[发明专利]用于电熔炼的装置

说明书

本发明涉及电熔炼技术，特别是涉及在其中由于浸入电极使能量以焦耳效应消耗在受熔物质中的电熔炼技术。

长久以来，大批量生产用的玻璃生产设备具有投入矿物燃料如燃油或气体的熔炉。这尤其是对于如提供平板玻璃或制瓶玻璃的大规模持续生产设备的情况。在这种大型熔炉中，电能实质作为局部的补充能量，用以在最小加热的区域中维持玻璃温度，或是在熔炉外面通向转换地点的途中维持玻璃温度，或用于有利于熔化材料均质，精炼或运输的某些对流运动的扩展。

确切地说，电熔炼首先出现在小的装置中，对于它们，在看来必要的使用条件下具有大的灵活性。能量损耗的波动及某些技术问题的逐渐掌握在最近导致开发大的生产装置，在其中整个熔炼过程，除起动外，均借助电能进行。这种开发需要解决非常困难的技术问题。

这尤其是，如对于避免熔融浴表面处的电极氧化问题，对此已有人建议将其完全地浸入。这种解决方案记载在如法国专利申请FR-A-2552073中。在该文献中，电极从炉底开始垂直地放置在熔体中。在其它实施例中，电极还可以穿过炉侧壁。

与腐蚀问题获得的优点无关，电极的浸入也能使向熔融浴方便地及很均匀地供给原料的成分。漂浮在熔融浴上的待熔成分相对厚的层的形成，出于多种原因，起到有益的作用。与熔融浴的接触形成了对持续工作所必须的材料的长久保留。它还保护了熔融浴使其免于由于与空气接触的对流及尤其是辐射引起的过大热损耗。

倘若在上述文献中所描述的这类熔炉能具有非常重大的工业应用，然而它们也不能必然地提供最佳的解决方案以满足实际中遇到的各种需要。例如，在某些情况下及显然地旨在限制投资费用时，利用燃烧器来改造工作设备并保留尽可能多的现有部件，尤其是构成熔池的耐火材料。当电极插在炉床中或炉侧壁中时，则是不可能进行这种改造的。

在其中浸入电极的熔炉在调整电极方面提供了有限的可能性。如果对于某一种工作状态它们能得到完全满意的特性，但它们却不太能适合这种工作状态的频繁的和/或实质性的改变。

此外，即使浸入电极的技术现在已经很好地掌握了，仍然期望电极有与耐火材料的寿命相比拟的长寿命，因为危及良好工作的多个电极中一个过早损害的危险是不能完全被消除的。

另一种、尤其是在法国专利申请2599734中描述的技术解决方案包括通过受熔材料熔融浴的自由表面浸入电极。这种技术体现了一些优点。首先，它显然避免了与电极穿过耐火材料相关的困难，并也解决了：旧电极的更换，耐火材料的密封及磨损，尤其是由于有助于耐火材料腐蚀的高温及与它接触产生的强力对流气流引起的磨损问题。

浸入电极的技术限于熔融浴上部分最热的区域，故也减轻了这些问题。

此外，这种技术允许电极浸入深度改变并由此改变温度梯度。这就允许改变熔炉的玻璃抽拉量，而不改变炉床温度，从而不改变炉出口的玻璃温度。

再者，经验表明这种技术具有非常满意的热效率及导致被熔材料的良好质量。

这种浸入电极通常固定在支座上，后者从熔池侧面悬置在熔池上方。法国专利申请FR-A-2599734中描述了这种支座，该支座包括一个臂，该臂包括用于冷却液循环的管道及用于向电极及所述电极支座供电的电缆。

在常规工作状态，形成防止热损耗的、沉积于熔池表面的一个原料成分层可避免悬置在熔池上的臂上的温度过分升高。

相反地，当处于等候阶段时，在此过程中保护原料的层或是其厚变得很薄，或是不足，该臂的温度将变得很高并将引起供电系统的降级。

为了克服该缺点，一个通常的解决是在等候阶段中升高浸入电极并借助通常放置在壁上的浸入电极维持熔融浴中的足够温度。这种技术是有效的但是仍具有与浸入电极相关的问题，尽管在该情况下，它工作在非常低的电压下，因为仅需维持已熔化的熔融浴的温度。再者，这类浸入电极需要附加的投资经费。

另外一种，尤其是在美国专利US4965815中描述的解决方案是利用一种电极支座组成的，该支座基本上是由“水套”式电流导体冷却系统构成的。而供电系统被持续地冷却，故防止了等候阶段时出现的温度升高。但是，这类设备需要保护装置，因为电极支座一直保持带电。

这种保护装置通常是由阻止操作人员接近熔炉的金属网组成的。但是某些步骤需要操作人员接近熔融浴、由此接近电极，使操作人员处于危险中。

本发明的目的是提供一种用于玻璃炉料电熔炉的装置，它不仅工作在常规状态，而且也工作在等候阶段，而不需干预浸入电极，也对操作人员无危险。