WO2009051461A1 - Horno para fundición de vidrio construido integralmente con concreto refractario - Google Patents

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WO2009051461A1
WO2009051461A1 PCT/MX2007/000121 MX2007000121W WO2009051461A1 WO 2009051461 A1 WO2009051461 A1 WO 2009051461A1 MX 2007000121 W MX2007000121 W MX 2007000121W WO 2009051461 A1 WO2009051461 A1 WO 2009051461A1
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alumina
furnace
glass
silica
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Inventor
Humberto Calderon Degollado
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Compañia Vidriera, S.A. De C.V.
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/42—Details of construction of furnace walls, e.g. to prevent corrosion; Use of materials for furnace walls
    • C03B5/43—Use of materials for furnace walls, e.g. fire-bricks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235—Heating the glass
    • C03B5/237—Regenerators or recuperators specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/2375—Regenerator brick design ; Use of materials therefor; Brick stacking arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Definitions

  • the present invention relates to glass melting furnaces and more specifically to glass melting furnaces for the manufacture of glass or flat glass containers, built entirely with refractory concrete.
  • furnaces for glass production considers the use of masonry, that is, the use of bricks and blocks that are assembled by mortar and / or cement to erect each of the parts of which the unit is composed.
  • Such materials, of refractory type, are chosen with the purpose of reaching a useful life of not less than 12 years before requiring a total reconstruction.
  • the design of a furnace is contemplated whose sections are integrally constructed with refractory concrete, and which are integrally and hermetically joined forming a monolithic furnace.
  • the benefits obtained from this are the following: greater tightness; fact that improves thermal efficiency, resulting in fuel savings; greater durability in critical areas due to erosion reduction, and chemical corrosion, resulting from the absence of joints between the structural components. Due to the design of large elements, it is possible to achieve a significant reduction in construction time, since sections are formed directly at the construction site, a significant reduction in the time required for heating and initial phase of construction is also achieved. operation. OBJECTIVES OF THE INVENTION It is therefore a main objective of the present invention, to provide a glass melting furnace, built entirely with refractory concrete.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of a side elevation of a furnace for the smelting of glass for the manufacture of containers, schematized,. showing its various sections constituted of various materials according to their coding, in accordance with the present invention
  • Figure 2 is a sectional and top plan view of the oven of Figure 1, showing its various sections constituted of various materials according to their coding;
  • Figure 3 is a conventional perspective view of the regeneration section, showing its regenerating chambers and with its side, front, rear and vault walls.
  • Figure 4 is a conventional perspective view of the throat that connects the regeneration section with the casting section;
  • Figure 5 is a conventional perspective view, showing the smelting section of the monolithic furnace of the present invention.
  • Figure 6 is a view is a cross-sectional view of a side elevation, enlarged, in detail, of the refining section of Figure 1.
  • Figure 7 comprises a diagram of the codings of the various materials that constitute the furnace of the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION.
  • a typical glass melting furnace of the type known as Regenerative Furnace, end port or "End-Port” comprises sections that perform specific functions such as at least one section of •. SF foundry; an SR refining section and an SRG regeneration section,
  • the thickness calculated based on the design is such that the life of the operating unit is equal to that of a conventional furnace, that is, of at least 12 years of life until its next repair, during this period of life the maintenance of minor hot maintenance is considered to preserve the unit, as is common practice in current glass furnaces.
  • REGENERATION SECTION Regenerating Chambers.
  • the regenerating chambers CRG1 and CRG2 ( Figures 2 and 3) of the oven H are subject to thermal changes due to the burn cycle from one side of the oven H, likewise, are subject to a temperature differential from the gas outlet 1 of combustion of the foundry section SF at approximately 1550 0 C to base 2 of the regenerating chambers CRG1 'and CRG2 between approximately 400 and 500 0 C, for which reason materials that behave stable under said operating conditions were considered.
  • the vault 7 and over-vault 8 of the CRG regenerating chambers ( Figure 3) are constructed with silica refractory concrete with high silica content and low calcium oxide content.
  • a high alumina content refractory > 99.0%
  • low content were considered of calcium oxide ( ⁇ 0.2%), the chemical stability of the alpha alumina used, prevents reactivity with other materials, likewise, the presence of low calcium oxide content prevents reactivity with other compounds such as heavy metals of fuels fossils, making a monolithic refractory of high chemical resistance.
  • the refractory materials in contact with glass are of the zirconium-alumina-silica type, which have included in their chemical composition the zirconium oxide because the presence of this gives the products a high resistance to corrosion, Ia abrasion and compression. For this reason the materials that are in contact with glass in the furnace H Figures 1, 2 and 5) of the present invention, consider the use of refractory concrete to form monolithic pieces with zircon-alumina-silica refractory material containing 20 to 24% zirconium oxide, as described in US 4,053,321, so that :.
