Плавильная печь

 

ОП ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

l4 AkfRHT3f (63) Дополнительный к патенту (Щ Заявлено 11.05.76 (2т) 2355263122-02 (23) Приоритет — (82) 16.05.7,5 (3t) 578439 (331 сшл

Союз Советских

Социалистических

Республик

tile 629902

2 (51) М.. Кл.

F 27 В 1/08 йвудвРвтввннМ ввнвтвт

Овввтв Минватрвв СССР вв двлвм мМрвтвнмв н втвРитнк (43) Опубликовано25.10.78.Бюллетень №.39 (оо) УЙК 669,187.2 (088.8) (45) Дата опубликования описания28.98,78 (72) Asòîpè изобретения

И ностранцы

Дюан Харольд Фолкнер, Стивен Дуглас Сэнфорц и Вогн Чарльз Ченовет (сшд) Иностранная фирма

Джонс Манвипп Корпорейшн" (США) (Л) Заявитель (54) пллвильнля печь

Изобретение относится к плавильным печам, Известна электрическая высокотемпературная плавильная печь, содержащая резервуар дпя расппавпенного материала, алектропроводный элемент, расположенный внутри резервуара, и не менее двух эпектропроводящих электродов, вьшопненных из тугоппавких метаппов и размещенных в резервуаре, наконечники которых рас- нт попожены в радиальном направпении вокруг апектропроводного апемента 1 .

Основные электроды расположены так что они проходят через огнеупорные стенки ипи дно печи ниже уровня расплавпен- 15 ного материала Такие устройства дпя установки электродов требуют сложной и дорогостоящей оболочки печи и термостойкой футеровки дпя размещения основных электродов. B случае недостаточно точ- g} ного выполнения изоляции, возможно образование короткого замыкания между электродами, что может вызвать искривление оболочки печи ипи ее оправпение, Обычно электроды изнашиваются быстрее 25 чем термостойкая оболочка. Для замены эпектроцов необходимо останавливать работу печи на некоторое время цпя охпажцения последней, извлечения поврежденных электродов и установки новых.

Наконечники электродов цопжны периодически церецвнгаться к центру печи во время всего срока службы. Применение систем для установки апектродов допускает быстрое перемещение электродов к центру печи и не позвопяет осуществлять быстрый отвод поспедних назад. В печах, оснащенных стартовыми апектронами, которые не проходят через обопоч» ку печи ниже линии расплава, необхоци- . мо также использовать основные эпектроды, которые проходят через стенку речи.

Из-эа быстрого износа стартовых электродов в зоне раэдепа между расппавленным стеклом и воздухом ипи перерасппавленным компонентом стартовые ипи погружаемые электроды применяются только во время пуска печи и выводятся из зоны плавки, как только продукт будет

629902 достаточно расплавлен в зоне между наконечниками основных электродов.

Целью изобретения является повышение надежности плавильной печи.

Это достигается тем, что каждый элек-, трод снабжен охлаждающими элементами, один из которых расположен в месте прохода электрода через верхнюю поверхность расплавленного материала, а другойнед этой поверхностью, Каждый электрод состоит из соединенных горизонтального стержня размещенного над верхним краем печи и расплавленным материалом, и вертикального

>$ стержня. Каждый электрод снабжен устройством его перемещения в горизонтальной плоскости, Устройство крепления каждого из электродов выполнено с шарниром, перемешаю- .

Ж щим устройство крепления вокруг точки, расположенной в пределах самого c r ройстве, Ось части электрода, выходящей из-зе устройства крепления последнего, и на25 конечник электрода составляют прямую линию

Не фиг. 1 изображена предлагаемая плавильная печь, поперечное сечение; на фиг, 2 — то же план на фиг. 3 — основЭ Ю

30 ной электрод; на фиг. 4 изображена плавильная печь, вариант выполнен .я; на фиг, 5 — устройство для монтажа и крепления основных электродов, вертикальный разрез; на фиг, 6 —. то же, план; 35 на фиг. 7 — охлаждающий элемент; на фиг. 8 показана плавильная печь, вариант выполнения.

