TWI574927B - 玻璃熔融控制設備與方法 - Google Patents

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TWI574927B TW101119336A TW101119336A TWI574927B TW I574927 B TWI574927 B TW I574927B TW 101119336 A TW101119336 A TW 101119336A TW 101119336 A TW101119336 A TW 101119336A TW I574927 B TWI574927 B TW I574927B
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Description

玻璃熔融控制設備與方法 相關申請案之交叉引用
本申請案依據專利法主張於2011年5月31日提出申請之美國臨時申請案第61/491,469號之優先權之利益，本說明書依賴於該專利參考文獻且該專利參考文獻全體皆引用作為本說明書的揭示內容。
本發明係關於玻璃熔融處理設備與方法，且特定言之，本發明係關於使用電極以熔化玻璃材料之電玻璃熔化熔爐(furnace)以及相應的熔化方法。本發明有用於(例如)熔化光學玻璃材料，該等光學玻璃材料適於在裝置的光學及/或電子組件中使用，諸如LCD顯示器的玻璃基板。
玻璃材料廣泛地用在光學及/或光電裝置中，諸如相機與投影機透鏡與濾鏡、陰極射線管、電漿顯示器、燈罩(lamp envelope)以及LCD TFT與彩色濾光片基板。在許多該等應用中，特別是在LCD TFT與彩色濾光片基板中，玻璃材料需要具有高度一致的化學組成與物理特性。在玻璃板中的非均質性(諸如氣泡、條紋(streak) 與條痕(cord)、石頭、鉑夾雜物以及類似物)可造成顯示在螢幕上的影像不希望的扭曲。
為了生產上述應用所需的高品質玻璃材料，想要特殊玻璃熔融熔爐，在該特殊玻璃熔融熔爐中，原料與玻璃屑(cullet)被充分熔化，以得到大體上一致的具有所希望化學組成的玻璃熔融，接著在該玻璃熔融被送至成形裝置前，將該玻璃熔融移除氣泡並攪拌。在將玻璃基板作為LCD TFT與彩色濾光片基板的狀況下，成形裝置可為漂浮成形製程(float forming process)中的錫槽或溢出熔融下拉製程(overflow fusion down-draw process)中的等靜壓管(isopipe)。位於美國紐約的康寧公司(Corning Incorporated)專精於：藉由使用逸出熔融下拉製程，製造精確而未經加工(pristine)表面的LCD玻璃基板。
在相當高的溫度下操作玻璃熔化熔爐，以使玻璃材料可足夠熔化。對於典型地被用於LCD基板的無鹼硼矽酸鹽玻璃而言，熔化溫度可高於1500℃。即使對於用於建造熔爐的耐火材料而言，如此高溫的玻璃熔融具有很強的腐蝕性。惡劣的操作環境可造成不希望的耐火材料之解離，並使耐火材料接著被包覆在玻璃熔融中，且惡劣的操作環境可使熔化熔爐之預期操作壽命減少。
習知的熔化熔爐採用燃料(諸如天然氣與類似物)的燃燒火焰，以提供至少一部分所需能量，使熔爐到達獲得玻璃熔融的高操作溫度。可使用額外的焦耳熱(joule heating)以加速燃料之燃燒，該焦耳熱係藉由將電流通過玻璃熔融所致，該電流係由與玻璃熔融直接接觸的耐火電極所供應。各樣的高溫導電材料被揭露以作為電玻璃熔化熔爐中的電極材料，該等高溫導電材料諸如：鉑與鉑的合金、鉬、二氧化錫陶瓷材料、石墨以及類似物。可穿過熔爐的側壁及/或底壁，而將電極插入玻璃熔融中。然而，不可避免地，習知的電加速熔化熔爐遭受一個或另一缺點，尤其是短的預期操作壽命。
因此，仍然需要改良玻璃熔化熔爐。本發明滿足此需要與其他需要。
本文揭露本揭露之數個態樣。應理解，該等態樣可或可不相互重疊。因此，一個態樣之部分可落於另一態樣之範疇中，且反之亦然。
藉由許多實施例闡釋每一態樣，該等許多實施例接著可包含一或多個特定實施例。應理解，實施例可或可不相互重疊。因此，一個實施例之部分或一個實施例之特定實施例，可或可不落於另一實施例之範圍內或另一實施例之特定實施例之範圍內，且反之亦然。
本揭露之第一態樣係關於：一種用於處理玻璃熔融的容器(vessel)，該容器包含：第一側壁、第二側壁以及底壁，其中： 該第一側壁與該第二側壁之每一者包含：(A)非電極部分，該非電極部分具有：厚度TH1，且該非電極部分包含：(A1)面對該玻璃熔融之前端非電極表面，該前端非電極表面具有：高度HT1以及寬度WT1、(A2)後端非電極表面，以及(A3)第一耐火材料；以及(B)至少一個電極，該電極具有：厚度TH2，且該電極包含：(B1)面對該玻璃熔融之前端電極表面，該前端電極表面具有：高度HT2以及寬度WT2、(B2)後端電極部分，該後端電極部分包含：後端電極表面，以及(B3)與該第一耐火材料不同之第二耐火材料；0.01HT2/HT1<1.00；該至少一個電極被嵌入該非電極部分中；該至少一個電極與該非電極部分形成大體上連續的壁，該大體上連續的壁大體上不讓該玻璃熔融滲透；以及電極推動機構，該電極推動機構係配適於：推動該至少一個電極，以相對於該非電極部分，向內往熔爐之中央移動。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，TH1/TH21.00，在某些實施例中TH1/TH20.90，在某些實施例中TH1/TH20.80，在某些實施例中TH1/TH20.70，在某些實施例中TH1/TH20.60，在某些實施例中TH1/TH20.50，在某些實施例中TH1/TH20.40，在某些實施例中TH1/TH20.30，在某些實施例中TH1/TH20.20，在某些實施例中 TH1/TH20.10。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，容器為玻璃熔化熔爐。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，0.30HT2/HT1<1.00；在某些實施例中0.50HT2/HT1<1.00；在某些其他實施例中0.70HT2/HT1<1.00。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，至少一個電極包含：多個電極材料塊之堆疊，以形成連續且整塊(monolithic)的電極體。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，多塊電極材料形成至少兩個片段，每一片段連接至一分別且獨立的電極推動機構，該分別且獨立的電極推動機構係配適於：推動片段，以獨立地且分別地向內往該熔爐之該中央移動。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，電極推動機構包含：桿，該桿直接地或間接地與後端電極部分連接，經由該桿，可將外部推力施加給後端電極部分。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，電極推動機構包含：複數個桿，該複數個桿直接或間接地在多個位置與後端電極部分連接，經由該複數個桿，可將外部推力施加給後端電極部分，使得至少一個電極的水平與垂直傾斜角度可被控制與調整。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，電 極推動機構包含：自動馬達，該自動馬達被配適於：間歇地或連續地驅動施力器，該施力器直接地或間接地與後端電極部分連接。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，電極推動機構包含：可調整桿，該可調整桿連接至外部固定架(fixture)與後端電極部分，該可調整桿之調整使電極被推動。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，電極包含以下至少一者：鉑與鉑合金；鉬與鉬合金；石墨與二氧化錫陶瓷以及上述材料之混合物或組合物。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，第一耐火材料係選自以下材料：氧化鋁、三氧化二鉻、氧化鎂、二氧化矽、鋯石、二氧化鋯以及上述材料之混合物或組合物。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，在生產活動(production campaign)的大部份期間內，前端電極表面與前端非電極表面維持齊平或相對於前端非電極表面維持凹入，且前端電極表面至前端非電極表面之距離為D1，其中0 cmD120.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD118.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD116.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD114.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD112.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD110.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD19.