  • the bottom layer 20 of the floor P of the foundry section SF ( Figure 5) is constructed of aluminum-silicate refractory concrete; o
  • the intermediate layer 21 of the floor P ( Figure 5), is constructed with high alumina refractory concrete;
  • the top layer 22 of the floor P ( Figure 5) is constructed with zircon-alumina-silica refractory concrete. This last layer is the one that is in contact with glass
  • Cup o Cup 23 of the SF cast iron section ( Figure 5), including both side loaders 24a and 24b, are constructed of zircon-alumina-silica refractory concrete.
  • Superstructure o Cup 23 of the SF cast iron section ( Figure 5), including both side loaders 24a and 24b, are constructed of zircon-alumina-silica refractory concrete.
  • the superstructure SE of the furnace H comprising the overhang 25, the front wall 26, rear wall 27 and side walls 28a and 28b of the homo H ( Figure 5), require materials that resist high temperature, since they are subject to the presence of flames , and that offer resistance to the atmosphere of the combustion gases and gaseous and volatile compounds of the manufacture of glass, such as the dragging of "carry over" raw materials, sodium oxide, sodium hydroxide, etc. It is for this reason that in the selection of materials to form the SE superstructure, high alumina refractory material was used, which offers a high melting point and chemical resistance to the corrosion of the alkaline environment of the glass and acid of the flue gases for the neutral character it presents.
  • Vault 29 is the construction element of the foundry section SF ( Figure 5) that closes the upper space of the glass melting furnace H and in this design the high-content SiO2 refractory concrete (> 99%) is considered. low concentration of calcium oxide ( ⁇ 0.2%) unlike the conventional refractory that uses between 2.5 to 3.5% CaO.
  • the realization of a single piece of the vault 29 avoids all kinds of joint joints between blocks and allows greater tightness with the oven walls, significantly reducing the presence of cracks and joints.
  • This condition coupled with the high SiO2 content and low CaO concentration reduces the reactivity potential between the volatile alkali phases of the oven H and the silica, avoiding the reactivity between said compounds.
  • it reduces the potential for generating corrosion points between joints due to the absence of heat leaks and vapors that prevent the formation of liquid phases that form the so-called rat holes "rat holes”.
  • Sealing ( Figure 5) are constructed with silica refractory concrete with high silica content and low calcium oxide content; Throat: o Throat 31 ( Figures 1 and 2) is manufactured with zircon-alumina-silica refractory concrete REFINING SECTION: o Base 40 ( Figure 6) of refiner cup floor is constructed with alumino-silicate refractory concrete; The upper body 41 of the refiner cup TR and the upper layer 42 of contact with glass ( Figure 6), are constructed with zircon-alumina-silica refractory concrete.
  • Regenerative chambers or In the lower area, the side walls 3a and 3b, front wall 4 and rear wall 5a, were constructed with concrete aluminosilicate refractory alumina content of 36 to 38% with a thickness of 28.5 "in Ia lower part and 24 "thick in the upper part, and central wall 6a with a thickness of 33" in the lower part and 24 "thick in the upper part respectively, which are exposed to a temperature between approximately 400 to 800 0 C. o In the intermediate zone, the side walls 3c and 3d, front wall 4b, rear wall 5b and central wall 6b, exposed to temperatures of approximately 800 to 1100 0 C, were constructed of high alumina refractory concrete, with content of AI 2 O3, 24 "thick.
  • the side walls 3e and 3f, front wall 4c, rear wall 5c and central wall 6c which are exposed to temperatures of approximately 1100 to 1500 0 C, they constructed of high alumina refractory concrete with AI 2 O 3 contents of 85 to 91%, 24 "thick, or Vault 7 and over-vault 8, sealed, were constructed of silica-refractory concrete with high silica content and low calcium oxide content, with 13.5 "thickness in the vault 7 and 2" thickness in the sealing vault.
  • Ports: •; - o Each of the ports 10a and 10b were constructed, in monolithic form of high alumina refractory concrete with AI 2 O 3 contents of 85 to 91%, with a thickness of side walls 11a and 11b, 9 " , with a thickness of vault 12, of 12 ", and a floor 13 of variable thickness of 9" next to 5 cameras and of 4.5 "in the nose of the port floor.
  • the bottom layer 20 of the floor P was constructed of refractory concrete 10 alumino-silicate of alumina content from 47 to 52.5%, 18 "thick; or The intermediate layer 21 of the floor P high alumina refractory concrete was constructed with AI 2 O 3 contents of 85 to 91%, 8 "thick; I
  • the top layer 22 of the floor P was constructed of refractory concrete of 15 zircon-alumina-silica with zirconium oxide content of 20 to 24%, of
  • o Cup 23 was constructed of zircon-alumina-silica refractory concrete containing 20 to 24% zirconium oxide, 18" thickness of 20 "thickness including both chargers.