Горечь содержит резервуар 1 для расплавленного материала, множество основ о ных электродов 2, электропроводный элемент 3, выполненный, например, в виде выводйого устройства, и опору 4 электрода. Резервуар для расплавленного материала содержит наружную металлическую

45 оболочку 5, которая может охлаждаться водой известным способом, особенно в тех случаях, когда температура расплавленного материала превышает 1093 С.

Металлическая оболочка 5 футероване

5Q слоем 6 соответствующего термостойкого материала, совместимого с материалом, расплавляемым в печи. Электропровоцный элемент 3 удерживается в рабочем положении с помощью металлического конуса

7, выполненного из тугоплавкого металла, (молибдена, тантала или вольфрама). Металлйческий конус 7 подцерживается охлаждаемым водой нижним металлическим конусом 8, обычно изготавливаемым из материале с высокой теплопровоцнi:;-:л,} (например, меди) .

Основные электроды 2 содержат нак онеч ники 9, обыч н о и меющи е пл оскую форму, к которым привинчен или приварен основной горизонтальный нижний пруток или стержень 10 предпочтительно круглого сечения, колено 11, с которым соединяются стержень 10 и верхний преимущественно вертикальны пруток или стержснь

12, Наконечник 9 основного электрода и стержни 10 и 12 электрода изготавлива1 ются из материала с высокой электропроводностью,, Предпочтительно из тугоплавкor о металлического материале типе молибдена, вольфрама или их сплавов.. Верх- няя часть стержня 12 основного электроqa соединена с опорой 4 электрода через колено 13, изготовленное предпочтительно из меди. Верхний стержень 12 охлаждается не некоторой части его длины цля предотвращения окисления в зоне линии

14 расплава путем подвода охлажцаюшей жидкости, например воцы, через входной петрубок 15 и вывода последней из выходного патрубка 16, Охлаждающий элемент 17, расположенный на верхнем стержне электрода в зоне линии расплава, предназначен для поддер.кания температуры, ниже критической температуры окисления. Охлажцающий элемент 17 содержит рубашку (оболочку) 18, через которую циркулирует охлаждающий агент (вода или воздух), поступающий через входной патрубок 19 и выходящий из выходного патрубке 20. Б дополнение к охлаждению, создаваемому охлаждающим элементом 17, верхняя вертикальная часть стержня 12 охлаждается с помощью охлаждающей рубашки 21. Охлаждающая рубашка 21 содержит наружную рубашку

22 с выходным 16 и входным 15 патрубками, причем последний распространяется на большую часть длины наружной рубашки 22. Охлаждающая рубашка 21 может быть изготовлена из любого материала, совместимого с материалом верхней части стержня 12 электрода, При использовании молибдена цля изготовления верхней, части стержня рубашку 21 изготавливают из меди. В охлажцаюшей рубашке 21 может быть использован любой охлаждающий агент (например, воздух, вода). Тек как нижняя часть стержня, расположенная ниже линии 14 расплава., защищена от окисления собственно расплавленным материалом 23, необходимо охлаждать только выступающую часть стержня 12 в зоне линии 14 респлава и выше последней, Охлаждающий в зоне пинии расплава

J элемент 17 может быть иэготовпен иэ любого материала, подходящего дпя вы-1це перечисленных условий исовместимого с расппавпяемым материапом, с которым контактирует упомянутый элемент. В спу-3 чае переработки стекла ипи огнеупорных Смесей предпочтительно использование меди ипи нержавекмцей стали дпя изготовпения охлаждающей рубашки 18 и входtO ного 19 и выходного 20 патрубков.

