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DE10244826A1 - Monitoring the wear on a refractory lining of a glass melting tank comprises evaluating the change in resistance of a resistance element caused by heat in the lining during contact of the melt with the resistance element - Google Patents

Monitoring the wear on a refractory lining of a glass melting tank comprises evaluating the change in resistance of a resistance element caused by heat in the lining during contact of the melt with the resistance element Download PDF

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DE10244826A1
DE10244826A1 DE2002144826 DE10244826A DE10244826A1 DE 10244826 A1 DE10244826 A1 DE 10244826A1 DE 2002144826 DE2002144826 DE 2002144826 DE 10244826 A DE10244826 A DE 10244826A DE 10244826 A1 DE10244826 A1 DE 10244826A1
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resistance element
resistance
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melt
ceramic
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Harald Adam
Matthias Franke
Stefan Grunig
Ray Sikora
Georg Dr. Winterstein
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Fraunhofer Institut fuer Keramische Technologien und Systeme IKTS
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Abstract

Monitoring the wear on a refractory lining of a glass melting tank comprises evaluating the change in resistance of a resistance element caused by heat in the lining during contact of the melt with the resistance element. An Independent claim is also included for a device for carrying out the process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Verschleißzustandes der Feuerfestauskleidung von Schmelzwannen, insbesondere von Glasschmelzwannen sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for surveillance the state of wear the refractory lining of melting tanks, in particular glass melting tanks as well as an arrangement for performing this Process.

Beispielsweise elektrisch im direkten Stromdurchgang oder durch Hochfrequenz beheizte Glasschmelzwannen mit einem Fassungsvermögen von bis zu 500 t (was etwa 200 m3 entspricht) werden in Betrieben zur Herstellung von Flach-, Behälter- oder technischem Glas kontinuierlich betrieben, wobei Standzeiten von 5 bis 10 Jahren erwartet werden. Dabei tritt ein Verschleiß, insbesondere Lochfraß, an der Feuerfestauskleidung der Schmelzwannen auf, der nicht durch direkte Beobachtung feststellbar ist, da die Schmelzwannen ja ständig gefüllt sind und nachgefüllt werden. Wenn jedoch die Feuerfestauskleidung und schließlich die äußere Metallkonstruktion der Schmelzwanne von der vordringenden Glasschmelze beschädigt werden, kommt es zu einer starken Gefährdung des Bedienungspersonals, und die direkten und indirekten materiellen Schäden können mehrstellige Millionenbeträge erreichen.For example, in the direct current passage or high-frequency heated glass melting tanks with a capacity of up to 500 t (which corresponds to about 200 m 3 ) are continuously operated in companies for the production of flat, container or technical glass, with service lives of 5 to 10 years to be expected. In this case, wear, in particular pitting, occurs on the refractory lining of the melting tanks, which cannot be determined by direct observation, since the melting tanks are constantly filled and topped up. However, if the refractory lining and ultimately the outer metal structure of the melting furnace are damaged by the advancing glass melt, the operating personnel are severely endangered and the direct and indirect material damage can amount to tens of millions.

Bei der jüngsten Hochwasserkatastrophe berichteten die Medien sogar, daß ein relativ neues Flachglaswerk gänzlich aufgegeben werden müßte, falls das Hochwasser die Schmelzwanne erreichen sollte. Hier wäre die Schadensursache zwar eine gänzlich andere, aber diese Aussage mag dennoch illustrieren, welche immense wirtschaftliche Bedeutung der Havarie-Vorbeugung bei solchen Glasschmelzwannen zukommt.In the recent flood disaster The media even reported that a relatively new flat glass plant completely should be abandoned if the flood should reach the melting tank. Here would be the cause of the damage an entirely others, but this statement may still illustrate which immense Economic importance of accident prevention in such glass melting furnaces due.

Es besteht daher ein dringendes Bedürfnis zur ständigen Überwachung des Verschleißzustandes der gefüllten und im Betrieb befindlichen Glasschmelzwanne.There is therefore an urgent need for constant surveillance the state of wear the filled and glass melting tank in operation.

Speziell bei Glasschmelzwannen erfolgt die Kontrolle des Korrosions- bzw. Verschleißzustandes z.Zt. an folgenden räumlichen Schwerpunkten:

  • – Spiegellinie, d.h. Pegel der Glasschmelze im normalen Betriebszustand,
  • – Wannen-Seitenwände
  • – Wannenboden.
In the case of glass melting tanks in particular, the state of corrosion or wear is currently checked. at the following spatial focus:
  • Mirror line, ie level of the glass melt in the normal operating state,
  • - tub side walls
  • - tub floor.