  • Vault 29 and sealing over-vault 30 were constructed of concrete refracting silica with high content of silica and low content of calcium oxide, with 13.5 "thickness in vault 29 and 2" thickness in the envelope - sealing vault.
  • Throat 31 was constructed of zircon-alumina-silica refractory concrete with 20 to 24% zirconium oxide content. REFINING SECTION. o
  • the Base 40 of the floor of the cup was constructed of alumina-silicate refractory concrete of alumina content of 47 to 52.5%, 7.5 "thick. o
  • the upper body 41 of the cup is and the upper layer 42 of contact with glass , were constructed of zircon-alumina-silica refractory concrete with zirconium oxide content of 20 to 24%, with a thickness of 10 "in the upper body 41 and 6" thick in the upper layer 42 of contact with glass.

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Abstract

Horno de fundición de vidrio compuesto por diversas secciones de horno, construidas integralmente con concreto refractario de diversos materiales refractarios de acuerdo a las condiciones de operación, ambiente químico, temperatura y carga mecánica a las que estén expuestas sus diferentes secciones, así como el espesor de materiales necesario para garantizar una integridad estructural y durabilidad equiparables a las de hornos diseñados de manera convencional y un menor costo de inversión.

Description

HORNO PARA FUNDICIÓN DE VIDRIO CONSTRUIDO INTEGRALMENTE CON CONCRETO REFRACTARIO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
A. CAMPO DE LA INVENCIÓN: La presente invención se refiere a hornos para fundición de vidrio y más específicamente a hornos para fundición de vidrio para Ia fabricación de envases de vidrio o vidrio plano, construidos integralmente con concreto refractario.
B. DESCRIPCIÓN DEL ARTE RELACIONADO
El diseño convencional de hornos para producción de vidrio considera el empleo de mampostería, es decir, el uso de ladrillos y bloques que son ensamblados mediante mortero y/o cemento para erigir cada una de las partes de las que se compone Ia unidad. Tales materiales, de tipo refractario, son elegidos con finalidad .de alcanzar una vida útil no menor a 12 años antes de requerir una reconstrucción total.
La reparación de los hornos convencionales para Ia producción de vidrio, se ha llevado a cabo tradidonalmente, reparando las secciones dañadas o desgastadas reemplazando los ladrillos y bloques dañados o desgastados, con ladrillos o bloques nuevos, incorporándolos a las secciones de horno mediante mortero y/o cemento.
No obstante, con Ia aparición de los concretos refractarios, Ia reparación de las secciones de horno se ha simplificado al requerirse solo el retiro de los ladrillos o bloques refractarios de las zonas afectadas, y el llenado de dichas zonas directamente mediante cemento refractario, sin necesidad de instalar ladrillos refractarios. Ejemplos de- cementos refractarios para hornos de fundición de vidrio, se encuentran descritos en las patentes Norteamericanas Nos.: 7,176,153 de Anderson, para un sistema refractario de alúmina, zirconio y sílice que, como se menciona en Ia citada patente, puede usarse para producir bloques o para usarse directamente en un porción desgastada del horno; 6,313,057 de Brown y otros, para un material refractario de sílice fundida fabricado con granos de cuarzo, que contiene un aglutinante de óxido de calcio; 6,158,248 de Beppu, para un refractario fundido vaciado de alúmina, zirconio y sílice; 6,554,058, entre otras. No obstante, todos estos cementos refractarios se han utilizado solo para fabricar bloques y para reparar porciones desgastadas de las secciones del horno.
En el caso de Ia presente invención, se contempla el diseño de un horno cuyas secciones están construidas integralmente con concretos refractarios, y que están integral y herméticamente unidas formando un horno monolítico. Los beneficios obtenidos de ello son los siguientes: mayor hermeticidad; hecho que mejora Ia eficiencia térmica, derivando en un ahorro de combustible; mayor durabilidad en zonas críticas debido a Ia reducción de erosión , y corrosión química, resultado de Ia ausencia de juntas entre los componentes estructurales. Debido al diseño de elementos de gran tamaño, es posible lograr una reducción significativa en el tiempo de construcción, ya que se forman las secciones directamente en el lugar de construcción, igualmente se logra una reducción significativa en el tiempo requerido para calentamiento y fase inicial de operación. OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN Es por lo tanto un objetivo principal de Ia presente invención, proporcionar un horno para fundición de vidrio, construido integralmente con concreto refractario.