В конструкции, изображенной на фиг. 4 минимальная часть каждого основного апектрода расположена ниже линии 14 расплава. Каждый из основных электродов содержит основной горизонтальный стержень 24, предпочтительно выполненный в виде пустотелого стержня из тугоппавкого материала, такого как молибден, и имеющий диаметр и толщину стенок, достаточные для удержания собственного веса и веса электрода. Стержень 24 электрода соединен с коленом 13. Дпя отвода тепла, выделяющегося на электроge при прохождении через него электрического тока, стержень 24 электродаможет охлаждаться водой. К колену 13 прикреплен стержень 12 электрода, который не имеет системы водяного охлаждения, эа исключением охлаждения, создаваемого в зоне линии расплава элементом 17.

Предлагаемое устройство может быть выполнено с незначительным уменьшением длины стержня 14 электрода и присоединением колена. аналогичного колену

11 (см, фиг. 3) к концу стержня 12 электрода, а также может быть использован короткий основной стержень электрода, аналогичный нижнему стержню 4О

10 электрода (см. фиг. 3) дпя компенсации потери длины, вызванной укорочением стержня 24 электрода.

Устройство, изображенное на фиг. 5, предназначено дпя установки эпектродов, 4> имеющих конфигурадию, показанную на фиг. 4. Стержень 24 электрода с помощью боптов 25 и серьги 26 седпа прикреплен к седпу 27. Серьга 26 седла, выпопненная из стали, в. свою очередь приварена к стальному рычагу 28, который с помощью болтов 29 скреплен с соответствующим регулируемым акранируюшим устройством ЗО..При использовании такого устройства и вращении щес- тигранной гайки 31, расположенной на нем, в одну или другую сторону можно перемещать стержень 24 электрода назад дпя регулирования расстояния между наконечником 9 электрода и противопе- 40 жашей поверхностью выводного устройства 3 с цепью создания оптимальных усповий плавки.

Регулируемое акранирующее устройство 30 с помощью болтов 32 прикреплено к опорной плате 33. Опорная плата

33 шарнирно установлена на нижней плате основания 34 с помощью подшипников или втулок 35, приваренных к опорной плате ЗЗ, и скоб 36, приваренных к нижней плате основания 34. Скобы 36 соединены с подшипниками ипи втулками 35 с помощью штырей 37, На другом конце опорной платы 33 расположен регупировочный болт 38, проходящий через шестигранную гайку 39, приваренную к плате основания 34. При вращении регупировоччого болта 38 в одном ипи другом направлении изменяется угол между стержнем 24 электрода и горизонталью, что. обеспечивает возможность регулирования параллельности поверхности наконечника

9 основного электрода и наружной поверхности выводного устройства 3 (см. фнг.

1), Плата основания 34 с помощью боптов 40 соединена с алектрически изолированной подушкой 41, которая прикрепле-. на к полу или к другому эпементу конструкции известным способом, . В устройствах, изображенных на фиг. 5 и 6, аде ктроэнергия подводится к каждому стержню 24 электрода с помощью шины 42, выполненной из меди ипи другого. апектропроводного материала, от апектрических кабелей 43. Шины 42 прикреплены к стержню 24 электрода с помощью эпектропроводяшей серьги 44 и боптов 45.

Охпаждакмций элемент 17 (см. фиг.

7) содержит оболочку 18 дпя охлаждающей жидкости, предпочтительно выполненную из меди или нержавеющей стали и содержащую литую ипи механически обработанную полость 46, к которой приварена ипи припаяна:серебром ипи присоединена любым другим способом верхняя ипата

47 по сопрягакмцимся поверхностям 48 и 49. Верхняя плата 47 содержит два резьбовых отверстия 50, в одно из которьи ввернута трубка 51 входного устройства 19 дпя подачи охлаждающей воды в нижнюю часть полости 46, а другое соединено с выходным устройством. Наружный диаметр стержня 12 апектрода меньше, чем внутренний диаметр охлаждающей оболочки 18 дпя обеспечения выможности демонтажа охлаждающей обопочки 18 со стержня 12 электрода в случае замены основных электродов. Некоторое количество расплавленного ма629902 териала, прошедшее между стержнем 12 электрода и охпаждающей обопочкой 18, немедленно затвердеет с образованием заделки упомянутого пространства, Суммарная контактная высота эпектрода или длина охлаждающей оболочки 18 зависит от типа каждой отдельной выполняемой операции, т. е, типа расплавляемого материапа, температуры расплавленного материала в печи и топщины слоя нерасппавленной шихты. В случае типичной операtQ ции расплавления стекпяпных смесей, проводимой лпя образования волокон, суммарная контактная высота охлаждающей оболочки 1 8 с оставпяет 1 5-24 см.

