DD234262B1

DD234262B1 - Schmelzofen und verfahren zum schmelzen und laeutern von hartglaesern

Info

Publication number: DD234262B1
Application number: DD27281685A
Authority: DD
Inventors: Juergen Eickemeier; Hans-Juergen Linz; Rainer Haft; Rainer Berg; Wolfgang Hippius; Horst Dressel; Volker Heym; Frank Henze
Original assignee: Technisches Glas Veb K
Priority date: 1985-01-29
Filing date: 1985-01-29
Publication date: 1988-06-01
Also published as: DD234262A1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen nach Art eines Unit-Melters zum Schmelzen und Lautern von Hartglasern, insbesondree solcherfurdie Lichtquellen- und Elektronikindustrie, bei denen zur Stabilisierung des Schmelz- und Lauterungsprozesses Bubblingdusen, Schwimmrohre und gegebenenfalls Walle verwendet werden und bei denen über durch den Boden geführte, in Reihen quer zur Langsachse angeordnete Elektroden zusatzlich zur Brennstoffbeheizung Elektrodenenergie in das Schmelzbad entbunden wird sowie ein Verfahren zum Betreiben des Schmelzofens.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Zur Herstellung von Hartglasern, insbesondere solchen fur die Lichtquellen- und Elektronikindustrie, werden bekannte Unit-Melter verwendet, die langgestreckte, einhäusige, querbeheizte Glasschmelzaggregate sind. Der Rauchgasabzug erfolgt meistens über einen Rekuperator, der vorwiegend stirnseitig an der Einlegeseite angeordnet ist. Eine durch gezielte Brenneremstellung erzeugte heißeste Zone über dem Glasbad bildet im Schmelzbad einen Quellpunkt aus, durch den zwei gegenläufige Konvektionsstromungswalzen in Längsrichtung des Schmelzofens entstehen. Es ist bekannt, daß diese Konvektionsstromung durch bestimmte Maßnahmen intensiviert werden kann In der DE-AS 1 933722 ist eine gezielte Kühlung des Wasserbassins des Schmelzofens vorgeschlagen worden, um damit eine Stromungsbeeinflussung zu erreichen Fur Hartglaser der Lichtquellen- und Elektronikindustrie mit ihrem von der chemischen Zusammensetzung her bedingten steilen Viskositatsverlauf sowie den erforderlichen hohen Schmelztemperaturen ist dieses Verfahren aber ungeeignet, da im Bodenbereich bereits hohe Glasviskositaten vorliegen

Bekannt ist auch die zusatzliche Beheizung des Schmelzofens mit Elektroenergie, die zur Erzeugung von Joulescher Warme über Reihen quer zur Langsachse des Schmelzofens angeordneter Elektroden in das Glasbad entbunden wird. Die auf diesem Gebiet bekannten Maßnahmen, wie sie aus DD-WP 69073 ersichtlich sind, sind aber bei Hartglasern der Lichtquellen- und Elektronikindustrie mit ihren ausgesprochen niedrigen elektrischen Leitfähigkeiten nicht unproblematisch, da sich daraus eine mangelnde Betriebssicherheit ergeben kann

Schließlich ist noch die Anordnung von Bubblingdusen quer zur Langsachse des Schmelzofens bekannt, die in erster Linie eine Verbesserung des Homogenisierungseffektes bewirken sollen Im allgemeinen unterscheidet man zwischen Bubblings im Einlegebereich und solchen vor oder nach dem Quellpunkt (DE-OS 2603086, US-PS 3330639 und US-PS 3269820) Des weiteren unterscheidet man Bubblings mit Gasaustritt in der Nahe des Bodens des Schmelzofens (DE-PS 486200) und solche, die den Gasaustritt im oberen Bereich der Konvektionsstromungen haben (DE-AS 1 471 842) und die eine Vermischung der unteren und

