripetalstrømmer 9 som er fordelt over større dybde enn sentrifugalstrømmene 7. Som et resultat av sugevirkningen som de stigende strømmer 6 utøver, blir materialet ført i en ny runde av den samme konvektive sløyfe med generelt torisk form, tilsvarende det som foreligger i en vasker i drift.

Den beskrivelse som her gis av den toriske konvektive sløyfe i forbindelse med hver elektrode er nødvendigvis noe skjematisk. Dette konvektive forhold har spesielt høyere hastigheter i de øvre områder av badet enn i de nedre der det bearbeidede glass avsettes. På nivået for strømmene 9 skjer overføring av glass som følger: Det beveger seg fra en konvektiv sløyfe til sin nabo ved hjelp av strømmer 10 (representert i kortstiplede linjer i figur 1) og trekkes gradvis av fra tanken ved hjelp av en strøm 11 gjennom en lateral avtrekningsmunning 12 i en sidevegg 13. Munningen 12 åpnes på en avtrekningsinnsnevring 14 som munner ut i kondisjoneringsrommet 15.

Denne representasjon av interaksjonen mellom ved siden av hverandre liggende konvektive sløyfer i likevektstilstand eller i en tilstand av gjensidig støtte, viser begrensningene av overføringen av materialet fra en sløyfe til den neste i den nedre del av badet. Dette fører overført materiale til en ny blanding ved hver konveksjonssløyfe materialet går gj ennom.

Figurene 3 og 4 representerer en ovn som er modifisert i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Denne modifikasjon omfatter å anbringe suspenderte vegger 23(a,b,c) i den øvre del av tanken 21, forbundet med nedstrømsveggen 22 og ragende inn i det smeltede glassbad 21a. Disse nedsenkede vegger 23(a,b,c) adskiller atmosfæren i tanken 21 og inneholder supernatantsjiktet 24 av vitrifiserbare materialer som er underkastet smelteprosessen. Disse skiller 23 er nedsenket i det regulære mønster av elektroder 25 av hvilke kun fire moduler på tre elektrode er vist, for å definere et homogeniseringsrom 26 som er fritt for supernatantsj ikt 24. Rommet 26 er også utstyrt med to elektroder 25a, 25b som er anordnet symmetrisk i forhold til det vertikale langsgående symmetriplan av ekstraheringshalsen 27. Denne som er en hals 27 med et redusert bredde, men åpent topptverrsnitt er en erstatning for innsnevringen i de kjente ovner. Dette arrangement gir forbedret drift og eliminerer den alvorlige nedbrytning av toppveggen av innsnevringen som vanligvis vil inntre når det gjelder tankovner av den type som er angitt i figurene 1 og 2. Oppfinnelsen tilveiebringer videre en forbedret strømning av ekstrahert glass, noe som tillater at utbyttet i vesentlig grad kan økes, alt om så mer fordi avkjøling av glasset skjer i langt mindre grad i avtrekningshalsen 27 enn i avtrekningsinnsnevringen 14.

Toriske konveksjonssløyfer 28 som forbindes med elektrodene 25a og 25b i rommet 26, reguleres for å balansere konvek-sj onssløyf ene i forbindelse med elektrodene 25 i smelterommet 21. Konveksjonssløyfer 28 virker mot den direkte passasje av nytt glass som bearbeides av ved siden av hverandre liggende elektroder 25' nær veggene 23(a,b,c) og gir en ytterligere blandevirkning på glasset før man kommer til innløpet til halsen 27. Glassutgangen fra konveksjonssløyfene forbundet med elektrodene 25a og 25b blir fortrinnsvis regulert til en verdi som minst er lik utløpet for konveksjonssløyfene for hver av de oppstrøms beliggende naboelektroder 25'.