При расплавлении туголлавких матерка15 пов, имеющих более высокую температуру плавления, необходимо увеличить суммарну1о контактную высоту ипи длину охлаждающей оболочки 18.

В устройстве, изображенном на фиг. 8, 20 стержень 12 электрода начинается непосредственно от копена 13 и доходит до наконечника 9 электрода, Большая часть основного эпектрода находится ниже пи25 нии 14 раслпава. Стержень 12 электрода пересекает пинию 14 расппава под меньшим углом, поэтому необходимо соответственно увеличить длину зоны контакта охлаждающей оболочки 18 с эпекЗО т родом.

Один или более основных электродов могут быть заменены без охлаждения печи -олько путем отключения пи-ания эпектрода, подлежащего замене, извлечения электрода и устройства его крепления., отсоединения дефектного ипи поврежденного зпектрода ипи наконечника зпектрода с последующей заменой новыми электродом ипи наконечником электрода, их

40 установкой совместно с устройством креппения последних и повторным включением питания нового ипи отремонтированного электрода. С испопьзованием предпагаемой печи этот процесс занимает около

1 ч по сравнению с требуемым ранее промежутком времени or 24 до 48 ч, необходимым дпя охпаждения и замены эпектродов в известных печах, Тугоплавкая футеровка и оболочка печи имеют более долгий срок спужбы вследствие отсутствия взаимодействия между стенками печи или дном поспедней с электродами. Кроме того, инертный газ, применяемый дпя защиты основных электродов в известных печах, не требуется.

Предлагаемая печь более безопасна, так как исключается возможность образовании короткого замыкания между основными эпектродами и оболочкой печи, а также протечки расплава через отверстия в обопочке и футеровке дпя монтажа электродов.

Ф ормула изобретения

1. Плавильная печь, содержащая резервуар для расплавленного материала, электр опров одный элемент,,распопоженный внутри резервуара, и не менее двух эпектропроводящих, выполненных из тугоппавких металлов электродов, размещенных в резервуаре, наконечники которых расположены в радиальном направлении вокруг электропроводного элемента, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цепью повышен и я на дежн ос ти, каждый эпектр од снабжен о;сла>кдающими элементами, один из которых расположен в месте прохода электрода через верхнюю поверхность распнавпенного материала, а другой — над этой поверхностью, 2, Печь по и. 1, о т л и ч а ю ш а яс я тем, что каждый электрод состоит из соединенных горизонтального стержня, размещенного над верхним краем печи и расплавленным материалом, и вертикапьного стержня, 3, Печь по пп. 1 и 2, о т и и ч а ющ а я с я тем, что каждый электрод снабжен устройством его перемещения в горизонтальной плоскости, 4. Печь по пп, 1-3, о т и и ч а ющ а я с я тем, что устройство крепления каждого из эпектродов вынопнено с шарни-. ром„перемещающим устройство крепления вокруг точки, расположенной в пределах самого устройства.

5. Печь по пп, 1-4, о т и и ч а ющ а я с я тем, что ось части электрода, выходящей из устройства крепления последнего, и наконечник электрода составпяют прямую пинию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Патент Франции № 2200953, кп. Р 27 В 1/00, 1974.

629902

4Л -,Ц

@ ®

Й г, / гФ ц

С остави тель

Редактор Т, Фадееаа Техред H. Лндрейчук Корректор Е. Папп

Заказ 5928/3 Тираж 767 Подписное

UHNHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r". Ужгород, ул. Проектнан, 4