Электрическая стекловаренная печь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

In)973488 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06. 08. 80 (21) 2972986/29-33 с присоединением заявки ))о (23) ПриоритетОпубликовано 1511.82. Бюллетень ))9 42

Р1 М К з

С 03 В 5/02

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (5З) УДК 666. 1. 031, . (088, 8) Дата опубликования описания15.11.82 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ CTEI

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к конструкциям электрических стекловаренных печей с электродами на основе окисных материалов, например на основе двуокиси олова, и может быть использовано, в частности, при производстве оптических боросиликатных, свинцовосиликатных, фосфатных стекол, в том числе содержащих легковосстанавливающиеся компоненты.

Для варки стекол, содержащих окислы, востанавливаемьвти металлами или графитом, в частности, окись свинца, используют электрические стекловаренные печи с электродами на основе двуокиси олова, так как применение традиционных электродных материалов (молибден, железо, углерод) приводит к восстановлению окиси свинца и требует разработки специальных средств для устранения или торможения окислительно-восстановительных процессов, идущих на поверхности электрода.

Электроды на основе двуокиси олова применяют в виде стержней или блоков, введенных в стекломассу через боковые стенки или под печи.

Известна ванная печь, включающая варочную и выработочную зоны. Стены электропечи выполнены из высокоглиноземистых огнеупоров, электроды, изготовленные из двуокиси олова, выполнены пристеннытвт в виде блоков, установленных в боковых стенах печи (1).

При этом достаточно сложной задачей является подвод тока к керамическому телу электрода, материал которого обладает отрицательным коэффициентом температурной зависимости удельного электрического сопротивления — при температуре 400 С удельное электрическое сопротивление составляет величину порядка

10 Ом-м, при 1000 С вЂ” 10 о Ом.м.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электрическая стекловаренная печь, содержащая стенки и под, выложенные из огнеупорных нетокопровсдящих брусьев электроды на основе двуокиси олова с металлическими токоподводами (2).

Недостатками данной конструкции, также как и других, в которых керамические электроды устанавлива30 ются в огнеупорной кладке печи (пол

973488 ностью или частично), являются наличие температурных градиентов и неравномерность распределения электрической =-нергии в объеме материала, а также возможные перегревы контактируемой с металлическим токопрово- 5 дом поверхности, вызывающие растрескивание электродов и, как следствие, снижение срока службы печи в целом.

Кроме того, увеличение величины градиента плотности на поверхности 10 раздела электрод- стекломасса вызывает повышение коррозии электродных и огнеупорных материалов и тем самым ухудшение качества получаемого стекла. 15

Други>л недостатком известной конструкции является необходимость установки холодильников по периметру электрода, предотвращающих вытекание расплава стекла в щели между электродом и огнеупором, что усложняет конструкцию печи.

Цель изобретения — улучшение качества стекла по однородности и включениям и увеличение срока служ25 бы печи.

Цель достигается тем, что в электрической стекловаренной печи, ссдержащей стенки и под, выложенные из огнеупорных нетокопроводящих брусьев, электроды на основе двуокиси олова,с металлическими токопроводами, токопровод выполнен 1 образной формы, вертикальная составля.>щая которой расположена вдоль стен .и, а горизонтальная — на подовом брусе, причем 35 одна часть горизонтальной составляющей выходит наружу за стенку, на другой установлен электрод с образованием зазора между стенкой и подовым брусом, а глубина зазоров между 40 огнеупорной стенкой и подовым брусом определяется соотношением (y" "< _#_ < C/2

Р

45 где с> — толщина токопроводящей пластины глубина бруса; с — линейный размер соответствующей грани электрода.

При этом толщина вертикальной составляющей токопровода равна 0,1.1,0 толщины горизонтальной составляющей токоподвода., Что касается технического обоснования выбранных соотношений глубины зазоров между электродами и огнеупором бассейна печи следует отметить, что физический смысл соотношения д - М i G/2 состоит в том, что в предложенном устройстве, с одной стороны, необходимо развить максимально большой контакт между высокотемпературной частью токопод вода и электродом X

cTå сла °

Соотношение д < )- обеспечивает цостаточную глубину зазора, в котором накапливаются продукты взаимодействия стекла с материалом токоподвода (замедляет разрушение токоподвоца) и ограничивает возможность конвекционнorо удаления продуктoB взаимодействия из зазора.

Песоблюдение соотношения с < X C/2 приводит либо к интенсивному разрушению электрода за счет превьппения допу=тимых плотностей тока (для окислооловянных электродов не более 0,5

А/см ), либо к интенсивному разруше,Hio токо1 одвода, хорошо омываемому жидкой стекломассой.

