DE1809911A1 - Schmelzofen - Google Patents

Description

• Schmelzofen Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Schmelzen von Stoffen bei hohen Temperaturen, der mit einem Schmelzbehälter und einer darüber angeordneten Heizkammer versehen ist, wobei dieserSchmelzbehälter Seitenwände und einen Boden aufweist, wobei ferner an einem Teil des Behälters eine Einrichtung zum Zuführen von achmelzbarem Material und an einem anderen Teil eine Einrichtung zum Abziehen des geschmolzenen Materials und ausserdem eine Heizung für die oberhalb des Behälters angeordnete Kammer vorgesehen sind.
• Die Erfindung betrifft insbesondere eine bessere Ausmauerung für Schmelzöfen, vor allem eine Ausmauerung für die Seitenwände von Glasschmelzbehältern, die bei hohen Temperaturen betrieben werden.
• Schmelzöfen oder Schmelzbehälter, in denen grosse Mengen an Glas oder ähnlichem schmelzbarem Material geschmolzen werden, müssen alle paar Jahre neu gebaut werden. Insbesondere die feuerfeste Ausmauerung in den Ofen oder Behältern verschleisst relativ schnell infolge der hohen Temperatur und der erodierenden und korrodierenden Natur des schmelzflüssigen Glases oder eines anderen schmelzbaren Materials. Die Erosion und die Korrosion werden bei bestimmten Glas zusammensetzungen gesteigert deren Bestandteile die Ausmauerung schneller angreifen, a serdem auch durch höhere Schmelztemperaturen. Ferner ist der Verschleiss der Ausmauerung an und nahe der Oberfläche des geschmolzenen Materials am grössten.
• Das Glas kann vom Auslass des Behälters über eine Vorwärmkammer zu einer oder mehr Maschinen zur Herstellung vom Blöcken geführt werden, in denen das Glas zu Blockern geformt wird, die danach zur Herstellung von Fäden in Muffen verwendet werden. In derartigen Muffen werden die Blöcke aufeinanderfolgend einer Schmelzeinheit zugeführt, in der sie aufs Neue geschmolzen werden, worauf aus-dieser Einheit Fäden in bekannter Weise abgezogen werden. Zweckmässig ist es jedoch, das Glas direkt von dem Behälter über eine Vorwärmkammer zu den Schmelzmuffen zu leiten, in denen das Glas direkt zu Fäden ausgezogen wird, wobei die Herstellung von Blöcken und die erneute Schmelzung dieser Blöcke entfEllt.
• Die Behälterausmauerung besteht gewöhnlich aus Zirkon, das durch Erosion in das Glas übergeht oder durch. chemischen Angriff der Ausmauerung durch das Glas in diesem gelöstwjrd. Das Glas, das Zirkon enthält, ist dichter und sucht sich am Boden des Behälters abzusetzen, während das beige Glas von der Beschickungsstelle zum Auslass des Behältersfliesst. Demzufolge bautsichim Laufe der Zeit am Boden des Behäiterseine dichte, zirkonenthaltende Glasschicht auf, die dann in dem Behälter stromabwärts und in den Vorwärmofen geführt wird. Dort rekristalli-siert das Zirkon aus dem dichten zirkonenthaltenden Glas wegen der niedrigeren Temperatur in dem Vorwärmofen. Das rekristallisierte Zirkon wird dann allmählich in dem Glas zu den Blockmaschinen oder zu den Muffen für die Glasfädenherstellung geführt. Wenn diese Muffen direkt an den Behälter angeschlossen sind, rufen die Steine oder Partikel aus Zirkon eine Schwächung und damit einen Bruch der Glasfäden hervor. Dies bedeutet, dass die Muffe neu in Betrieb gesetzt und die Fäden neu äus ihr abgezogen werden müssen. Wenn andererseits das Glas zu Blöcken geformt wird, wird die Blockherstellung nicht unterbrochen, aber die Steine verbleiben in den Blöcken und rufen eventuell Ausbrüche hervor, wenn die Blöcke danach zu den Muffen geführt werden. In der Praxis werden die Blöcke, wenn sie zu viel Steine enthalten, gewöhnlich eher weggeworfen oder noch