PT85016B

PT85016B - Processo e dispositivos para a fusao electrica do vidro

Info

Publication number: PT85016B
Application number: PT85016A
Authority: PT
Inventors: Daubin Philippe; Levy Pierre-Emmanuel; Aube Jean-Yves; Duplessis Bernard; Boivent Marcel
Original assignee: Saint Gobain Rech
Priority date: 1986-06-06
Filing date: 1987-06-05
Publication date: 1993-07-30
Also published as: SE465570B; IE60465B1; KR940011115B1; FR2599734B1; FI82828C; GB2217559B; LU86907A1; AU609400B2; CN87104676A; GB2217559A; MX168968B; GB2193070A; GB8912541D0; ATA137787A; FI82828B; GB2193070B; JPS6369720A; FR2599734A1; BR8702862A; NZ220605A

Description

PROCESSO E DISPOSITIVOS PARA A FUSÃO !

ELECTRICA DO VIDRO )

A invenção refere-se às técnicas de fusão eléctrica do vidro e mais particularmente àquelas cuja conductividade do vidro fundido é utilizada para desenvolver a energia necessá- ; ria para fundir as matérias primas.

Durante muito tempo, as instalações de produção de I ;vidro que operam com grandes quantidades estiveram providas de i ~ •fornos de fusão alimentados de combustível fóssil, sobretudo | gás. Era em particular o caso para as instalações de produção ; '1 em contínuo de grande capacidade que fornecem, por exemplo, o i vidro plano ou o vidro de garrafas. Nesses grandes fornos, a

I energia eléctrica, se era utilizada, era essencialmente como i gponto de apoio local para manter a temperatura do vidro nas zonas menos quentes ou fora do forno no seu encaminhamento pa-Í i ra o local de transformação ou ainda para desenvolver certos ^movimentos de convecção supostos favorecer a homogeneização, l·refinação ou o transporte do material fundido.

ii ii í :

I _ ! A fusão electrica propriamente dita apareceu primeiramente em pequenas unidades para as quais parecia necessária j uma grande flexibilidade nas condições de utilização. As fluIj i tuaçoes dos custos energeticos e o domínio progressivo de cerI tos problemas de ordem tecnológica levaram mais recentemente ao desenvolvimento de unidades de produção importantes nas

quais ο conjunto do processo de fusão, com excepção do arranque da instalação, desenrola-se recorrendo ã energia eléctrica. Este desenvolvimento requer a solução de problemas tecno- i jlógicos extremamente delicados.| i

!;

i É assim que, sobretudo para evitar a questão da oxi|dação dos electrodos ã superfície do banho em fusão, foi pro;posto imergi-los completamente. É esta a solução proposta, por i exemplo, no pedido de registo francês publicado com o número ^!FR—A—2 552 073. Neste documento, os electrodos são dispostos verticalmente no banho a partir da soleira do forno. Noutras I realizações, encontram-se também electrodos que passam pelas | paredes laterais do forno.

|! Independentemente das vantagens que esta solução | obtem perante os problemas de corrosão, a imersão dos electroí dos também permite uma alimentaçao comoda e bem uniforme da !; superfície do banho da composição de matérias primas. A cons- | tituição duma camada relativamente espessa de composição a furi dir, sobrenadando por cima do banho fundido, é realmente útil j ' I por várias razões. Forma, em contacto com o banho em fusão, aj h reserva permanente de material necessário para o funcionamenh to continuo. Também protege o banho em fusão dum grande despe { dício calorífico por convecção ao contacto da atmosfera e so- bretudo por radiação.

Se os fornos do tipo descrito na memória acima indi. q cada encontram aplicações industriais muito grandes, não perH mitem responder necessariamente da melhor forma a todas as j, exigências encontradas na prática. A título de exemplo é dese l jável, em certos casos e com a finalidade evidente de limitar 1/ os custos de investimento, transformar as instalações que fun i cionam com queimadores conservando o mais possível os elementos existentes e sobretudo os materiais refractários que cons ji tituem a bacia. Uma transformação dessa natureza não é possíJjvel quando se trata de implantar electrodos na soleira ou nas J| paredes laterais do forno.

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,;i Os fornos cujos electrodos são imersos, oferecem ;

possibilidades limitadas de regulação dos electrodos. Embora i levem a desempenhos completamente satisfatórios para um certo regime, não se prestam no entanto tão bem para modificações | i frequentes e/ou substanciais desse regime de funcionamento.

I ) j Para mais, embora a tecnologia dos electrodos imer| sos seja agora bem dominada e se possa encarar uma duração de i

vida dos electrodos comparável a dos refractãrios, o risco da ίdeterioração prematura dum ou de vários electrodos que possam i ^; comprometer o bom funcionamento não pode ser completamente afastado.

Uma finalidade do invento é o de se chegar a um for | no de fusão eléctrica que possa ser instalado, recuperando uma . parte dos elementos dum forno tradicional com queimadores.

i

I

Uma outra finalidade do invento é a de fazer com qué ¹ I o forno eléctrico proposto permita regimes de funcionamento '

I | muito variados e no entanto conservando um rendimento térmico satisfatório.

>' Em particular, o invento propõe-se fornecer um forne ;! de fusão cuja impedância possa variar de forma importante para J — | liter em conta modificações na natureza dos vidros produzidos ou ji ; para mudar o debito da produção. 0 invento propõe assim tratar li :

II vidros considerados como de resistividade elevada.

Í‘ |l tl Uma outra finalidade do invento é fazer com que seja qual for o regime de funcionamento adoptado, seja minimizado o desgaste dos refractãrios.

Um outro propósito do invento é o de permitir a utilização de bacias constituídas de materiais refractários relajtivamente conductores sem que as performances do forno sejam !alteradas.

_:ί Um outro propósito do invento é o de permitir uma

1' mudança de regime sem interrupção e num breve espaço de tempo, i; ;

I

I Para atingir estas e outras finalidades que serão '

I indicadas mais adiante, o invento propõe efectuar uma fusão i eléctrica por efeito de Joule. No forno de fusão segundo o in | ί

ί vento, os electrodos estão dispostos de tal maneira que as tert Í; “7 |i peraturas ao mesmo nível são bem uniformes com excepção das I ί zonas situadas na proximidade imediata das paredes que são | mantidas vantajosamente a uma temperatura mais baixa. De resto, a posição dos electrodos pode ser modificada para regular o gradiente de temperatura estabelecido segundo a direcção i vertical, em função do regime escolhido.

Para permitir a utilização de bacias anteriormente i construídas para funcionar com queimadores, os inventores fo- i

I ram levados a escolher a solução que consiste em fazer mergu i ; lhar os electrodos no banho pela superfície livre deste. Estai disposição revelou-se na prática como apresentando um certo

I número de vantagens quanto ã comodidade de realização bem como li quanto à actuação destes fornos.|

-I bI

J 0 facto dos electrodos serem introduzidos pela sui; perfície livre do banho evita evidentemente as dificuldades ^:: ligadas com a passagem destes electrodos através do refractãrio e sobretudo os problemas delicados da substituição dos i; ' i! electrodos usados, estanquicidade ou ainda desgaste dos reli fractãrios. |

I Este último problema põe-se em particular no caso 'i dos electrodos verticais dispostos na soleira. Verifica-se nes | te caso uma erosão aumentada do refractário na zona situada hno pé do electrodo, o que representa um risco para a duração de vida do forno. Para superar este inconveniente, foram toma :das geralmente medidas para aumentar a resistência desta zona, : por exemplo, o electrodo foi colocado sobre um pedestal forman do uma protuberância sobre a soleira. No entanto, este tipo de /solução não é perfeitamente satisfatório porque não ataca di'rectamente a causa da erosão e independentemente do inconve;‘niente que constitui o desgaste dos refractãrios no que respei_;jta a duração de vida do forno, a modificação da composição do 'material fundido pela inclusão de constituintes arrancados ãs paredes refractárias pode constituir um incomodo não desprezá-Í [vel. 0 teor destes constituintes é muito fraco em proporção ao 'resto do banho fundido mas frequentemente está na origem de de jfeitos de homogeneidade do material preparado porque foram inI suficientemente digeridos.

