Способ варки стекла Советский патент 1987 года по МПК C03B5/27 

1

Изобретение относится к технике производства стекла, а именно к процессу стекловарения..

Цель изобретения - повышение качества стекломассы.

На расплавленную стекломассу воздействуют постоянно направленным электрическим полем, передвигаемым в одном направлении по замкнутому контуру внутри стекломассы. При этом, кроме обычного прямого электронагрева, происходит ионная обработка стек136

ломассы, при которой модифицирующие катионы в строении стекла перемещаются преимущественно в одном направлении относительно анионного каркаса, устраняют микроструктурные неоднородности размером до 10-20 нм, или располагаются с заданным градиен- том концентрации.

Электрическое поле передвигают прерывисто с кратковременным (:0,1 с) воздействием его на включенном междуэлектродном участке. Полярность каж- дого электрода при включении меняется. Последние два условия предотвращают вьщеление продуктов электролиза стекломассы.

Электрическим полем управляют так что оно перемещается только в сторону катода, т.е. анод всегда следует за катодом, и между включенными участками выключены участки по длине не менее удвоенной длины включенного участка, чтобы не нарушалась направленность поля.

Вводя в зону действия перемещаемого электрического поля дополнительные модифицируюище катионы добавкой расплава или фритты соответствующего химического состава можно равномерно распределить их в основной стекломассе. Наложени.ем стационарного электрического поля на участке стекломассы перед входом ее в зону действия перемещаемого поля и организацией вблизи стационарного катода регулируемого выпуска стекла можно вывести из состава стекла лишние катионы -и выровнять структуру стекла измененного состава. Таким путем можно корректировать химический состав, структуру и заданные свойства стекла.

Электроды в стекловаренной печи располагают по замкнутому контуру в стекломассе. К каждому электроду ВЫПОЛНЯЮТ по два подвода постоянного по направлению электрического тока

, 35

- 20

) - 25 а

к, 30 ну аооо сиоко

361118 -2

через быстродействующий бесконтактный переключатель, например, тиристор ный .

По программе блока управления переключатель может подключать электрод к положительному или отрицательному полюсу источника питания- и отключать электрод от сети. Q Электротехническая часть системы может быть несложной с применением вьтускаемого промышленностью оборудования . Тиристоры могут совмещать функции выпрямителя и вентиля комму- 15 тирующего устройства.

В зависимости от типа стекла и требуемой производительности стекловаренная печь может вьтолняться периодической с установкой электродов в варочном сосуде или непрерывного действия, где поток стекломассы может последовательно проходить через . несколько замкнутых контуров электродов, расположенных друг за другом в вертикальной шахте или в горизонтальном бассейне..

Пример исполнения печи, рассчитанной на увеличенную ,п;лительность обработки стекломассы в перемещаемом электрическом поле, отличается расположением электродов в замкнутой кольцеобразно системе каналов, в ко- .торых установлены устройства, создающие многократную принудительную рециркуляцию стекломассы вдоль траектории перемещения электрического поля.

Для возможности корректирования химического состава стекла вводом 40 дополнительных катионов в печи в

зоне действия перемещаемого электрического поля устанавливают питатель для ввода добавок в. вцце расплава или гранулированной фритты и мешалку 45 для предварительного грубого перемешивания расплава. С цепью корректирования химического состава стекла отбором лишних катионов печь вьшолня- ют с установкой пары электродов ста- gQ ционарного электрического поля в дополнение к перемещаемому.

Электрод с постоянным анодным полюсом устанавливают в зоне действия перемещаемого поля, а катод распола- gg гают рядом с устройством для регулируемого выпуска части стекломассы, содержащей избыток катионов.

На фиг.1 представлена печь с тремя электродами, план, на фиг. 2 и 3 -схемы

печи на четыре и двенадцать электродов, на фиг. 4 - стекловаренная печь с расположением электродов в вертикальных шахтах, продольный разрез, на фиг.5- g то же, вид сверху, на фиг,6 - печь с осуществлением способа в горизонтальном бассейне, вид сверху, на фиг.7 - печь, в которой способ осуществляется в рециркуляционном кана- 10 ле, на фиг.8 и 9 - схемы двух печей для работы с корректированием химического состава .стекломассы, вид сверху.

Схема фиг.1 поясняет процесс ка- тионной обработки и электронагрева в электрическом поле между электродами 1, перемещаемом по замкнутому контуру 2 в виде равностороннего треугольника . Три электрода 1 введены в стекло- 20 массу на участке бассейна, ограниченном стенками 3. Стекломассу пропускают через указанный участок бассейна от места впуска 4 до канала выпуска 5 и подвергают обработке электрическим полем постоянного направления, перемещаемым в сторону катода, т.е. от плюса к минусу с краткой (0,1 с) выдержкой на каждом междуэлектродном промежутке. Пример положения силовых линий поля в момент, когда оно находится на участке между двумя электродами, показан пунктиром.