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD18.0 cm，在某些 其他實施例中0.5 cmD16.0 cm，在某些其他實施例中0.5 cmD15.0 cm，在某些其他實施例中0.5 cmD12.5 cm。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，在生產活動的大部份期間內，前端非電極表面相對於前端電極表面維持凹入，且前端電極表面至前端非電極表面之距離為D2，其中0 cmD220 cm，在某些實施例中0.5 cmD218.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD216.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD214.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD212.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD210.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD219.0cm，在某些其他實施例中0.5 cmD28.0 cm，在某些其他實施例中0.5 cmD25.0 cm，在某些其他實施例中0.5 cmD22.5 cm。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，藉由約束機構穩定非電極部分，該約束機構連接至外部固定架。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，後端電極表面之至少一部分係連接至水冷卻套(jacket)或空氣冷卻套。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，整個後端電極表面大體上係連接至水冷卻套或空氣冷卻套。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，後 端電極表面之至少一部分係連接至電源引線(electrical supply lead)。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，整個後端電極表面大體上係連接至電源引線。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，水冷卻套或空氣冷卻套係連接至電源引線。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，水冷卻套或空氣冷卻套係連接至電極推動機構。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，非電極部分包含：包含第一耐火材料之複數個磚，至少部分該複數個磚係藉由連接至外部固定架而穩定。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，選擇電極與非電極材料，使得在生產活動的期間內，該非電極部分以速率WR1損耗，且該電極以速率WR2損耗，其中WR1/WR2<1.0。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，WR1/WR20.5，在某些實施例中WR1/WR21/3，在某些其他實施例中WR1/WR21/4，在某些其他實施例中WR1/WR21/6，在某些其他實施例中WR1/WR21/8。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，有至少5%的機率發生以下狀況：第一耐火材料之150 μm的粒子由非電極部分脫落(dislodge)而成為最終玻璃產品中的夾帶物，在某些實施例中有至少8%的機率，在某 些實施例中有至少10%的機率，在某些其他實施例中有至少20%的機率。
在根據本揭露之第一態樣的容器之某些實施例中，非電極部分之底部比底壁之上表面低，使得非電極部分之底部部分係部分地藉由底表面而被穩定。
本揭露之第二態樣係關於一種用於處理玻璃熔融的容器，該容器包含：第一側壁、第二側壁以及底壁，其中：(A)該第一側壁與該第二側壁之每一者包含：非電極部分，該非電極部分具有：厚度TH1，且該非電極部分包含：(A1)面對該玻璃熔融之前端非電極表面，該前端非電極表面具有：高度HT1以及寬度WT1、(A2)後端非電極表面，以及(A3)第一耐火材料；以及(B)至少一個電極，該電極具有：厚度TH2，且該電極包含：(B1)面對該玻璃熔融之前端電極表面，該前端電極表面具有：高度HT2以及寬度WT2、(B2)後端電極部分，該後端電極部分包含：後端電極表面，以及(B3)與該第一耐火材料不同之第二耐火材料；0.01HT2/HT11.00；該至少一個電極被嵌入該非電極部分中；該至少一個電極與該非電極部分形成大體上連續的壁，該大體上連續的壁大體上不讓該玻璃熔融滲透；且其中該至少一個電極包含：多塊該電極材料之堆疊，以形成一連續且整塊的電極體。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中， TH1/TH21.00。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，容器為玻璃熔化熔爐。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，容器還包含：電極推動機構，該電極推動機構係配適於：推動至少一個電極，以相對於非電極部分，向內往熔爐之中央移動。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，多塊電極材料形成至少兩個片段，每一片段連接至一分別且獨立的電極推動機構，該分別且獨立的電極推動機構係配適於：推動片段，以獨立地且分別地向內往該熔爐之該中央移動。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，電極推動機構包含：桿，該桿直接地或間接地與後端電極部分連接，經由該桿，可將外部推力施加給後端電極部分。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，電極推動機構包含：複數個桿，該複數個桿直接或間接地連接至後端電極部分之多個側邊，經由該複數個桿，可將外部推力施加給多個側邊，使得至少一個電極的水平與垂直傾斜角度可被控制與調整。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，電極推動機構包含：自動馬達，該自動馬達被配適於：間歇地或連續地驅動施力器，該施力器直接地或間接地與 後端電極部分連接。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，電極推動機構包含：可旋轉的螺絲，該可旋轉的螺絲連接至外部固定架與後端電極部分，該可旋轉的螺絲之旋轉使電極被推動。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，電極包含以下至少一者：鉑與鉑合金；鉬與鉬合金；石墨與二氧化錫陶瓷以及上述材料之混合物或組合物。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，第一耐火材料係選自以下材料：氧化鋁、三氧化二鉻、氧化鎂、二氧化矽、鋯石、二氧化鋯以及上述材料之混合物或組合物。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，0.10TH1/TH2<1.00，在某些實施例中0.20TH1/TH2<1.00，在某些實施例中0.0TH1/TH2<0.80，在某些實施例中0.30TH1/TH2<0.70，在某些實施例中0.40TH1/TH2<0.60。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，在生產活動的大部份期間內，前端電極表面與前端非電極表面維持齊平或相對於前端非電極表面維持凹入，且前端電極表面至前端非電極表面之距離為D1，其中0cmD120.0cm，在某些實施例中0.5cmD118.0cm，在某些實施例中0.5cmD116.0cm，在某些實施例中 0.5cmD114.0cm，在某些實施例中0.5cmD112.0cm，在某些實施例中0.5cmD110.0cm，在某些實施例中0.5cmD19.0cm，在某些實施例中0.5cmD18.0cm，在某些實施例中0.5cmD17.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD16.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD15.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD12.5cm。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，在生產活動的大部份期間內，前端非電極表面相對於前端電極表面維持凹入，且前端電極表面至前端非電極表面之距離為D2，其中0cmD220cm，在某些實施例中0.5cmD218.0cm，在某些實施例中0.5cmD216.0cm，在某些實施例中0.5cmD214.0cm，在某些實施例中0.5cmD212.0cm，在某些實施例中0.5cmD210.0cm，在某些實施例中0.5cmD219.