Der Verschleiß-(Korrosions-)zustand an der Spiegellinie ist noch relativ einfach zu kontrollieren, indem das Niveau des geschmolzenen Glases vorübergehend abgesenkt und der Verschleiß durch Betrachtung und Vergleich der Wannen-Auskleidung über und unter dem ursprünglichen, dem normalen Betriebszustand entsprechenden Niveau bewertet wird.The wear (corrosion) condition on the Mirror line is still relatively easy to control by using that Level of the molten glass temporarily lowered and the Wear through Viewing and comparison of the tub lining above and below the original one the level corresponding to the normal operating condition is assessed.

Hinsichtlich des Verschleißzustandes der Seitenwände ist nur eine indirekte Bewertung an Hand von außen sichtbarer Fugenveränderungen möglich.With regard to the state of wear of the side walls is only an indirect assessment based on joint changes visible from the outside possible.

Bezüglich des Wannenbodens ist eine solche indirekte Bewertung noch problematischer, wobei sich gerade dort besondere Problem-Bereiche befinden, nämlich:Regarding the tub bottom is such an indirect assessment is even more problematic, although there are special problem areas, namely:

  • – Ablagerung metallischer Fremdkörper aus eingetragenen Rohstoffen,- deposit metallic foreign body from registered raw materials,
  • – Läuterungsbereich mit dem Temperaturmaximum,- Purification area with the temperature maximum,
  • – Elektrodendurchführungen mit hoher Temperatur und starker Konvektion der Glasschmelze,- electrode bushings with high temperature and strong convection of the glass melt,
  • – Funktionseinbauten, wie „Wall" und „Bubbling" und- built-in functions, like "Wall" and "Bubbling" and
  • – der Durchlaß mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten.- the Passage with high flow rates.

Wenn hier, am Wannenboden, visuell eine Glühstelle feststellbar ist, dann steht sozusagen die Katastrophe unmittelbar bevor. Eine Überwachung mittels außen angebrachter Temperatursensoren ist infolge klimatischer und strömungstechnischer Schwankungen an dieser Stelle derart unsicher, daß einer Temperaturänderung um 10 K eine Toleranz der Restwandstärke der Auskleidung von 150 mm ... 200 mm zuzuordnen ist, was die Größenordnung eines Viertels der Gesamtwandstärke erreicht.If here, on the tub floor, visually a glow point is ascertainable, then the catastrophe is, so to speak, immediate before. A surveillance by means of the outside attached temperature sensors is due to climatic and fluidic Fluctuations at this point are so uncertain that one temperature change a tolerance of 10 K for the remaining wall thickness of the lining of 150 mm ... 200 mm is what is the order of a quarter of the Total wall thickness reached.

Eine Übertragung insbesondere für Metallschmelzwannen bekannter Verfahren zur Feststellung bzw. Messung des Verschleißes scheitert an deren Kompliziertheit oder an anderen nachstehend genannten Gründen.A transmission especially for metal melting tanks Known methods for determining or measuring wear fail their complexity or other reasons mentioned below.

So sind beispielsweise die folgenden nicht elektrischen Verfahren bekannt: In eine Bohrung der Auskleidung der Schmelzwanne wird ein „Probefropfen", möglichst aus dem Material der Auskleidung, eingesetzt und dessen Verschleißzustand entweder nach dem Austausch gegen einen neuen Pfropfen (JP 10/132 467) oder zerstörungsfrei mittels Ultraschall ( DE 33 61 340 analog EP 0.096.912 ) gemessen. Hinsichtlich des erstgenannten Verfahrens ist die praktische Durchführbarkeit bei einem im wesentlichen konstanten Niveau der Glasschmelze schwer vorstellbar, da die Schmelze sofort nachdringt, wenn der Probestopfen entfernt wird. Bei beiden Verfahren ist nachteilig, daß sie nur Aussagen über den Verschleißzustand einer eng umgrenzten Stelle liefern, wobei die Schädigung der Auskleidung örtlich sehr unterschiedlich sein kann, wie es oben an Hand der Problem-Bereiche des Wannenbodens geschildert wurde.For example, the following non-electrical methods are known: A "test plug", preferably made of the material of the lining, is inserted into a bore in the lining of the melting tank and its state of wear either after replacement with a new plug (JP 10/132 467) or non-destructive using ultrasound ( DE 33 61 340 analogous EP 0.096.912 ) measured. With regard to the first-mentioned method, the practical feasibility at an essentially constant level of the glass melt is difficult to imagine, since the melt penetrates immediately when the sample stopper is removed. A disadvantage of both methods is that they only provide information about the state of wear of a narrowly delimited area, and the damage to the lining can be very different locally, as was described above using the problem areas of the tub floor.