На каждый электрод 1 подается напряжение постоянного по направлению. электрического тока через быстродействующий бесконтактньш (например, тиристорный).переключатель, который по команде от блока управления подключает к электроду требуемый поло- жительньй или отрицательный полюс источника тока через один из двух подводящих проводов, меняет полярность на обратную, или выключает подачу

лям. Циклограмма такого переключения четьфех электродов дана в табл.2.

Фиг.З поясняет способ ионной обработки стекломассы в установке с большим числом электродов (в данном примере с 12 электродами). В этом случае можно перемещать вдоль замкнутого контура 2 не один, а одновременно несколько включенных участков (при 12 электродах до 4 участков). При этом соответственно увеличена мощность, используемая для катионной 5 обработки и нагрева стекломассы. В - табл.3 приведены два примера циклограммы обработки стекломассы на установке с 12 электродами. Б примере 1 перемещают одновременно 4 электрических поля.

В примере 2 дан другой режим обработки, при котором включают участок длиной в два междуэлектродных промежутка, а перемещают его на один 25 промежуток, при этом анод переводят на ранее выключенный средний электрод. Это позволяет при каждом шаге ° проталкивать вперед переместившиеся катионы с середины обработанного участка. При этом на замкнутом контуре с 12 электродами работают одновременно два электрических поля. Для некоторых стекол такой режим может быть более целесообразен, чем указанный в примере 1.

На фиг.4 и 5 показан пример выполнения конструкции печи, в которой электроды 1 pacпoJloжeны по замкнутым контурам 2 в виде квадратов, в два 40 яруса по высоте, в вертикальных шахтах, образуемых стенами 3 и соединен30

35

ных с другими частями бассейна входным переливом 4 и выходным 5. Печь имеет варочный бассейн 6 с загруз-очнапряжения на электрод в соответствии 46 карманом 7, с обычными системами с заданной программой управления. топливного и электрического обогрева..

с соплами бурления, студочный бассейн 8 и вьфаботочную часть 9.

В табл.1 приведена циклограмма переключения трех электродов через за- даннЕйй промежуток времени й с ,

На фиг.2 показана схема процесса обработки стекломассы на четырех электродах 1, введенных в бассейн, ограниченный стенками 3.- Замкнутый контур 2 для перемещения по нему электрического поля может быть выбран в этом случае более сложньй с чередованием обхода по периметру квйдрата и движения по двум диагонаg0

0

лям. Циклограмма такого переключения четьфех электродов дана в табл.2.

Фиг.З поясняет способ ионной обработки стекломассы в установке с большим числом электродов (в данном примере с 12 электродами). В этом случае можно перемещать вдоль замкнутого контура 2 не один, а одновременно несколько включенных участков (при 12 электродах до 4 участков). При этом соответственно увеличена мощность, используемая для катионной 5 обработки и нагрева стекломассы. В - табл.3 приведены два примера циклограммы обработки стекломассы на установке с 12 электродами. Б примере 1 перемещают одновременно 4 электрических поля.

В примере 2 дан другой режим обработки, при котором включают участок длиной в два междуэлектродных промежутка, а перемещают его на один 5 промежуток, при этом анод переводят на ранее выключенный средний электрод. Это позволяет при каждом шаге ° проталкивать вперед переместившиеся катионы с середины обработанного участка. При этом на замкнутом контуре с 12 электродами работают одновременно два электрических поля. Для некоторых стекол такой режим может быть более целесообразен, чем указанный в примере 1.

На фиг.4 и 5 показан пример выполнения конструкции печи, в которой электроды 1 pacпoJloжeны по замкнутым контурам 2 в виде квадратов, в два 0 яруса по высоте, в вертикальных шахтах, образуемых стенами 3 и соединен0

5

46 карманом 7, с обычными системами топливного и электрического обогрева..

0

с соплами бурления, студочный бассейн 8 и вьфаботочную часть 9.

Печь работает следующим образом.

Шихта загружается через карман 7, нагревается и проходит начальные стадии варки в бассейне 6, Над порогом через перелив 4 расплав пбступает в первую вертикальную шахта. Под дей- c ствием электрического поля, перемещаемого по замкнутым контурам 2 между электродами 1, расположенными в два Яруса по высоте, расплав., опускающийся по шахте, подвергается в соответствующих двух зонах осветлению, гомогенизации и структурной перестройке.

Далее стекломасса через нижний приток поступает по вторую шахту. Поднимаясь еще через две зоны деист- ВИЯ перемещаемого эпектрического поля, стекломасса получает требуемую микрооднородность структуры, которая фиксируется быстрым охлаждением в студочной части 8 и поступает на выработку через питатель 9.