Este tipo de dificuldade é particularmente sensível, por exemplo, nos fornos utilizados para a fusão do vidro desti^

I 'nado a fornecer fibras chamadas têxteis ou de armadura. Para lesta aplicação, é necessário possuir-se um material isento de ' τ T !

partículas infundidas. A presença destas partículas arrastaria!

I quebraduras extremamente incómodas durante a formação de fi-l bras. Por esta razão, a produção do vidro é realizada de prefe rência num vaso cujo material refractário não tenha tendência ; para formar inclusões infundidas. Evita-se por esta razão re- j fractários ã base de zircónio e utilizam-se por exemplo refrad tários ã base de óxido de cromio. Estes últimos apresentam uma condutividade não desprezável às temperaturas de trabalho con!sideradas. Por consequência, fica excluído pôr os electrodos || em contacto ou mesmo na proximidade do material refractário. :<As formas de realização previstas segundo o invento permitem ' ; resolver estes problemas delicados.

i

I i | Uma questão análoga põe-se para os fornos que servem (para a produção de vidro para garrafas. Nestes fornos, uma par I te das matérias primas é constituída pelo vidro de garrafas 'recuperadas. Embora se faça uso duma escolha, este vidro recuperado comporta muitas vezes elementos metálicos provenientes das cápsulas. A introdução de partículas metálicas acaba por

I formar no fundo do vaso uma camada fundida conductora que pode fazer curto-circuito nos electrodos quando estes repousam sobre a soleira. Este problema é igualmente evitado nas formas

' de construção segundo o invento.

ί _ i

I 0 estudo pormenorizado dos fenómenos de erosão no caso dos electrodos imersos permitiu aos inventores determi^; nar de forma precisa, as condições de realização das técnicas! I de fusão mais apropriadas. Assim, pareceu desejável limitar al i presença de gradientes de temperatura inversos, por outras pai ⁽ I ; lavras, a formação de zonas com temperatura elevada na proxi- .

ί midade da soleira. Neste caso, realmente, quanto mais a pró pria temperatura favoreça o ataque do refractário, mais se de senvolvem no banho, poderosas correntes de convecção em con- i tacto com a soleira, que aceleram ainda mais a erosão. Por es ta razão tenta-se, segundo o invento, localizar as zonas mais quentes na parte superior do banho fundido, isto sob reserva ! do que está mais abaixo indicado em relação com as modificações de regime.

Ϊ.

j A utilização de electrodos imergentes permite manter·

1' a superfície do material em fusão às temperaturas mais eleva' das quando isto é necessário e em particular para as grandes * tiragens. Para isso convém regular a profundidade de imersão.| ; f ί Evidentemente que é necessário uma certa profundidade para se j dispõr duma superfície activa do electrodo, suficiente. Na prã tica, convém limitar as densidades da corrente postas em jogo~] i; sobre os electrodos o que permite, por um lado, uma distribui | ' ção melhor da energia liberta e, por outro lado, ao reduzir ! : í j os sobreaquecimentos locais, diminuir o desgaste dos electro-i !| dos. No entanto é possível uma certa latitude na medida em I ί i| que, para evitar o aumento excessivo da densidade da corrente) i é possível aumentar a tensão imposta ou a secção dos electrodos .

í

ΙΑ formação dum gradiente de temperatura cujo máximo ' fica situado na superfície do banho ou na vizinhança deste, ! ainda mais pelo facto dela prevenir os movimentos de conveci ções supérfluos, permite melhorar a fusão das matérias primas. -|a temperatura mais alta situa-se no local onde é efectivameni

te requerida. É conhecido que a fusão necessita duma tempera j: tura sensivelmente mais elevada do que a necessária para a transformação do material fundido. Na medida em que são fixa) das temperaturas máximas, para não se correr o risco, por exera pio, da deterioração dos electrodos ou ainda mais do seu sup porte, é evidente que a fusão será tanto mais rápida quanto i p mais a temperatura mais elevada se situar em contacto imedia- ;

to dos materiais a fundir. Como veremos nos exemplos, isto ! tarduz-se por uma capacidade de produção por unidade de super < fície do forno particularmente elevada. Inversamente por meioj ι de electrodos imergentes cuja profundidade seja regulável, é ' jpossível reduzir a tiragem abaixando os electrodos. A zona mais quente fica então a distancia da superfície. Globalmente,I ' é mantida a temperatura da soleira e o máximo de temperatura i fica situado mais baixo. Dispõe-se assim de meios cómodos para modificar a tiragem do forno sem mudar a temperatura da solei I i— ¹ | ra e por consequência a temperatura do vidro ã saída do forno.·

Esta flexibilidade de funcionamento ê muito apreciável em re- í I!

I lação aos fornos para os quais os imperativos de produção le-j j vam a variações de tiragem importantes.|

A utilização de electrodos imergentes segundo o inver>

i to é igualmente vantajosa quando for tratado um vidro opaco I por radiação infra-vermelha. Para os vidros transparentes *i<

uma parte nao desprezível da energia de fusão e transmitida ί ii ãs matérias primas por radiação. Pelo contrário, para os vij dros opacos, por exemplo, os vidros que contêm uma propor- [ ji ção de óxido de ferro relativamente elevada, a radiação não j ^: se pode desenvolver da mesma forma. Por consequência, as tem;peraturas na vizinhança dos electrodos são mais elevadas do ^! que no resto do banho. A diferença é tanto mais marcada quan-j to mais o regime de funcionamento corresponder a uma tiragem | mais fraca. A limitação do efeito de radiação sobre a fusão !; das matérias primas quando, como no caso do invento, a zona [ mais quente se localizar na vi?inhança das matérias primas, | apresenta a vantagem dum consumo específico menor em relação i| ao dos fornos nos quais os electrodos estão sobre a soleira.

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1' · i í estabelecimento do gradiente de temperatura de que !acima se falou apresenta ainda outras vantagens. Em particu- ; : lar, podem ser limitadas de forma muito eficaz, as perdas tér-j micas pelas paredes. Ver-se-ã igualmente nos exemplos que ο I rendimento térmico segundo o invento é muito satisfatório, iquer dizer a quantidade de energia necessária por unidade de i massa do material fundido é relativamente pequena e isto com regimes muito variados.

í Em regime de funcionamento contínuo, a presença dum ! gradiente de temperatura tal que as zonas mais quentes fiquem ^: ã superfície apresenta também vantagens para a qualidade do I material fundido. Contràriamente ao que é observado nos vasos ¹ de fusão quando os electrodos estão fixados sobre a soleira ou nas paredes, os movimentos de convecção do banho são redu- i

I zidos ao minimo. Evitam-se os movimentos violentos do material ί no banho. Embora estes movimentos tenham tendência para provo !. car uma certa homogeneidade de temperatura e do estado da com posição no conjunto do banho, isto estabelece-se em condições ! médias que não correspondem vulgarmente ao que é requerido pa I ra a utilização.

j,

Nos fornos segundo o invento, a homogeneização não é efectuada senão por nível. Caso se proceda ã transfega na i base do vaso, a progressão do material estabelece-se uniforme! , mente de alto para baixo à excepção dos movimentos de convecb ção limitados ãs camadas superiores. Nestas condições, o mate i rial fundido que sai do forno, em grande parte, está refinado.

Da mesma forma, a temperatura atingida no fundo do forno pode; p ser regulada de maneira a reduzir os ajustamentos posteriores j fi necessários, no momento da utilização do vidro fundido. í i

[ Quando se pretenda estabelecer uma grande diferença de temperatura entre as partes superiores e inferiores do banho, é preferível limitar a profundidade da imersão dos electrodos. Quando esta profundidade é aumentada, verifica-se real J mente um deslocamento para a parte de baixo das zonas mais

^!í quentes e simultaneamente uma elevação de temperatura ao nível da soleira para a mesma tiragem. Se se quiser manter a tempera

Ij tura da soleira constante, aumentando a profundidade de imer;são, é preciso simultãneamente reduzir a potência dissipada e I por consequência a tiragem do forno.!

