KR940011115B1 - 유리 전기용해 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유리 전기용해 방법

제 1 도는 본 발명에 의한 전기용해조의 종단면도.

제 2 도는 제 1 도의 전기용해조중 드로트 부분을 도시한 상단면도.

제 3 도는 여러가지의 동작방식에 따라 용해조내에 위치하는 수준별로 얻은 온도변화를 도시한 그래프.

제 4 도는 여러 가지 드로윙 조건별로 온도를 측정한 결과를 도시한 그래프.

제 5a 도 및 제 5b 도는 서로 다른 두가지 회전 속도에 있어서 크기가 다른 용해조내에서의 온도변화를 도시한 그래프.

제 6 도는 본 발명에 의한 용해로와 베드 플레이트상에 배치된 전극식 용해로상에서의 드로윙에 비례한 베드 플레이트에서의 온도를 도시한 그래프.

제 7 도는 제 6 도에서 말하는 두가지 유형의 용해로별로 인상에 비례한 에너지 소비를 도시한 그래프.

제 8 도는 본 발명에 있어서 전극과 그 지지물의 배열 방식을 도시한 단면도.

제 9 도는 원료의 합성물을 본 발명에 의한 용해로내에서 분배하는 방식을 도시한 단면도.

제 10 도는 전극의 지지물을 실현하는 방식을 도시한 부분단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

7 : 전극 8 : 측벽

9 : 용해조 10 : 혼합물층

12 : 내화궁륭 13 : 분배기

14 : 레일 16 : 투입구

18 : 아암 19 : 축

20 : 단부 21,22 : 순환관

23 : 전선 27 : 내부 튜브

본 발명은 유리의 전기적 용해방법, 더 상세히 말하면, 용해된 유리의 전도성을 원료들의 용해에 필요한 에너지를 증대시키는데 이용하는 방법에 관한 것이다.

오랫동안 유리를 대량으로 생산하는 시설에는 화석연료, 특히 가스가 공급되는 용해로가 있었으며, 특히 예를 들면, 판유리 또는 병유리를 대량으로 연속 생산하는 시설에 있어서 그러하였다. 이러한 대형 용해로에서 전기 에너지를 사용하는 경우에도, 이 전기 에너지는 주로 가열이 적게된 부분내에 있는 유리 또는 용해로 밖에서는 변형실쪽으로 전진하여가는 유리의 온도를 유지하거나, 용융물의 균질성, 정제 또는 이송에 유리하다고 보는 대류 운동을 증진시키기 위하여 국소적 보조 에너지로 이용될 뿐이었다.

전기 용해는 먼저 그 이용 조건에 상당한 유연성이 필요한 것으로 보이는 소규모 단위에서 이용하기 시작하였다. 그러나, 최근에는 에너지 비용이 대폭적으로 변동되고, 기술상의 문제가 점차 심각하여짐에 따라 운전 부분을 제외한 용해과정 전체를 전기 에너지에 의존하는 대량 생산 단위로 그 이용의 폭이 확대되었다. 이와 같은 확대에 있어서는 매우 까다로운 여러 가지 기술적 문제들을 해결하여야 한다.

특히, 용해조의 표면에 있는 전극들의 산화 문제를 해결하기 위하여 전극을 물속에 완전히 잠기게 하는 방법이 제안되었는데, 예를들면, 프랑스 특허출원(FR-A-2 552 073)에 기술된 해결방안이 바로 이것이다. 이 특허출원에 의하면, 전극들은 용해로의 베드 플레이트(bed plate)로부터 용해조내로 수직이 되게 배치한다. 또 다른 실시예에서는 전극들이 용해로의 측벽을 통과하게 되어 있다.

전극들의 침지는 부식 문제를 해결하여 주는 이점 이외에도, 원료의 혼합물을 용해조의 표면에 알맞게 고루 공급할 수 있다. 용해될 합성물의 비교적 얇은 층을 용해조상에 떠 있게 구성하는 것은 사실상 여러 가지 이유로 유용하다. 이러한 층은 용해조와 접촉하여 있음으로써 계속적인 운전에 필요한 재료를 언제나 공급할 수 있는 예비물을 형성한다. 이 층은 대기와 접촉하는 대류, 특히 복사에 의한 다량의 열소모로부터 용해조를 보호하기도 한다.