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD28.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD25.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD22.5cm。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，藉由約束機構穩定非電極部分，該約束機構連接至外部固定架。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，後端電極表面之至少一部分係連接至水冷卻套或空氣冷卻套。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，整個後端電極表面大體上係連接至水冷卻套或空氣冷卻套。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，後端電極表面之至少一部分係連接至電源引線。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，整個後端電極表面大體上係連接至電源引線。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，水冷卻套或空氣冷卻套係連接至電源引線。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，水冷卻套或空氣冷卻套係連接至電極推動機構。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，非電極部分包含：包含第一耐火材料之複數個磚，至少部分該複數個磚係藉由連接至外部固定架而穩定。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，在生產活動的期間內，該非電極部分以速率WR1損耗，且該電極以速率WR2損耗，其中WR1/WR2<1.0。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，WR1/WR20.5，在某些實施例中WR1/WR21/3，在某些其他實施例中WR1/WR21/4。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，有至少5%的機率發生以下狀況：第一耐火材料之10 μm的粒子由非電極部分脫落而成為最終玻璃產品中的夾帶物，在某些實施例中有至少8%的機率，在某些實施例中 有至少10%的機率，在某些其他實施例中有至少20%的機率。
在根據本揭露之第二態樣的容器之某些實施例中，非電極部分之底部比底壁之上表面低，使得非電極部分之底部部分係部分地藉由底表面而被穩定。
本揭露之第三態樣係關於一種處理玻璃熔融的方法，該方法包含以下步驟：(I)提供熔爐，該熔爐包含：第一側壁、第二側壁以及底壁，其中：該第一側壁與該第二側壁之每一者包含：(A)非電極部分，該非電極部分具有：厚度TH1，且該非電極部分包含：(A1)面對該玻璃熔融之前端非電極表面，該前端非電極表面具有：高度HT1以及寬度WT1、(A2)後端非電極表面，以及(A3)第一耐火材料；以及(B)至少一個電極，該電極具有：厚度TH2，且該電極包含：(B1)面對該玻璃熔融之前端電極表面，該前端電極表面具有：高度HT2以及寬度WT2、(B2)後端電極部分，該後端電極部分包含：後端電極表面，以及(B3)與該第一耐火材料不同之第二耐火材料；該至少一個電極被嵌入該非電極部分中；該至少一個電極與該非電極部分形成大體上連續的壁，該大體上連續的壁大體上不讓該玻璃熔融滲透；0.01HT2/HT11.00；該熔爐包含：電極推動機構，該電極推動機構係配適 於：推動該至少一個電極，以相對於該非電極部分，向內往該熔爐之中央移動；以及(II)將該電極向內往該熔爐之中央推動，以適應在生產活動期間該電極前端表面之損耗。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，TH1/TH21.00，在某些實施例中TH1/TH20.90，在某些實施例中TH1/TH20.80，在某些實施例中TH1/TH20.70，在某些實施例中TH1/TH20.60，在某些實施例中TH1/TH20.50，在某些實施例中TH1/TH20.40，在某些實施例中在某些實施例中TH1/TH20.30。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，容器為玻璃熔化熔爐。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，0.30HT2/HT1<1.00；在某些實施例中0.50HT2/HT1<1.00；在某些其他實施例中0.70HT2/HT1<1.00。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，至少一個電極包含：多個電極材料塊之堆疊，以形成連續且整塊的電極體。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，多塊電極材料形成至少兩個片段，每一片段連接至一分別且獨立的電極推動機構，該分別且獨立的電極推動機構係配適於：推動片段，以獨立地且分別地向內往該熔爐之該中央移動。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，電極推動機構包含：桿，該桿直接地或間接地與後端電極部分連接，經由該桿，可將外部推力施加給後端電極部分。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，電極推動機構包含：複數個桿，該複數個桿直接或間接地連接至後端電極部分之多個位置，經由該複數個桿，可在步驟(II)中，將外部推力施加給多個側邊，使得至少一個電極的水平與垂直傾斜角度可被控制與調整。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，電極推動機構包含：自動馬達，該自動馬達被配適於：間歇地或連續地驅動施力器，該施力器直接地或間接地與後端電極部分連接，且在步驟(II)中，馬達被間歇地或連續地致動，以驅動施力器，從而推動電極。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，電極推動機構包含：桿，該桿連接至外部固定架與具有可調整長度的後端電極部分，且步驟(II)包含以下步驟：調整桿在外部固定架與後端電極部分之間的長度，從而推動電極。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，在生產活動的大部份期間內，在步驟(II)中電極被推動，使得前端電極表面與前端非電極表面維持齊平或相對於前端非電極表面維持凹入，且前端電極表面至前端非電極表面之距離為D1，其中0cmD120.0cm，在某些實 施例中0.5cmD118.0cm，在某些實施例中0.5cmD116.0cm，在某些實施例中0.5cmD114.0cm，在某些實施例中0.5cmD112.0cm，在某些實施例中0.5cmD110.0cm，在某些實施例中0.5cmD19.0cm，在某些實施例中0.5cmD18.0cm，在某些實施例中0.5cmD17.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD16.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD15.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD12.5cm。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，在生產活動的大部份期間內，在步驟(II)中，電極被推動，使得前端非電極表面相對於前端電極表面維持凹入，且前端電極表面至前端非電極表面之距離為D2，其中0cmD220cm，在某些實施例中0.5cmD218.0cm，在某些實施例中0.5cmD216.0cm，在某些實施例中0.5cmD214.0cm，在某些實施例中0.5cmD212.0cm，在某些實施例中0.5cmD210.0cm，在某些實施例中0.5cmD219.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD28.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD25.0cm，在某些其他實施例中0.5cmD22.5cm。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，在步驟(II)中，藉由約束機構穩定非電極部分，該約束機構連接至外部固定架。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，後端電極表面之至少一部分連接至水冷卻套或空氣冷卻 套，且後端電極表面之至少一部分係藉由水冷卻套或空氣冷卻套所冷卻。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，水冷卻套或空氣冷卻套係連接至電極推動機構。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，在生產活動的期間內，該非電極部分以速率WR1損耗，且該電極以速率WR2損耗，其中WR1/WR2<1.0。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，WR1/WR20.5，在某些實施例中WR1/WR21/3，在某些其他實施例中WR1/WR21/4，在某些其他實施例中WR1/WR21/8。