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I [j Esta particularidade é aproveitada segundo o invento^

I¹ quando, para uma instalação determinada, fôr necessário redu- ! | zir de maneira importante, a produção ou mesmo interrompe-la. > Neste caso, aumenta-se a profundidade de imersão dos electro- j

I i dos e diminui-se a potência. Esta maneira de proceder permite,! i I por um lado, manter a temperatura da soleira a um valor sufi- j |ciente para que o material não inicie a solidificação e, por I outro lado, abrandar a fusão da camada superficial ou mesmo prãticamente poder interrompe-la. Com efeito, ao mesmo tempo j que se desloca a zona mais quente para o fundo do forno, abai¹ xa a temperatura ao contacto da camada de matéria prima. I

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É digno de nota verificar que na medida em que a dis i tribuição dos electrodos é feita de forma satisfatória, mesmo j ! nestas condições de regime de funcionamento reduzido, o rendi-J i_: mento térmico não diminui senão de forma muito limitada.

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I

Em sentido inverso, quando se quiser aumentar a tira l gem do forno, pode ser vantajoso aumentar a profundidade de [ himersão. Isto permite dissipar uma potência eléctrica maior ' . sem serem atingidas densidades de corrente excessivas em con- j j tacto com os electrodos. Nessa situação entretanto, se o ren- ; j dimento térmico é muito satisfatório, verifica-se normalmente ! um aumento da temperatura do vidro fundido ao nível da solei- | j ra. Com grande tiragem, para se limitar o aumento da tempera- l i , I | tura ao nivel da soleira, pode ser igualmente vantajoso, aumentar no entanto a potência dissipada, não aumentar a profundidade de imersão mas mudar a configuração dos electrodos de

I ' |! maneira a que eles ofereçam uma superfície maior com uma proj fundidade inalterada. Esta situação será obtida, por exemplo, aumentando o diâmetro dos electrodos ou ainda conferindo-lhe, í

μ por exemplo, a forma de discos dispostos horizontalmente no ; banho. Desta forma, é possível manter um certo gradiente de ¹I temperatura mesmo com tiragem elevada. Seja ele qual for, esse gradiente será entretanto mais baixo do que o estabelecido <

¹ com tiragens pequenas. ' i

I As melhores disposições dos eléctrodos no plano horizontal correspondem ao que está indicado na descrição atrás i ‘ mencionada. Os eléctrodos estão distribuídos de forma regular ao longo de toda a superfície livre do banho. Para uma alimen tação em corrente trifásica, os eléctrodos são dispostos, pe, lo menos, num conjunto ordenado de duas fileiras de três elec ! trodos equidistantes. Cada electrodo da primeira fileira é alimentado numa das fases R, S, T da corrente. Os eléctrodos ' da segunda fileira são em sentido inverso T, S, R de maneira que os dois eléctrodos centrais estão em fase enquanto que os | eléctrodos das extremidades estão em fases diferentes. A dis-| ; tância que separa as duas fileiras de eléctrodos θ pouco mais ! ou menos igual ã que separa dois eléctrodos da mesma fileira.

¹ I

I A disposição indicada acima pode completar-se pela ! !í junção de fileiras suplementares de eléctrodos dispostos se- : gundo os mesmos princípios enunciados na descrição acima indi.

- cada.

1' j' A distribuição regular dos eléctrodos favorece evi- I ;¹ ' ’ dentemente a homogeneidade das temperaturas mesmo na zona cori H respondente ã parte imersa dos eléctrodos. Nesta zona, a tem-! r I peratura e sensivelmente mais elevada na vizinhança imediata pdos eléctrodos, mas as diferenças com o banho fundido circundante, atenuam-se muito rapidamente de maneira que aproximada :mente se pode considerar esta camada superior como encontranfdo-se a uma temperatura bastante uniforme. É o que confirmam | as medidas de temperatura por nível, dadas nos exemplos de realização.

II li

1' Ê notável que a uniformidade das temperaturas esta10

’belece-se bem mesmo nas zonas que não estão situadas entre os 'eléctrodos que se trocam. As partes do banho situadas entre os| 'eléctrodos e as paredes laterais atingem temperaturas que dife 'rem relativamente pouco das das zonas mais centrais. A tem- ^; peratura não se abaixa sensivelmente senão no contacto com as paredes. A uniformidade das temperaturas que resulta desta dis' _;tribuição dos eléctrodos é também um factor que garante um bom!

rendimento térmico. !

I ; Inversamente, eléctrodos situados ao longo das pare-9 des poderiam conduzir a temperaturas igualmente uniformes mas i teriam o inconveniente de aumentar, por um lado, considerãvejL emente perdas térmicas e, por outro lado, trazer uma erosão mui to rápida dos refractários situados na proximidade dos electrq dos, pelas razões que já foram indicadas anteriormente, ou se-Í rja, localmente : elevação considerável da temperatura e aumento dos movimentos de convecção ao longo dessas paredes. De res to, como indicado anteriormente, a presença dos eléctrodos na I |i proximidade das paredes limitaria a escolha de materiais re- ;

fractários que formam o vaso de fusão. Seria difícil utilizar i refractários conductores.| iiI i;j

I; Pelas razões que acabam de ser indicadas nas realiza^ '1 - -I ; çoes segundo o invento, os eléctrodos sao mantidos a uma certaj 'distância das paredes laterais. Esta distância vantajosamente j I; nas condições de funcionamento tradicionais sobretudo com vi- | i dros pouco ou medianamente resistentes, não é inferior a metai

Lde da que separa dois eléctrodos vizinhos que se trocam. Esta distância é de preferência da mesma ordem de grandeza que a i correspondente ã distância que separa dois eléctrodos vizinhos;, i;

As distâncias de que se falou acima são as correspondentes aos vidros mais habituais do tipo silico-sodo-cálci I co, cujo teor alcalino é relativamente elevado. A distância er ii tre os eléctrodos que se trocam pode ser igualmente mais redu- zida quando se tratar de vidros mais resistentes sobretudo os idestinados a formar fibras de reforço cujo teor de alcalinos

1

ί', b é sensivelmente menor. Correlativamente para esses vidros a distância dos electrodos ãs paredes do forno pode ser maior ‘ do que com vidros menos resistentes.

! De forma geral, respeitando as condições de distân; cia electrodo-parede de que acaba de se falar, pode ser vantaj ! _ i

I joso segundo o invento modificar as distancias entre electro- ' dos em função do estado do material tratado. Trata-se não sõ-i i mente de ter em conta a resistividade do vidro quando é atin-i gido o regime de produção, mas também quando isso suceda, ;

|l adaptar a configuração do conjunto de fusão ãs condições parti culares correspondentes ã sua entrada em serviço. Neste últi-| mo caso, pode ser vantajoso arrancar a fusão com electrodos I !’ próximos uns dos outros, sendo aumentada a distância progresi sivamente ã medida da fusão dos materiais.

A distribuição dos electrodos da forma que acaba de ser descrita, acarreta um arranjo particular do forno. Poderá : pensar-se simplesmente em introduzir os electrodos pelas aber I j turas praticadas na abóbada refractária que cobre o banho em !

I fusão. No entanto, esta solução não permite o deslocamento dos i electrodos na superfície do banho nem uma alimentação bem uni i forme de matérias primas. Sejam quais forem os meios de ali;i mentação considerados, estes devem poder cobrir toda a super- ficie duma camada tão regularmente quanto possível de composi. j ção pulverulenta durante toda a duração de funcionamento do j b forno. A presença de electrodos ou de suportes de electrodos !