전술한 유형의 용해로를 대량 생산에 응용하는 경우에는 실제에 당면하는 여러 가지 요건에 원활히 대응할 수 없게 된다. 예를들어 어떤 경우에는 투자 비용을 줄이기 위하여서도, 기존 요소들과 특히 용해조를 구성하는 내화재들을 최대한으로 보존하면서 버너식 작업 시설을 변환시키는 것이 바람직하다. 그러나, 전극들을 베드 플레이트에 파묻거나, 용해로의 측벽속에 묻어버리는 시설에 있어서는 이러한 변환을 할 수 없다.

전극들이 물속에 잠겨 있는 용해로에 있어서는 전극들을 조절하는데 지장이 있다. 이러한 전극들은 어떤 운전방식에 있어서는 거의 완벽한 성능을 발휘하지만, 운전방식을 빈번히 또는 실질적으로 변경하기에는 부적합하다.

이제는 전극의 침지 기술도 상당히 발전되었고, 전극들의 수명이 내화재의 수명에 비하여 길게 할 수 있으나, 하나 또는 다수의 전극들이 일찍 파손되어 원활한 기능을 해치게 될 위험을 완전히 배제하지는 못한다.

본 발명의 목적은 종래의 버너식 용해로의 요소층 일부를 재사용하여 설치할 수 있는 전기식 용해로를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 만족스러운 열효율을 유지하면서 여러 가지 방식으로 동작시킬 수 있는 전기식 용해로를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명은 생성된 유리의 성질이 변경되는 것을 참작하거나, 생산량을 변경시키기 위하여 임피던스를 크게 변동시킬 수 있는 용해로를 제공하는 것을 제안한다. 따라서, 본 발명은 높은 비저항을 가진 것으로 보는 특정한 유리를 처리하는 것을 제안한다.

본 발명의 또 다른 목적은 채택하는 동작 방식의 여하를 불문하고, 내화재의 마모를 최소화시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 용해로의 성능을 저하시킴이 없이 비교적 전도성이 높은 내화재로 구성된 용해조를 이용할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 매우 짧은 시간이나마 작업을 중단함이 없이 운전방식을 변경할 수 있게 하는 것이다.

본 발명은 전술한 목적과 이하에서 말하는 또 다른 목적들을 달성하기 위하여 주울효과(Joule's effect)에 의하여 전기 용융을 실시하는 것을 제안한다. 본 발명에 의한 용해로내에서, 전극들은 약간 낮은 온도로 유지하는 것이 유리한 측벽에 인접한 부분을 제외하고, 동일한 수준의 온도가 거의 균일하게 되도록 배치되어 있다. 그외에도, 전극들의 위치는 수직방향에 따라 설정된 온도의 그래디언트(gradient)를 조절하기 위하여 선택된 운전방식에 따라 변경할 수 있다.

본 발명자들은 버너에 의하여 작동할 수 있도록 미리 구성된 용해조를 이용하게 하기 위하여 전극들을 용해조의 자유 표면에 의하여 용해조내에 집어 넣는 해결방안을 선택하였었다. 경험에 의하면, 이와 같은 배치는 용해로를 사용하는데 있어서의 편리성과 그 성능면에서 많은 장점이 있음을 발견하게 되었다.

전극들을 자유표면에 의하여 용해조내로 도입함으로써 전극들을 내화재를 가로질러 통과시키는데 수반되는 어려움과 특히 사용된 전극들의 교체 또는 방수성이나 내화재의 마모라는 까다로운 문제까지도 많이 피할 수 있다.