在根據本揭露之第三態樣的方法之某些實施例中，選擇非電極材料，使得有至少5%的機率發生以下狀況：第一耐火材料之10 μm的粒子由非電極部分脫落而成為最終玻璃產品中的夾帶物，在某些實施例中有至少8%的機率，在某些實施例中有至少10%的機率，在某些其他實施例中有至少20%的機率。
本揭露之各樣態樣的一或多個實施例具有下述之一或多個優點。首先，藉由推動電極以補償電極材料之損耗，可相當顯著地延長容器(諸如玻璃熔化熔爐)之壽命，有效地減少由相同熔爐所製造出的產品之每單位成本。 第二，與使用多個小電極相比，藉由使用大而整塊的電極塊，可減少電極耐火材料與非電極耐火材料之間的介面區域，有效地減少由側壁脫落至玻璃熔融中之非耐火 材料的量，從而減少源自容器耐火材料之條痕、條紋與夾帶物的量。第三，使用大面積而整塊的電極可減少穿經電極的電流密度，有效地減少電極溫度，延長電極壽命，並減少鄰近的非電極耐火材料之腐蝕。第四，使用可推動之電極使得前端電極可位於最適位置處，維持玻璃熔融中的最適電流密度，從而獲得較好的溫度梯度、較好的攪拌與熔化與(因此)較好的經熔化玻璃材料之品質。第五，使用(由多個堆疊的小電極塊所形成的)大而整塊的電極，達成大電極的利益，而沒有一體、單一、大而整塊電極之過高的成本。第六，使用堆疊的(包含多塊的)電極使得可分別地且獨立地推動部分電極片段，使大電極塊的建構、維護及推動在經濟上可行。最後，本發明對於裝備有電極的熔爐特別有利，該等電極具有：比非電極耐火材料高得多的損耗率，例如，以被融合的二氧化鋯磚所建造的，具有側壁SnO2電極的玻璃熔化槽。
以下實施方式中將敘述本發明之額外特徵與優點，且對本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，部分該等特徵與優點將由描述而為顯而易見的，或部分該等特徵與優點將藉由實施本發明而確認，本發明如在書面說明、本發明之申請專利範圍以及隨附圖式中所述。
應理解，以上之一般描述及以下之實施方式僅為本發明之示例，且係意欲提供概覽或架構，以理解本發明如所請求之本質與特點。
包含隨附圖式，以提供本發明進一步的理解，並合併隨附圖式，且隨附圖式構成本說明書之一部分。
在下述的實施方式中，為了解釋而非限制，闡述揭露特定細節之示例性實施例，以提供本發明之徹底理解。然而，對於(已具有本揭露之利益的)本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，顯然可以其他實施例實踐本發明，該等其他實施例偏離本文揭露之特定細節。再者，可省略描述習知裝置、方法與材料，以不致模糊本發明之敘述。最後，如適用，相同元件符號表示相同元件。
典型地，藉由以下方式製造玻璃物件：首先，在熔化槽中熔化原料及/或玻璃屑，在該熔化槽中，原料及/或玻璃屑被加熱至高溫，原料在該高溫下反應而形成流體玻璃熔融。然後玻璃熔融受到進一步的調節(conditioning)(諸如澄清以移除氣泡)以及均質化操作(諸如攪拌)，然後玻璃熔融被送至成形裝置，在該成形裝置中，相對低黏度的玻璃熔融形成為具有所欲形狀與尺寸的物件，該成形裝置諸如：漂浮成形製程中的錫槽、溢出熔融下拉製程中的等靜壓管、開孔下拉製程(slot drown-draw)中具有槽縫的容器、鑄模或沖壓製程中的模具或軋延製程(rolling process)中的滾輪，該 物件諸如：玻璃板、玻璃燈罩、CRT玻璃罩、近淨形(near-net-shape)光透鏡、管子或類似物。
在製造用於光學或光電應用中(諸如相機透鏡、LCD顯示器或投影機顯示器)的玻璃物件之情況下，典型地，希望該等玻璃物件具有相當高的組成品質與光學品質。因此，僅能容忍相當低程度的組成異常，諸如氣泡、夾雜物、條痕、條紋與類似物。玻璃製造與處理製程中的此種缺陷的來源被嚴格地認出、減少並理想地消除。
玻璃製造製程係需要耐火材料的高溫操作，該等耐火材料用於：建造與玻璃熔融直接接觸的處理設備。此種耐火材料可為耐火陶瓷、金屬以及耐火陶瓷與金屬之組合。例如，由於即使在高溫下，鉑與鉑的合金具有優異的耐火性以及對玻璃熔融的腐蝕抵抗力，因此鉑與鉑的合金常作為玻璃熔融運送系統的襯料，以製造具有高熔點的高品質玻璃。然而，由於高成本的緣故，在可能的情況下，使用鉑與合金的替代材料。
例如，對於典型的玻璃熔融槽而言，該玻璃熔融槽包含：至少一個側壁、底壁與(選擇性地)頂部，直接與玻璃熔融接觸的側壁、底壁與頂部通常係由耐火陶瓷磚所製成，諸如：氧化鋁、氧化鎂、石英、二氧化鋯、鋯石、三氧化二鉻以及氧化鋁、氧化鎂、石英、二氧化鋯，鋯石、三氧化二鉻的組合物與混合物。該等陶瓷磚提供各樣的高溫耐火程度、腐蝕抵抗程度與機械強韌程度，亦提供完整的高溫熔爐。
眾所周知，耐火壁材料可為最終玻璃產物中組成異常的來源，該耐火壁材料與玻璃熔化與運送系統之玻璃熔融接觸。例如，在操作期間，耐火材料的粒子可由壁脫落，且夾帶於玻璃熔融中。若耐火材料被完全溶化並大體上均勻地分布於最終玻璃產品中，則可能無法偵測到缺陷。另一方面，若粒子並未熔化，該粒子可能在最終產物中以夾帶物的方式表現該粒子的存在，該夾帶物具有：與周圍的玻璃基質(glass matrix)大體上不同的光學性質。若粒子僅在玻璃均質化步驟(諸如攪拌)後才完全熔化，將形成由局部組成物以及不一致的性質所顯示的條痕。
除了其他因素以外在玻璃熔化與運送系統中的熱剖面(thermal profile)、玻璃熔融與耐火材料之間的反應以及耐火材料受到的機械磨耗決定耐火材料之損耗。就給定的玻璃材料而言，一個特定類型的耐火材料與另一特定類型的耐火材料相比，可更為抗腐蝕。與其他位置相比，在具有較高溫度的位置，相同的耐火材料可經歷更強烈的損耗。耐火材料的不同區域可暴露於不同程度與型態的玻璃熔融對流，以及暴露於不同程度的固體粒子磨耗。
如上所述，許多玻璃熔化熔爐配備有電極，以提供焦耳熱，以促進熔化。可經由側壁或底壁提供電極。由於穿過該等電極的高電流，該等電極傾向於具有：比周圍的耐火材料高的溫度。如此將加熱周圍的耐火材料，造 成鄰近區域的過度損耗。在具有經由側壁而插入的電極的熔爐中，藉由電流加熱玻璃熔融導致玻璃熔融向上對流，使得緊接在上方的耐火材料受到比下方的材料更多的損耗。
根據電極與耐火材料而定，電極與周圍的壁可以不同速率損耗。本發明之發明人已發現：例如，當某些的無鹼鋁硼矽酸鹽玻璃材料在該玻璃熔化熔爐中熔化時，在該玻璃熔化熔爐具有以二氧化鋯磚所建造的壁，以及具有以SnO2陶瓷材料所建造的側壁電極的情況下，電極傾向於以比ZrO2側壁耐火材料更高的速率損耗。因此，若在熔爐中安裝僅具有經定義長度的固定電極，則在一段給定時間之後，電極的前端面將後退至接近鄰近二氧化鋯磚的外部表面，以致於電極將無法防止玻璃熔融流出熔爐。當此舉將要發生時，將必須安裝新的電極，要求關閉電源，停止生產運行，且甚至拆解現有的槽，該等操作可共計成為可觀的成本。
本揭露處理上述之一或多個議題。
因此，本揭露之第一態樣為：一種用於處理玻璃熔融的容器(vessel)，該容器包含：第一側壁、第二側壁以及底壁，其中：該第一側壁與該第二側壁之每一者包含：(A)非電極部分，該非電極部分具有：厚度TH1，且該非電極部分包含：(A1)面對該玻璃熔融之前端非電極表面，該前端非電極表面具有：高度HT1以及寬度WT1、 (A2)後端非電極表面，以及(A3)第一耐火材料；以及(B)至少一個電極，該電極具有：厚度TH2，且該電極包含：(B1)面對該玻璃熔融之前端電極表面，該前端電極表面具有：高度HT2以及寬度WT2、(B2)後端電極部分，該後端電極部分包含：後端電極表面，以及(B3)與該第一耐火材料不同之第二耐火材料；0.01HT2/HT1<1.00；該至少一個電極被嵌入該非電極部分中；該至少一個電極與該非電極部分形成大體上連續的壁；以及電極推動機構，該電極推動機構係配適於：推動該至少一個電極，以相對於該非電極部分，向內往熔爐之中央移動。
容器可為，例如，玻璃熔化熔爐、玻璃調節容器(諸如澄清器)、高溫輸送管、攪拌腔室或上述各種容器的組合，或任何其他裝置，在該裝置中需要加熱玻璃熔融。因此，「處理玻璃熔融」包含：熔化、澄清、調節、包含、攪拌、允許化學反應、使容器中之玻璃冒泡、冷卻、加熱、成形、保持以及流動。容器之特別有利的實施例為：熔化熔爐，在該熔化熔爐中，玻璃原料、玻璃屑與類似物被加熱、反應與攪拌。除了由(由電極所提供並穿經玻璃熔融的)電流所提供的焦耳熱之外，玻璃熔融及/或玻璃熔融之原料可進一步受到其他熱能源所影響，諸如：玻璃熔融表面上方的燃燒火焰、將一或多個側壁及/ 或底壁加熱的外部加熱源，或穿經耐火壁的電流，例如，其中至少一部分壁由諸如鉑或鉑合金的耐火金屬所建構。此種藉由穿經鉑壁的電流所直接加熱的鉑系統有時被稱為：直接電加熱之鉑系統。