• atravessando a abóbada é um obstáculo ao deslocamento dos !

i i meios de distribuição da composição. Por esta razão, segundo ! pó invento, os electrodos são fixados sobre suportes que saem li fora do prumo do vaso de fusão a partir dos lados deste. Os j^L meios de distribuição da composição estão dispostos de tal mal| j neira que passam por cima dos electrodos e dos seus suportes.

i:

¹ . ~ j Se a camada de composição depositada ã superfície do •ίbanho de fusão constitui uma protecção contra os desperdícios _htérmicos, é no entanto preferível dispor duma abóbada refrac12

tária por cima do banho. A presença duma abóbada é útil sobre | tudo nas fases de arranque ou quando se para a tiragem, fases ' ¹ no decurso das quais a camada protectora de matérias primas : t ^! está ou ausente ou com uma espessura muito reduzida. No arranj jo segundo o invento, isto implica que os suportes dos electro |[ dos fiquem dispostos entre as paredes laterais refractárias

I 1 ^f do vaso e a abóbada.

I i Ϊ

É evidente que o espaço que separa as paredes vertei ! li cais do vaso e a abóbada é de preferência tão reduzido quanto ! ' possível para limitar as perdas térmicas. Já vimos, de resto, | ι que os electrodos devem poder ser trocados muito rapidamente j ou para substituir um elemento usado, ou para modificar a conj ι figuração da parte do electrodo imersa, por exemplo, para moj dificar o comprimento do electrodo. Estas duas condições reuI; nidas implicam que os suportes dos electrodos sejam móveis ! por um lado e, por outro lado, que o movimento do suporte do electrodo para o extrair do espaço delimitado pelo vaso e abó bada refractária, possa desenvolver-se num espaço restricto. I . No seguimento, o invento está descrito de forma por ' menorizada com referência ãs figuras dos desenhos nos quais:

I i i

- a figura 1 é uma vista esquemática em corte longi |i tudinal dum vaso de fusão eléctrica segundo o invento, j - a figura 2 é uma vista de cima em corte ao nível í ι, da garganta do vaso da figura 1 , | - a figura 3 é um gráfico que mostra o gradiente de : temperatura obtido em função do nível ao qual se situa no vaj so, em modos de funcionamento diferentes, ) - a figura 4 mostra o resultado da medição de tempe fratura, para várias condições de tiragem, i

- as figuras 5a e 5b mostram as variações de tempe1 3

;raturas na largura do vaso a diferentes níveis e para dois re;gimes distintos, i

i :

- a figura 6 é um gráfico indicando a temperatura ao nível da soleira em função da tiragem num forno segundo o ' invento e num forno com electrodos dispostos na soleira, j

I

- !

- a figura 7 é um gráfico que estabelece o consumo energético em função da tiragem para dois tipos de fornos considerados a propósito da figura 6,

- a figura 8 é uma vista esquemática em corte duma ! forma de arranjo segundo o invento dum electrodo e do seu suI porte, i' - a figura 9 é uma vista duma forma de distribuição || da composição de matérias primas num forno segundo o invento, j

- a figura 10 é uma vista parcial em corte duma for ;

| ma de realizaçao do suporte do electrodo.

I [ 0 vaso representado em corte longitudinal na figura e em vista de cima na figura 2 é de forma geral tradicional ípara os fornos com vaso que funcionam sobretudo com queimadojires. O vaso é constituido a partir de materiais refractãrios. HAs suas dimensões são variáveis. São função da importância da I 'produção encarada. Veremos entretanto que os fornos segundo o _: invento permitem que sejam atingidas tiragens especificas ele ;vadas. Por outras palavras, a superfície dos fornos para uma ίdada tiragem pode ser relativamente restricta. É igualmente importante sublinhar que a forma de aquecimento do forno se- I

I! j gundo o invento permite, sem inconveniente maior, sobretudo i _: sem que o consumo específico seja excessivamente modificado, I s funcionar a regimes eventualmente muito reduzidos em relação às tiragens nominais.

i! A profundidade do vaso é comparável ã tradicional14

^!! mente escolhida para este tipo de forno. É preferível um mini!; mo de profundidade para desenvolver convenientemente o gradien te de temperatura vertical e permitir a recuperação directa, ιno fundo do vaso, de vidro relativamente bem refinado. Esse , i minimo pode ser fixado em aproximadamente 500 mm de material ' , fundido. A possibilidade segundo o invento de modificar a pro ! ί I

Ifundidade de imersão dos electrodos em proporções considerãveis permite, se for esse o caso, utilizar vasos mais profunidos que vulgarmente, por exemplo, vasos nos quais a altura do banho fundido ultrapasse 1500 mm.

i Na forma representada, o material fundido é evacuado 'por uma garganta 2 situada num lado do vaso e ao mesmo nível que a soleira 3. Sempre nessa forma, a garganta 2 comunica di ι rectamente com os feeders (alimentadores) ou ante-fornos 4 j que conduzem o material fundido aos diferentes pontos de trang formação.

I ' Electrodos complementares 5 e 6 estão dispostos na !

(proximidade ou na garganta sobre a soleira. Estes electrodos ! podem ser utilizados para manter o material em fusão nos moi _ I

Pmentos em que a tiragem é suspensa ou fortemente reduzida e i ί^: para evitar que a fraca quantidade de material mantida na gar ( ganta possa fazer iniciar a solidificação.

! ι Acessoriamente, os electrodos 5 e 6 podem ser tam- { i bém utilizados para ajustar a temperatura do material trasfei gado. Em regime normal de funcionamento, não é necessário ali : mentar estes electrodos.

Em todo o caso, quando estão presentes esses elec! trodos na soleira, a potência dissipada a esse nível é sempre ( muito limitada em comparação com a utilizada para a fusão pe( los electrodos imergentes de forma que os fenómenos de erosão I são desprezíveis. A título indicativo, a potência dissipada jamais forte ao nível dos electrodos 5 e 6 não ultrapassa 1/20 p da utilizada pelos seis electrodos imergentes do exemplo re15

I ipresentado.

Na forma representada na figura 1, a soleira é horizontal. É a forma mais usual nos fornos com vaso, de fusão. Es[

I í ta forma é mesmo prãticamente necessária quando se opera uma ¹ί fusão eléctrica por meio de electrodos dispostos na soleira e i |_; quando se tenta obter um aquecimento bem uniforme. No caso de i electrodos imergentes, a configuração da soleira é prãticamen-j i te independente desta questão. Em consequência disso, é possí— i ! vel prever, por exemplo, uma soleira ligeiramente inclinada em^;| direcção da garganta de evacuação. Ê igualmente possível dis- ^!i por a saída em qualquer ponto da soleira sobretudo no centro , ί do forno. j

I i i

: Nos exemplos das figuras 1 e 2, os electrodos imer| gentes são em número de seis. São alimentados, de preferência, : de corrente trifãsica e a distribuição das fases (R, S, T) é i

tal como a indicada na figura 2. Esta disposição permite um bom equilíbrio das fases e uma dissipação da energia bem me ao longo de toda a extensão do banho fundido.

I; Os electrodos imergentes 7 estão de resto afastados ^: regularmente e de forma que cada um deles se situe sensivelmen '[te ao centro duma zona da superfície do banho, ll zonas das mesmas dimensões.

j7 a uma boa distância das p distância que separa dois [presentado, é da ordem da imais próxima.

I i rior mas li f erior a i:

i

I i₍ fície do sendo todas as

Esta disposição põe os electrodos [ paredes laterais refractãrias 8. A | electrodos vizinhos, no exemplo re- [ que separa o electrodo da parede 8 i

Conforme indicado anteriormente, poderá ser infe[ —I de preferência a distância parede-electrodo não é in-j metade da que separa dois electrodos vizinhos. I número de electrodos utilizados é função da superforno e por consequência da sua tiragem. Para os formos com capacidade maior, a disposição dos electrodos em corJ[ rente trifãsica é vantajosamente a descrita no pedido atrás in —^!(dicado. Em particular, é possível utilizar o invento com for¹ i

i nos cuja configuração corresponda ao dobro do comprimento do vaso de fusão, o que equivale ã colocação duma ponta ã outra ; de duas unidades tais como a representada. São possíveis evidentemente outras configurações, mas necessitam de arranjos | particulares no que diz respeito aos suportes dos electrodos I: em relação ãs realizações apresentadas mais adiante a título ’ l| de exemplo.