For å oppnå en høyere effektivitet for skruevirkningen fra konveksjonssløyfene til nedstrømselektrodene 25a og 25b og som er overfor konveksjonssløyfene til oppstrømselektrodene 25', er det foretrukket å anbringe de nedsenkede skiller 23(a,b,c) i en avstand nærmere elektrodene 25(a,b) enn elektrodene 25'. Når en lik mengde elektrisk energi tilføres til disse forskjellige elektroder, avgir de nedstrøms konvektive sløyfer i forbindelse med elektrodene 25(a,b) ved foten av skilleveggene, som vist i figur 3, en mer intens strøm og et varmere glass enn sløyfene 5 som befinner seg overfor dem på grunn av oppstrømselektrodene 25. Således dannes det en overflatereturstrøm i rett vinkel til veggene. Det er så mulig å heve veggene for å bringe dem i flukt kun med overflaten av glassbadet. Dette eliminerer manglene som er nevnt tidligere slik som direkte gjennomløp av ikke-smeltet materiale.

I en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen blir komplementærelektroder 29 anbragt nedstrøms halsen 27 i dennes vidde 27a som ligger før kondisjoneringsrommet 30. Elektroder 29 er anordnet i rommet 27a i en avstand fra dette oppstrøms veggen 31, fortrinnsvis større enn avstanden fra nedstrømsveggen 32 i rommet 27a, og utgjør således vidden av halsen 27. Således kan konveksjonssløyfene forbundet med elektrodene 29 i seg selv, i en viss grad, bidra til effektiviteten for det som er forbundet med elektrodene 25(a,b). Elektrodene 29 har videre funksjonen av å sikre en homogen oppvarming av glasset som kommer til rommet 27(a). De kan også komplettere glassraffineringen ved regulering av det maksimale nivå og den maksimale hastighet for denne oppvarming i henhold til det som er beskrevet i FR-PS 2 550 523.

Figurene 5 og 6 representerer deldiagrammer, tatt i lengde-retning henholdsvis horisontalt, av en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen. Smeltetanken 40 er forbundet med nedstrømsrom 41 som er ment for kondisjonering av glasset før forming, ved hjelp av en hals 42 og dennes vidde 42a med den varme krone 43. Halsen 42 som har sin åpning anordnet i nedstrømssideveggen 44 av tanken 40 er tilveiebragt i den øvre del med en barriere 45 som ikke er nedsenket eller som kun i en viss grad er det i glassbadet 46. Barrieren 45 er i det vesentlige ment til å inneholde supernatantsjikt 47 av vitrifiserbare materialer avsatt på badet 46 i smeltetanken 40. Høyden av barrieren 45 er fortrinnsvis justerbar for derved å unngå enhver direkte passasje til halsen 42 når det gjelder faststoffer i supernatantsjiktet 47.

I henhold til oppfinnelsen er to elektroder 48a og 48b anordnet umiddelbart nedstrøms barrieren 45, det vil si ved innløpet til halsen 42. Disse elektroder er noe nærmere barrieren 45 enn elektrodene 49a og 49b som befinner seg umiddelbart oppstrøms barrieren. Videre blir de dimensjonelle karakteristika og metoden for tilførsel av elektrisk energi til elektrodene valgt slik at de konvektive sløyfer forbundet med elektrodene anbragt overfor hverandre i par oppstrøms og nedstrøms barrieren, det vil si 49a, 48a henholdsvis 49b, 48b, kan justeres til å balansere hverandre med en lett overvekt av strømninger av nedstrømssløyfer i forhold til strømmen av oppstrømssløyfer. Dette arrangement motvirker den direkte passasje av nytt glass bearbeidet av elektrodene 49a og 49b nær barrieren 45 umiddelbart oppstrøms.

Under slike betingelser og for den nominelle avtrekning av ovnen blir barrieren 45 fortrinnsvis hevet til en slik posisjon at bunnen ikke lenger er nedsenket i badet 46, men er lokalisert for eksempel noen mm til noen cm over grense-flaten med supernatantsjiktet av vitrifiserbare materialer. På denne måte blir de kombinerte oppstrøms/nedstrøms-konvektive sløyfer av barrieren og den generelle homogenitet av blandingen i smeltetanken kun lett forstyrret. Videre blir slitasjen på barrieren 45 kun meget lett sammenlignet med det som gjelder delene av "lokket" i en ekstraheringsinnsnevring av vanlig type slik som innsnevringen 14 i figurene 1 og 2, som generelt avkjøles meget heftig. Til slutt letter denne driftsmåte både en visuell undersøkelse av likevekten mellom nedstrøms og oppstrøms konvektive sløyfer og en justering av innført elektrisk energi og dennes fordeling.