einmal geschmolzen, als dass sie in den Muffen verwendet werden. Es wurde festgestellt, dass der hierdurch entstehende Abfall billiger ist als die Verwendung dieses Glases und die damit verbundenen beträchtlichen Arbeitskosten, die bei der häufigen erneuten Inbetriebsetzung der Muffen anfallen,-da nur Wickel aus Glasfäden mit einer kleineren Länge als der gewünschten Gesamtlänge oder Grosse erzeugt werden können, die einen geringeren Wert haben als die Wickel mit voller Länge oder Grösse. Bei einigen öfen betrug der Glasabfall zwischen dem aufeinanderfolgenden neuaufbau der ofen etwa eine halbe Million Kilogramm.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ausmauerung für Schmelzdfen und Schmelzbehälter zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Ausmauerungen vermeidet.
• Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass wenigsten einige der Wände des Ofens oder Behälters eine relativ dicke untere feuerfeste Ausmauerung unterhalb des Spiegeis des schmelzbaren Materials in demB:ehWlt&ben und eine dünnere feuerfeste obere Ausmauerung, oberhalb und unterhalb des Spiegels des schmelzbaren Materials im Behälter, wobei beide Teile aus hoch feuerfestem Material bestehen, das durch den Einfluss der Wärme und des geschmolzenen Materials einer Abnutzung unterworfen ist, wobei ferner eine Einrichtung vorgesehen ist, die einen Durchgang für ein Kfflilmittel bildet,der an die Aussenfläche von wenig?stens einem wesentlichen Teil des dünnen Wandstückes im Bereich des Spiegels des schmelzflüssigen Materials in dem Behälter angrenzt, wobei dieser Durchgang das dünne Wandstück der Seiteriwand abstUtzt, wobei ferner Einrichtunv für die Zufuhr ünd die Abfuhr des Kühlmittels vorgesehen sind, nachdem es Wärme aus dem oberen Teil aufgenommen hat.
• An der gekühlten Wand neigt das Glas dazu sich zu verfestigen, wodurch ein zusätzlicher Schutz erzielt wird, selbst wenn die Seitenwand praktisch vollständig aufgelöst ist. Selbst wenn noch etwas aus der feuerfesten Auskleidung der Wand in das Glas übergegeht, ißt doch der Angriff des Glases genügend gemindert, so -dass das Zirkon der Ausmauerung, das in das Glas übergeht, keine Auswirkung auf die nachfolgende Herstellung der Glasfäden hat.
• Das Glas aus daher nicht noch einmals geschmolzen werden-und die Zahl der Brüche oder Ausbrüche infolge der Steine oder Verunreinigungen im-Glas wird auf ein Minimum herabgesetzt. Es können Wickel aus Glasfäden und Garnen mit der vo-llen Länge hergestellt werden, wobei die Arbeit zur erneuten Inbetriebsetzungder Muffen infolge auftretender Brüche ebenfalls auf einen Minimum herabgesetzt werden werden konnte.
• Durch die erfindungsgemässe Ausmauerung wird somit die Verunreinigung des schmelzflüssigen Glases vermindert. Es kann ferner ein Glas erzeugt werden das eine nahezu unterbrechungsfreie und billigere Herstellung von Glasfäden erlaubt.
• Eine beispielsweise bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachf,ogerFd anhand der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 eine schematische Ansicht eines gesamten Glasschmelzofens oder Behälters darstellt, Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1.
• Fig. 3 zeigt einen vergrösserten Schnitt einer Seitenwand des Schmelzbehälters der Fig. 1 und 2 und Fig. 4 ist ein Schnitt ähnlich demjenigen von Fig. 3 und er zeigt eine andere Ausführungsform der Seitenwand für einen Glasschmelztank.