I í !·

A fiqura 1 mostra ainda o banho fundido 9 coberto dd i _ π

I ma camada contínua de matérias primas 10. Esta camada tao uni-* forme quanto possível pode ser mais ou menos espessa segundo ;

ίo regime de funcionamento. Em regime, mantem-se de preferência ·' um minimo da ordem de 100 mm de espessura para isolar tèrmicamente o banho em fusão da atmosfera. Pode ser preferível uma espessura superior mas, na prática, não são ultrapassados 300 ^!pmm, o que não apresentaria vantagens e poderia levar a irregu! laridades consideráveis de espessura em função das zonas privij legiadas para a fusão.i

I.·j ΐ Conforme indicado na figura 1, os electrodos 7 atra! vessam a camada superficial de matérias primas e penetram no banho fundido. A profundidade de imersão é função principalmen

;. ~I ;; te da tiragem a que se opera, mas também da densidade da cor- '! rente na superfície do electrodo. Para uma grande tiragem, tra[ ta-se de escolher um compromisso entre a vantagem que consti- j tui o aquecimento ã superfície com pouca imersão e a necessi- ’ i dade de manter a densidade da corrente nos limites tecnologi- i ; camente aceitáveis. Para estas grandes tiragens, a profundida-i * I i de é mantida vantajosamente, de preferência, inferior a 2/3 da!

! profundidade do banho e mesmo de preferência inferior a metade; dessa profundidade.

Quando a tiragem é reduzida, como já indicamos anteriormente, pode ser vantajoso deslocar as zonas mais quentes

Γ [i para os níveis mais profundos. Neste caso, os electrodos podem ;j mergulhar vantajosamente até meia-profundidade ou mesmo mais, • I

Jpor exemplo, até 3/4 desta.

I

I ; A título indicativo, para um mesmo forno e uma meshma disposição dos electrodos, para uma tiragem de 3 toneladas 'por dia e m de vaso de fusão, os electrodos são mergulhados a: [ um terço da profundidade do banho enquanto que para uma tiraj gem limitada a 1 tonelada, é vantajoso mergulhar os electrodos^:'ia 3/4 da profundidade. !

i’í !;

Em todos os casos, a superfície do electrodo imerso tdeve ser compatível com as densidades de corrente suportáveis,, i _!

!sem que a erosão seja excessivamente grande. Na prática, sãoi _í escolhidos electrodos de diâmetro suficiente para poder ultra-;

I

I passar esta dificuldade.j í I

Γ!

|: A figura 3 mostra como se estabelece o gradiente de | i temperatura no vaso de fusão descrito precedentemente para um | pregime de produção de 1,5 toneladas por metro quadrado e por I dia. A temperatura é medida sistemàticamente a níveis diferenί tes.j i^: :i |;

| Neste gráfico, a camada de matérias primas e o nível i de material fundido na ante-câmara estão representados por tra: | ços horizontais mistos. No exemplo estudado, a espessura da ca ” mada de composição correspondente aos dois traços mistos mais ! afastados um do outro, é aproximadamente 200 mm.

A curva da temperatura A corresponde às medidas efec tuadas na vertical do ponto 11 da figura 2. A curva G é estabe í lecida para uma vertical situada a 100 mm dum electrodo S para r I i, as mesmas condiçoes de movimento. ;

Pode considerar-se, em primeira aproximação que estas duas curvas representam os dois limites extremos de tempe ratura observados para cada nível para um mesmo regime.

Para estas duas curvas, a profundidade de imersão é um pouco inferior a um terço da profundidade do banho.

A primeira característica destas curvas é a de que a temperatura é mais elevada na proximidade do electrodo. A di. ferença é maior na zona mais alta e atenua-se ã medida que se ί aproxima da soleira. A diferença de temperatura que subsiste I a este nível observa-se essencialmente no local mais central ; . t ; do ponto de medida na proximidade do electrodo S e portanto ‘ menos sujeito ao arrefecimento pelas paredes que no outro caso.

li i'

Uma segunda característica é o facto de que estas i curvas, com a excepção da parte superior do banho em contacto ‘ imediato da composição a fundir, mostram uma diminuição regu- I : lar da temperatura de alto para baixo. A diferença entre máxi. ¹jmo e minimo da temperatura na mesma vertical atinge aproxima- , ' damente 200°C. j i No exemplo em consideração, o máximo de temperatura l para as zonas menos quentes corresponde ã curva A e situa-se aproximadamente a uma profundidade correspondente ã extremida ; I de dos electrodos. Nas zonas mais quentes (curva G), o máximo: j situa-se ligeiramente mais perto da camada superficial.

I ¹ f;

|i í A curva C corresponde ã curva A quando o electrodo l·—

|. é mergulhado a 3/4 da profundidade do banho, sendo a tiragem l a mesma. Verifica-se que neste caso há um aumento muito sensí_ I vel do máximo de temperatura em relação ao precedente. Este | / máximo mantem-se pràticamente igual numa parte importante da ; altura do banho. A temperatura ao nível da soleira encontra-se |; aumentada em mais de 1002C. Neste caso é-se levado a reduzir j !; a potência dissipada e correlativamente a reduzir igualmente I ! a tiragem do forno e a temperatura ao nível da soleira pode j / ser também remetida ao valor da curva A. i i

’ 0 perfil da temperatura C está próximo do que pode i: ser observado para os fornos análogos cujos electrodos estão rcolocados na soleira.

[

I :

É interessante comparar estas curvas com as da figu19

J ra 4 que ilustra os mesmos perfis de temperaturas para tira- ; j gens diferentes (curva E aproximadamente 2,4 toneladas por dia * o | e m , curva F aproximadamente 3 toneladas). Nestes exemplos, a l; imersão é a mesma que a correspondente ã curva A.

i i I !; Verifica-se um aumento geral das temperaturas em fun i; ção da tiragem. É notório no entanto que se se mantiver o| (electrodo na parte alta do banho, pode pràticamente fazer-se ! 'j o dobro da tiragem obtendo-se uma temperatura ao nível da so- '! leira comparável ã medida no caso da curva C. Isto ilustra bem a vantagem que há em limitar a profundidade de imersão.

j [ Na figura 3, a curva D corresponde a uma medida anaiIoga ã da curva A para um vidro mais opaco. 0 vidro em ques<tão apresenta um teor de óxido de ferro de 0,60, o da curva A

Π _ , ~ I

He de 0,20. A presença deste oxido acarreta uma grande absorçaq de radiação infra-vermelha. A comparação das curvas A e D mos-i : tra uma influência relativamente pequena do carácter mais ou i menos opaco do vidro tratado. Em particular, a temperatura | ;_; ao nível da camada de matérias primas e o máximo são prãtica- | i mente inalterados, enquanto que a temperatura da soleira se ; reduz aproximadamente 202C. Inversamente, para os fornos nos _; quais os electrodos estão implantados na soleira, é sabido que ; um aumento do teor de óxido de ferro requer um aumento sensí- | * vel da temperatura máxima e da temperatura da soleira para manter a temperatura em contacto com a camada superficial.