Når ovnsproduksjonen reduseres og eventuelt stilles i bero, vil høyden for barrieren fordelaktig justeres for å unngå kontakt med badet og den elektriske energi som tilføres til de kombinerte oppstrøms/nedstrøms elektroder vil reduseres. Imidlertid blir den elektriske energi alltid opprettholdt på et nivå tilstrekkelig til å unngå devitrifisering av glasset.

Når ovnsproduksjonen føres tilbake til normal drift, vil barrieren 45 først senkes for å gå inn i badet i en dybde i det minste lik den tykkelse som tilveiebringes av supernatantsj iktet. Energien som tilføres til nedstrømselektiodene 48(a,b) vil så økes. Dette skjer ved å øke energien som føres til nedstrømselektrodene før man øker energien som tilføres oppstrømskombinerte elektroder 49(a,b) og smelteelektrodene 49.

I henhold til en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen er det mulig i bredden 42a i halsen 42 å anordne ytterligere elektroder 48 nedstrøms elektrodene 48(a,b) som vist i figurene 5 og 6. Den elektriske energi for elektrode-tilførselsinnretningen og deres anordning er slik at forbundne konvektive sløyfer kan virke som støtte for elektrodene 48(a,b). Det er av denne grunn at elektrodene 48 fortrinnsvis er innrettet i en eller flere tverrekker, anordnet med kortere avstand fra nedstrømstverrveggen 50 i bredden 42a enn fra dens oppstrømstverrvegg 51. Disse ytterligere elektroder 48 kompletterer blandingen av ekstrahert glass og gjør det også mulig med en forbedring av raf f ineringskvaliteten for å underkaste glasset som kommer i de respektive konvektive sløyfer en egnet oppvarming.

Disse elektroder har også den virkning at de isolerer elektrodene 48(a,b) fra virkninger eventuelt pålagt glasset på grunn av kondisjoneringsrommet 41. De understøtter også kontroll av funksjonen av skille mellom smelterommet 40 og kondisjoneringsrommet 41 ved å begrense utveksling av materiale mellom rommene til den egentlige avtrekningsstrøm. Denne sistnevnte er fordelaktig begrenset til det midlere nivå og eventuelt nærheten av bunnen under de betingelser som skal beskrives nærmere under henvisning til figur 8.

Det skal påpekes at avtrekningsstrømmen utarmer summen av elementæravtrekningene for hver av smeltecellene som er vist ved konveksjonssløyfene forbundet med hver elektrode 49 i smelterommet. Dette oppnås ved et antall utbyttingsstrømmer fra celle til celle, noe som forårsaker at temperaturen i det midlere nivå av utbyttingsstrømmene er meget enhetlig over bunnens utstrekning. Dette gjelder også avtrekningsstrømmen som går gjennom halsen 42 som således befinner seg i en utmerket posisjon for en ytterligere raffinering ved hjelp av elektrodene 48.

En annen fordel ved elektrodene 48 ligger i den lettelse de tilveiebringer når det gjelder varmefordelingen over barrierene 45, eller, hvis nødvendig, erstatning derav.

For slik inngripen vil det være fordelaktig å benytte en temporær hjelpebarriere, for eksempel tildannet ved en avkjølt metallstruktur som isolerer atmosfæren for halsen 42 og rommet 41 fra atmosfæren i tanken 40. Imidlertid har innvirkningen av barrieren 45 en minimal virkning på kvaliteten til avtrukket glass fordi mengden materialer til supernatantsj iktet i stand til å slippe ut via halsen 42 er mindre når elektrodene 48(a,b) mates på egnet måte.