Es sind auch schon elektrische Verfahren zur Durchführung der geschilderten Überwachungsaufgabe bekannt geworden: Bei einem Auskleidungs-Überwachungssystem wird der elektrische Widerstand des Auskleidungsmaterials selbst als Funktion der Temperatur gemessen ( DE 41 20 205 analog EP 0.519.231 analog US 5.319.671 ). Dieses System unterliegt derart vielen, vor allem thermischen Störeinflüssen, daß es sich zumindest in der Glasindustrie nicht bewährt hat.Electrical methods for performing the described monitoring task have also become known: in a lining monitoring system, the electrical resistance of the lining material itself is measured as a function of the temperature ( DE 41 20 205 analogous EP 0.519.231 analogous US 5,319,671 ). This system is subject to so many, especially thermal disturbances, that it has not proven itself, at least in the glass industry.

Schließlich ist ein System bekannt geworden, bei welchem ein Gruppe von Elektroden derart in die Auskleidung einer metallurgischen Schmelzwanne eingebaut wird, daß sie von außen abgestuft unterschiedlich weit in diese Auskleidung hineinreichen. Jeder Elektrode ist ein Widerstand zugeordnet, über welchem ein auswertbarer Spannungsabfall auftritt, sobald die zugehörige Elektrode infolge fortschreitenden Verschleißes freigelegt und über die Schmelze kurzgeschlossen wird ( SU 1.632.978 A1 ). Abgesehen vom komplizierten Aufbau ist dieses System ganz offensichtlich auf Schmelzwannen beschränkt, welche Metallschmelzen enthalten.Finally, a system has become known in which a group of electrodes is installed in the lining of a metallurgical melting furnace in such a way that they extend into this lining to different degrees from the outside. Each electrode is assigned a resistor, across which an evaluable voltage drop occurs as soon as the associated electrode is exposed due to progressive wear and is short-circuited via the melt ( SU 1.632.978 A1 ). Apart from the complicated structure, this system is obviously limited to melting tanks that contain molten metal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Mängel des Standes der Technik zu beheben und ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Überwachung des Verschleißzustandes der Feuerfestauskleidung von Schmelzwannen, insbesondere von Glasschmelzwannen, zu schaffen, welche aussagefähige und differenzierte Signale als Funktion des fortschreitenden Verschleißes von großen Bereichen der Auskleidung, vor allem des Wannenbodens, aber nicht darauf beschränkt, liefern. Dabei sollen Verfahren und Anordnung lang zeitig funktionssicher und dabei weder kompliziert noch mit übermäßigem materiellen oder Bedienungsaufwand verbunden sein.The invention is based on the object the shortcomings described to fix the prior art and a method and a Monitoring arrangement the state of wear the refractory lining of melting tanks, in particular glass melting tanks, to create which meaningful and differentiated signals as a function of the progressive wear of huge Areas of the lining, especially the bottom of the tub, but not limited to deliver. The process and arrangement should function reliably over the long term and neither complicated nor with excessive material or operating effort be connected.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchenn beschriebene Erfindung gelöst.This task is carried out in the Patentansprüchenn described invention solved.

Es wird ein von Schwankungen der im Bereich der Schmelzwannen sehr hohen Umgebungstemperatur unbeeinflußtes Überwachungsverfahren vorgeschlagen. Beim Neuaufbau oder bei der Generalreparatur wird ein temperaturabhängiges Widerstandselement bevorzugt und insbesondere in die Auskleidung der Bodenplatte von Glasschmelzwannen eingebracht.It becomes one of fluctuations in the Uninfluenced monitoring process in the area of the melting tanks at very high ambient temperatures proposed. When rebuilding or during general repairs a temperature dependent Resistor element preferred and especially in the lining the bottom plate of glass melting tanks.

Die weitere Beschreibung bezieht sich auf den Hauptanwendungsfall der Erfindung, nämlich auf Glasschmelzwannen, ohne daß die Erfindung darauf beschränkt wäre.The further description relates on the main application of the invention, namely Glass melting tanks without the Invention limited to this would.

Die Glasschmelze besitzt eine elektrische Zusatzheizung mit hoher Stromstärke. Bei einem Kontakt der spannungsführenden Schmelze mit dem Widerstandselement fließt in der ansonsten spannungslosen elektrischen Schaltung des Alarm-Systems ein Strom, der einen Alarm auslöst und damit mit hoher Sicherheit über das Vordringen der Schmelze zum Widerstandselement informiert. Der Betreiber der Anlage kann dann risikolos und rechtzeitig, d.h. nicht zu früh und nicht zu spät, entsprechende Maßnahmen zu Anlagensicherung auslösen.The glass melt has an electrical one Additional heater with high current. When there is contact between the live Melt with the resistance element flows in the otherwise dead electrical Switching the alarm system a current that triggers an alarm and thus with high certainty about the advancement of the melt to the resistance element informs. The The operator of the plant can then be risk-free and on time, i.e. Not too early and not too late, appropriate measures to trigger system protection.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die beigefügten Zeichnungen stellen dar:The invention will follow embodiments explained in more detail. The attached Drawings represent:

1: Glasschmelzwanne in der Draufsicht, 1 : Top view of the glass melting pan,

2: vergrößertes Detail der Bodenauskleidung der Glasschmelzwanne im Schnitt, 2 : enlarged detail of the bottom lining of the glass melting tank in section,

3: Test-Anordnung für die Entwicklung und die Auswahl geeigneter Materialien für die erfindungswesentlichen Widerstandselemente, 3 : Test arrangement for the development and selection of suitable materials for the resistance elements essential to the invention,

4: Schaltungsanordnung zur Prüfung der Kontaktierung sowie zur Funktionsprüfung von Widerstandselementen in erfindungsgemäßen Anordnungen, 4 : Circuit arrangement for checking the contacting and for the functional test of resistance elements in arrangements according to the invention,

5: Temperatur-Spannungs-Kurve eines SnO2-Widerstandselementes, 5 : Temperature-voltage curve of a SnO 2 resistance element,

6: Temperatur-Spannungs-Kurve eines Al-Zr-Silikat-Widerstandselementes ohne Kontakt mit der Glasschmelze, 6 : Temperature-voltage curve of an Al-Zr silicate resistance element without contact with the glass melt,

7: Temperatur-Spannungs-Kurve eines Al-Zr-Silikat-Widerstandselementes mit Kontakt mit der Glasschmelze, 7 : Temperature-voltage curve of an Al-Zr-silicate resistance element in contact with the glass melt,

8: Temperatur-Widerstands-Kurve eines Al-Zr-Silikat-Widerstandselementes ohne Kontakt mit der Glasschmelze, 8th : Temperature-resistance curve of an Al-Zr-silicate resistance element without contact with the glass melt,

9: Temperatur-Spannungs-Kurve eines durch Zusätze modifizierten Al-Zr-Silikat-Widerstandselementes mit Kontakt mit der Glas schmelze, 9 : Temperature-voltage curve of an Al-Zr-silicate resistance element modified by additives and in contact with the glass melt,

10: Temperatur-Widerstands-Kurve eines durch Zusätze modifizierten Al-Zr-Silikat-Widerstandselementes ohne Kontakt mit der Glasschmelze, 10 : Temperature-resistance curve of an Al-Zr-silicate resistance element modified by additives without contact with the glass melt,

11: Temperatur-Widerstands-Kurve eines durch Zusätze modifizierten Al-Zr-Silikat-Widerstandselementes ohne Kontakt mit der Glasschmelze. 11 : Temperature-resistance curve of an Al-Zr-silicate resistance element modified by additives without contact with the glass melt.

Die das Aufnahmevermögen bestimmenden Innenabmessungen einer Glasschmelzwanne, wie sie in 1 in Draufsicht dargestellt ist, betragen beispielsweise 9.940 mm in der Länge, 5.200 mm in der Breite und 1.300 mm in der Höhe. Diese Glasschmelzwannen werden normalerweise ohne Unterbrechung betrieben und die genannten Abmessungen machen besonders deutlich, welche katastrophalen Folgen ein Durchbruch der Feuerfestauskleidung haben kann und wie bedeutsam das Anliegen der vorliegenden Erfindung ist, den Verschleiß der Feuerfestauskleidung kontinuierlich zu überwachen, wobei diese Überwachung zugleich auch sicherstellt, daß eine solche Glasschmelzwanne auch nicht gewissermaßen prophylaktisch zu früh außer Betrieb genommen wird. Kurz gesagt ermöglicht die Erfindung also optimale Betriebszyklen solcher Glasschmelzwannen.The internal dimensions of a glass melting tank, as determined in 1 Shown in plan view are, for example, 9,940 mm in length, 5,200 mm in width and 1,300 mm in height. These glass melting furnaces are normally operated without interruption and the dimensions mentioned make it particularly clear what catastrophic consequences a breakthrough of the refractory lining can have and how important it is for the present invention to continuously monitor the wear of the refractory lining, this monitoring also ensuring at the same time that Such a glass melting tank is not taken out of service too early, as a prophylactic measure. In short, the invention thus enables optimal operating cycles of such glass melting tanks.