: i

A figura 5a mostra a evolução das temperaturas a d_i I i ferentes níveis no banho (0, 300, 600 e 900 mm acima da solei-: (ra), sendo feitas estas medidas transversalmente ã bacia, no ! : i

1’ plano vertical que passa pelo ponto 11. As curvas mostram uma ΐ i boa regularidade nas temperaturas tiradas a um mesmo nível, i i· ί com a excepçao das que correspondem a camada superficial, mais sensíveis ãs variações locais resultantes das correntes de con !; vecção na proximidade dos electrodos. A diferença mesmo neste i i caso fica limitada a uns cinquenta graus aproximadamente.

i

gráfico 5a está estabelecido para uma tiragem de !' 1 tonelada/m dia. O gráfico 5b é da mesma natureza, mas cor2 responde a uma tiragem de 2,5 toneladas/m dia. Verifica-se, neste último caso, uma elevação geral das temperaturas a todos os níveis incluindo a da soleira. 0 gradiente de temperatura entre a soleira e o nível mais quente é menos extenso | ; que no caso precedente. Cobre uma centena de graus aproximadai i mente. 0 facto da temperatura da zona imediatamente em contac to com a composição ser a menos quente, deve-se ã importância;

i das perdas térmicas neste nível (perdas que são tanto mais sen í! síveis quanto mais alta se situar a temperatura) .

i

I

Em vista destes resultados, um estudo sistemático das variações das temperaturas máximas da soleira em função da tiragem foi então efectuada. Este estudo foi feito simultã neamente no forno segundo o invento (II) e no forno análogo ; em que os electrodos são implantados na soleira (I).

Estas medidas são feitas para a produção dum vidro a partir das matérias primas tradicionais, sobretudo de dolomite calcinada e de 10 % em peso de fragmentos de cristal cal cinado. 0 vidro produzido apresenta a composição seguinte:

SiC>2	64,55	Na₂O	15,60
^A12°3	3,35	k₂o	1 ,35
CaO	7,25	^B2°3	3,60
MgO	3,00	F	0,60

Este tipo de vidro é utilizado sobretudo para a pro dução de fibras de isolamento.

Os resultados estão reproduzidos na figura 6. Eviden ciam, nos dois casos, um aumento simultâneo da temperatura e i

ί· da tiragem. Em todas as tiragens, as temperaturas do forno se i gundo o invento são mais baixas do que as do forno com electro I dos na soleira. Se a diferença de temperatura constatada em !j favor do forno segundo o invento é tanto mais elevada quanto

.1,menor for a tiragem, fica ainda a meia centena de graus para as tiragens próximas de 3 toneladas/m dia. Esta diferença é I imuito apreciável para a duração de vida dos refractários. Estq ivantagem pode traduzir-se de forma diferente. Se se estimar, ; i com efeito, que um desgaste aceitável dos refractários é fun- i j ção duma certa temperatura que é preciso não ultrapassar, utilizando-se um forno segundo o invento vê-se que é possível atingir tiragens que não são recomendáveis no caso do forno com eléctrodos na soleira. A título indicativo, para os vidros silico-sodo-cálcicos do tipo acima mencionado nos fomos segundo o in 2 vento e para uma tiragem igual ou superior a 2,5 toneladas/m e por dia, a temperatura da soleira pode ser mantida a menos do que 1400QC.

Os fornos segundo o invento são ainda dignos de men ção mercê do seu consumo especifico ser relativamente pequeno. Este consumo pode ser explicado, pelo menos em parte, devido I ãs temperaturas menores conforme indicado anteriormente, as quais acarretam uma redução dos desperdícios térmicos. Este mecanismo i não é no entanto o único a intervir na determinação do consumei I : como mostram as curvas da figura 7 estabelecidas para os dois j: fornos comparados anteriormente. O consumo especifico diminui j· realmente nos dois casos quando a tiragem aumenta, enquanto [' que a temperatura aumenta como indicado na figura 6. Seja como ! for, verifica-se no caso do invento (II), para a fusão das me^ ! mas matérias primas nas mesmas condições, um consumo especifi-

I ji co inferior de 10 a 15 % aproximadamente conforme a temperatu !

ra. A diferença constatada é tanto maior quanto mais reduzida i

for a tiragem. Assim, para um regime pelo menos de 1 tonela- da/m por dia, o consumo especifico para a fusão dos vidros j silico-sodo-cálcicos considerados não ultrapassa 1000 kWh por ! tonelada.

| O forno segundo o invento apresenta, de forma notóίria, um consumo especifico que varia fracamente em função da i tiragem. Esta flexibilidade de utilização deve ser acrescen J tada à já posta em relevo mais atrás no que diz respeito ã pos

V

../⁹ !

u (sibilidade de se trabalhar com uma tiragem mais elevada. I

H ¹ ' Para se chegar ãs actuações indicadas, é necessário ]

I que o banho seja coberto uniformemente de matérias primas que i :formem uma camada isolante. Por consequência, é preciso que a ' ; distribuição dessas matérias primas diga respeito ã totalidade: ;da superfície da bacia de fusão. São conhecidas e largamente (usadas as técnicas que permitem essa distribuição nos fornos i' de fusão eléctrica nos quais os electrodos estão implantados

I na soleira. Trata-se sobretudo dum transportador de fitas alimentadas em contínuo e cujo extremidade que derrama as maté:rias primas é compelida por um jogo de movimentos de translação combinados a varrer toda a superfície. Trata-se também de ^;dispositivos nos quais a alimentação é efectuada simultâneamen ( te a toda a largura da bacia, o dispositivo deslocando-se

I igualmente segundo um movimento de translação para cobrir todc o comprimento da bacia.

I i

Quer a distribuição seja pontual” ou linear, o iorgão de distribuição deve poder deslocar-se livremente por cima da bacia. Por isso, é preciso fazer, no caso de electro- j dos imergentes, com que estes não representem um obstáculo ao seu deslocamento. A figura 8 mostra uma forma de acomodação j dum forno segundo o invento que satisfaz estas condições.

I O forno da figura 8 não está representado senão em pparte. Fez-se figurar esquematicamente a bacia refractária i (composta da soleira 3 das paredes laterais 8. Por cima da ba- | cia, a abóbada refractária 12 está suspensa duma estrutura me itálica parcialmente representada que passa por cima do forno, i p A alimentação do forno é efectuada por um distribui , dor do tipo linear 13 que se estende a toda a largura da bacia. Este distribuidor 13 desloca-se rolando sobre um carril

j. 14 suspenso na estrutura representada muito parcialmente pelo jJ montante 1 5 .

ζ>

!: A figura 9 mostra, de forma esquemática, o deslocamento realizado pelo distribuidor. Na posição A, o distribui! — !dor 13 é carregado de matérias primas a partir da tremonha 16 i :

situada numa extremidade da bacia e no exterior do recinto do !forno. Uma vez efectuado o carregamento, o distribuidor é leva) do para cima da bacia. A partir da posição B, a distribuição j posta em movimento. Este mecanismo liberta em contínuo quan-j j i jtidades pré determinadas de composição a toda a largura da baleia. 0 distribuidor 13 desloca-se regularmente até ã posição

C correspondente ã extremidade da bacia. Ao longo deste tra- ; ijecto, em intervalos regulares, o distribuidor vasa a composição. 0 distribuidor 13, em seguida é levado para a posição A.

A distribuição pode ser efectuada unicamente no trajecto de i

'ida ou ao mesmo tempo no trajecto de ida e volta. Durante ο i | deslocamento do distribuidor 13, a tremonha 16, que pode ser I j alimentada em contínuo por qualquer meio conhecido sobretudo !'por uma esteira transportadora, é recarregada. Começa um novo ciclo.