Oppfinnelsen er generelt anvendelig, men gir spesielle fordeler for kaldkroneovner. I disse blir smeltingen av chargen oppnådd med elektroder som trer inn i tanken enten via bunnen eller via sideveggene eller fra elektroder som er hengt over tanken og som trenger inn i det smeltede bad og går gjennom supernatantsjiktet av vitrifiserbare materialer. Det er i det sistnevnte tilfellet foretrukket at de bårede elektroder spesielt beskyttes med henblikk på den oksyderende atmosfære når de er ment å være lokalisert nedstrøms barrieren 45. Elektrodene gjennom bunnen, både for nedstrøms-elektrodene 48(a,b) og for de kombinerte oppstrømselektroder 49(a,b) anbragt umiddelbart oppstrøms barrieren 45, er i stand til å gi en viss symmetri i forhold til barrieren 45 mellom de kombinerte oppstrøms og nedstrøms konvektive strømmer. Den sistnevnte variant forenkler strukturen av den varme krone 43 i halsen 42 der opprettholdelse og elektrisk forbindelse for de opphengte elektroder er mer kompleks å gjennomføre enn når det gjelder kaldkronerommet.

Oppfinnelsen tilveiebringer som beskrevet store fordeler jo større ovnens smeltekapasitet er. Dette skyldes begrensningen for tverrsnittet av standardavtrekningsinnsnevringene som nevnt ovenfor. Dette skyldes de vanskeligheter ved fremstilling av store konstruksjonselementer som viser et tilstrekkelig nivå av varmmekaniske egenskaper som i sin tur er nødvendig for elementene av innsnevrings-"lokket" som utgjør kronen.

Konstruksjonen av en hals medfører på den annen side ikke de samme vanskeligheter fordi den suspenderte barriere 45 kan bestå av en montasje av tynne stykker av relativt enkel form og som som en konsekvens vil motstå temperaturvariasjoner på brukbar måte. Plassert kantvis vil barrierene i tillegg ikke belastes på mekanisk måte. Dette tillater tilpasning til halsbredder i størrelsesorden 1,2 til 3 meter for ovner på 400 til 800 tonn/dag. Videre er valget av dimensjoner for halsen 42 ikke bare forbundet med den maksimale produksjonskapasitet for ovnen og den levetid som er ønskelig for barrieren 45, men er også forbundet med egenskapene for glasset som skal fremstilles og typen funksjon man ønsker ovnen skal virke efter (det vil si graden av avtreknings-variasjoner) og så videre.

Valget av materialer som benyttes for konstruksjonen av halsen så vel som barrieren selv avhenger også i en viss grad av disse elementer. For eksempel vil fremstilling av klarglass generelt kreve ildfast materiale som er C^C^-rikt på grunn av høyere motstandsevne mot korrosjon. Virkningen av denne "belastning på barrieren vil minimaliseres ved å begrense så mye som mulig den elektriske energi som tilføres nedstrømselektroden 48(a,b). Ved dette tar man sikte på ved å oppnå en hydrodynamisk dreining som holder utløpet av glassoverflatereturstrømmen på strikt tilstrekkelig verdier ved nivået for den nedre kant av barrieren. For returstrøm-mene er også temperaturen og strømmenes hastighetsparametre avgjørende for barrierens karakteristika. Således tillater settet av ytterligere elektroder 48, anordnet nedstrøms elektrodene som gir strømningsskruen, både en uavhengig regulering av skruevirkningen og ytterligere raffinering.

Figur 7 viser egenskapene for en ovn ifølge oppfinnelsen med en nominell produksjonskapasitet på 150 tonn/dag glass, ment for fremstilling av floatglass.

Smeltetanken 61 av generelt rektangulær form omfatter et bunnoverflateareal på ca. 45 m2 . Halsen 62 som benyttes for avtrekning av smeltet glass åpner seg på den bredeste siden av smeltetanken og viser et langsgående vertikalt symmetriplan som faller sammen med tankens.

Fire moduler av tre elektroder 63 er anordnet i tanken 61. Disse elektroder omfatter sylindriske molybdenstaver som er anbragt vertikalt på bunnen av tanken. Anordnet i et kvadratnett med 1,8 m pr. side bringes de i kontakt med badet over en lengde i størrelsesorden 0,6 til 1 m for en baddybde som kan variere fra 1 til 1,5 m. Dette avhenger av arten av glassammensetningen og ovnens tilsiktede driftsmetode.