oberen Teilkonvektionsstromung verhindern sollen Die am häufigsten praktizierte Anordnung von je einer Bubblingreihe im Schmelzbereich und im Lauterbereich ist nicht immer möglich, vor allem dann nicht, wenn der Abstand zwischen dem Quellpunkt und dem Durchlaß relativ gering ist In diesem Fall wird die Wirkung des Quellpunktes durch die in seiner Nahe befindliche Bubblingreihe aufgehoben bzw überdeckt, was erfahrungsgemäß zu gispigem Glas fuhrt Schließlich und letzten Endes ist der Einsatz von Walleinbauten in Wannen zum Zwecke der Erwärmung der kalten bodennahen Ruckstromung innerhalb der zweiten Konvektionsstromungswalze bekannt (US-PS 3523780) Die hier vorgesehene direkte Wallbeheizung ist aber fur stark korrosive Schmelzen, wie die fur Hartglas der Lichtquellen- und Elektronikindustrie, ungeeignet, da hierdurch das Feuerfestmatenal zu hoch erhitzt wird, so daß es nur eine begrenzte Lebensdauer erreicht

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, insbesondere fur spezielle Hartglaser einen Schmelzofen relativ geringer Schmelzleistung zu schaffen, der gewahrleistet, daß seine Betriebsweise so gestaltet wird, daß er den Quahtatsanforderungen an diese Glaser gerecht werden kann

Darlegung des Wesens der Erfindung

In Erreichung der Zielstellung ist das Problem zu losen, Mittel zur Beeinflussung der Temperatur- und Stromungsverhaltnisse geometrisch und energetisch so zu realisieren und solche Verfahrensschritte durchzufuhren, daß die Betriebsweise eines relativ kleinen Glasschmelzofens nach der Art eines Unit-Melters so stabilisiert wird, daß qualitatsmindernde Inhomogenitäten und Glasfehler ausgeschaltet sind

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß sich Reihen von je 4 mit einem gegenüber bisherigen Losungen verringerten Abstand von jeweils ¹A der Bassinbreite untereinander und zur Seitenwand angeordnete Elektroden vor und hinter dem Quellpunktbereich mit einem Reihenabstand von 15 bis 20% der Schmelzofenlange und eine weitere Reihe von der Einlegestirnwand in einem Abstand von ⁴/w der Schmelzofenlange befinden und Bubblingdusen ebenfalls in Reihe quer zur Langsachse in einem Abstand von ¹Aj der Schmelzofenlange von der Einlegestirnwand und zu den Seltenwanden mit ¹A der Schmelzofenbreite angeordnet sind und untereinander gleichen Abstand aufweisen und wenn weiterhin bei der Verwendung eines Walles dieser zentnsch zwischen den Elektrodenreihen vor und hinter dem Quellpunktbereich angeordnet wird und seine Hohe das 0,4-0,7fache, vorzugsweise das 0,5fache der Schmelzbadtiefe betragt Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß beim Einsatz von schaumbildenden Lautermitteln ein Schwimmrohr in einer Entfernung von der Einlegestirnwand von ca Ѵз der Schmelzofenlange angeordnet wird Als geeignete Elektroden fur die Elektroenergiezufuhrung haben sich solche bewahrt, die stabförmig ausgebildet und aus Molybdän hergestellt sind

Das Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemaßen Schmelzofens sieht vor, den Gesamtenergiebedarf so aufzuteilen, daß der Elektroenergieanteil bis zu 15% betragt, von diesem Elektroenergieanteil 60 bis 70% in den Elektrodenreihen nahe dem Quellpunktbereich zu entbinden