容器至少包含：第一側壁、第二側壁以及底壁。該等壁共同界定內部空間，該內部空間可容納液體(諸如玻璃熔融)而不致濺出。內部空間可為各樣形狀，諸如圓柱狀、經變更之圓柱狀、立方體、立方形、梯形體狀、圓錐狀、截斷的圓錐狀或上述形狀之組合。第一側壁與第二側壁可為：立方體或立方形容器之兩個相對的側壁，或是圓柱容器的連續圓柱壁的兩個相對部分。在某些實施例中，兩者側壁皆包含：至少一個電極與非電極部分，該電極與該非電極部分共同形成一連續壁，該連續壁有利地不讓玻璃熔融滲透。非電極部分包含：第一耐火材料，且電極包含：第二耐火材料，該第二耐火材料與第一耐火材料不同。底壁可包含：與第一耐火材料相同或不同之耐火材料。在某些有利的實施例中，底壁亦包含：第一耐火材料。此外，底壁可裝備底壁電極，該底壁電極可或可不包含：第二耐火材料。在第一側壁與第二側壁中的電極以及(選擇性的)底壁電極連接至電源，該電源有利地具有替代電壓，該電源提供經過玻璃熔融的經控制電流，該經控制電流具有所希望的電流密度分布，根據焦耳定律P=I2R，該希望的電流密度分布產生所希望的熱能給玻璃熔融，其中P為電加熱功 率，I為電流且R為玻璃熔融在熔化狀態下的電阻。然後可藉由(例如)對流或傳導，將熱能轉移至玻璃熔融的其他部分。眾所周知，在諸如室溫的低溫下，大多數的玻璃材料為不良電導體；然而，在高溫下，由於玻璃材料中所包含的金屬離子之較高的可動性，玻璃材料的電阻可大幅減少，從而可能焦耳加熱。
當使用在本文中時，電極或非電極部分或側壁之高度係：電極或非電極部分或側壁平行於重力向量方向上的維度，厚度係：垂直於重力向量方向的維度，且大體上與電極及/或非電極部分之前端表面垂直的維度，且寬度係：垂直於厚度與高度兩者之方向的維度。
在某些實施例中，容器之第一側壁與第二側壁大體上相對於容器之中央平面對稱。在該等實施例中，第一側壁與第二側壁之各樣局部、部分或部件的維度(諸如高度、厚度、長度以及類似維度)大體上相同。
在其他實施例中，容器之第一側壁與第二側壁大體上不相對於容器之中央平面對稱。因此，在該等實施例中，第一側壁與第二側壁之各樣局部、部分或部件的維度(諸如高度、厚度、長度以及類似維度)大體上不相同。因此，例如，當提及厚度TH1時，第一側壁的TH1可獨立地且分別地與第二側壁之TH1相等或不同。此舉同樣適用於TH2、HT1、HT2、WT1、WT2之值以及其他維度與參數。
第1圖示意地圖示：根據本揭露之一個特定實施例之 側壁的正面圖，該側壁包含：由第一耐火材料製成的非電極部分101，以及由第二耐火材料製成的多個電極103a、103b、103c、103d、103e、103f、103g、103h與103i，該多個電極共同形成3x3之陣列。有利地，其他之對面側壁具有：大體上對稱之結構，亦即，包含嵌入耐火壁中的3x3陣列電極之結構。在一個側壁上的電極可連接至單一電源的一個極，例如，變壓器之次級線圈之單一引線，而在其他側壁上的電極連接至相同單一電源的其他極。在特別有利的實施例中，在同側上的電極連接至多個分離的電源，每一電源獨立地且分別地被控制，且與在其他側壁上的相應的電極形成多個電迴路。對於極大的玻璃處理裝置(諸如熔化熔爐)而言，可能需要使用大量電極，其中與側壁的整體尺寸相比，電極係相對地小。在第1圖的特定實施例中，側壁之非電極部分具有：整體高度HT1，且每一電極具有：大約相同的高度HT2，且HT2/HT1<1/3。相同側壁上的每一電極可分別地且獨立地被機械地控制，且如所述，相同側壁上的每一電極為可推動的。對於相對小的玻璃處理容器(諸如玻璃熔化熔爐)而言，第1圖中圖示的實施例之設計具有一個缺點。如前所述，由於玻璃熔融之較高溫度與較強對流，側壁之電極與與非電極部分之間的介面特別容易以較高速率腐蝕。因此，具有相對小的尺寸而嵌入壁中的多個電極，在包含於非電極部分中的第一耐火材料與電極之間，創造相對大的總介面區域及/或總長 度，如此可導致不希望之第一耐火材料之高程度的腐蝕，最後造成最終玻璃產物中的夾帶物、條痕或其他組成之非均質性。
第2圖圖示：根據本揭露之玻璃處理容器的第二實施例之側壁的正面圖。在此實施例中，每一側壁包含：(i)非電極部分201，該非電極部分201具有：高度HT1與寬度WT1，該非電極部分201包含：第一耐火材料；以及(ii)複數個電極203a、203b與203c，該複數個電極203a、203b與203c包含：鑲入非電極部分中的第二耐火材料，複數個電極203a、203b與203c之每一者具有：高度HT2與寬度WT2，其中HT2/HT10.50。與第1圖之實施例相比，第2圖的實施例採用具有大得多的HT2/HT1比例的電極。因此，若第2圖之側壁具有與第1圖之側壁相同的高度，則電極203a、203b與203c將比103a、103b、103c、103d、103e、103f、103g、103h、103i之任一者高得多。電極203a、203b與203c之每一者有利地具有：前端表面，該前端表面在一般玻璃處理操作期間與玻璃熔融直接接觸。使用此種大而整塊(monolithic)的電極塊203a、203b與203c顯著地減少電極與非電極耐火材料之間的接觸介面，導致第一耐火材料與第1圖之實施例相比較少的腐蝕。
第3圖示意地圖示：根據實施例，玻璃熔融處理容器之截面部分，該實施例採用與第2圖中圖示的實施例相似的大而整塊的電極塊。在第3圖中，側壁301包含： 整塊的電極塊307與非電極部分303，該電極塊307由較小的電極塊之堆疊所組成，該等較小的電極塊包含：第二耐火材料307a、307b、307c與307d，該非電極部分303包含：多塊第一耐火材料303a、303b與303c。非電極部分具有：總高度HT1與厚度TH1。整塊的電極塊具有：高度HT2與厚度TH2。非電極部分之前端電極表面面向容器之中線300，並且非電極部分之前端電極表面在一般處理期間與玻璃熔融(未圖示)直接接觸。在容器之一般處理期間，電極塊307之前端電極表面與玻璃熔融接觸。在第3圖中所圖示的特定實施例中，前端電極表面之底部係位於底壁之上表面之上，且電極表面之底部與底壁之上表面之間的距離為HT3。
根據本揭露之第一態樣，0.01HT2/HT1<1.00。因此，電極具有：比非電極部分之高度小的高度。電極可具有：相對於總側壁之高度相對小的高度。例如，HT2/HT1之比例可為，例如，0.01、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25以及相似比例。在此種狀況下，相同側壁上可有多個電極，而形成MxN之陣列，該陣列包含：在高度方向上的每一行(column)中的M個電極與在寬度方向上的每一列(row)中的N個電極，諸如在第1圖中圖示的實施例中。此種電極陣列可有利地用於極大的玻璃處理容器，諸如玻璃熔化器，該玻璃熔化器具有至少2公尺之高度，在某些實施例中該玻璃熔化器具有至少3公尺之高度。然而，由於上述與減少第一耐火材料之腐 蝕相關的理由，該第一耐火材料形成非電極部分，在某些實施例中，展現至少0.30的大比例HT2/HT1之大電極係有利的，特別是具有相對小的總側壁高度的實施例，例如，其中HT12公尺，在某些實施例中HT11.8公尺，在某些實施例中HT11.6公尺，在某些實施例中HT11.4公尺，在某些實施例中HT11.2公尺，在某些實施例中HT11.0公尺，在某些實施例中HT10.9公尺，在某些實施例中HT10.8公尺。在某些實施例中，0.50HT2/HT1<1.00甚至更為有利；在某些實施例中0.70HT2/HT1<1.00甚至更為有利。然而，希望前端電極表面之底部係位於底壁之上表面之上，使得最底部電極之底部與玻璃熔融處理容器之底壁的上表面之間至少有不可忽略的距離HT3。已發現，不可忽略的距離HT3有利於形成希望的玻璃熔融中的電流密度分布。在某些實施例中，希望HT35公分，在某些實施例中希望HT310公分，在某些其他實施例中希望HT315公分，在某些其他實施例中希望HT320公分。
(諸如第1圖中所圖示的)大而整塊的電極可由單塊第二耐火材料所製成。因此，可將市售的單塊插入側壁的非電極部分中，以作為電極。在某些實施例中，諸如在第2圖與第3圖中所圖示的實施例中，特別是在希望高大電極的實施例中，由第二耐火材料製成的多個市售現成塊可被相互堆疊，以建造單一的整塊電極。以下作法具有許多獨特優點：使用較小的塊之堆疊，以建構大 而整塊的電極，該電極面對面地形成單一而整塊的電極，該等電極具有相同堆疊大小。首先，具有可接受品質的單體大尺寸整塊耐火電極材料可相當昂貴。與M個較小塊之堆疊體積相等的單體大塊的成本，可比M個小塊總和的成本高得多。第二，當使用相當大尺寸的電極時，總重可能相當重，使得可能難以推動單塊。多塊之堆疊可形成為許多較小且較輕的群體，每一群體可被分別地且獨立地被推動。第三，在建造容器的期間，處理多個小塊比處理單一的易於處理的塊要容易得多，使得可手動地移動塊，而不需重型機械。如此對於在有限空間中的工廠而言為重要的。已進一步證明，就電氣性能而言，多個電極塊之堆疊大體上可運作得與單一大塊大致相同程度。在包含多塊第二耐火材料之經堆疊的電極中，相當希望在個別的塊中以及鄰近的塊之間，沒有大量的空隙或間隙，以確保整體電極的滿意的電、熱與機械表現。空隙或間隙可導致電流密度不均勻、溫度梯度、在操作期間電極之不均勻損耗、壓力以及電極塊之破裂。難以使單一大塊的陶瓷塊具有高組成一致性且沒有間隙，該陶瓷塊典型地用於電極材料。再者，由於製造難度增加，陶瓷塊的尺寸越大，該陶瓷塊將越可能受到殘留應力(residual stress)所影響，該殘留應力可對電極之長期穩定性有害。