Elektrodene mates med tre-fasestrøm. Spenningen er fortrinnsvis kontinuerlig justerbar og i stand til å nå 300 V mellom fasene. Koblingsmetoden for fasene R, S, T velges for å gi to sett av seks elektroder, idet faserekkefølgen reverseres R, S, T; T, S, E med en symmetri mellom nabosett i henhold til et arrangement som allerede beskrevet i FE-PS 2 550 523.

Smeltetanken 61 har en hals 62 med en innsidebredde på 1,5 m. Der den åpner seg mot tanken 61, har halsen 62 en barriere 64 som omfatter en anordning av motstandsdyktige stykker som er innleiret via sine to sidekanter i veggen av tanken 61 over en del av dennes tykkelse. Dette gir en føring for barrieren under høydejusteringen som skjer for å påvirke de vitrifiserbare stoffer og samtidig å holde atmosfæren mellom smeltetank og hals adskilt.

To elektroder 65 er anordnet ca. 0,8 m nedstrøms barrieren 64, det vil si omtrent på midtlengde av halsen 62 og i symmetrisk posisjon i forhold til ovnsaksen. Disse elektroder som er av samme type som elektrodene 63, er ment å gi den hydrauliske skruevirkning for glasset på det øvre nivå av delen 62, vertikalt på barrieren 64.

Tre vertikale elektroder 66 som går gjennom bunnen av tanken er installert i vidden 62a av halsen 62 som kommer foran kondisjoneringsrommet 68. Disse er anordnet analogt elektrodene 48 i den ovn som er representert ved figurene 5 og 6. Energien fra disse elektroder 66 kan lett justeres og er uavhengig av elektrodene 65.

Den totale tilgjengelige energi er ca. 10 000 kVA for ovnen selv og 300 til 700 kVA over de to grupper elektroder 65 og 66. Under fremstillingsbetingelser som medfører 150 tonn/dag vil det totale forbruk være ca. 0,9 kWh/kg glass, noe som er meget moderat for de meget gode nivåer for raffinering og homogenitet som oppnås for dette glass. Dette resulterer i en spesifikk produksjon på ca. 3,3 tonn glass pr. m<2> smeltebunn pr. dag.

Ved dette avtrekningsnivå blir temperaturen for det smeltede glass ved utløpet av smelteovnen 61 satt til ca. 1450°C. Det holdes i det vesentlige ved det samme nivå under føring gjennom halsen 62 og heves så til 1530°C ved hjelp av elektroder 66 for en efterraffinering av glass for avgivelse til floatproduksjon.

Denne driftsmetode forlenger levetiden for halsen. Den tradisjonelle innsnevring for en ovn av samme kapasitet med sammenlignbart utløp ville konstrueres med et sammenlignbart utløpstverrsnitt på omtrent 10 ganger mindre, noe som ville gi øket fysikalsk erosjon og kjemisk korrosjon. Fordi det videre vanligvis legges på en kjøling, vil halsen gis en vesentlig temperaturvariasjon, noe som resulterer i mekaniske belastninger som også er meget ugunstige for levetid og effektivitet.

I tillegg til dette er ovner som benytter en innsnevring begrenset til produksjonskapasiteter i størrelsesorden 300 til 400 tonn/dag. Imidlertid kan en løsning ifølge oppfinnelsen og som foreslår en hals kombinert med en barriere for å holde på supernatantchargen og som også er tilveiebragt med minst en konvektiv sløyfeelektrode som gir en returstrøm under barrieren og som øker bredden, i stand til å gi meget høye økninger i produksjonsevnen.

Figur 8 viser variasjoner i hastigheten av sirkuleringen av glasset som en funksjon av avstanden fra bunnen 71 for to driftsbetingelser. Dette skjer for en felles konfigurasjon av en ovn i henhold til oppfinnelsen av den type som er beskrevet i figur 7. I henhold til dette er barrieren 64 akkurat i flukt med den frie overflate 72 for badet. Denne hastighet måles vertikalt mot den nedre nedstrømskant 73 av barrieren 64 i det langsgående symmetriske vertikalplan av halsen .