특히, 전술한 후자의 문제는 전극들의 베드 플레이트상에 수직으로 배치되어 있는 경우에 제거된다. 이러한 경우에는 전극의 하단부에 위치한 부분내에 있는 내화재가 더 많이 부식되는 것을 확인하였는바, 이것은 용해로의 수명을 단축시킬 우려가 있다. 이와 같은 단점을 제거하기 위하여 일반적으로 이 부분의 저항성을 조치들을 취한다. 예를들면, 전극을 베드 플레이트 위에 돌기부를 형성하는 받침 위에 배치한다. 그러나, 이러한 해결 방안도 직접적으로 부식의 원인을 저지하지 못하기 때문에, 완벽한 해결책이 되지 못하며, 용해로의 수명을 단축시키는 내화재의 마모라는 단점 이외에, 내화측벽에 드로윙(drawing) 성분들이 도입됨으로써 용융재로의 구성비가 변경되는 것도 무시못할 문제가 될 수 있다. 이러한 성분들의 함유량은 용해조에 들어있는 다른 성분들에 비하여 상당히 적은 편이지만, 충분히 소화되지 아니함으로써 준비된 재료의 균질성이 결여되는 원인이 되는 경우가 많다.

이와 같은 곤란은 예를들면, "직물 원료(textlle)"이라는 섬유 또는 보강재로 제공될 유리를 용해하는데 이용되는 용해로에 있어서 특히 심각하다. 이러한 입자들의 존재는 섬유의 형성시 가장 방해가 되는 "틈(casse)"이 생기게 한다. 이러한 이유로 유리는 내화재가 이와 같은 불용해 개재물을 형성하는 성향을 가지지 아니한 용해조내에서 만드는 것이 바람직하다. 그러므로, 산화지르코늄을 기초로 한 내화재를 피하고, 예를들면 크롬산화물을 기초로 한 내화재를 이용한다. 이 크롬산화물은 특정한 작업 온도에서 상당한 전도성을 가진다. 따라서, 전극들이 내화재와 접촉하거나 인접하는 것조차 배제하여야 한다. 본 발명에 의한 실시방법들은 이러한 까다로운 문제들을 해결할 수 있다.

전술한 바와 유사한 문제는 병유리를 생산하는데 이용하는 용해로의 경우에도 제거된다. 이러한 용해로에 있어서, 원료의 일부는 회수한 병들의 유리로 구성되어 있다. 이와 같은 회수 유리에는 비록 선별 과정을 거치더라도 병마개에서 생기는 금속 요소들이 포함되어 있는 경우가 많다. 금속 입자들이 들어 있으면 용해조의 바닥에 전도성의 용융층이 형성되며, 이러한 용융층은 전극들이 베드 플레이트 위에 배치되어 있으면 전극을 단락시킬 우려가 있다. 이와 같은 문제도 본 발명에 의한 구성에서는 해결할 수 있다.

본 발명자들은 침지 전극의 경우에 발생하는 부식 현상을 세밀히 연구한 결과 용해 방법들을 실시하는 조건중 가장 적당한 조건들을 명확히 정할 수 있게 되었다. 이와 더불어 역 온도의 그래디언트의 존재를, 다시 말하면 베드 플레이트 근방에 고온대가 형성되는 것을 제한하는 것이 바람직하다는 것도 알게 되었다. 사실상 이와 같은 경우에는 내화재를 공격하는데 유리한 온도를 초과하면 용해조내에서 강한 대류가 발생하여 베드 플레이트와 접촉하게 됨으로써 부식을 가속화시킨다. 이러한 이유로 본 발명에 있어서는 가장 뜨거운 대역을 용해조의 상부에 국소화시키고, 그 이하에서는 운전방식이 변경됨에 따라 온도를 조정하도록 노력하였다.