Die 2 zeigt beispielhaft einen Schichtaufbau der Feuerfestauskleidung des besonders beanspruchten und demnach auch besonders gefährdeten und bevor zugt zu überwachendenden Bodens einer Glasschmelzwanne. Material und Dicke dieser Schichten sind nachfolgend in Form einer Tabelle angegeben, wobei die Zählung mit der unmittelbar an die Schmelze angrenzenden Schicht beginnt:

Figure 00060001
The 2 shows an example of a layer structure of the refractory lining of the particularly stressed and therefore also particularly vulnerable and preferably to be monitored bottom of a glass melting tank. The material and thickness of these layers are given below in the form of a table, the counting starting with the layer immediately adjacent to the melt:
Figure 00060001

Die Bewertung der Materialien, welche für die als Sensoren bevorzugt einzusetzenden keramischen Widerstandselemente entwickelt wurden, erfolgte zum einen mittels einer Versuchseinrichtung nach 3 und zum anderen mittels eines 1000-Stunden-Tests eingefügt in die Feuerfestauskleidung einer realen Glasschmelzwanne. Die genaue Zusammensetzung und das Widerstandsverhalten dieser Widerstanselemente werden noch genauer beschrieben werden.The evaluation of the materials, which were developed for the ceramic resistance elements to be used as sensors, was carried out on the one hand using a test device 3 and on the other hand inserted into the refractory lining of a real glass melting furnace by means of a 1000-hour test. The exact composition and resistance behavior of these resistance elements will be described in more detail.

Aus Gründen der Praktikabilität und zur Erlangung von Versuchsergebnissen in überschaubaren Zeiträumen kann bei der Entwicklung des Werkstoffes der Widerstandselemente nicht bei jedem Versuch gewartet werden, bis in einer Schamotte-Platte durch Korrosion ein Loch entstanden ist. Dies gilt auch, wenn man beispielsweise Modellplatten verwenden wollte, die dünner sind als real eingesetzte Auskleidungsmaterialien bzw. künstliche Schwächungsstellen aufweisen.For reasons of practicability and for Obtaining test results in manageable periods can not in the development of the material of the resistance elements with each attempt, wait until in a chamotte plate a hole has formed due to corrosion. This also applies if one For example, wanted to use model plates that are thinner as real lining materials or artificial attenuation sites exhibit.

Es wurde daher ein vom realen Einsatzfall abweichender Modellversuch (siehe 3) durchgeführt. Im realen Einsatzfall hat die Glasschmelze eine im wesentlichen konstante Temperatur, und der Alarmfall tritt dadurch ein, daß die Schmelze immer näher an das Widerstandselement herankommt und schließlich Kontakt mit diesem bekommt, wodurch dessen Widerstand infolge der Erwärmung schließlich sprunghaft abnimmt. Beim Modellversuch wurde in einem Platintiegel das Widerstandselement mit einer gelochten Platte aus dem Material der Feuerfestauskleidung abgedeckt und die Temperatur einer Glasgranulat-Füllung, die dabei in eine Glasschmelze übergeht, durch induktive Beheizung stetig erhöht. Entscheidendes Kriterium ist dabei das Widerstandsverhalten bei Erreichung der Temperatur einer realen Glasschmelze in der Größenordnung von etwa 1000 °C bis etwa 1200 °C.A model test deviating from the real application was therefore carried out (see 3 ) carried out. In real use, the glass melt has a substantially constant temperature, and the alarm occurs because the melt comes ever closer to the resistance element and finally comes into contact with it, as a result of which the resistance suddenly drops suddenly as a result of the heating. In the model test, the resistance element was covered with a perforated plate made of the material of the refractory lining in a platinum crucible, and the temperature of a glass granulate filling, which then melts into a glass, was continuously increased by inductive heating. The decisive criterion here is the resistance behavior when the temperature of a real glass melt is reached in the range from approximately 1000 ° C. to approximately 1200 ° C.

Da die Glasschmelze sowohl im Versuch als auch im realen Betrieb das Widerstandselement ebenso wie die Feuerfestauskleidung angreift und dabei die Widerstandswerte irreversibel verändert, muß parallel die Stabilität des Widerstandsverhaltens ohne Kontakt mit der Glasschmelze untersucht werden. Dies geschah der Einfachheit halber in einem 1000-Stunden-Test in der Auskleidung einer realen Glasschmelzwanne, jedoch in „sicherer Entfernung" von der Glasschmelze.Since the glass melt both in the trial as well as in real operation the resistance element as well as the Refractory lining attacks and the irreversible resistance values changed must be parallel the stability the resistance behavior without contact with the glass melt was examined become. For the sake of simplicity, this was done in a 1000 hour test in the lining of a real glass melting pan, but in “safer Distance from the glass melt.