Die Erfindung sieht weiterhin vor, das TemperaturprofiI des Schmelzofens so zu gestalten, daß die Temperatur im Einlegebereich 30 bis4OK und die an der Durchlaßseite 15 bis 2OK niedriger ist, als die im Quellpunktbereich Durch das neue Konstruktionsprinzip des Schmelzofens und die zum Betreiben des Schmelzofens vorgeschlagenen Verfahrensschritte wird erreicht, daß fur Hartglaser, wie alkaliarme Alumoborosilicatglaser, die fur die Lichtquellen- und Elektronikindustrie eingesetzt werden, eine den Quahtatsanforderungen angepaßte Schmelztechnik vorliegt Sie bewirkt durch die dargelegte Aufteilung der Energie in Verbindung mit der speziellen Anordnung eines Walles eine Quellpunktstabilisierung und die Einbindung der sich am Boden des Schmelzofens bewegenden Durchsatzstromung von kaltem ungelautertem Glas in die Konvektionsstromungswalzen, wodurch die Lauterleistung des Schmelzofens wesentlich verbessert wird Dieser Vorteil wird durch die determinierte Anordnung der Bubblingdusen, die eine scharfe Trennung von Einschmelz- und Lauterbereich erzielt, noch erhöht

Durch die gesamten erfinderischen Maßnahmen wird weiterhin erreicht, daß die Lautermittelmenge minimiert werden kann

Ausfuhrungsbeispiet

Die Erfindung soll an Hand der schematischen Zeichnung in einer beispielsweisen Ausfuhrungsform erläutert werden

Fig 1 zeigt die Draufsicht des Schmelzofens ohne Abdeckung Fig 2 zeigt die Ansicht entlang der Schnittlinie X-X der Fig 1

Der Schmelzofen fur das Schmelzen von Hartglas fur die Lichtquellen- und Elektronikindustrie, ζ B Alumoborosilikatglas, besteht im wesentlichen aus dem Schmelz- und Lauterbereich 1, 2 sowie dem Durchlaß 3 Durch die Gemengeeinlagen 4 wird das Gemenge in den Schmelzofen gebracht Im Oberofen des Schmelzteiles, der von der Abdeckung 5 gebildet wird, befinden sich beiderseits der Seitenwande 14 die Brenner 7, die den Feuerraum 6 so erhitzen, daß in der Glasschmelze ein Quellpunkt im Bereich des Walles 10 entsteht Die Rauchgase werden über den Rauchgaskanal 15 abgeführt und zur Wiedergewinnung von Warme über einen ubersichtshalber nicht dargestellten Rekuperator geleitet Neben der Brennstoffbeheizung durch die Brenner 7 erfolgt eine weitere Beheizung des Schmelzbades durch je vier Elektroden 8, die in drei Reihen quer zur Langsachse des Schmelzofens, und zwar zwei unmittelbar vor und hinter dem Quellpunkt bei einen Reihenabstand D von je 15 bis 20% der Schmelzofenlange und eine von der Einlegestirnwand 13 in einer Entfernung A, dieVio der Schmelzofenlange betragt, angeordnet sind Ihr Abstand innerhalb einer Reihe untereinander und zur Seitenwand betragt Vs der Bassinbreite Zweckmaßigerweise sind Stangenelektroden 8 aus Molybdän zu verwenden, die in einer Lange von 75 bis 90% der