Kurve A tilsvarer det nominelle avtrekk fra ovnen og kurve B driften av ovnen med et mindre avtrekk som ligger nær avstengning. Den del av diagrammet som befinner seg til venstre av vertikalen av nedstrøms nedre kant 73 i barrieren og som anses som en grense for supernatantsjiktet 74, tilsvarer en oppstrømssirkulasjon (negativt utløp). Den del av diagrammet som befinner seg til høyre for vertikalen tilsvarer en nedstrøms sirkulasjon (positivt utløp). Avtrekket fra ovnen for et gitt sett driftsbetingelser tilsvarer den algebraiske sum av utløpene, både positive og negative. Dette representeres ved den arimetiske differanse av arealer, både positive og negative, mellom den tilsvarende kurve og ordinataksene, på null abscissen.

I praksis blir en regulering av strømmene for retursirku-leringen i oppstrømsretning på overflaten gjennomført i det vesentlige for en gitt ovnsstruktur og et sett av produk-sjonsbetingelser (for eksempel ovnsdimensjoner, dimensjoner og arrangementer for elektrodene, badnivå). Dette skjer ved å justere energien som tilføres til elektrodene som befinner seg nedstrøms barrieren og mer spesielt ved å justere forholdet mellom denne energi og det som mates til smelte-området ved å sammenligne temperaturene som måles på begge sider av barrieren med nivåene som betraktes, det vil si spesielt i det øvre og nedre nivå av badet.

I utførelsesformene av innretningen ifølge oppfinnelsen som antydet ovenfor, benyttes vertikale elektroder for å gi nedstrøms konvektive sløyfer som gir en hydraulisk skruevirkning. Imidlertid er oppfinnelsen ikke begrenset til dette elektrodearrangement.

Når det gjelder installasjoner med lav produksjonskapasitet og som ikke krever noen hals med stort tverrsnitt, vil det være mulig på fordelaktig måte å benytte elektroder innført horisontalt gjennom veggene for derved å danne de nedstrøms konvektive sløyfer. Den hydrauliske skruevirkning som oppnås ved elektrodene som går gjennom halsen på begge sider er, i halsens utvidelsesretning, og for sammenlignbar fordelt energi, tilsvarende det som oppnås ved vertikale elektroder.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av glass i en tankovn hvor det vitrifiserbare materiale først omdannes til et smeltet bad i en første sone i tanken beregnet for smelting (21, 40, 61), hvorefter det smeltede bad gradvis når suksessive nedstrømssoner (30, 41, 68) i tanken idet hver sone generelt er beregnet for en eller flere andre faser av produksjonsprosessen for glass som raffinering og kondisjonering med henblikk på forming eller støping, gjennom minst en tankdel med en passasje med redusert horisontale tverrsnitt av innsnevrings- eller strupetypen (27, 42, 62 ), idet den videre benytter en strøm av glass rettet oppstrøms i form av en overf lateretur til oppstrømssonen (21, 40, 61) i det øvre nivå av innløpet til passasjen, og det er anordnet et skille (23a/b/c, 45, 64) med henblikk på atmosfæren og/eller strålingen mellom oppstrøms-og nedstrømssiden, karakterisert ved at dette skille (23a/b/c, 45, 64) fortrinnsvis befinner seg nær innløpet og forløper ned til overflaten av det smeltede glassbad eller i det minste til et sjikt av vitrifiserbart materiale som flyter på overflaten av glassbadet, idet returstrømmen når minst den sone som befinner seg vertikalt under dette skille.

2 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at returstrømmen dannes ved en kontrollert oppvarming av glasset nedstrøms (26, 27, 42, 62) innløpet idet oppvarmingen oppnås fortrinnsvis ved lokalisert disipering av energi ved Joule-effekten i selve glass-legemet, ved hjelp av minst en elektrode (25a/b, 48a/b, 65) nedsenket i badet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at skillet efterlater en fri passasje for det smeltede glassbad over en høyde av minst 80 # av dybden av badet under skillet.