因此，在本揭露之某些有利實施例中，多個電極塊形成至少兩個互相堆疊的片段，每一片段連接至分別且獨 立的電極推動機構，該電極推動機構係配適於：推動片段，以分別地且獨立地向內往熔爐之中央移動。第3圖示意地圖示此類型的特定實施例。在此圖中，塊307a與307b共同形成上方片段，且塊307c與307d共同形成下方片段。上方片段的後端表面係經由中間彈性金屬網309a連接至水冷卻套(jacket)311a；且下方片段的後端表面係經由中間彈性金屬網309b連接至水冷卻套311b。推動桿315b在一端與水冷卻套311a的背面連接，並且推動桿315b在另一端與固定架(fixture)(諸如容納容器之建築的金屬框架)317連接；且推動桿315c在一端與水冷卻套311b的背面連接，並且推動桿315c在另一端與固定架317連接。金屬網309a與309b提供水冷卻套以及上方片段與下方片段的後端表面之間的彈性電接觸，從而減少接觸介面的電阻。推動桿315b與315c之末端係藉由螺釘與螺母(screw and nut)結構而固定至固定架317。因此，藉由旋轉螺母319b與319c，可將固定架317與水套之間的桿長加大，有效地將電極後部推向容器中央。在此圖式中，藉由穩定桿315a與315d，將非電極部分之各樣磚頭303a與303b連接至固定架317，使非電極部分之各樣磚頭303a與303b穩定，該等穩定桿315a與315d係分別由螺母319a與319d所固定，如同推動桿315b與315c。因此，當電極塊307被推向容器中央時，包括303a、303b與303c的非電極部分將大體上保持於原地，而不隨著電極塊移動。
藉由側壁之電極與非電極部分的前端表面的耗損率，以決定電極之推動操作的時機、數量與頻率。當使用在本文中時，耗損率或損耗率係定義為：在一般操作期間，厚度減少之平均速度。因此，由以下方式導出電極耗損率：將電極厚度之減少除以時間間隔，該減少在該時間間隔中發生。類似地，由以下方式導出非電極部分耗損率：將非電極厚度之減少除以時間間隔，該減少在該時間間隔中發生。因此：WR1=△TH1/t WR2=△TH2/t
其中△TH1與△TH2分別為電極與非電極部分之厚度改變，且t為持續時間，△TH1與△TH2在該持續時間中發生。假設完全沒有推動，WR1與WR2大致分別相應於電極與非電極部分之前端表面的後退速度。
一般而言，電極前端表面之損耗率越高，則在一段給定時間之後，電極應該被推動得更多，以補償損耗。可藉由建模、憑經驗或建模與憑經驗兩者，以決定側壁之前端表面與非電極部分之確切的損耗率。例如，可藉由以下方式決定損耗率：在操作週期結束時或在熔爐壽命結束時，量測側壁之剩餘電極與非電極部分之尺寸。然後在一段給定時間後，將基於經驗數據計算在類似熔爐的類似狀況下之損耗的確切量。在熔爐的生命週期期間，可連續地以相對緩慢的步調而推動。一般而言，損耗以相對低速發生，例如，以每星期數公釐(或更慢) 的尺度。由於達成精確而小的電極塊移動距離所需的困難以及成本，使得不希望不斷地推動。因此，在某些實施例中，特別是在電極塊大而重的實施例中，希望視熔爐操作之需要，間歇性地推動電極塊，例如，一個月一次、三個月一次、六個月一次、每18個月一次、每兩年一次，以及類似間歇。在某些實施例中，希望在開始熔爐操作時，電極被安裝在容器一般操作之最適位置。在電極的前端表面損耗至一定程度之後，電極被推動，使得前端表面大體上抵達相同的最適位置。
可藉由以下方式實行推動：經由施力器，手動地施加推力給電極的後端部分。在本揭露之某些實施例中，電極推動機構包含：直接或間接地與後端電極部分連接的桿，經由該桿，可將外部推力施加給後端電極部分。例如，在某些實施例中，桿可與後端電極部分之後表面中央接合，使得當往容器中央之方向推動桿時，電極亦被朝該大方向(general direction)被推動。
在本揭露之某些實施例中，電極推動機構包含：複數個桿，該複數個桿直接或間接地在多個位置與後端電極部分連接，經由該複數個桿，可將外部推力施加給後端電極部分，使得至少一個電極的水平與垂直傾斜角度可被控制與調整。例如，在某些實施例中，兩個桿可與後端電極部分之後表面之不同位置接合，每一桿僅負責推動部分電極堆疊。視容器操作之特定需求，可在不同時間或大體上同時地推動兩個桿，從而分別地且獨立地將 電極的兩個片段往容器中央推動。在另一實例中，四個分別的桿在塊的四角附近處與電極塊接合。此多接觸接合允許推動電極塊，並允許將前端電極表面傾斜至所希望之方向。桿與電極塊之接合可為直接的，例如，藉由將桿直接地抵住電極之後端部分。或者，在某些的有利的實施例中，經由中間結構，桿與電極之後端部分間接地接合，該等中間結構諸如：覆蓋電極後端表面整體或部分之水冷卻套或空氣冷卻套、鋼板或鋼帽。使用中間板或中間帽為有利的，因為中間板或中間帽將作為力分散裝置，該力分散裝置將推動桿末端所施加的力轉移至電極之後端部分的相對大的區域，使得可推動易碎的電極材料，而沒有破損的風險，若允許推動桿的小末端直接推動電極塊，則可能已造成該風險。
在本揭露之某些實施例中，電極推動機構包含：自動馬達，該自動馬達被配適於：間歇地或連續地驅動施力器，該施力器直接地或間接地與後端電極部分連接。在某些實施例中，可藉由電腦控制馬達。例如，在上述的推動桿係用於將電極塊向容器中央推動的情況下，可藉由電動化機構推動推動桿，該電動化機構由電動馬達所驅動。設定並控制電動化機構與馬達，使得馬達間歇地被致動，並允許馬達在每一推動操作中運作一段預定時間，使得以預定量將桿推動，從而達成所希望之電極塊推動量。
在某些實施例中，電極推動機構包含：可調整桿，該 可調整桿連接至外部固定架與後端電極部分，該可調整桿之調整使電極被推動。可藉由以下方式達成桿之推動：調整桿在電極後端表面與外部固定架之間的長度，桿與該電極後端表面接合。當距離增加，因為外部固定架將不會移動，因此電極塊然後將受到推力。在一個實施例中，桿具有：附接至外部固定架的螺紋端，螺紋端之旋轉使固定架與桿之末端之間的距離延長，該桿與電極接合。
電極包含：與第一耐火材料不同之第二耐火材料，側壁之非電極部分包含該第一耐火材料。可使用任何在容器之操作溫度下足夠導電的耐火材料。此種用於電極的第二耐火材料之非限制性實例包含：鉑與鉑合金；鉬與鉬合金；石墨與二氧化錫陶瓷以及上述材料之混合物或組合物。在某些實施例中，二氧化錫陶瓷材料特別有利，因為相較於鉑，可以較低成本將二氧化錫陶瓷材料製造得相對較大，且在高溫下，相對於鉬與石墨，二氧化錫陶瓷材料具有高得多的抗氧化力。此外，當二氧化錫電極被腐蝕時，二氧化錫電極可溶解至玻璃熔融中，並且二氧化錫電極可作為澄清器中的澄清劑，以幫助移除玻璃熔融中的氣泡。
側壁之非電極部分所包含的第一耐火材料可為：在特定融化條件下，符合玻璃組成之需求的任何耐火材料。第二耐火材料之非限制性實例包含：氧化鋁、三氧化二鉻、氧化鎂、二氧化矽、鋯石、二氧化鋯以及上述材料 之混合物或組合物。
在本揭露之容器的某些實施例中，在生產活動(production campaign)的大部份期間內，前端電極表面與前端非電極表面維持齊平或相對於前端非電極表面維持凹入，且前端電極表面至前端非電極表面之距離為D1，其中0.0 cmD120.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD118.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD116.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD114.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD112.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD110.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD19.0 cm，在某些其他實施例中0.5 cmD18.0 cm，在某些其他實施例中0.5 cmD15.0 cm，在某些其他實施例中0.5 cmD12.5 cm。在該等涉及(相對於非電極部分)齊平或凹入的電極之實施例中，基本上，僅有電極塊之前端電極表面暴露於玻璃熔融。與涉及突出電極的實施例相比(詳如後述)，此齊平或凹入的電極設計導致：在暴露於玻璃熔融之所有區域上，更容易控制且更為均勻的電流密度分布，因此造成更為均勻的溫度與更為平坦的電極塊前端腐蝕。反之，在突出電極設計中，除了前端電極表面以外，部分的四個側面亦暴露於玻璃熔融。暴露於玻璃熔融之前端部分的不規則角落可受到：玻璃熔融之對流、不同溫度以及不同且不規則的電流密度，造成前端部分之非均勻腐蝕，造成角落附近之高得多的材料移除速率，並造成大粒子(甚至大塊裂片)的第一 耐火材料有較高的機率由電極前端部分脫落。此種大顆粒與裂片可為最終玻璃中夾帶物與條痕的重要來源。在第一耐火材料具有比第一耐火材料慢得多的腐蝕速率的實施例中，凹入電極設計可為特別有利。然而，由前端電極表面至前端非電極表面之距離，D1，不可太大，使得電極仍可經受住玻璃熔融，並且使得電極仍可防止玻璃熔融經由電極與非電極部分的介面流出容器。為此，在某些實施例中，有利地，D1¾TH1，在某些其他實施例中D12/3 TH1，在某些其他實施例中D1½ TH1，在某些其他實施例中D11/3 TH1，在某些其他實施例中D1¼TH1。
