Плавильная печь

ОП ИСАЙКЕИЗОБРЕТЕН ИЯ(23) Приорите 6,05.7 о 1 ввуза Рвт 6 вввтв М вв делвм ннве ваатвнватрвв СССРюФрвтваротик 1) 578(72) Авторы изобретения Инн Харольд Фолкнеи Во остранцыр, Стивен Дуглас Сгн Чарльз Ченовет(5 1) плдвильндя печь ьным замены печам,Известна электрическая высокотемпервтурнвя плавильная печь, содержащаярезервуар дпя рвсппавпенного материала,алектропроводный элемент, расположенныйвнутри резервуара, и не менее двух эпектропроводящих электродов, вьшопненныхиз тугоппавких метвппов и размещенныхв резервуаре, наконечники которых рвспопожены в радиальном направпении вокруг апектропроводного апемента 1 ,Основные электроды расположены такчто они проходят через огнеупорные стенки ипи дно печи ниже уровня расплввпенного материала, Такие устройства дпяустановки электродов требуют сложной идорогостоящей оболочки печи и термостойкой футеровки дпя размещения основныхэлектродов. В случае недостаточно точного выполнения изоляции, возможно образование короткого замыкания междуэлектродами, что может вызвать искривление оболочки печи ипи ее опрввпение,Обычно электроды изнашиваются быстрее ЯЬ дп жвре Изобретение относится к пп чем термостойквя ободочка, Дл апектроцов необходимо оствна боту печи на некоторое время пения последней, извлечения н ных электродов и установки н Наконечники электродов цопжны периодически передвигаться к центру печи во время всего срока службы. Применение систем для установки апектродов допускает быстрое перемещение электродов к центру печи и не позвопяет осуществлять быстрый отвод поспедних назад, В печах, оснащенных стартовыми апектродами, которые не проходят через обопоч ку печи ниже линии расплава, необходи- . мо также использовать основные эпектроды, которые проходят через стенку речи, Из-эа быстрого износа стартовых электродов в зоне раэдепа между расппавленным стеклом и воздухом ипи перерасппав ленным компонентом стартовые ипи погружаемые электроды применяются только во время пуска печи и выводятся из зоны плавки, как только продукт будетдостаточно расплавлен в зоне между наконечниками основных электродов.Целью изобретения является повышениенадежности плавильной печи,Это достигается тем, что каждый элек-,трод снабжен охлаждающими элементами,один из которых расположен в месте прохода электрода через верхнюю поверхностьрасплавленного материала, а другойнад этой поверхностью,Каждый электрод состоит из соединенных горизонтального стержня размещенного над верхним краем печи и расплавленным материалом, и вертикального15стержня. Каждый электрод снабжен устройством его перемещения в горизонтальной плоскости,Устройство крепления каждого из электродов выполнено с шарниром, перемещаю 2 Ощим устройство крепления вокруг точки,расположенной в пределах самого ус .ройства,Ось части электрода, выходящей из-заустройства крепления последнего, и на 25конечник электрода составляют прямуюлинию.На фиг. 1 изображена предлагаемаяплавильная печь, поперечное сечение; нафиг, 2 - то же план на фиг. 3 - основ 30ной электрод; на фиг, 4 изображенаплавильная печь, вариант выполнения;на фиг. 5 - устройство для монтажа икрепления основных электродов, веотикальный разрез; на фиг, 6 - то же, план;35на фиг. 7 - охлаждающий элемент; нафиг. 8 показана плавильная печь, вариантвыполнения,Горечь содержит резервуар 1 длн расплавленного материала, множество основ 4 Оных электродов 2, электропроводный элемент 3, выполненный, например, в видевыводйого устройства, и опору 4 электрода. Резервуар для расплавленного материала содержит наружную металлическую45оболочку 5, которая может охлаждатьсяводой известным способом, особенно втех случаях, когда температура расплавленного материала превышает 1093 С,Металлическая оболочка 5 футерована5 Ослоем 6 соответствующего термостойкого материала, совместимого с материалом,расплавляемым в печи. Электропровоцныйэлемент 3 удерживается в рабочем положении с помощью металлического конуса7, выполненного из тугоплавкого металла,(молибдена, тантала или вольФрама), Металлический конус 7 поддерживается охлаждаемым водой нижним металлическимконусом 8, обычно изготавливаемым из материала с высокой теплопроводц:;- л,р(например, меди),Основные электроды 2 содержат наконечники 9, обычно имеющие плоскуюформу, к которым привинчен или привареносновной горизонтальный нижний прутокили стержень 10 предпочтительно круглого сечения, колено 11, с которым соединяются стержень 10 и верхний преимущественно вертикальны пруток или стержснь12, Наконечник 9 основного электрода истержни 10 и 12 электрода изготавлива 1ются из материала с высокой электропроводностью Предпочтительно из тугоплавкого метаилического материала типа молибдена, вольфрама или их сплавов Верх-няя часть стержня 12 основного электрода соединена с опорой 4 электрода черезколено 13, изготовленное предпочтительно из меди, Верхний стержень 12 охлаждается на некоторой части его длины дляпредотвращения окисления в зоне линии14 расплава путем подвода охлаждающейжидкости, например воды, через входнойпатрубок 15 и вывода последней из выходного патрубка 16,Охлаждающий элемент 17, расположенный на верхнем стержне электрода в зоне линии расплава, предназначен для поддер.