Es un objetivo adicional de Ia presente invención, proporcionar un horno para fundición de vidrio, de Ia naturaleza anteriormente descrita, que presenta una mayor hermeticidad, Io cual mejora su eficiencia térmica representando un ahorro de combustible.
Es además un objetivo principal de Ia presente invención, proporcionar un horno para fundición de vidrio, de Ia naturaleza anteriormente descrita, que tiene una mayor durabilidad en las zonas críticas del horno, debido a Ia reducción de erosión y corrosión química, resultado de Ia ausencia de juntas entre los componentes estructurales.
Es aún un objetivo adicional de Ia presente invención, proporcionar un horno para fundición de vidrio, de Ia naturaleza anteriormente descrita el cual, debido al diseño de sus elementos de gran tamaño, es posible lograr una reducción significativa en el tiempo de construcción, asi como en el tiempo requerido para calentamiento en su fase inicial de operación.
Estos y otros objetivos y ventajas del horno para Ia fundición de vidrio, con concretos refractarios, de Ia presente invención, podrán ser visualizadas por los expertos en el ramo, de Ia siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas de Ia invención, que quedarán dentro del alcance de Ia invención que se reivindica. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 , es una vista en corte transversal de una elevación lateral de un horno para Ia fundición de vidrio para Ia fabricación de envases, esquematizada, . mostrando sus diversas secciones constituidas de diversos, materiales según su codificación, de conformidad con Ia presente invención;
La Figura 2, es una vista en corte y en planta superior, del horno de Ia Figura 1 , mostrando sus diversas secciones constituidas de diversos materiales según su codificación;
La Figura 3, es una vista en perspectiva convencional de Ia sección de regeneración, mostrando sus cámaras regeneradoras y con sus muros laterales, frontales, traseros y bóvedas.
La Figura 4, es una vista en perspectiva convencional, de Ia garganta que conecta Ia sección de regeneración, con Ia sección de fundición;
La Figura 5, es una vista en perspectiva convencional, mostrando Ia sección de fundición del horno monolítico de Ia presente invención; y
La Figura 6, es una vista es una vista en corte transversal de una elevación lateral, agrandada, en detalle, de Ia sección de refinación de Ia Figura 1.
La Figura 7, comprende un esquema de las codificaciones de los diversos materiales que constituyen el horno de Ia presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN.
El horno para Ia fundición de vidrio, de Ia presente invención, se describirá a continuación haciendo referencia a las modalidades específicas del mismo, haciendo referencia a los dibujos que se acompañan como una ilustración de estas, en donde los mismos signos se refieren a las mismas partes de las figuras mostradas
Un horno típico para fundición de vidrio, del tipo conocido como Horno Regenerativo, de puerto de extremo o "End-Port" comprende secciones que desempeñan funciones específicas tales como, al menos: una sección de • . fundición SF; una sección de refinación SR y una sección de regeneración SRG,
(Figuras 1 y 2), las cuales, de conformidad con la presente invención, está cada una constituida integralmente de concreto refractario de materiales y características específicas y se describirán a continuación detalladamente en Ia
5 secuencia en que se construye un horno de este tipo.
Respecto al tipo de materiales que se usan para Ia construcción del horno que se describirá a continuación, es importante mencionar que el espesor calculado en base al diseño es tal que Ia vida de Ia unidad operativa sea igual a Ia de un horno convencional es decir, de al menos 12 años de vida hasta su próxima reparación, durante este período de vida se considera Ia realización de mantenimientos menores en caliente para preservar la unidad, como es práctica común en los hornos de vidrio actuales. SECCIÓN DE REGENERACIÓN: Cámaras Regeneradoras. Las cámaras regeneradoras CRG1 y CRG2 (Figuras 2 y 3) del horno H están sujetas a cambios térmicos debidas al ciclo de quemado de un lado al otro del horno H, así mismo, están sujetas a un diferencial de temperaturas desde Ia salida 1 de gases de combustión de Ia sección de fundición SF a aproximadamente 15500C hasta Ia base 2 de las cámaras regeneradoras CRG1 ' y CRG2 entre aproximadamente 400 y 5000C, por Io que se consideraron materiales que se comportan estables bajo dichas condiciones de operación.