- i

A forma de alimentaçao que acaba de ser descrita im-j

Lplica que seja deixada livre a passagem do dispositivo entre a¹bacia e a abóbada. Só a extremidade do forno oposta à do lado da qual se situa a tremonha 16 pode ser tapada por refraetã,rios. No entanto estão previstas, segundo o invento, paredes ' í

|refractãrias móveis, tais como a representada em 17 nos três | lados do forno abertos. Estas paredes 17, quando abaixadas !

até assentarem nas paredes laterais 8 da bacia, permitem que o banho seja isolado da atmosfera circundante. Esta disposi- | !ção é adoptada quando se pára a tiragem mas mantêm-se o forno em funcionamento deixando de ser necessário alimentã-lo. Fe i chando-o evita-se um desperdício térmico importante e o banho

I

I pode manter-se sem contribuição de energia exterior durante várias horas.

j 0 abaixamento das paredes móveis 17 é efectuado vul garmente depois dos electrodos 7 terem sido içados, como está iindicado mais adiante. Mas também é possível constituir ranhu ί

- 24 f

' ras nas paredes 17 correspondentes ao sitio dos braços supor- ! ; tes dos electrodos 18. O local do forno pode ficar assim prà- ^;Iticamente tapado mantendo-se no entanto os electrodos no seu I i lugar. Esta disposição permite, por consequência, a contribui ( i ção térmica necessária para a manutenção do forno em funciona ! j! mento mas sem tiragem por períodos prolongados. I

O tipo de distribuidor 13 descrito acima é vantajoso, na medida em que o espaço que ele ocupa fica prãticamente ( limitado ao forno em si. É particularmente útil quando a rea(! lização do invento é efectuada durante a conversão dum forno ! de energia fóssil em energia eléctrica. No caso de fornos com ί

(queimadores, o enfornamento da composição é realizado vulgarmente de forma pontual numa extremidade da bacia. Por consequência, não estão previstas disposições ã volta do forno que ;( permitam a implantação de meios de alimentação que possam ( obstruir o espaço.

Se não houver problemas de obstrução de espaço, po- ( i i | dem ser encarados outros meios de alimentação, em particular, j j, os que compreendem um transportador de fita móvel por cima da |

II bacia. Neste caso, o transportador fica vulgarmente disposto dum lado da bacia e o seu comprimento é suficiente para permi.

i tir que a sua extremidade atinja o outro lado durante o deslo ^1— camento. Em contrapartida, quando o transportador está em po- ( ( sição retraída, quer dizer quando a sua extremidade se situq (! ao longo da borda mais próxima da bacia, o transportador devei . poder ficar com a borda fora do forno pelo menos a toda a lar j gura da bacia.

j

I

Seja qual for a forma de alimentação escolhida, está fica disposta por cima dos electrodos e porta-electrodos, como ;ί está representado em particular na figura 8. A distribuição efectua-se uniformemente sem ter em conta a presença destes i elementos na trajectória da queda da composição. Na prática, os electrodos e seus suportes apresentam uma secção suficien4 temente pequena para não estorvar a boa distribuição. De res25

I;

, to,para evitar a acumulação de composição nos braços 18, é [ j' vantajoso conferir-lhe um perfil arredondado. Utilizam-se, por . exemplo, braços com secção cilíndrica.;

i

É vantajoso para as modificações de funcionamento ; d que implicam uma mudança de electrodos, ou ainda para se pôr i |í o forno em estado de funcionamento sem tiragem, que os |i electrodos possam ser retirados do banho fundido. A figura 8;

'! .i

J mostra ainda um conjunto particularmente simples que permite esta operação. Na forma apresentada, o electrodo está fixado | ã extremidade dum braço 18, o qual, como se verá mais adiante,

I encerra todas as condutas eléctricas e ainda as para o fluido | ide arrefecimento.

) braço 18 está articulado em 19 num eixo que permi!te o basculamento do conjunto do braço e do electrodo fora do l· forno. Para isso, a forma do braço e a posição do ponto de ariticulação são escolhidas em função do espaço disponível entre ' i a borda superior das paredes laterais 8 e os refractãrios dis-j |j postos por cima da bacia. Esta disposição é tanto mais fácil J íl de aplicar quanto menores forem as dimensões do forno. Para além dum certo comprimento do braço 18, não é encarável proceder-se ao seu basculamento. Pela mesma razão é preferível, no exemplo de realização do forno correspondente às figuras 1 e I· |j 2, fazer com que os braços que suportam os electrodos sejam co jlocados três dum lado do forno e três do outro lado. Entretan-! jto, são previsíveis outras disposições que permitam a extrac- tição dos electrodos e seus suportes, que possibilitem a passai gem dos braços suportes dum sõ lado do forno. Em todos os ca| sos, essas disposições que possam, por exemplo, necessitar da | |· utilização de braços móveis ao mesmo tempo em rotação e em j translação, devem ser realizadas quando estiverem presentes no i· forno mais de duas fileiras de electrodos.

A mobilidade do suporte do electrodo num plano horizontal é de resto necessária quando se pretenda modificar a po sição dos electrodos uns em relação aos outros, para formas de

I funcionamento particulares. Esta mobilidade pode ser garantida’ Ipor meios habituais, por exemplo, colocando o conjunto 19 que | suporta o electrodo sobre um carrinho móvel ou por meio de su-^:porte 18 telescópico.

I ; Uma particularidade dos meios usados segundo o inven [to reside no facto de ser regulável a profundidade de imersão Ido electrodo. Nas propostas anteriores, encontram-se igualmente sistemas que propõem uma modificação da imersão, no entanto 'essa modificação resulta vulgarmente dum deslocamento do corpo ido electrodo em si num conjunto complexo que lhe serve de suporte, ou ainda, deslocando o próprio suporte.

A segunda solução não é satisfatória pelas razões se guintes. Os electrodos utilizados na fusão eléctrica do vidro | são em molibdénio e os seus suportes vulgarmente em aço refrão tário. Para evitar a oxidação do molibdénio ao ar, a junção do electrodo-suporte fica situada sob o nível do banho em fusão, !

de forma que todo o molibdénio fique imerso e portanto ao abri ligo da oxidação ao contacto com a atmosfera. Pelo contrário, a I i imersão do suporte estã limitada ao estricto minimo para evi- j i (I tar um desgaste excessivamente rápido a esse nível, mesmo que,[ para limitar ainda mais este desgaste, a extremidade desse su-j í ~ l i porte seja submetida a um arrefecimento intenso. Portanto, nacj il é encarãvel regular-se a profundidade de imersão pela do supor /te. Este deve manter uma posição constante em relação ã super-J fície do banho fundido.

No que se refere ã primeira solução, ou seja, o desi locamento do electrodo numa capa suporte, esta necessita de me j^: canismos que, tendo em conta a disposição dos suportes segundo io invento, tinham necessariamente de se encontrar na parte do , suporte colocada no recinto do forno. Isto implicaria um aumeri I to do volume do suporte. Jã vimos que para ser obtida uma boa i' i distribuição da composição, seria desejável que o suporte ocu ipasse o menos espaço possível. Por isso, esta solução não é de ! sejável. De resto, a colocação dum mecanismo de regulação no j i;

ji recinto do forno e, por consequência, as tensões e oxidações ' a que este mecanismo, mesmo simples, está submetido não favore¹cem a sua duração de vida.

Segundo o invento, está previsto por consequência, j 'regular-se o comprimento do electrodo imerso escolhendo o cor;po do electrodo apropriado. A substituição dum electrodo por ΐoutro ê uma operação relativamente simples nas formas preferidas de realização. 0 basculamento do braço 18 torna o corpo do ;l electrodo imediatamente acessível. A fixação deste ao suporte lí pode ser relativamente simples, como representado na figura Ao. Pode tratar-se sobretudo do aparafusamento do corpo do i electrodo 7 ã extremidade filetada 20 correspondente do supor te.

Na forma de realização da figura 10, o suporte do electrodo comporta duas partes. A primeira é constituída pelo braço 18, no qual estão dispostas sobretudo as canalizações ! 21, 22, para a circulação do líquido de arrefecimento. O braço 18 suporta também um cabo eléctrico 23. As canalizações 21,,’ 22 e o cabo estão fixados numa platina isolante 24 na qual se |

I aplica uma platina conductora correspondente 25 solidária do suporte do electrodo 26.

O suporte 26 é constituído por dois tubos cilíndricos concêntricos, que organizam uma circulação do líquido de arrefecimento até ã extremidade 20 que tem o electrodo. Para que a junção suporte 26 corpo do electrodo 7 fique bem protegida, o tubo interior 27 está prolongado de preferência até ac bujão filetado 20 que fecha a extremidade do tubo exterior 28.