4 zeigt schließlich eine Schaltungsanordnung, welche bei der Materialentwicklung speziell der Überprüfung der flächenhaften Kontaktierung auf der von der Glasschmelze abgewandten Seite des Widerstandselementes dient. Die gleiche Schaltungsanordnung kann im realen Betrieb der Glasschmelzwanne auch zu einer turnusmäßigen Funktionskontrolle des Widerstandselementes genutzt werden, wobei freilich die Feuerfestauskleidung abweichend von der Abbildung noch kein Loch aufweisen darf. 4 finally shows a circuit arrangement which is used in the material development specifically to check the areal contact on the side of the resistance element facing away from the glass melt. The same circuit arrangement can also be used in real operation of the glass melting tank for a regular functional check of the resistance element, although the refractory lining may not yet have a hole, contrary to the illustration.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für die Zusammensetzung der vorzugsweise erfindungsgemäß eingesetzten keramischen Widerstandselemente in Masse-% und für deren temperaturabhängiges Widerstandsverhalten gegeben. Die Widerstandsmessung und auch die Signalgabe für den Durchbruch der Feuerfestauskleidung im realen Betrieb erfolgen durch Messung des Spannungsabfalles des Stromes durch die Glasschmelze über einem Widerstand im äußeren Stromkreis. Bei den nachfolgenden Beispielen erfolgt die Messung bei einer Spannungseinspeisung von 100 V Wechselspannung über einem Widerstand von 10 kΩ. Zusätzlich werden aus Gründen der Vergleichbarkeit in einigen Fällen Temperatur-Widerstandskurven mit logarithmischer Teilung der Widerstandswerte auf der Abszisse angegeben: Beispiel 1 Widerstandsmaterial auf der Basis von Zinnoxid (Ansprüche 13 und 14, Fig. 5)

Figure 00070001
Figure 00080001
Exemplary embodiments for the composition of the ceramic resistance elements preferably used according to the invention in mass% and for their temperature-dependent Wi given behavior. The resistance measurement and also the signal for the breakthrough of the refractory lining in real operation are carried out by measuring the voltage drop in the current through the glass melt via a resistor in the external circuit. In the following examples, the measurement is carried out with a voltage feed of 100 V AC voltage over a resistor of 10 kΩ. In addition, for reasons of comparability, temperature-resistance curves with logarithmic division of the resistance values are given on the abscissa in some cases: Example 1 Resistance material based on tin oxide (claims 13 and 14, FIG. 5)
Figure 00070001
Figure 00080001

5 zeigt das Temperatur-Spannungs-Verhalten eines Sensor-Widerstandselementes der Zusammensetzung 1.1 mit dem zur Signalgabe benutzten sprunghaften Widerstandsanstieg bei Kontakt mit der Glasschmelze bei etwa 1200 °C. Beispiel 2 Widerstandsmaterial mit Gehalt an Zirkonsilikat Ansprüche 15 und 16, Fig. 6 bis 8)

Figure 00080002
5 shows the temperature-voltage behavior of a sensor resistance element of the composition 1.1 with the sudden increase in resistance used for signaling upon contact with the glass melt at about 1200 ° C. Example 2 resistance material containing zirconium silicate (claims 15 and 16, FIGS. 6 to 8)
Figure 00080002

6 zeigt das Temperatur-Spannungs-Verhalten eines Sensor-Widerstandselementes der Zusammensetzung 2.1 ohne Kontakt mit der Glasschmelze und demzufolge ohne sprunghaften Spannungsanstieg, da kein sprunghafter Widerstandsabfall auftritt. 7 zeigt das entsprechende Verhalten mit dem zur Signalgabe benutzten sprunghaften Widerstandsanstieg bei Kontakt mit der Glasschmelze bei etwa 1200 °C. 8 zeigt schließlich den Logarithmus des Wi derstandes als Funktion der Temperatur für einen Temperaturbereich ohne Kontakt mit der Glasschmelze. Diese Kurve wurde beim oben erläuterten 1000-h-Stabilitätstest erstellt. 6 shows the temperature-voltage behavior of a sensor resistance element together mensetzung 2.1 without contact with the glass melt and consequently without a sudden increase in voltage since there is no sudden drop in resistance. 7 shows the corresponding behavior with the sudden increase in resistance used for signaling upon contact with the glass melt at about 1200 ° C. 8th finally shows the logarithm of resistance as a function of temperature for a temperature range without contact with the glass melt. This curve was created in the 1000 h stability test explained above.

Beispiel 3Example 3

Widerstandsmaterial mit Gehalt an Zirkonsilikat sowie Mullit-Mörtel Ansprüche 10 sowie 17 und 18, Fig. 2)Resistance material with Content of zirconium silicate and mullite mortar claims 10 and 17 and 18, Fig. 2)

Der Zusatz des mit Wasser anmischbaren und keramisch abbindenden Mullit-Mörtels dient dazu, dem Widerstandswerkstoff mechanische Festigkeit zu verliehen und gestattet die Anbringung des erfindungswesenlichen Widerstandselementes als Mörtelschicht an Ort und Stelle beim Aufbau der Schichten der Feuerfestauskleidung entsprechend 2.The addition of the water-miscible and ceramic-binding mullite mortar serves to impart mechanical strength to the resistance material and allows the inventive resistance element to be attached as a layer of mortar on site when the layers of the refractory lining are built up accordingly 2 ,