물에 잠기는 전극들을 사용하면 용해할 재료를 고온으로 유지할 필요가 있고, 특히 강력한 드로윙을 위하여 필요한 때에는 이러한 재료의 표면을 고온으로 유지할 수 있다. 전극의 활성 표면을 충분히 가지려면 일정한 깊이가 있어야 하는 것은 물론이다. 실제로는 전극에 인가되는 전류의 밀도를 제한하는 것이 바람직하며, 이것은 한편으로는 공급되는 에너지를 고르게 분배하고, 다른 한편으로는 국소적 과열을 감소시킴으로써 전극들의 마모를 지연시킬 수 있다. 그러나, 전류 밀도가 너무 증대되는 것을 방지하기 위하여 인가 전압이나 전극의 단면을 증대시킬 수 있다.

상한이 용해조의 표면이나 근방에 위치하도록 온도의 그래디언트를 형성하면 과도한 대류 운동을 방지하는 외에, 원료의 용해를 촉진시킬 수 있다. 최고 온도는 사실상 이러한 고온이 필요한 지점에 위치하게 된다. 용해에 있어서는 용해물을 변형시키는데 필요한 온도보다 훨씬 더 높은 온도가 필요하다는 것은 사실이다. 최고 온도가 정하여져 있는 때에는 예를들면 전극뿐 아니라 그 지지물까지도 손상되지 아니하도록 용해작업을 신속히 수행하고, 고온이 용해 대상물에 직접 접촉할 수 있게 위치하는 것이 당연하다. 이것은 다음의 실시예에서 설명하는 바와 같이, 용해로의 표면 단위당 생산 능력이 매우 크다는 것을 의미한다. 이와 반대로, 그 깊이를 조절할 수 있는 침지 전극에 의하여 전극들을 낮춤으로써 드로윙을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 가장 뜨거운 대역은 표면에서 멀리 떨어져 있다. 전체적으로 베드 플레이트의 온도가 유지되고, 최고 온도는 가장 낮은 부분에 위치한다. 이러한 경우에는 조종수단을 이용하여 베드 플레이트의 온도와 용해로에서 유출되는 유리의 온도를 변경시킴이 없이 용해로의 드로윙을 변경시킬 수 있다. 이와 같은 기능상의 유연성은 생산 요건에 따라 드로윙의 변동이 심한 용해로에서 현저하다.

본 발명에 의한 침지식 전극을 이용하는 것은 적외선으로 "불투명"유리를 처리할 때 이점이 있다. "투명"유리에 있어서는 용해 에너지의 상당 부분에 복사에 의하여 원료에 전달된다. 이와 반대로, "불투명"유리에 있어서는 예를들면 산화철의 비율이 비교적 높은 유리의 경우에는 복사가 투명유리의 경우만큼 크지 못하다. 따라서, 전극 부근의 온도는 용해조의 나머지 부분의 온도보다 저 높다. 이러한 차이는 운전 방식이 매우 낮은 드로윙에 일치한다는 것을 나타낸다. 본 발명에서와 같이, 가장 뜨거운 대역을 원료의 근방으로 국소화시킬 때, 복사가 원료의 용해에 주는 영향을 제한하는 것은 전극을 베드 플레이트상에 배치하는 용해로에 비하여 비소비가 더 적다는 이점이 있다.

온도의 그래디언트를 전술한 바와 같이 설정하는 것은 또 다른 이점이 있다. 특히, 격벽에 의한 열 손실을 효율적으로 제한할 수 있다. 실시예에서 보는 바와 같이, 본 발명에 의한 열 효율은 매우 만족스럽다. 즉, 용융물의 질량 단위별 에너지 소요량을 비교적 적으며, 운전방식에 따라 달라질 수 있다.

연속 운전 방식에 있어서, 가장 뜨거운 대역이 표면에 있게 하는 온도 그래디언트의 존재로 용융물의 질에 있어서 이점이 있다. 전극들이 베드 플레이트상에 고정되어 있거나 측벽상에 고정되어 있을 때 용해조 내에서 관찰하는 바와는 반대로, 용해조의 대류 운동은 최소한으로 감소된다. 그 외에도, 용해조내에서 재료가 심하게 교반되는 것도 피할 수 있다. 이러한 교반이 용해로 전체의 온도와 그 내부의 성분비 상태를 균일하게 하고자 하는 것인 때에는 통상적으로는 이용하지 아니하는 중간 조건으로 성분비를 설정하여야 한다.