Nesta realização, a junção entre o braço 18 e o suporte 26 está situada profundamente no interior do forno. Por i outras palavras, todas as ligações para as condutas de circuI lação 21, 22 do líquido de arrefecimento ou para o cabo eléc! trico estão submetidas a temperaturas elevadas. Na prática, é /preferível fazer com que estas ligações sejam trazidas ao exIterior do forno ou, pelo menos, ao nível das paredes deste.

ii ί

RESUMO

I ιΟ invento refere-se âs técnicas de fusão mais particularmente àquelas nas quais a j: dro fundido é utilizada para desenvolver para fundir as matérias primas.

Segundo o invento, a energia é dissipada eléctrica do vidro e . conductividade do vi-[ a energia necessária por efeito de Joule na massa fundida a partir de eléctrodos verticais imergentes, ' I a composição a fundir sendo difundida numa camada uniforme à i μ superfície do banho, os eléctrodos estão dispostos afastados !das paredes refractárias da bacia, a distância que separa o

I

Ielectrodo da parede lateral mais próxima sendo, pelo menos, me 'tade da que separa dois eléctrodos vizinhos e a posição do nível do máximo de temperatura sendo regulada pela profundidade '.de imersão dos eléctrodos.

- 29 i ij

I

1'

REI V I N D I CAÇOES

1a - Processo de fusão eléctrica para carga vitrifi cãvel na qual a energia é dissipada por efeito; de Joule na massa fundida a partir de electrodos verticais imergentes, sendo a composição a fundir difundida numa camada uniforme ã superfície do banho, caracterizado pelo facto de os electrodos estarem dispostos afastados das paredes refractárias da bacia, a distância que separa o electrodo da parede lateral mais próxima ser, pelo menos, metade da que separa dois electrodos vizinhos e a posição do nível do máximo de temperatura ser regulada pela profundidade de imersão dos electrodos.

2a - Processo de acordo com a

Claims

reivindicação caracterizado pelo facto de a profundidade do ba nho fundido ser pelo menos de 500 mm.

i’ 3a - Processo de acordo com a reivindicação 2, ca- j ji racterizado pelo facto de, em regime de prodují ção, a profundidade de imersão dos electrodos não ultrapassar jl ¹ 3/4 da profundidade do banho fundido.

I l

! 4a - Processo de acordo com a reivindicação 2, cai racterizado pelo facto de, em regime de produ!. ção, a profundidade de imersão dos electrodos não ultrapassar metade da profundidade do banho fundido.

ί

I

5a - Processo de fusão de acordo com qualquer uma i das reivindicações precedentes, caracterizado j pelo facto de a produção de vidro silico-sodo-cãlcico ser es-
2 tabelecida a mais de 2,5 toneladas por dia e por m de forno | mantendo-se a temperatura da soleira a um valor inferior a j 1400QC.

i i

• ji 6a - Processo de acordo com qualquer uma das reivin dicações precedentes, caracterizado pelo facto

J' de o consumo energético por tonelada de vidro silico-sodo-cál|· cico produzido ser inferior a 1000 kWh para qualquer regime su i 2 ;

< perior a 1 tonelada/dia em de forno.

i

I * , ’ ! 7a - Forno de fusão electrico para carga vitrifica|; vel na qual a energia de fusão é dissipada por I || efeito de Joule na massa fundida, os electrodos de fusão estaj ij do imersos verticalmente a partir da superfície do banho (9) ι através da camada de composição a fundir (10) cobrindo o banho em fusão, caracterizado pelo facto de os electrodos (7) serem ‘suportados por suportes (18, 26), móveis, a junção suporte- I jl !

-electrodos situando-se imediatamente sob a superfície do ba,nho fundido, os elementos que constituem os electrodos (7) sen do intercambiãveis, um jogo de elementos (7) com comprimentos diferentes permitindo modificar a profundidade de imersão e, ί por consequência, o nível da zona do banho em fusão levada ã j

I temperatura mais elevada. ί i ;

i'

I 8â - Forno de fusão electrico para carga vitrificá! vel no qual a energia de fusão é dissipada por i l' efeito de Joule na massa fundida, os electrodos sendo imersos verticalmente a partir da superfície do banho (9) através da :camada de composição a fundir (10) cobrindo o banho em fusão, fcaracterizado pelo facto de compreender uma bacia refractãriaj |i os electrodos (7) alimentados de corrente trifãsica e distri- j ! I buídos de forma regular sobre a superfície do banho, esses ι [electrodos estando distribuídos num conjunto ordenado compreeh jj dendo, pelo menos duas filas de três electrodos, cada um dos I i^: electrodos duma fila sendo alimentado por uma das três fases | ι jdesignadas (R, S, T) a ordem das fases dos electrodos na segun da fila sendo inversa (R, S, T e T, S, R) de forma que os dois electrodos centrais fiquem em fase e os electrodos extremos j das filas estejam em fases diferentes, a distância que separa ιduas filas ser pouco mais ou menos igual à distância que separa dois electrodos duma mesma fila, a distância que separa as ίparedes refractãrias (8) da bacia dos electrodos mais próximos ser, pelo menos, metade da que separa dois electrodos vizinhos.

9â - Forno de ou com a facto de a profundidade

500 mm.

fusão de acordo com a reivindicação reivindicação 8, caracterizado pelo do banho de fusão ser pelo menos de

10â - Forno de fusão de acordo com uma das reivindi cações 7 a 9, caracterizado pelo facto de a ba ' cia de fusão ser encimada por uma abóbada refractária (12), os i electrodos (7) e os elementos que os suportam (18, 26) sendo introduzidos no espaço situado entre a abóbada (12) e a bacia pelos lados do forno sem atravessar a abóbada.

11a - Forno de fusão de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo facto de o electrodo (7) e o seu suporte (26) estarem fixados a um braço (18) articulado sobre um eixo (19), a configuração do braço (18) e a posição da articulação (19) permitindo a saída dos i electrodos e do seu suporte por basculamento do braço (18) ã ι’ volta do eixo (19) . !

!

ι ~ : 12a - Forno de fusão de acordo com uma das reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo facto de a alimentação da composição a fundir ser efectuada por meio de dispositivos

I: (13) situado sobre os electrodos (7) e os elementos que os su(portam (18, 26), sendo esses dispositivos (13) móveis, o seu ji deslocamento sendo garantido por cima da bacia de fusão de for 'ma a poder cobrir de composição (10) a totalidade da superfí-j cie da bacia.

i p 13â - Forno de fusão eléctrico de acordo com a reiI, | vindicação 12, caracterizado pelo facto de os j dispositivos (13) de alimentação da composição a fundir comlÍpreenderem um distribuidor (13) que se estende sobre toda a p largura da bacia, o distribuidor deslocando-se sobre carris ! (14) dispostos no comprimento da bacia.

H 14ã - Forno de fusão de acordo com a reivindicação caracterizado pelo facto de compreender ainda numa extrepara o carregamento do dis13, midade do positivo forno, um conjunto (16) (13) .

15a - Forno de fusão de acordo com a reivindicação ainda uma tem com a pelo facto de compreender

10, caracterizado ou várias paredes móveis verticais (17) que permiabôbada (12) fechar o recinto que encima a bacia de fusão funcionando como vela, esta ou essas paredes móveis em regime de funcionamento libertando entre a bacia e a abôbai da (12) (13) de passagem do dispositivo fundir.

o n°

Correspondente pedido foi d

08232, em 6 de Junho de 1986, dica .

Foram inventores: Daubin Philippe, francês, domiciliado em 46/48, rue Bichat, F75010 Paris, França;

Levy Pierre-Emmanuel, francês, domiciliado em 89, avenue Secrêtan, F75019 Paris, França;

Aube Jean-Yves, francês, domiciliado em

Mareei Duchemin, F60600 Clermont, França;

5bis, rue