Schmeizbadhohe in das Schmelzbad ragen und durch den Boden 16 des Schmelzofens gefuhrt sind Ihr entbundener Energieanteil an der Gesamtenergie kann bis zu 15% betragen Dieser Anteil ist so aufzuteilen, daß 60 bis 70% mit den Elektroden 8 im Quellpunktbereich eingespeist werden Zur besseren Trennung des Schmelzbereiches 1 vom Lauterbereich 2 sind in der Entfernung B, die ¹A der Schmeizofenlange betragt, Bubblingdusen 9 angeordnet Der Maximalabstand zu den Seltenwanden sollte ¹A der Schmelzofenbreite nicht überschreiten Im Fall, daß die Stabilisierung der Stromungsverhaitnisse, insbesondere die Einbindung der kalten Bodenstromung in die Konvektionsstromungswalze, notig ist, ist es empfehlenswert, einen Wall 10 am Boden 16 einzubauen, und zwar zentnsch zwischen den Reihen der Elektroden 8, die vor und hinter dem Quellpunktbereich installiert sind Die Hohe des Walles 10 betragt das 0,4fache bis 0,7fache, vorzugsweise dasO,5fache der Schmelzbadtiefe Bei schaumbiidenden Lautermitteln ist die Anordnung eines Schwimmrohres 11 angebracht, das seine Lage im Abstand C - Ѵз der Schmelzofenlange hat, von der Einlegestirnwand 13 aus gerechnet Unter Beachtung der Verfahrensweise zum Betreiben des beschriebenen Schmelzofens, nämlich, daß Elektroenergie in der angegebenen Aufteilung in das Schmelzbad entbunden wird sowie nur der Einlegebereich mit einer Wärmedämmschicht 12 zu versehen ist und bei Einhaltung der Temperaturgradienten, die gewährleisten, daß die Temperatur im Einlegebereich 30 bis 40 K und die an der Durchlaßseite 15 bis 2OK niedriger ist als die im Quellenpunktbereich, kann auch ein nach Art eines Unit-Melters gebauter Schmelzofen mit Tagesleistungen bis zu 10t Hartglas in geforderter Qualltat erzeugen

Claims

1. Schmelzofen nach Art eines Unit-Melters zum Schmelzen und Läutern von Hartgläsern, insbesondere solcher fur die Lichtquellen- und Elektronikindustrie, bei dem zur Stabilisierung des Schmelz- und Lauterprozesses Bubblingdusen, Schwimmrohre und gegebenenfalls Wälle verwendet werden und bei dem über durch den Boden geführte, in Reihen quer zur Längsachse angeordnete Elektroden zusätzlich zur Brennstoffbeheizung Elektroenergie in das Schmelzbad entbunden wird und Kühlmittel zur Abführung von Wärme verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Reihen der Elektroden (8) vor und hinter dem Quellpunktbereich bei einem Reihenabstand von 15 bis 20% der Schmelzofenlänge und eine weitere Reihe in einem Abstand von ⁴/ю der Schmelzofenlänge, von der Einlegestirnwand (13) aus gesehen, befinden und daß die Bubblingdusen (9) ebenfalls in Reihe quer zur Längsachse des Schmelzofens in einem Abstand (B) von ¹A der Schmelzofenlänge von der Einlegestirnwand (13) und zu den Seitenwänden (14) mit ¹/4 der Schmelzofenbreite angeordnet sind und untereinander gleichen Abstand aufweisen und daß bei Verwendung eines Walles (10) dieser zentrisch zwischen den Reihen der Elektroden (8) vor und hinter dem Quellpunkbereich angeordnet ist und seine Hohe das 0,4- bis 0,7fache, vorzugsweise das 0,5fache der Schmelzbadtiefe beträgt.

2. Schmelzofen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmrohr (11) in einer Entfernung von ca. Ѵз der Schmelzofenlänge von der Einlegestirnwand (13) angeordnet ist.

3. Schmelzofen nach einem der Punkte 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlegebereich mit einer Wärmedämmschicht (12) umgeben ist.

4. Schmelzofen nach einem der Punkte 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrodenreihe aus vier Elektroden besteht, die jeweils untereinander und zur Seitenwand einen Abstand von Vs der Bassinbreite haben und diese Elektroden stabweise ausgebildet und aus Molybdän gefertigt sind.

5. Verfahren zum Betreiben eines Schmelzofens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtenergiebedarf so aufgeteilt wird, daß der Anteil der Elektroenergie bis zu 15% beträgt, von dem 60 bis 70% in den Elektrodenbereichen nahe dem Quellpunkt entbunden und daß weiterhin das Temperaturprofii des Schmelzofens so gestaltet wird, daß die Temperatur im Einlegebereich 30 bis 40 K und die an der Durchlaßstirnseite 15 bis 20 K niedriger ist, als die im Quellpunktbereich.