본 발명에 의한 용해로에 있어서는 균일화가 수평으로만 행하여진다. 용해로의 바닥쪽으로 재료를 옮기는 경우에는 재료는 상부층에 한정된 대류 운동을 제외하고, 위쪽에서 아래쪽으로 균일하게 이동한다. 이러한 조건하에서 용해로에서 유출되는 용융물은 상당 부분이 정제되어 있다. 이와 마찬가지로, 용해로의 바닥에서 얻은 온도는 용해된 유리를 이용할 때 필요한 사후 조정을 감소시킬 수 있게 조절할 수 있다.

용해조의 상·하부 사이의 온도차를 크게 하고자 하는 때에는 전극들이 물속에 잠기는 깊이를 제한하는 것이 바람직하다. 침수의 깊이가 깊어지면 사실상 뜨거운 대역이 아래쪽으로 이동하는 동시에, 동일한 드로윙에 있어서 베드 플레이트 수준에서 온도가 상승하는 것을 알 수 있다. 침지의 깊이를 증가시키더라도 베드 플레이트의 온도를 일정하게 유지하고자 하는 때에는 해리력과 용해로의 드로윙을 동시에 감소시켜야 한다.

이러한 특수성은 본 발명에 의하여 특정한 시설에 있어서 생산량을 감소시키거나, 이를 중단시킬 필요가 있을 때 이용된다. 이러한 경우에는 전극들의 침지 깊이를 증대시키는 반면에 그 힘을 감소시킨다. 이와 같은 방법에 의하여 한편으로는 베드 플레이트의 온도를 재료가 응고되지 아니할 정도의 수준으로 유지하고, 다른 한편으로는 표면층의 용해를 지연시키거나, 경우에 따라서는 이를 중단시킬 수 있다. 실제로는 가장 뜨거운 대역이 용해로의 저부로 이동하는 동시에 원료층의 접촉 온도는 저하된다.

그러나, 전극들만 적당히 분배되어 있으면, 이와 같이 감소된 운전 방식의 조건하에서도 열 효율이 매우 적은 폭으로 감소된다는 사실을 알 수 있다.

이와 반대로, 용해로의 드로윙을 증대시키고자 하는 때에는 침지의 깊이를 증가하는 것이 유리하다. 이에 의하여 과도한 전류 밀도가 전극들과 접촉하게 하지 아니하고서도 다량의 전력을 소산시킬 수 있다. 그러나, 이러한 상황하에서 열 효율이 충분한 경우에는 통상적으로는 베드 플레이트 수준에서 용해 유리의 온도가 상승하는 것을 알 수 있다. 강한 드로윙에 있어서, 베드 플레이트 수준에서의 온도 상승을 제한하려면, 해리력을 증대시키면서, 침지의 깊이를 증가시킴이 없이 전극들의 변화되지 아니한 깊이에서 보다 더 넓은 표면을 제공할 수 있도록 전극들의 형상을 변경시키는 것이 바람직하다. 이것은 예를들면, 전극들의 직경을 크게 하거나, 전극들을 용해조내에 수평으로 배치된 디스크의 형태로 함으로써 얻게 된다. 이와 같은 방법에 의하여 높은 드로윙의 경우에도 특정한 온도 그래디언트를 유지할 수 있다. 그러나, 이 온도 그래디언트는 약한 드로윙에 대하여 설정한 것보다 휠씬 적다.

전극들을 수평면상에 가장 적당히 배열하는 것은 전술한 특허출원에서 기술한 바와 같다. 전극들을 용해조의 자유 표면 전체에 걸쳐 고르게 배분한다. 전극들은 3상 교류를 공급하기 위하여 적어도 각 얼마나 3개의 등거리 전극들로 구성된 2줄의 어셈블리로 배치한다. 제1열의 각 전극은 전류의 위상(R.S.T)중 하나로 공급된다. 제2열의 전극들은 각 열의 중앙에 있는 2개의 전극들은 동일한 위상이 되고, 반면에 각 열의 양단에 있는 전극들은 서로 다른 위상이 되도록 반대위상(T.S.R)으로 공급된다. 2개의 전극열들을 분리시키는 거리는 동일한 열내에 있는 2개의 전극들 사이를 분리시키는 거리와 거의 동일하다.