• In Fig. 1 ist ein erfindungsgemässer Ofen oder Behälter lo mit einem Beschickungsteil 12 und einem Auslass 14 dargestellt. Wenn die Glascharge schmilzt,fliesst das Glas auf den Auslass zu und einen wird dann durch I Yorwärmofen oder andere geeignete Kanäle in oder eine Block-Herstellungsmaschine direkt zu chmelzmuffen geführte was bereits bekannt ist. Die Erfindung eignet sich besonders für einen GlasschmelzbehElter, , der in Verbindung mit einer Block-Herstellungsmaschine verwendet wird, da dieses Glas sowohl eine höhere Temperatur erfordert und die Ausmauerung des Behälters stärker angreift als andere Glassorten.
• Gemäss Fig. 2 besitzt der Behälter lo Seitenwände 16 und 18, eine Stirnwand 20 für die Beschickung und eine Stirnwand 22 für den Auslass. Der neuartige Wandaufbau kann für die Seitenwände und für beide Stirnwände verwendet werden, obgleich oft eine unterschiedliche Konstruktion für eine oder für beide Stirnwände und insbesondere für die Stirnwand Po an dem Ende des Behälters ver--.
• wendet wird, an dem die Charge zugeführt wird. Dies kommt davon, weil die Beschickung und das teilweise geschmolzene Glas an die-r sem Ende kühler sind und weil sich das Glas von dieser Wand wegbewegt und einen sehr geringen Kontakt mit ihr hat. Der neuartige Aufbau ist daher besonders vorteilhaft für die Seitenwände des Behälters, die parallel zur Strömungsrichtung des Glases liegen.
• Über dem Behälter- ist in üblicher Weise eine Heizkammer 24 angeordnet. Auf jeder Seite der Heizkammer 24 und praktisch in gleichen Abständen sind mehrere Brenneröffnungen 26 angeordnet, denen Brennstoff, gewöhnlich Ol oder Gas,zugeführt wird. Durch Oeffnungen 28 wird Verbrennungsluft eingeleitet, wobei diese Öffnungen oberhalb der Brenneröffnungen 26 angeordnet sind und je eine öffnung für je zwei Brenneröffnungen vorgesehen ist. Die Verbrennungsgase treten aus der Heizkammer 24 durch die gegen tiberliegenden Luftöffnungen aus, werden in einen Regenerator und danach in einen -Kamin geleitet. DieVerbrennungsluft wird durch Re den gegenüber1iegenden he}ssen generator geleitet und vorgewärmt.
• Zur Herstellung von Blöcken- wird das Glas in den Behälter 10 durch die Verbrennungsgase auf sehr hohe Temperatur erhitzt, gewöhnlich in der Grössenordnung von 1550 bis 16000C (2800 bis 29oo9F). Die Kombination der hohen Temperaturen und der korrodierenden Natur des Glases nacht die Ausmauerung des Behälters lo gegen Angriffe oder Anfressen extrem anfällig. Ausserdem hat das Glas an der Oberfläche eine höhere Temperatur als das Glas darunter. Das Glas an der Oberfläche hat ferner die höchste Strömungsgeschwindigkeit und es wird in der Heizkammer oberhalb des Glases oft ein oxidierender -Zustand aufrecht erhalten. Diese Faktoren machen den Bereich der Wände des Behälters, der an den Spiegel des Glases angrenzt,viel mehr anfälliger für den Angriff durch Erosion und Korrosion. Wie oben erörtert, wird durch den Angriff auf die feuerfeste Ausmauerung der Wände Zirkon in einen Teil des Glases übergeführt und mit ihm gemischt und es setzt sich in diesem ab bis es einige Zeit später durch den Auslass des Behälters abgeführt wird, wobei diese Zeitspanne oft sechs Monate oder mehr betragen kann.
• Dieses Problem wurde durch die in den Fig. 2 und 3 im Detail gezeigte Ausiauerung gelöst. Jede der Seitenwände 16 und 18 des Behalters lo verläuft vom Boden 3o zu einem Randstein 32, der die Seitenwand 16 des Behälters berührt und eine Basis für die Seitenwand der Heizkammer bildet. Die Seitenwand 16 hat einen unteren dicken Teil 34, der etwa bis zur Hälfte der Wand nach oben reicht, und einen oberen dünneren Teil 36. Der dicke Teil 34 liegt Vollständig unterhalb des Fldssigkeitsspiegels des Glases, während der dünne Teil 36 sich von einem Punkt unterhalb des FlUssigkeitaspiegels des Glases bis zu einem Punkt oberhalb des FlUssigkeitaspiegels erstreckt. Der dicke Teil hat eine nach innen freiliegende Fläche, die in demselben Winkel geneigt ist wie die nach innen freiliegende Fläche des oberen dünnen Teiles.