Así mismo, debido a su condición cambiante de entrada de aire de combustión (21% 02) y salida de gases (4-5 % 02) están expuestas a cambios de estado de oxidación-reducción a Ia vez que presentan el gradiente térmico mencionado. .• - Para la construcción de cámaras regeneradoras CRG1 y CRG2 se consideraron los siguientes materiales refractarios de alúmina-sílice, los cuales por su carácter anfótero están preparados para resistir en ambientes ácidos como los presentados por los gases de combustión y básicos de los materiales de muros laterales y centrales de regeneradores. o La zona inferior, muros laterales 3a y 3b, muro frontal 4a, muro trasero 5a y muro central 6a (Figura 3) que están expuestos a temperaturas desde aproximadamente 400 a 8000C, se construyen con concreto refractario de alumino-silicato. o La zona intermedia, muros laterales 3c y 3d, muro frontal 4b, muro trasero 5b, y muro central 6b (Figura 3), expuestos a temperaturas desde aproximadamente 800 a 11000C, se construyen con concreto refractario de alta alúmina y bajo contenido de óxido de calcio. o La zona superior, muros laterales 3e y 3f, muro frontal 4c, muro trasero 5c y muro central 6c (Figura 3), los cuales están expuestos a temperaturas de operación desde aproximadamente 1100 a 15000C, se construye con concreto refractario de alta alúmina y bajo contenido de óxido, de calcio. o Finalmente, la bóveda 7 y sobre-bóveda 8 de sellado de las cámaras regeneradoras CRG (Figura 3), se construyen con concreto refractario sílico de alto contenido de sílice y bajo contenido de óxido de calcio. Estos materiales refractarios ofrecen una resistencia alta a la presión bajo condiciones de quemado y alta resistencia a los cambios bruscos de temperatura debidos a los cambios de ciclos de quemado. Así mismo a las temperaturas de trabajo presentan una amplia resistencia química a los gases y vapores condensables', tales como el sulfato de sodio. Puertos:
Para Ia construcción de los puertos 10a y 10b que unen las cámaras regeneradoras CRG1 y CRG2 (Figuras 2 y 4) con Ia sección de fundición SF del horno H, se considero un refractario de alto contenido de alúmina (>99.0 %) y bajo contenido de óxido de calcio (<0.2%), Ia estabilidad química del alfa alúmina utilizada, evita Ia reactividad con otros materiales, así mismo, Ia presencia de bajo contenido de óxido de calcio evita Ia reactividad con otros compuestos tales como los metales pesados de combustibles fósiles, haciendo un refractario monolítico de alta resistencia química. Adicionalmente, Ia estabilidad térmica que presenta por efecto del bajo coeficiente de expansión, Ie permite un excelente comportamiento como pieza de unión entre la sección de fundición y las cámaras regeneradoras CRG 1 y CRG2 por el cambio de ciclos térmicos durante Ia operación del horno, por Io cual: o cada uno de los puertos 10a y 10 b, sus muros laterales 11a y 11b, bóveda 12 y piso 13 (Figura 4) son construidos en forma monolítica con concreto refractario de alta alúmina. SECCIÓN DE FUNDICIÓN: Refractarios en contacto con vidrio:
Los materiales refractarios en contacto con vidrio son del tipo de zirconio- alúmina-sílice, los cuales han incluido en su composición química al óxido de zirconio debido a que Ia presencia de este le confiere a los productos una alta resistencia a Ia corrosión, a Ia abrasión y a Ia compresión. Por esta razón los materiales que están en contacto con vidrio en el horno H Figuras 1 , 2 y 5) de Ia presente invención, consideran el uso de concreto refractario para formar piezas monolíticas con material refractario de zircón-alúmina-sílice con contenido de óxido de zirconio de 20 a 24%, tal como se describe en la patente US 4,053,321 , de modo que:. Piso : o La capa inferior 20 del piso P de Ia sección de fundición SF (Figura 5) se construye de concreto refractario alumino-silicato; o La capa intermedia 21 del piso P (Figura 5), se construye con concreto refractario de alta alúmina; y o La capa superior 22 del piso P (Figura 5) se construye con concreto refractario de zircón-alúmina-sílice. Esta última capa es Ia que se encuentra en contacto con vidrio
Taza: o La taza 23 de Ia sección de fundición SF (Figura 5), incluyendo ambos cargadores laterales 24a y 24b, se construyen de concreto refractario de zircón-alúmina-sílice. Superestructura:
La superestructura SE del horno H que comprende la sobretaza 25, el muro frontal 26, muro trasero 27 y muros laterales 28a y 28b del homo H (figura 5), requieren materiales que resistan alta temperatura, ya que están sometidos a la presencia de flamas, y que ofrezcan resistencia a Ia atmósfera de los gases de combustión y compuestos gaseosos y volátiles de Ia fabricación del vidrio, tales como el arrastre de materias primas "carry over", óxido de sodio, hidróxido de sodio, etc. Es por esta razón que en Ia selección de materiales para formar Ia superestructura SE, se utilizo material refractario de alta alúmina, Ia cual ofrece un alto punto de fusión y resistencia química a Ia corrosión del ambiente alcalino del vidrio y ácido de los gases de combustión por el carácter neutro que presenta. Además en forma más específica debido a la baja concentración de óxido de calcio en su estructura, reduce Ia posibilidad de formación de fases líquidas evitando cualquier problema de escurrimiento y generación de defectos en el vidrio fundido, por tanto: o La sobretaza 25, el muro frontal 26, muro trasero 27 y muros laterales 28a y 28b de Ia sección de fundición SF (Figura 5), se construyen con concreto refractario de alta alúmina y bajo contenido de óxido de calcio. Bóveda:
La bóveda 29 es el elemento constructivo de Ia sección de fundición SF (Figura 5) que cierra el espacio superior del horno H de fundición de vidrio y en el presente diseño se consideran los concretos refractarios de alto contenido de SiO2 (> 99%) y baja concentración de óxido de calcio (<0.2%) a diferencia del refractario convencional que utiliza entre 2.5 a 3.5 % CaO. La realización de una sola pieza de Ia bóveda 29 evita toda clase de juntas de unión entre blocks y permite una mayor hermeticidad con los muros del horno, reduciendo significativamente Ia presencia de grietas y juntas. Esta condición aunada al alto contenido- de SiO2 y baja concentración de CaO reduce el potencial de reactividad entre las fases volátiles de álcalis del horno H y Ia sílice, evitando Ia reactividad entre dichos compuestos. Por otro lado, reduce el potencial de generación de puntos de corrosión entre juntas debido a Ia ausencia de fugas de calor y vapores que evitan Ia formación de fases líquidas que formen los llamados hoyos de rata "rat holes".
Así mismo, el sellado de Ia bóveda 29, llamado sobre-bóveda 30 e instalado una vez terminado el proceso de calentamiento del horno H (Figura 5), elimina cualquier grieta o fuga de calor dejado en Ia bóveda durante el calentamiento del mismo, manteniendo Ia hermeticidad del sistema, por Io cual: o La bóveda 29 y sobre-bóveda 30. de sellado (Figura 5) se construyen con concreto refractario sílico de alto contenido de sílice y bajo contenido de óxido de calcio; Garganta: o La Garganta 31 (Figuras 1 y 2) es fabricada con concreto refractario de zircón-alúmina-sílice SECCIÓN DE REFINACIÓN: o La base 40 (Figura 6) de piso de taza de refinador se construye con concreto refractario alumino-silicato; y o El cuerpo superior 41 de taza de refinador TR y Ia capa superior 42 de contacto con vidrio (Figura 6), se construyen con concreto refractario de zircón-alúmina-sílice.
El conjunto de los concretos refractarios seleccionados permiten Ia
" construcción de un homo de vidrio en forma monolítica reduciendo el tiempo de construcción comparado con hornos convencionales hechos a base de blocks pre-formados, así como un bajo costo de manufactura debido al bajo costo de materiales utilizados, mientras que el diseño y cálculo de los espesores de materiales involucrados permite una duración de edad igual o mayor a los hornos convencionales, que es de al menos 12 anos, cabe mencionar que una ventaja adicional es que la reparación después de Ia vida del horno, donde se cuenta con una base fija del horno anterior, reduce considerablemente el tiempo involucrado en Ia reparación de Ia unidad, permitiendo ahorros importantes en materiales y acortando el tiempo para regresar a Ia operación de Ia unidad.
Dentro del presente desarrollo se consideran el diseño de las piezas monolíticas (ver diagrama de partes) para conformar el horno de vidrio, el cálculo de los espesores de los materiales de cada parte para mantener Ia duración de un horno de vidrio en ¡guales condiciones que un horno convencional. EJEMPLO PREFERIDO DE REALIZACIÓN CON MATERIALES Y ESPESORES UTILIZADOS PARA UN HORNO DE 220 TON/DÍA SECCIÓN DE REGENERACIÓN. Cámaras Regeneradoras: o En Ia zona inferior, los muros laterales 3a y 3b, muro frontal 4a y muro trasero 5a, se construyeron con concreto refractario alumino-silicato de contenido de alúmina de 36 a 38 % con un espesor de 28.5" en Ia parte inferior y 24" de espesor en Ia parte superior, y muro central 6a con un espesor de 33" en Ia parte inferior y 24" de espesor en Ia parte superior respectivamente, que se encuentran expuestos a una temperatura de entre aproximadamente 400 a 8000C. o En Ia zona intermedia, los muros laterales 3c y 3d, muro frontal 4b, muro trasero 5b y muro central 6b, expuestos a temperaturas de aproximadamente 800 a 11000C, se construyeron de concreto refractario de alta alúmina, con contenido de AI2O3, de 24" de espesor. o En Ia zona superior, los muros laterales 3e y 3f, muro frontal 4c, muro trasero 5c y muro central 6c, que están expuestos a temperaturas de aproximadamente 1100 a 15000C, se construyeron de concreto refractario de alta alúmina con contenidos de AI2O3 de 85 a 91%, de 24" de espesor, o La bóveda 7 y sobre-boveda 8, de sellado, se construyeron de concreto refractario sílico de alto contenido de sílice y bajo contenido de óxido de calcio, con 13.5" de espesor en Ia bóveda 7 y 2" de espesor en Ia sobre- bóveda de sellado.