Другой пример вьшолнения печи показан на фиг.6. Электроды 1 расположены несколькими группами, каждая из которых имеет свой замкнутый рабочий контур 2 в виде треугольника. ЭлектВ начале процесса ионной микрогороды помещены в конструктивно вьщеленном бассейне 8, образованном стенами 20могенизации, между первой и второй

Э йот бассейн соединен пережимом игруппами элек тродов 1, в стекломассу

протоком с варочным бассейном 6 и сочерез питатель 12 вводят добавку

студочно-выработочным отделением.

Процесс варки и подготовки-- стекломассы к выработке идет в этой печи по горизонтали.,

Шихта загружается в карман 7, проваривается в бассейне 6, через пережим поступает в бассейн с несколькими группами электродов 1. Здесь под действием перемещаемых электрических полей проходит гомогенизация и кондиционирование стекломассы и придается ей требуемая однородная микроструктура. Последняя фиксируется быстрым охлаждением при движении стекломассы на выработку через проток, студочньй бассейн 8.и питатели 9.

В примере конструктивного вьшолне- ния (фиг.7) электроды 1 расположены по замкнутой кольцеобразно линии в канале, имеющем соответствующую кольцевую компоновку, ограниченном стенками 3. Протоком 4 канал соединен с варочным бассейном 6, сливом 5 - с выработочным устройством 9.

Работа печи по данному примеру исполнения аналогична описанным, с той разницей, что кондиционирование и микрогомогенизация стекломассы пере- мещаемым электрическим полем производится здесь при многократной рециркуляции- стекломассы в канале. Это увеличивает длительность обработки стекломассы, улучшает микрооднород- ность стекла и повышает производительность установки.

На фиг.8 и 9 показаны примеры конструктивного решения печи аналогично

5

описанным. Но отличающиеся от них наличием устройств для корректирования химического состава стекла.

В примере фиг.8 электроды 1 расположены отдельными группами с замкнутыми рабочими контурами 2 в виде квадратов и треугольников в бассейне, ограниченном стенами 3.

Снаружи вблизи бассейна расположена емкость 11 для гранулята или расплава, в бассейн между первой и второй группами электродов введен питатель 12 для подачи гранулята или расплава. У выходного конда питателя в бассейн установлена мешалка 13..

Эта часть печи работает следующим образом.

В начале процесса ионной микрогостекла требуемого состава, отличающегося от основного. Если стекло добавляют в виде расплава, емкость 11 выполнена в виде малогабаритной электропечи, из нее по лотковому питателю 12 расплав стекает в печь и мешалкой 13 перемешивается с основной стекломассой. Расположенными далее по ходу стекла электродными группами завершается тонкое перемешивание и придание структурной однородности стеклу с дополнительно введенными компонентами.

Пример конструктивного исполнения по фиг.9 отличается от описанных тем, что в начальной части бассейна, ограниченного стенами 3, вблизи пережима или протока в выступах бассейна 14 установлены дополнительные электроды: с одной стороны печи аноды 15, с другой - катоды 16. Около катодов установлено устройство 17 /здтя регулируемого выпуска стекла.

При работе печи с этими конструктивными отличиями возможно корректировать химический состав стекла в сторону уменьшения количества катионов. Исходная стекломасса из варочной части печи через проток или пережим поступает в бассейн кондиционирования ограниченный стенами 3. В начале этого бассейна под действием постоянного тока между анодом 15 и катодом 16 излишние катионы отводятся к катоду 16 и стекломасса, содержащая этот избыток катионов, сливается в регулируемом количестве через устройство 17

. /7

Фиг.2

Изобретение относится к технике производства стекла, а именно к процессу стекловарения. Цель изобретения - повьшение качества стекломассы. Через стекломассу пропускают постоянный электрический ток. Полученное электрическое поле перемещают в сторону катода по замкнутому контуру прерывисто, импульсамиомежду электродами. По контзфу перемещения электрического поля могут осуществлять рециркуляцию стекломассы. Присходит ионная обработка стекломассы, при которой модифицирующие катионы в строении стекла- перемещаются преимущественно в одном направлении относительно анионного каркаса. Устраняются микроструктурные неоднородности размером 10-20 нм 1 з.п. ф-лы 9 ил., 3 табл. (С (Л со О5 00

tZZZZZSIa

-e-ef f fjf f f fffffff fff fj.

1 ffjjjy fjjjr-.

I / I I z J J/

fff fff f.

fff fff fj.

/

f f ff f f r fffJ f

фуг.З

I , J 7 5 4/:

фуг. 5

П /

У f

/

/о

л ь

.П /

У f

Л--К)ООО

tS

.о-О 4

te.y

./ ///

Фиг.8

Iff Ш

/

i

ff ff ff f ffffff f

2 Г фиг. 9