Во всех вьпаеуказанных случаях кач - ство стекла включениям (продукты разрушения электрода или токоподвода) будет низким. Срок службы электродов или токоподвоцэв а следовательнО и срок службы печи сокращается. углеььшение толщины вертикальной составляющей токоподвода диктуется соображениями экономии материала токоподвода, что имеет существенное значение при примеьении таких iметаллов, как платина, однако уменьшение толщины вертикальной составляющей более чем в 10 раз по сравнению с горизонтальной составляющей недопустимо из-за превышения допустимой плотности тока, проходящего по вертикаль - ной пластине токоподвода. С целью экономии дорогостоящих материалов высокот мпературных ч стей токопроводов в каждо.л конкретном случае должны производиться расчеты минимально допу TI;.- ax сечений токоподводящих гласти., а следовательно, и их толщи н „

На фиг. 1 изображена часть электрической стекловаренной печи; на фиг.

2 — часть электрической стекловарен-. .ой печи в увеличенном масштабе; на фиг, 3 — установка в печи нескольких электродных блоков по высоте.

Электрическая стеклОваренная печь состоит из стенового бруса 1, подового бруса 2, которые выполнены из огнеупооного плавиколитого материала.

Электроды 3 уcтанoвлeны ьa одном из горизонтальных плеч токоподвода 4.

При работе печи электрический так„ протекающий в системе токоподвод — электрод — стекломасса, в первОначальный мОмент времени вызывает повышенную коррозию и материала электрода, и материала токоподвода, особенно в места".: контакта металл

973488 расплав. Часть растворившегося элект родного материала конвективными потоками выносится в выработочный поток стекломассы, часть скапливается в зазорах, ограниченных поверхностями огнеупора, электрода и торцовой поверх- 5 ностью токоподвода. Пбсле достижения предела растворимости двуокиси олова в расплаве стекла она начинает выкристаллизовываться в новую фазу, постепенно герметизируя зазоры, что 10 предотвращает взаимодействие металлического токоподвода со стекломассой. Работоспособность токоподвода и электрода сохраняется в течение всего срока службы печи. При этом весь электрод находится практически .в изометрических условиях с минимально возможным градиентом плотности тока в объеме материала. Градиент плотности тока на рабочей поверхности электрода также сведен к минимуму. (Безградиентные условия (по температуре и току) работы электродов в пе(H H CHH3HTb) д вероятность их растрескивания и тем самым увеличить срок службы печи не менее чем в 1,5-2 раза. Снижение значения градиента плотности тока на рабочей поверхности электродов в свою очередь позволяет снизить величину коррозии электродных и огнеупорных Мате,"риалов и -,eM самым повысить каче-.во вырабатываемого стекла по включениям и однородности.

Описанная конструкция электрической стекловаренной печи прошла опыт. ные и опытно-промышленные испытания с положительными результатами при электросварке оптических стекол марок Ф-4 и ТФ-1. Установка электродов-блоков вне тела огнеупора существенно облегчает строительство печи.

Кроме того, возможна замена электродов без разработки огнеупорной кладки печи и слива стекломассы.

Формула изобретения

1. Электрическая стекловаренная печь, содержащая стенки и под, выложенные из огнеупорных нетокопроводящих брусьев, электроды на основе двуокиси олова с металлическими тотокоподводами, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества

-стекла по однородности и включениям и увеличения срока службы печи, подвод выполнен 3 образной формы, вертикальная составляющая которой расположена вдоль стенки, а горизонтальная — на подовом брусе, причем одна часть горизонтальной составляющей выходит наружу за стенку, на другой установлен электрод с образованием зазоров между стенкой и подовым брусом, а глубина зазоров между электродом и подовым брусом определяется соотношением д < рг са где d — толщина токопроводящей пластины;

Ж вЂ” глубина бруса; с — линейный размер соответствующей грани электрода.

2. Печь по п.1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что толщина вертикальной составляющей токоподвода равна..

0,1:1,0 толщины горизонтальной составляющей токоподвода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Беккер Л,Х. и др. Варка свинецсодержащих стекол в электрических печах на основе двуокиси олова. Стекло и керамика, 1976, 9 2, с. 11-13.

2. Костаняк К.A. и др. Внедрение электросварки свинцового хрусталя.— Стекло и керамика, 1976, Р 4, с. 6-8.

uz. t

Составитель И. Ильиных

Редактор М. Дылын Техред И.Гайду:Корректор 0. Макаренко

Заказ 8601/23 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Л(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул..Проектная, 4