Puertos: • ;- o Cada uno de los puertos 10a y 10b se construyeron, en forma monolítica de concreto refractario de alta alúmina con contenidos de AI2O3 de 85 a 91%, con un espesor de muros laterales 11a y 11b, de 9", con un espesor de bóveda 12, de 12", y un piso 13 de espesor variable de 9" junto a 5 cámaras y de 4.5" en Ia nariz del piso de puerto.
SECCIÓN DE FUNDICIÓN. Refractarios en contacto con vidrio: Piso: o La capa inferior 20 del piso P, se construyo de concreto refractario 10 alumino-silicato de contenido de alúmina de 47 a 52.5%, de 18" de espesor; o La capa intermedia 21 del piso P se construyó de concreto refractario de alta alúmina con contenidos de AI2O3 de 85 a 91%, de 8" de espesor; y o La capa superior 22 del piso P, se construyó de concreto refractario de 15 zircón-alúmina-sílice con contenido de óxido de zirconio de 20 a 24%, de
6" de espesor Taza: o La taza 23 se construyó de concreto refractario de zircón-alúmina-sílice con contenido de óxido de zirconio de 20 a 24%, de espesor 18" de 20 espesor incluyendo ambos cargadores.
Superestructura: o La sobretaza 25, su muro frontal 26, muro trasero 27 y muros laterales
28a y 28b, se construyeron de concreto refractario de alta alúmina con contenidos de AI2O3 de 85 a 91%, y bajo contenido de calcio, con un 5 espesor de 8" en Ia sobretaza y un espesor de 12" en muros laterales 28a y 28b, muro frontal 26, y muro trasero 27. Bóveda: o La bóveda 29 y sobre-bóveda 30 de sellado, se construyeron de concreto refractarlo sílico de alto contenido de sílice y bajo contenido de óxido de calcio, con 13.5" de espesor en Ia bóveda 29 y 2" de espesor en Ia sobre- bóveda de sellado.
Garganta: o La garganta 31 se construyó de concreto refractario de zircón-alúmina- sílice con contenido de óxido de zirconio de 20 a 24%. SECCIÓN DE REFINACIÓN. o La Base 40 de piso de Ia taza se construyo de concreto refractario alumino-silicato de contenido de alúmina de 47 a 52.5%, de 7.5" de espesor o El cuerpo superior 41 de Ia taza se y Ia capa superior 42 de contacto con vidrio, se construyeron de concreto refractario de zircón-alúmina-sílice con contenido de óxido de zirconio de 20 a 24%, con un espesor de 10" en el cuerpo superior 41 y 6" de espesor en Ia capa superior 42 de contacto con vidrio.
Deberá entenderse finalmente, que Ia anterior descripción de Ia invención, se presenta solo con el fin de mostrar las modalidades específicas de Ia misma y su mejor forma de realización hasta el momento de Ia presentación de esta solicitud de patente y que la invención no quedará limitada por éstas sino que se deberá considerar su alcance en relación con las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Homo para fundición de vidrio que comprende secciones que desempeñan funciones específicas al menos de fundición y refinación, caracterizado porque cada una de las secciones está constituida integralmente de concreto refractario.
2. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reivindicación 1 , caracterizado porque las secciones constituidas integralmente de concreto refractario, están integral y herméticamente unidos formando un horno monolítico.
3. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque Ia sección de fundición comprende una sección de regeneración constituida integralmente de concreto refractario.
4. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con las reivindicaciones 1 y 3, caracterizado porque las secciones del horno comprenden cámaras regeneradoras, puertos, fundidor, garganta y refinador, constituidas integralmente de concreto refractario.
5. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reivindicación 1 , caracterizado porque cada sección del horno está constituido integralmente con concreto refractario de diferente composición que depende de Ia función que desempeñan en el horno.
6. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reivindicación 3, caracterizado porque la sección de regeneración comprende cámaras regeneradoras, cada una de las cuales comprende una zona inferior que incluye muros laterales, muro frontal, muro trasero y un muro central, expuestos a temperaturas desde aproximadamente 400 a 8000C, que están constituidas de concreto refractario alumino-silicato; una zona intermedia de muros laterales, muro frontal, muro trasero y muro central, expuesta a temperaturas desde aproximadamente 800 a 11000C, que está constituida por concreto refractario de alta alúmina; una zona superior de muros laterales, muro frontal, muro trasero y muro central, expuesta a temperaturas de operación desde aproximadamente 1100 a 15000C, que está constituida de concreto refractario de alta alúmina y bajo contenido de óxido de calcio; y una bóveda y sobre-bóveda de sellado, que están constituidas por concreto refractario sílico de alto contenido de sílice y bajo contenido de óxido de calcio.
7. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reivindicación 4, caracterizado porque cada uno de los puertos comprende: un piso, muros y una bóveda, que están constituidos en forma monolítica con concreto refractario de alta alúmina y bajo contenido de óxido de calcio.
8. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reivindicación 4, caracterizado porque el fundidor comprende: una taza y al menos un cargador, que están constituidos de concreto refractario de zircón-alúmina-sílice; una sobretaza, muros laterales, frontal y trasero que están constituidos de concreto refractario de alta alúmina y bajo contenido de óxido de calcio; una bóveda y una sobre-bóveda de sellado, que están constituidas de concreto refractario sílico de alto contenido de sílice y bajo contenido de óxido de calcio; una capa inferior de piso constituida de concreto refractario alumino-silicato; una capa intermedia de piso, constituida de concreto refractario de alta alúmina y bajo contenido de óxido de calcio; y una capa superior de piso constituida de concreto refractario de zircón-alúmina-sílice.
9. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reivindicación 4, caracterizado porque Ia garganta esta constituida de concreto refractario de zircón-alúmina-sílice.
10. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el refinador comprende: una base de piso de taza constituido de concreto refractario alumino-silicato; y un cuerpo superior de taza y capa superior de contacto con vidrio, que están constituidos de concreto refractario de zircón-alúmina-sílice.
11. Homo para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 6, caracterizado porque el concreto refractario alumino-silicato en muros laterales, muro frontal, muro trasero y muro central inferiores comprende aproximadamente 36 a 38 % de alúmina
12. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con la reinvidicacion 6, caracterizado porque el concreto refractario de alta alúmina en Ia zona intermedia de muros laterales, muro frontal, muro trasero y muro central comprende aproximadamente 79.5 a 83 % de alúmina
13. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 6, caracterizado porque el concreto refractario de alta alúmina en Ia zona superior de muros laterales, muro frontal, muro trasero y muro central comprende aproximadamente 85 a 91 % de alúmina
14 Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 6, caracterizado porque el concreto refractario sílico de alto contenido de sílice y bajo contenido de óxido de calcio de bóveda y sobre bóveda comprende aproximadamente de 90 a 99.9 % de sílice, menos de 0.2 % de óxido de calcio y menos de 0.2% de alúmina.
15. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 7, caracterizado porque' el concreto refractario de alta alúmina en muros laterales, piso, bóveda de puertos comprende aproximadamente 85 a 91% de alúmina
16. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 8, caracterizado porque el concreto refractario de zircón-alúmina-sílice en Ia taza del fundidor comprende aproximadamente de 20 a 24% de óxido de zirconio.
17. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 8, caracterizado porque el concreto refractario de alta alúmina de Ia sobretaza, muros laterales, muro frontal y muro trasero del fundidor comprende aproximadamente de 85 a 91 % de alúmina.
18. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 8, caracterizado porque el concreto refractario sílico de Ia bóveda y sobrebóveda del fundidor comprende aproximadamente de 90 a 99.9 % de sílice, menos de 0.2 % de óxido de calcio y menos de 0.2% de alúmina.
19. Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 8, caracterizado porque el concreto refractario alumino-silicato de Ia capa inferior del piso del fundidor comprende aproximadamente de 47 a 52.5 % de alúmina.
20. Homo para fundición de vidrio, de conformidad con la reinvidicacion 8, caracterizado porque el concreto refractario alta alúmina de Ia capa intermedia del piso del fundidor comprende aproximadamente de 85 a 91 % de alúmina.
21 Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 8, caracterizado porque el concreto refractario de zircón-alúmina-sílice de Ia capa superior del piso del fundidor comprende aproximadamente de 20 a 24 % de óxido de zirconio 22 Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 9, caracterizado porque el concreto refractario de zircón-alúmina-sílice de la garganta del fundidor comprende aproximadamente de 20 a 24 % de óxido de zirconio
23 Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 10, caracterizado porque el concreto refractario de alumino-silicato de base de taza y piso de refinador comprende aproximadamente de 47 a 52.5 % de alúmina
24 Horno para fundición de vidrio, de conformidad con Ia reinvidicacion 10, caracterizado porque el concreto refractario de zircón-alúmina-sílice de cuerpo superior de taza y capa superior en contacto con vidrio del refinador comprende aproximadamente de 20 a 24 % de óxido de zirconio.
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