кания температуры, ниже критической температуры окисления. Охлаждающий элемент 17 содержит рубашку (оболочку) 18, через которую циркулирует охлаждающий агент (вода или воздух), поступающий через входной патрубок 19 и выходящий из выходного патрубка 20. Б дополнение к охлаждени 1 о,. создаваемому охлаждающим элементом 17, верхняя вертикальная часть стержня 12 охлаждается с помощью охлаждающей рубашки 21, Охлаждающая рубашка 2 1 содержит наружную рубашку 22 с выходным 16 и входным 15 патрубками, причем последний распространяется на большую часть длины наружной рубашки 22, Охлаждающая рубашка 21 может быть изготовлена из любого материала, совместимого с материалом верхней части стержня 12 электрода, При использовании молибдена для изготовления верхней, части стержня рубашку 21 изготавливают иэ меди. В охлаждающей рубашке 21 может быть использован любой охлаждающий агент (например, воздух, вода). Так как нижняя часть стержня, расположенная ниже линии 14 расплава, защищена от окисления собственно расплавленным материалом 23, необходимо охлаждать только выступающую часть стержня 12 в зоне линии 14 расплава и выше последней, Охлаждающий в зоне линии расплаваэлемент 17 может быть изготовлен излюбого материала, подходящего для вы не перечисленных условий исовместимогос расплавляемым материалом, с которымконтактирует упомянутый элемент. В слу 3чае переработки стекла или огнеупорныхСмесей предпочтительно использованиемеди или нержавеющей стали для изготовления охлаждакяцей рубашки 18 и входФйого 19 и выходного 20 патрубков.В конструкции, изображенной иа фиг. 4минимальная часть каждого основногоэлектрода расположена ниже линии 14расплава. Каждый из основных электродов содержит основной горизонтальныйстержень 24, предпочтительно выполненный в виде пустотелого стержня из тугоплавкого материала, такого как молибден,и имеющий диаметр и толщину стенок,достаточные для удержания собственноговеса и веса электрода. Стержень 24электрода соединен с коленом 13, Дляотвода тепла, выделяющегося на электроде при прохождении через него электрического тока, стержень 24 электродаможет охлаждаться водой. К колену 13прикреплен стержень 12 электрода, который не имеет системы водяного охлаждения, за исключением охлаждения, создаваемого в зоне линии расплава элементом 17.Предлагаемое устройство может бытьвыполнено с незначительным уменьшением длины стержня 14 электрода и присоединением колена. аналогичного колену11 (см, фиг. 3) к концу стержня 12электрода, а также может быть использован короткий основной стержень электрода, аналогичный нижнему стержню 4010 электрода (см. фиг. 3) для компенсации потери длины, вызванной укорочением стержня 24 электрода,Устройство, изображенное на фиг. 5,предназначено для установки электродов, 45имеющих конфигурадию, показанную нафиг, 4. Стержень 24 электрода с помощью болтов 25 и серьги 26 седла прикреплен к седлу 27. Серьга 26 седла,выполненная из стали, в. свою очередьприварена к стальному рычагу 28, который с помощью болтов 29 скреплен ссоответствующим регулируемым экранируюшим устройством ЗОПри использовании такого устройства и вращении шес-тигранной гайки 31, расположенной нанем, в одну или другую сторону можноперемешать стержень 24 электрода назад для регулирования расстояния междунаконечником 9 электрода и противоле- б 0 жащей поверхностью выводного устройства 3 с целью создания оптимальных условий плавки.Регулируемое экранируюшее устройство 30 с помощью болтов 32 прикреплено к опорной плате 33. Опорная платаЗЗ шарнирно установлена на нижней плате основания 34 с помощью подшипниковили втулок 35, приваренных к опорнойплате ЗЗ, и скоб 36, приваренных к нижней плате основания 34, Скобы 36 соединены с подшипниками или втулками 35с помощью штырей 37, На другом концеопорной платы 33 расположен регулировочный болт 38, проходящий через шестигранную гайку 39, приваренную к платеоснования 34. При вращении регулировочного болта 38 в одном или другом направлении изменяется угол между стержнем 24 электрода и горизонталью, чтообеспечивает возможность регулированияпараллельности поверхности наконечника9 основного электрода и наружной поверхности выводного устройства 3 (см. фиг,1), Плата основания 34 с помощью болтов 40 соединена с электрически изолированной подушкой 41,которая прикрепле-,на к полу или к другому элементу конструкции известным способом,. В устройствах, изображенных на фиг. 5 и 6,электроэнергия подводится к каждому стержню 24 электрода с помощьюшины 42, выполненной из меди или другого. электропроводного материала, отэлектрических кабелей 43. Шины 42 прикреплены к стержню 24 электрода с помощью электропроводящей серьги 44 иболтов 45.