Figure 00090001
Figure 00090001

Beispiel 4Example 4

Widerstandsmaterial mit Gehalt an Zirkonsilikat sowie Mullit-Mörtel und Glas (Anspruch 19, Fig. 9 bis 11)Resistance material with Content of zirconium silicate as well as mullite mortar and glass (claim 19, 9 to 11)

aDer Zweck des Zusatzes von Mullit-Mörtel ist der gleiche wie bei Beispiel 3. Der Zusatz von Glas, vorzugsweise eines Kalk-Soda-Glases, dient der Erhöhung der Leitfähigkeit bzw. der Absenkung des Widerstandes bei höheren Temperaturen, wie beispielsweise ein Vergleich der Werte der 8 mit denjenigen der 10 und 11 für 600 °C zeigt.The purpose of adding mullite mortar is the same as in Example 3. The addition of glass, preferably a soda-lime glass, serves to increase the conductivity or to lower the resistance at higher temperatures, for example by comparing the values the 8th with those of 10 and 11 for 600 ° C shows.

Figure 00100001
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9 zeigt das Temperatur-Sparinungs-Verhalten eines Sensor-Widerstandselementes der Zusammensetzung 4.1 mit dem zur Signalgabe benutzten sprunghaften Widerstandsanstieg bei Kontakt mit der Glasschmelze bei etwa 1050 °C. Die 10 und 11 zeigen ebenfalls für die Zusammensetzung 4.1, jedoch für verschiedene Typen des Mullit-Mörtels, den Logarithmus des Widerstandes als Funktion der Temperatur für einen Temperaturbereich unterhalb der Schmelztemperatur des Glases und somit auch ohne Kontakt mit der Glasschmelze. Diese Kurven wurden beim oben erläuterten 1000 h-Stabilitätstest erstellt. 9 shows the temperature-saving behavior of a sensor resistance element of the composition 4.1 with the sudden increase in resistance used for signaling upon contact with the glass melt at about 1050 ° C. The 10 and 11 also show for the composition 4.1 , but for different types of mullite mortar, the logarithm of the resistance as a function of temperature for a temperature range below the melting temperature of the glass and thus also without contact with the glass melt. These curves were created in the 1000 h stability test explained above.

Claims (23)