• Durch die Verjüngung der beiden Teile der Seitenwand ergibt sich eine bessere Basis für die Ausmauerung unddie Gefahr einer Aushßhlung, die manchmal bei senkrechten aus Blöcken gebildeten Wänden auftritt, wird auf ein Minimum herabgedrückt. Die nach innen freiliegende Fläche des oberen Teiles liegt vollständig hinter der ertsprechenden Fläche des unteren Teiles. In der Praxis hat der untere Teil eine maximale Dicke von etwa 15 cm -(6't} die auf eine Mindestdicke von etwa 7,5 cm (3") abnimmt, wogegen der obere Teil von einer maximalen Dicke von etwa 7,5 cm (3") auf eine Nindestdicke von etwa 2,5 cm (1") abnimmt, wobei eine Dicke unter 5 cm (2W) vorgezogen wird. In jedem Fall beträgt die durchschnittliche Dicke des oberen Teiles weniger als die Hälfte der durchschnittlichenDicke des unteren Teiles.
• Wie Fig. 3 zeigt, ist wenigstens hinter einem Teil des dünnen Teiles 36 der SEitenwand 16 eine Kühlanlage 38 angeordnet. Es.
• werden drei Kühlschlangen 40,42 und 44. verwendet, von denen gede einen unteren Einlass 46 und einen oberen Auslass 48 aufweist.
• Durch den Einlass 46 wird Wasser zugeführt, das durch Rohre vor und zurück bis zum Auslass 48 strömt. Die Kühlschlangen 4o, 42,44 werden durch Stützplatten 52 und Stützstangen 54 gehalten, so dass die Kühlanlage effektiv mithilft,die Wände des Behälters abzustützen. Die Stützstangen 54 sind ihrerseits verstellbar mit Flanschen 56 verbunden, die an Stützträgern 58 des Behälters be-Sestigt sind. Wie Fig. 1 zeigt, sind für jede der Seitenwände 16 und 18 fünf solche Kühlanlagen mit je drei Kühlschlangen vorgesehen.
• Die Kühlanlage 385tützt nicht nur die Seitenwände 16 ab, sondern sie kühlt auch die Sqitenwände, so dass das daran angrenzende Glas erstarrt, besonders dann, wenn die Ausmauerung abgenützt ist und dünner wird. Infolge der niedrigeren Temperatur kann die Wand der Hitze des Glases besseren Widerstand leisten, wobei ausserdem der korrodierende Einfluss des Glases auf die Wand reduziert wird. Ist die Wand kühl genug, dass das angrenzende Glas erstarrt, dann wirkt dieses Glas als Schutzschirm zwishen der Wand und dem schmelzflüssigen Glas, wodurch jede weitere Erosion oder Korrosion der Wand verhindert wird.
• In Fig. 4 ist eine etwas abgeänderte Wand 6o dargestellt, die im Prinzip ebenso aufgebaut ist wie die Seitenwand 16, die jedoch nicht verjüngt, sondern abgestuft ausgebildet ist. Hierdurch ist die Wand 60 etwas mehr gegen eine Aushöhlung anfälliger als die sich verjüngende Wand und sie aus diesem Grund weniger vorteilhaft. Die Wand 60 besitzt ebenfalls ein unteres dickes Teil 62, das etwa bis zur Hälfte der Wand 60 nach oben reicht, und ein oberes dünneres Teil 611, das den Rest der Wand bildet. Wiederum liegt der dicke Teil vollständig unterhalb des FlUssigkeitsspiegels des geschmolzenen Glases in dem Behälter, wogegen der dünne Teil von einem Punkt unterhalb des Spiegels zu einem Punkt über diesem reicht. Der dünne Teil 64 liegt vollständig hinter dem dicken Teil, wobei die Dicke des oberen Teils immer kleiner als die Hälfte der Dicke des unteren Teiles ist. Die Dicke des dickeren Teils liegt im Bereich von etwa 7,5 bis 15 cm (3 bis 6") und die Dicke des dünnen Teiles imBereich von etwa 2,5 bis 7,5 cm (1 bis 3), und sie beträgt vorzugsweise weniger als 5 cm (2). Hinter dem dünnen Teil ist eine Kühlanlage 66 angeordnet, die.sich bis zu einem Punkt ziemlich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Glases