在本揭露之容器的某些實施例中，在生產活動的大部份期間內，前端非電極表面相對於前端電極表面維持凹入，且前端電極表面至前端非電極表面之距離為D2，其中0 cmD220 cm，在某些實施例中0.5 cmD218.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD216.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD214.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD212.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD210.0 cm，在某些實施例中0.5 cmD219.0cm，在某些其他實施例中0.5 cmD28.0 cm，在某些其他實施例中0.5 cmD25.0 cm，在某些其他實施例中0.5 cmD22.5 cm。此設計是上述的「突出」電極設計。雖然此實施例具有上述缺點，然而在其他實施例中，突出電極設計可為所希望的，諸如以下實施例：(i)在操作狀況 下，第二耐火材料眾所周知地為強健且抗損耗的；或(ii)希望電極對之前端電極表面之間的距離為小的，因為突出電極對將具有縮短的前端電極表面距離。較短的電極前端表面距離將允許較大的發射電流，且因此將在電極間允許玻璃熔融之較高溫度，且將可能允許容器中較強的玻璃熔融對流與容器中玻璃熔融對流之更好的混合。
在本揭露之容器的某些實施例中，藉由約束機構穩定至少部分的非電極部分，該約束機構連接至外部固定架。在某些實施例中，此種穩定性可為有利的，因為穩定性將防止當推動電極時，非電極部分隨著電極移動。在某些實施例中，側壁之非電極部分包含：包含第一耐火材料之複數個磚，且至少某些該等磚係藉由連接至外部固定架而穩定。
在某些實施例中，有利地，電極之後端部分被冷卻。可藉由以下方法達成此種冷卻：使用(例如)對著後端部分之強力空氣噴流、空氣冷卻套或水冷卻套。如前所述，當使用冷卻套(諸如空氣冷卻套或水冷卻套)時，可使用(或不使用)中間金屬網，將冷卻套直接附接至後端電極表面，且可將推動機構(諸如推動桿)附接至冷卻套，使得當桿被推動時，藉由冷卻套結構，將推動力分散至較大區域。當水冷卻套附接至電極之後端部分時，該水冷卻套可覆蓋後端電極表面之部分或整體。
經由通往電極塊的電纜引線供應電力。可經由(例如)螺絲與類似物，將電纜引線連接至電極之後端部分的相 對小的區域。另一方面，若冷卻套附接至電極塊的後端部分，則以下做法為有利的：將電纜直接連接至套的金屬表面，此做法將允許電流通過相對大的接觸區域而經過電極，該接觸區域在冷卻套與電極塊之間。
在本揭露之容器的特別有利的實施例中，非電極部分相對於電極以較慢的速率損耗。因此，若非電極部分以速率WR1損耗，且電極以速率WR2損耗，則WR1/WR2<1.0，在某些實施例中WR1/WR20.5，在某些實施例中WR1/WR21/3，在某些其他實施例中WR1/WR21/4，在某些其他實施例中WR1/WR21/6，在某些其他實施例中WR1/WR21/8。在該等實施例中，在操作活動的期間內，將電極推向玻璃熔融，將允許電極之差別損耗補償，從而延長容器之操作週期或操作壽命。WR1/WR2比例越小，在操作活動期間推動電極之優點就更為顯著。例如，在某些電極包含SnO2陶瓷塊且非電極部分包含二氧化鋯的實施例中，損耗率之比例WR1/WR2可小於½，與其他裝備有不可推動之電極塊的相同容器相比，推動SnO2陶瓷電極塊可使容器壽命加倍。此外，電極塊之推動操作確保：在操作活動期間，前端電極表面接近最適位置，從而增加融化效率、改良電發射模式、達成所希望的玻璃熔融中之溫度與溫度分布，創造所希望的容器中的對流模式，從而減少由第一耐火材料或第二耐火材料所造成的夾帶物與條痕。
在某些0.1WR1/WR20.5的實施例中，因為相較於 面對玻璃熔融的前端非電極表面，前端電極表面快速地後退，且因為前端電極表面較快地偏離該前端電極表面之最適位置，所以希望相對頻繁的電極推動。
在某些0.5WR1/WR21.0的實施例中，推動電極仍為有利的，以將前端電極表面維持於最適位置，並且避免由於電極塊的過度損耗而使玻璃熔融破裂。
在某些實施例中，電極的厚度TH2比非電極部分的厚度TH1小，亦即，TH1/TH2>1.00。在該等實施例中，前端電極表面與後端電極表面之至少一者係相對於同側之鄰近的非電極表面而凹入。在此實施例中，仍可能推動電極，無論後端電極表面是否相對於後端非電極表面而凹入，且推動電極仍可延長容器壽命，並增進融化效率與品質，因為電極維持在電極塊相對於非電極部分之最適位置，從而確保側壁之機械整體性以及最適電流發射模式。
在某些特別有利的實施例中，電極的厚度TH2至少與非電極部分之厚度TH1一樣大，亦即，TH1/TH21.00，在某些實施例中TH1/TH20.90，在某些實施例中TH1/TH20.80，在某些實施例中TH1/TH20.70，在某些實施例中TH1/TH20.60，在某些實施例中TH1/TH20.50，在某些實施例中TH1/TH20.40，在某些實施例中TH1/TH20.30，在某些實施例中TH1/TH20.20，在某些實施例中TH1/TH20.10。在該等實施例中，可藉由可用於消耗與推動的電極材料量， 以在經延長的容器壽命週期中長程地推動電極。因此，此實施例特別有利於小WR1/WR2比例(例如，0.1WR1/WR20.5)之容器以及高損耗率WR2之電極。該等有利實施例之某些實例中，電極塊之整體厚度的絕大部份突出後端非電極表面，可便利地在該電極塊之末端附接額外的設備組件，而不致接觸側壁之非電極部分的熱的後端表面，該等設備組件諸如：空氣冷卻套或水冷卻套、用於接合推動桿的固定架，以及類似物。在該等實施例中，還希望以滾輪或類似結構支撐電極塊之突出部分的底部，該類似結構可支撐電極塊之突出部分的至少部分重量，同時在電極塊被推向玻璃熔融中央時，協助電極塊滑動。若沒有支撐結構，則電極塊之突出部分的未被支撐的重量可導致前端電極表面向前傾斜，導致形成在電極塊與非電極部分之間的介面處生成的間隙，並導致玻璃熔融由間隙流出容器。
由於推動根據本揭露之第一態樣之電極，因此降低由側壁之非電極部分脫落大粒子的機率。因此，根據本揭露之第一態樣的容器特別有用於：諸如玻璃融化熔爐的容器，該玻璃融化熔爐有至少5%的機率發生以下狀況：第一耐火材料之150 μm的粒子由非電極部分脫落而成為最終玻璃產品中的夾帶物，在某些實施例中有至少8%的機率，在某些實施例中有至少10%的機率，在某些其他實施例中有至少20%的機率。此機率越高，則本揭露之第一態樣越有利，因為根據此第一態樣，使用大塊電 極顯著地減少電極與非電極部分之間的介面區域，從而首先減少產生第一耐火材料之此種大粒子的機率。
在根據本揭露之第一態樣的容器的某些實施例中，非電極部分之最低部分比底壁之上表面低，使得非電極部分之最低部分係部分地藉由底壁而被穩定。在該等實施例中，當電極塊被推向容器中央時，緊接電極塊下方的非電極部分向前移動的趨勢被減少或被完全消除，該向前移動的趨勢係來自介於電極塊與非電極部分之間的摩擦力。
本揭露之第二態樣係關於一種用於處理玻璃熔融的容器，該容器包含：第一側壁、第二側壁以及底壁，其中：該第一側壁與該第二側壁之每一者包含：(A)非電極部分，該非電極部分具有：厚度TH1，且該非電極部分包含：(A1)面對該玻璃熔融之前端非電極表面，該前端非電極表面具有：高度HT1以及寬度WT1、(A2)後端非電極表面，以及(A3)第一耐火材料；以及(B)至少一個電極，該電極具有：厚度TH2，且該電極包含：(B1)面對該玻璃熔融之前端電極表面，該前端電極表面具有：高度HT2以及寬度WT2、(B2)後端電極部分，該後端電極部分包含：後端電極表面，以及(B3)與該第一耐火材料不同之第二耐火材料；0.01HT2/HT11.00；該至少一個電極被嵌入該非電極部分中；該至少一個電極與該非電極部分形成大體上連續的 壁，該大體上連續的壁大體上不讓該玻璃熔融滲透；且其中該至少一個電極包含：多塊該電極材料之堆疊，以形成一連續且整塊的電極體。
因此，本揭露之第二態樣與第一態樣不同之處在於：在第一態樣中，電極推動機構為了移動電極之目的而存在，電極可或可不為：多塊之堆疊；而在第二態樣中，電極包含：多塊之堆疊，且容器可或可不包含：電極推動機構。第一態樣與第二態樣互相重疊。描述於上述發明內容中的第二態樣之各樣實施例可或可不落在第一態樣的範圍內，且反之亦然。因此，可由具有共同特徵之第一態樣之各樣實施例的上述描述，推論第二態樣之各樣實施例的細節與優點。
本揭露之第三態樣為：一種使用容器處理玻璃熔融的方法，該容器係根據本揭露之第一態樣或第二態樣。該方法包含以下步驟：(I)提供熔爐，該熔爐包含：第一側壁、第二側壁以及底壁，其中：該第一側壁與該第二側壁之每一者包含：(A)非電極部分，該非電極部分具有：厚度TH1，且該非電極部分包含：(A1)面對該玻璃熔融之前端非電極表面，該前端非電極表面具有：高度HT1以及寬度WT1、(A2)後端非電極表面，以及(A3)第一耐火材料；以及(B)至少一個電極，該電極具有：厚度TH2，且該電極包含：(B1)面對該玻璃熔融之前端電極表面，該前端電 極表面具有：高度HT2以及寬度WT2、(B2)後端電極部分，該後端電極部分包含：後端電極表面，以及(B3)與該第一耐火材料不同之第二耐火材料；該至少一個電極被嵌入該非電極部分中；該至少一個電極與該非電極部分形成大體上連續的壁，該大體上連續的壁大體上不讓該玻璃熔融滲透；TH1/TH21.00；0.50HT2/HT11.00該熔爐包含：電極推動機構，該電極推動機構係配適於：推動該至少一個電極，以相對於該非電極部分，向內往該熔爐之中央移動；以及(II)將該電極向內往該熔爐之中央推動，以適應在生產活動期間該電極前端表面之損耗。
因此，可藉由參考第一態樣與第二態樣之各樣實施例之上述描述，推論(描述於上述發明內容中的)第三態樣之各樣實施例之細節與優點。