Охлаждающий элемент 17 (см. фиг.7) содержит оболочку 18 для охлаждающей жидкости, предпочтительно выполненную из меди или нержавеющей стали исодержащую литую или механически обработанную полость 46, к которой приваренаили припаяна серебром или присоединеналюбым другим способом верхняя плата47 по сопрягающимся поверхностям 48и 49, Верхняя плата 47 содержит дварезьбовых отверстия 50, в одно из которьи ввернута трубка 51 входного устройства 19 для подачи охлаждающей водыв нижнюю часть полости 46, а другоесоединено с выходным устройством. Наружный диаметр стержня 12 электродаменьше, чем внутренний диаметр охлаждающей оболочки 18 для обеспечениявмможности демонтажа охлаждающей оболочки 18 со стержня 12 электрода вслучае замены основных мектродов. Некоторое количество расплавленного ма 629902териала, прошедшее между стержнем 12электрода и охлаждающей оболочкой 18,немедленно затвердеет с образованиемзаделки упомянутого пространства, Суммарная контактная высота электрода илидлина охлаждающей оболочки 18 зависитот типа каждой отдельной выполняемойоперации, т, е, типа расплавляемого материала, температуры расплавленного материала в печи и толщины слоя нерасплавленной шихты. В случае типичной опера 19ции расплавления стеклянных смесей, проводимой цля образования волокон, суммарная контактная высота охлаждающейоболочки 18 составляет 15-24 см.При расплавлении туголлавких матерка 35лов, имеющих более высокую темпеоатуруплавления, необходимо увеличить суммарную контактную высоту или длину охлаждающей оболочки 18,В устройстве, изображенном на фиг 8,20стержень 12 электрода начинается непосредственно от колена 13 и доходит цонаконечника 9 электрода, Большая частьосновного электрода находится ниже ли 25нии 14 расплава. Стержень 12 электрода пересекает линию 14 расплава подменьшим углом, поэтому необходимо соответственно увеличить длину зоны контакта охлаждающей оболочки 18 с алекЗОтродом.Один или более основных электродовмогут быть заменены без охлажцения печи только путем отключения питания электрода, подлежащего замене, извлеченияэлектрода и устройства его крепления,отсоединения дефектного или поврежденного электрода или наконечника электрода с последующей заменой новыми электродом или наконечником электрода., их40установкой совместно с устройством крепления последних и повторным включениемпитания нового или отремонтированного,электрода. С использованием предлагаемой печи этот процесс занимает около1 ч по сравнению с требуемым ранеепромежутком времени от 24 цо 48 ч, необходимым цля охлаждения и замены электродов в известных печах,Тугоплавкая футеровка и оболочка печи имеют более долгий срок службы вследствие отсутствия взаимодействия междустенками печи или дном последней с электродами, Кроме того, инертный газ,применяемый для защиты основных электродов в известных печах, не требуется.Предлагаемая печь более безопасна, так как исключается возможность образованию короткого замыкания между основными электродами и оболочкой печи, а также протечки расплава через отверстия в ободочке и футеровке для монтажа электродов.Ф ормула изобретения1, Плавильная печь, содержащая резервуар для расплавленного материала, электр опров одный элементрасположенныйвнутри резервуара, и не менее двухэлектропроводяших, выполненных из тугоплавких металлов электродов, размещенныхв резервуаре, наконечники которых расположены в оадиальном направлении вокруг электропроводного элемента, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности, кажцый электродснабжен охлаждающими элементами, одиниз которых расположен в месте проходаэлектрода через верхнюю поверхность распцавлеиного материала, а другой - надэ Рой поверхностыое2, Печь по и, 1, о т л и ч а ю ш а яс я тем, что кажцый электрод состоитиз соединенных горизонтального стержня,размещенного над верхним краем печи ирасплавленным материалом, и вертикального стержня,3, Печь по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждый электродснабжен устройством его перемещения вгоризонтальной плоскости,4, Печь по пп. 1-3, о т л и ч а юш а я с я тем, что устройство креплениякаждого из электродов выполнено с шарниромперемещающим устройство креплениявокруг точки, расположенной в пределахсамого устройства.5. Печь по пп, 1-4, о т л и ч а ющ а я с я тем, что ось части электрода, выходящей из устройства крепленияпоследнего, и наконечник алектрода составляют прямую линию.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе;1, ПатентФранции2200953,кл. Р 27 В 1/00, 1974, 629902629902 гФ ц ставите р Т, Фааееаа Техреа НЛндрейчук Корректор Е. П е аз 5928 ЦНИЙПИ Патент, г. Ужгород, ул. Проектнан тираж Г Осударственн Ог по делам 113035, М67комитета С из обретени ква, ЖМ 9 П одписнсеета Министров ССС открытий аушскаа наб., д. 4