und vorzugsweise unterhalb des unteren Randes des dünnen Teiles erstreckt. Durch die Kühlanlage wird die Erosion und die Kdrrosion der Wand herabgesetzt und das schmelzflüssige Glas in der Nähe der Auskleidung zum Erstarren gebracht, besonders dann, wenn das dünne Wandteil 611 etwas abgenützt ist. Wenn das Glas erstarrt und durch die Kühlanlage unterhalb der Schmelztemperatur gehalten wird, so bildet es effektiv einen Teil der Seitenwand und wirkt als Schutzschirm zwischen dem dünnen Wandteil und dem schmelzflllssigen Glas in dem Behälter. Dies tritt ein, ehe eine bemerkenswerte Menge des Materials der Auskleidung in das geschmolzene Glas eingetreten ist, so dass die Verunreinigung des Glases auf-einem Hinimum gehalten wird.
• Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern es sind änderungen möglich, ohne von der Erfindung oder den Ansprüchen abzuweichen.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Ofen zum Schmelzen von schmelzbarem Material bei hohen Temperaturen, mit einem Schmelzbehälter und einer über diesem angeordneten Heizkammer, wobei der Schmelzbehälter Seitenwände und einen Boden aufweist, ferner mit Einrichtungen zum Zuführen des zu schmelzenden Materials an einer Stelle des Behälters und Einrichtungen zum Abziehen des geschmolzenen Materials an einer anderen Stelle des Behälters, und mit einer Heizeinrichtung für die Heizkammer oberhalb des Behalters, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine dieser Seitenwände einen dickeren unteren feuerfesten Teil unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des schmelzbaren Materials in dem Behälter und einen dünneren oberen feuerfesten Teil aufweist, der sich oberhalb und unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Materials in dem Behälter erstreckt, dass ferner eine KUhlanlage angrenzend an die Aussenfläche von wenigstens einem wesentlichen Teil des dünnen Wandteiles im Bereich angrenzend an den Flüssigkeitsspiegel des geschmolzenen Materials in dem Behälter vorgesehen ist, und dass eine Einrichtung zum Zuführen von Kühlmittel in die Kühlanlage und zum Abfuhren des Kühlmitels aus der Kühlanlage, nachdem es dem daunen Teil Wärme entzogen hat, vorgesehen ist.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Dicke des dünnen oberen Teils nicht mehr als etwa die Hälfte der durchschnittlichen Dicke des dicken unteren Teiles beträgt.

3. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Teile der Seitenwand aus hoch feuerfesten Material bestehen.

4. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen gerichtete Fläche des oberen dünnen Teiles vollständig hinter der nach innen gerichteten Fläche des unteren dicken Teiles liegt.

5. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Aussenseite des dünnen Wandteiles der Seitenwand angeordnete Kühlanlage die Seitenwand abstützt.

6. Ofen nach Anspruch 5,'dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung zum Haltern und Abstützen der Kühlanlage vorgesehen ist.

7. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen gerichteten Flächen des oberen und des unteren Wandteiles gleichmässig abgeschrägt sind.

8. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen gerichteten Flächen des oberen und des unteren Wandteiles senkrecht ausgebildet sind und dass eine Stufe zwischen ihnen gebildet ist.

9. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Dicke des oberen Wandteiles etwa 7,5 cm (3") nicht überschreitet.

lo. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des oberen Teiles kleiner als die Hälfte der Dicke des unteren Teiles ist.

L e e r s e i t e