具體言之，根據本揭露之第三態樣之方法包含以下步驟：在電極之操作期間，將電極向內往該熔爐之中央推動，以適應損耗。推動電極之方式與時機係如上針對第一態樣與第二態樣之各樣實施例所述。當藉由操作容器之工人手動地進行推動，希望切斷供應至電極的電源引線之電源供應，以確保工人之安全。還希望在短時間內進行推動操作，以使玻璃處理(諸如熔化程序)之干擾最小化。緊接著所希望的推動量已經達成之後，工人離 開容器，恢復供電，使得正常操作恢複。已證明，可在2小時之內完成電極對之推動操作，在某些實施例中為1小時之內，在某些其他實施例中為30分鐘之內，在某些其他實施例中為15分鐘之內，從而對玻璃生產操作整體產生小的擾動(即使有擾動的話)。
對本發明技術領域中具有通常知識者而言，顯然地，可對本發明進行各樣修改與變化，而不致偏離本發明之範疇與精神。因此，本發明意欲涵蓋此發明之修改與變化，倘若該等修改與變化落在隨附申請專利範圍之範疇中及該等隨附申請專利範圍之均等之範疇中。
101‧‧‧非電極部分
103a‧‧‧電極
103b‧‧‧電極
103c‧‧‧電極
103d‧‧‧電極
103e‧‧‧電極
103f‧‧‧電極
103g‧‧‧電極
103h‧‧‧電極
103i‧‧‧電極
201‧‧‧非電極部分
203a‧‧‧電極
203b‧‧‧電極
203c‧‧‧電極
300‧‧‧容器之中線
301‧‧‧側壁
303‧‧‧非電極部分
303a‧‧‧第一耐火材料
303b‧‧‧第一耐火材料
303c‧‧‧第一耐火材料
307‧‧‧電極塊
307a‧‧‧第二耐火材料
307b‧‧‧第二耐火材料
307c‧‧‧第二耐火材料
307d‧‧‧第二耐火材料
309a‧‧‧金屬網
309b‧‧‧金屬網
311a‧‧‧水冷卻套
311b‧‧‧水冷卻套
315a‧‧‧穩定桿
315b‧‧‧推動桿
315c‧‧‧推動桿
315d‧‧‧穩定桿
317‧‧‧固定架
319a‧‧‧螺母
319b‧‧‧螺母
319c‧‧‧螺母
319d‧‧‧螺母
HT1‧‧‧高度
HT2‧‧‧高度
HT3‧‧‧距離
WT1‧‧‧寬度
WT2‧‧‧寬度
TH1‧‧‧厚度
TH2‧‧‧厚度
在隨附圖式中，
第1圖示意地圖示：根據本揭露之實施例的玻璃熔融處理容器之側壁的正面圖，第1圖包含：鑲嵌在非電極耐火壁中的電極陣列。
第2圖示意地圖示：根據本揭露之另一實施例的玻璃熔融處理容器之側壁的正面圖，第2圖包含：鑲嵌在非電極耐火壁中的大且整塊的電極陣列。
第3圖示意地圖示：根據本揭露之另一實施例的部分玻璃熔融處理容器的截面圖，第3圖包含：由電極塊之堆疊所形成的大且整塊的電極。
201‧‧‧非電極部分
203a‧‧‧電極
203b‧‧‧電極
203c‧‧‧電極
HT1‧‧‧高度
HT2‧‧‧高度
WT1‧‧‧寬度
WT2‧‧‧寬度

Claims (25)

  1. 一種用於使一玻璃熔融成形及/或包含一玻璃熔融的容器(vessel)，該容器包含：一第一側壁、一第二側壁以及一底壁，其中：該第一側壁與該第二側壁之每一者包含：(A)一非電極部分，該非電極部分具有：一厚度TH1，且該非電極部分包含：(A1)面對該玻璃熔融之一前端非電極表面，該前端非電極表面具有：一高度HT1以及一寬度WT1、(A2)一後端非電極表面，以及(A3)一第一耐火材料；及(B)至少一個電極，該電極具有：一厚度TH2，且該電極包含：(B1)面對該玻璃熔融之一前端電極表面，該前端電極表面具有：一高度HT2以及一寬度WT2、(B2)一後端電極部分，該後端電極部分包含：一後端電極表面，以及(B3)與該第一耐火材料不同之一第二耐火材料；0.01HT2/HT1<1.00；該至少一個電極被嵌入該非電極部分中；以及該至少一個電極與該非電極部分形成一大體上連續的壁，其中該至少一個電極包含：該電極材料之多塊形成之一堆疊，以形成一連續且整塊(monolithic)的電極體。
  2. 如請求項1所述之容器，其中0.30HT2/HT1<1.00。
  3. 如請求項1或請求項2所述之容器，其中TH1/TH2 1.00。
  4. 如請求項1或請求項2所述之容器，進一步包含一電極推動機構，該電極推動機構係配適於：推動該至少一個電極，以相對於該非電極部分，向內往熔爐(furnace)之中央移動。
  5. 如請求項1或請求項2所述之容器，其中多塊形成之該堆疊中之該等多塊形成至少兩個片段，每一片段連接至一分別且獨立的電極推動機構，該分別且獨立的電極推動機構係配適於：推動該片段，以獨立地且分別地向內往該熔爐之該中央移動。
  6. 如請求項4所述之容器，其中該電極推動機構包含：一桿，該桿直接地或間接地與該後端電極部分連接，經由該桿，可將一外部推力施加給該後端電極部分。
  7. 如請求項4所述之容器，其中該電極推動機構包含：一可調整桿，該可調整桿連接至一外部固定架(fixture)與該後端電極部分，該可調整桿之調整使該電極被推動。
  8. 如請求項1或請求項2所述之容器，其中該電極包含以下至少一者：鉑、鉬、石墨與二氧化錫陶瓷以及鉑、鉬、石墨與二氧化錫陶瓷之混合物與組合物。
  9. 如請求項1或請求項2所述之容器，其中該第一耐火材料係選自以下材料：氧化鋁、三氧化二鉻、氧化鎂、鋯石與二氧化鋯以及氧化鋁、三氧化二鉻、氧化鎂、鋯石與二氧化鋯之混合物與組合物。
  10. 如請求項1或請求項2所述之容器，其中在一生 產活動(production campaign)的大部份期間內，該前端電極表面與該前端非電極表面維持劑平或相對於該前端非電極表面維持凹入，且該前端電極表面至該前端非電極表面之距離為D1，且0cmD120cm。
  11. 如請求項1或請求項2所述之容器，其中在一生產活動(production campaign)的大部份期間內，該前端非電極表面相對於該前端電極表面維持凹入，且該前端電極表面至該前端非電極表面之距離為D2，且0cm<D210cm。
  12. 如請求項1或請求項2所述之容器，其中該後端電極表面之至少一部分係連接至一水冷卻套(jacket)或一空氣冷卻套。
  13. 如請求項1或請求項2所述之容器，其中該後端電極表面之至少一部分係連接至一電源引線(electrical supply lead)。
  14. 如請求項1或請求項2所述之容器，其中在一生產活動的期間內，該非電極部分以一速率WR1損耗，且該電極以一速率WR2損耗，WR1/WR2<1.0。
  15. 如請求項14所述之容器，其中WR1/WR20.5。
  16. 如請求項1或請求項2所述之容器，其中有至少5%的機率發生以下狀況：該第一耐火材料之一150μm的粒子由該非電極部分脫落(dislodge)而成為該最終玻璃產品中的一夾帶物。
  17. 一種使用一容器以用於使一玻璃熔融成形及/或 包含一玻璃熔融的方法，該容器包含：一第一側壁、一第二側壁以及一底壁，其中：該第一側壁與該第二側壁之每一者包含：(A)一非電極部分，該非電極部分具有：一厚度TH1，且該非電極部分包含：(A1)面對該玻璃熔融之一前端非電極表面，該前端非電極表面具有：一高度HT1以及一寬度WT1、(A2)一後端非電極表面，以及(A3)一第一耐火材料；及(B)至少一個電極，該電極具有：一厚度TH2，且該電極包含：(B1)面對該玻璃熔融之一前端電極表面，該前端電極表面具有：一高度HT2以及一寬度WT2、(B2)一後端電極部分，該後端電極部分包含：一後端電極表面，以及(B3)與該第一耐火材料不同之一第二耐火材料；0.01HT2/HT11.00；該至少一個電極被嵌入該非電極部分中；該至少一個電極與該非電極部分形成一大體上連續的壁，該大體上連續的壁大體上不讓該玻璃熔融滲透；且其中有至少5%的機率發生以下狀況：該第一耐火材料之一10μm的粒子由該非電極部分脫落而成為該最終玻璃產品中的一夾帶物。
  18. 一種用於使一玻璃熔融成形及/或包含一玻璃熔融的方法，該方法包含以下步驟：(I)提供一熔爐，該熔爐包含：如請求項1所述之容器；及 (II)推動電極向內往該熔爐之中央移動，以在一生產活動的期間內，調節該電極之該前端表面之損耗。
  19. 如請求項18所述之方法，其中多塊形成之該堆疊中之該等多塊形成至少兩個片段，每一片段連接至一分別且獨立的電極推動機構，該分別且獨立的電極推動機構係配適於：推動該片段，以獨立地且分別地向內往該熔爐之該中央移動。
  20. 如請求項18所述之方法，其中在步驟(II)中，使用一電極推動機構來推動該電極，該電極推動機構包含：一桿，該桿直接地或間接地與該後端電極部分連接，經由該桿將一外部推力施加給該後端電極部分以推動該電極。
  21. 如請求項18或請求項19或請求項20所述之方法，其中在一生產活動的大部份期間內，在步驟(II)中，推動該電極，使得該前端電極表面與該前端非電極表面維持劑平或相對於該前端非電極表面維持凹入，且該前端電極表面至該前端非電極表面之距離為D1，且0cmD110cm。
  22. 如請求項18或請求項19或請求項20所述之方法，其中在一生產活動的大部份期間內，在步驟(II)中，推動該電極，使得該前端非電極表面相對於該前端電極表面維持凹入，且該前端電極表面至該前端非電極表面之距離為D2，且0cm<D210cm。
  23. 如請求項18或請求項19或請求項20所述之方法，其中在一生產活的期間內，該非電極部分以一速率WR1 損耗，且該電極以一速率WR2損耗，WR1/WR2<1.0。
  24. 如請求項23所述之方法，其中WR1/WR20.5。
  25. 如請求項18或請求項19或請求項20所述之方法，其中有至少5%的機率發生以下狀況：該第一耐火材料之一10μm的粒子由該非電極部分脫落而成為該最終玻璃產品中的一夾帶物。
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