4 . Fremgangsmåte ifølge kravene 1 og 3, karakterisert ved at ekstraheringen av glass fra sonen oppstrøms innsnevringen, spesielt fra smeltesonen, er et resultat i det vesentlige av en strøm som befinner seg i midtdybde av badet vertikalt under skillet.

5. Fremgangsmåte ifølge kravene 3 og 4, karakterisert ved at separeringen mellom overflateretur-strømmen og ekstraheringsstrømmen befinner seg ved minst 90 av høyden av den frie passasje vertikalt under skillet.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at den vitrifiserbare blanding som innføres i tanken i ovnen fordeles over hele sonen av badet som befinner seg oppstrøms et første skille og at sonen av badet underkastes oppvarming ved Joule-effekten i selve glasslegemet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at glass som ankommer nedstrøms det første skillet underkastes en oppvarming som når i det minste den vanlige raffineringstemperatur.

8. Anordning for gjennnomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1 for kontinuerlig fremstilling av smeltet glass omfattende, i en tankovn av generelt langstrakt type, et antall rom gjennom hvilke det smeltede glassbad passerer i serier, idet hvert rom er tilegnet en fase av smeltingen (21, 40, 61) og kondisjonering (31, 41, 68) av det smeltede glass med henblikk på dets forming eller støping, hvorved minst en del av tanken mellom to av rommene har en passasje med redusert horisontalt tverrsnitt av begrensning- eller strupetypen (27, 42, 62), karakterisert ved at den i tillegg, nedstrøms innløpet til passasjen, omfatter midler (25a/b; 48 a/b; 65), som i glassbadet kan danne en over-flatestrøm rettet oppstrøms under dannelse av en overflateretur innen utstrekningen av oppstrømsrommet, og at innløpet i den øvre del omfatter minst en vegg ( 23a/b/c;

45; 64), fortrinnsvis bevegelig vertikalt, som utgjør et skille mellom oppstrøms- og nedstrømssider med henblikk på atmosfæren som eksisterer over badet (21a; 46; 72).

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at midlene omfatter oppvarmingsinnretninger (25a/b; 48a/b;

65) som gir en lokalisert oppvarming av badet idet disse lokaliserte oppvarmingsmidler fortrinnsvis omfatter minst en elektrode nedsenket i glassbadet nedstrøms innløpet.

10. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at elektroden (25a/b; 48a/b; 65) befinner seg i en avstand fra nevnte skille (23a/b; 45; 64) på minst 3 ganger dybden av badet ved posisjonen for elektroden og fortrinnsvis mellom halvparten og to ganger denne dybde.

11. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at skillet omfatter midler for å regulere høyden for derved å muliggjøre nedsenkning i badet til en dybde som kan være helt opp til 20 # av dybden av badet.

12. Anordning ifølge et av kravene 8 til 10, karakterisert ved at de lokaliserte oppvarmingsmidler omfatter et antall elektroder, anordnet i et enkelt tverr-gående vertikalplan.

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert ved at elektroden er anordnet vertikalt i det rommet mellom ytterelektrodene er mellom 0,8 og 1,2 x bredden av begrensningen.

14. Anordning ifølge et av kravene 8 til 13, karakterisert ved at den, oppstrøms skillet og i det vesentlige overfor elektroden eller antallet elektroder, omfatter en eller flere elektroder (25; 49a/b) tilpasset for å danne konvektive sløyfer som begrenser utviklingen av de konvektive sløyfer forbundet med de første nevnte elektroder.

15. Anordning ifølge et av kravene 8 til 14, karakterisert ved at den omfatter midler for fordeling av den vitrifiserbare blanding (23a/b/c; 24; 47; 74) over hele sonen (21; 40; 61) av tanken som befinner seg oppstrøms skillet (45; 64) og videre elektroder (25; 49) som trenger inn i badet i sonen samt midler for tilførsel av elektrisk energi med en effekt tilpasset den tilsiktede smeltekapasitet for ovnen.

16. Anordning ifølge et av kravene 8 til 15, karakterisert ved at begrensningen omfatter en terskel med en høyde på 5 til 15 % av badedybden nær den vertikale linje gjennom skillet.