Verfahren zur Überwachung des Verschleißzustandes der Feuerfestauskleidung von Schmelzwannen, insbesondere von Glasschmelzwannen, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch verursachte Widerstandsänderung eines Widerstandselementes in der Feuerfestauskleidung beim Vordringen der Schmelze zu diesem Widerstandselement ausgewertet wird.Procedure for monitoring the state of wear the refractory lining of melting tanks, in particular glass melting tanks, characterized in that the thermally caused change in resistance of a resistance element in the refractory lining as the melt advances to it Resistance element is evaluated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsänderung aus einem Strom durch die Schmelze, durch die Feuerfestauskleidung und durch das Widerstandselement hindurch zu einer von der Schmelze abgewandten Anschlußelektrode des Widerstandselementes bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the resistance change from a stream through the melt, through the refractory lining and through the resistance element to one of the melt facing connection electrode of the resistance element is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsänderung aus einem Strom durch das Widerstandselement hindurch zwischen den Anschlußelektroden desselben bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the resistance change from a current through the resistance element between the terminal electrodes the same is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine sprunghafte Änderung des Widerstandsanstieges mit der Zeit ausgewertet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that a abrupt change of Resistance increase is evaluated over time. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach Anspruch 3 bestimmter Strom zusätzlich zur Prüfung der Funktionsfähigkeit und des Ansprechverhaltens des Widerstandselementes ausgewertet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the existence according to claim 3 certain current in addition to testing the operability and the response behavior of the resistance element evaluated becomes. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Feuerfestauskleidung und der Außenwand der Schmelzwanne mindestens ein temperaturabhängiges flächenhaftes Widerstandselement mit einer Anschlußelektrode befindet, während die andere Anschlußelektrode in die Schmelze eingetaucht ist und beide Anschlußelektroden außerhalb der Schmelze an eine Widerstandsmeßschaltung angeschlossen sind.Arrangement for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that there is at least one temperature-dependent flat resistance element with a connecting electrode between the refractory lining and the outer wall of the melting tank, while the other connecting electrode is immersed in the melt and both connecting electrodes outside the Melt are connected to a resistance measuring circuit. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ortung der Schadenstelle das Widerstandselement in mehrere einseitig separat kontaktierte Bereiche unterteilt ist oder mehrere Widerstandselemente vorgesehen sind.Arrangement according to claim 6, characterized in that for Locating the damage site the resistance element in several unilaterally separately contacted areas is divided or several resistance elements are provided. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement aus Keramik besteht.Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that that this Resistance element made of ceramic. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement eine vorgefertigte Platte ist.Arrangement according to one of claims 6 to 8, characterized in that that this Resistance element is a prefabricated plate. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement bei der Auskleidung der Schmelzwanne als Mörtel mit entsprechenden Widerstandseigenschaften eingebracht ist.Arrangement according to claim 8, characterized in that this Resistance element in the lining of the furnace as mortar corresponding resistance properties is introduced. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik einen Anteil an Glasphase enthält, welcher bei steigender Temperatur zunehmend zur Leitfähigkeit des Widerstandselementes beiträgt.Arrangement according to one of claims 8 to 10, characterized in that that the Ceramic contains a proportion of glass phase, which increases with increasing Temperature increasing to conductivity of the resistance element contributes. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik metallische Bestandteile zur Beeinflussung der Leitfähigkeit enthält.Arrangement according to one of claims 8 to 11, characterized in that that the Ceramic metallic components to influence the conductivity contains. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch eine Keramik auf der Basis von elektrisch leitfähigem SnO2.Arrangement according to one of claims 8 to 12, characterized by a ceramic based on electrically conductive SnO 2 . Anordnung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Keramik folgender Zusammensetzung in Masse-%: 95 %...99 % SnO2 1 %...5 % Sinterhilfsstoffe, insbesondere CuO und/oder ZnO 0,5 %...2 %, Oxide fünfwertiger Metalle, insbesondere Sb2O5, Nb2o5 oder Ta2O5.
Arrangement according to claim 13, characterized by a ceramic of the following composition in mass%: 95% ... 99% SnO 2 1% ... 5% Sintering aids, especially CuO and / or ZnO 0.5% ... 2%, Oxides of pentavalent metals, in particular Sb 2 O 5 , Nb 2 o 5 or Ta 2 O 5 .
Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch eine Keramik auf der Basis von Aluminium-Zirkon-Silikat oder Zirkonverbindungen, insbesondere Zirkonsilikat.Arrangement according to one of claims 8 to 12, characterized with a ceramic based on aluminum-zirconium-silicate or Zirconium compounds, especially zirconium silicate. Anordnung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Keramik folgender Zusammensetzung in Masse-%: 31 %...65 % Al2O3 18 %...35 % SiO2 8 %...71 % ZrO2.
Arrangement according to claim 15, characterized by a ceramic of the following composition in mass%: 31% ... 65% Al 2 O 3 18% ... 35% SiO 2 8% ... 71% ZrO 2 .
Anordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Keramik mit einem Zusatz eines mit Wasser anmischbaren, keramisch abbindenden Mullit-Mörtels.Arrangement according to claim 16, characterized by a ceramic with an addition of a water-miscible, ceramic setting mullite mortar. Anordnung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 8 Masse-% bis 30 Masse-% folgender Zusammensetzung in Masse-%: 58 %...72 % Al2O3 28 %...42 % SiO2.
Arrangement according to claim 17, characterized by an addition of 8 mass% to 30 mass% of the following composition in mass%: 58% ... 72% Al 2 O 3 28% ... 42% SiO 2 .
Anordnung nach Anspruch 11 in Verbindung mit einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 5 Masse-% bis 30 Masse-% eines gemahlenen Kalk-Soda-Glases, vorzugsweise in Kombination mit dem Zusatz des Mullit-Mörtels nach Anspruch 17 oder 18.Arrangement according to claim 11 in connection with a of claims 15 to 18, characterized by an addition of 5% by mass to 30 Mass% of a ground soda-lime glass, preferably in combination with the addition of the mullite mortar according to claim 17 or 18. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement mit einer flächenhaften, vorzugsweise im Siebdruck aufgebrachten und dann eingebrannten Anschlußelektrode aus Platin versehen ist.Arrangement according to one of claims 6 to 19, characterized in that that this Resistance element with a flat, preferably screen-printed and then burned-in connection electrode is made of platinum. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschlußelektrode aus einem thermisch widerstandsfähigen Draht, insbesondere aus einer Heizleiterlegierung, wie Kanthal, im Widerstandselement eingebettet ist.Arrangement according to one of claims 6 to 19, characterized in that a connection electrode from a thermally resistant wire, in particular from a heat conductor alloy, such as Kanthal, is embedded in the resistance element. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht mit einer elektrisch leitfähigen Emailschicht versehen ist.Arrangement according to claim 21, characterized in that the Wire with an electrically conductive enamel layer is provided. Anordnung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht im Bereich der Einbettung Spiral- oder Schraubenlinienform hat.Arrangement according to claim 21 or 22, characterized in that the Wire in the area of the embedding spiral or helical shape Has.
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