전술한 전극 배열은 앞에서 말한 특허출원에 기술된 바와 동일한 원칙에 따라 배치된 보충 전극열들을 추가함으로써 보충시킬 수 있다.

전극들의 정연한 규칙적 배열은 전극들의 침지부분에 대응하는 대역내에서도 온도의 균질성을 유지하는데 도움이 된다. 이 대역내의 온도는 전극에 인접한 부분의 온도보다는 훨씬 높으나, 상부층의 온도가 거의 균일하다고 볼 수 있을 정도로 이러한 온도차가 급속히 줄어든다. 이러한 사실은 여러 가지 실시예에서 주어진 수준에 따라 온도를 측정함으로써 확인할 수 있다.

온도의 균일성을 교환전극들 사이에 위치하지 아니한 대역내에서도 얻을 수 있다. 전극과 측벽 사이에 위치한 용해조 부분은 중앙부분의 온도보다 온도가 약간 다르게 된다. 온도는 측벽에 접촉하는 부분만 현저하게 저하된다. 전극들의 이와 같은 배분에 의한 온도의 균일성도 높은 열 효율을 보장하는 요인이 된다.

반대로, 측벽에 의하여 위치한 전극들은 온도를 균일하게 할 수 있으나, 한편으로는 열 손실을 상당히 증대시키고, 다른 한편으로는 전술한 바와 같은 이유로 전극에 인접한 내화재들을 국소적으로 신속히 부식시키는 단점, 즉 온도를 대폭적으로 상승시키고, 측벽에 연한 대류 운동을 증대시키는 단점이 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 측벽 근방의 전극들의 존재는 용해조를 형성하는 내화재의 선택범위를 제한한다. 이로 인하여 전도성 내화재를 이용하기가 어렵게 된다.

본 발명에 의한 실시예에서 설명하는 이유로, 전극들은 측벽으로부터 일정한 거리를 유지하고 있다. 이러한 거리는 종래의 조작 조건하에서는, 특히 저항성이 적거나 중간 수준의 유리에 있어서는 서로 인접하여 있는 2개의 교환 전극들을 분리시키는 거리의 2분의 1보다 작아서는 아니된다. 이 거리는 2개의 인접 전극들을 분리시키는 거리와 대등한 것이 바람직하다.

위에서 말한 거리는 알칼리 함유량이 비교적 많고 가장 통상적으로 이용하는 규소, 나트륨, 칼슘류의 유리에 해당하는 거리이다. 교환전극들 사이의 거리는 내구성이 높은 유리, 특히 알칼리 함유량이 상당히 적은 보강섬유를 형성하기 위한 유리를 처리하는 때에는 더 단축시킬 수 있다. 이와 상관적으로 이러한 종류의 유리에 있어서는 전극과 옹해로의 측벽 사이의 거리는 내구성이 적은 유리에 비하여 더 크게 할 수 있다.

일반적으로 위에서 말한 전극과 측벽 사이의 거리 조건을 준수하면서, 전극들 사이의 거리를 처리하는 재료의 상태에 따라 적당히 변경하는 것이 바람직하다. 생산방식이 정하여진 때에는 유리의 비저항(resistivity)을 참작할 뿐 아니라, 경우에 따라서는 용해 어셈블리를 그 용도에 상응하는 특수 조건에 적합시키는 것이 중요하다. 후자의 경우에는 전극들 사이의 간격을 더 좁히는 한편, 재료가 용해되는 정도에 따라 그 간격을 점진적으로 넓히는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 전극들을 분배하려면 용해로의 설비를 특수하게 하여야 한다. 용해조를 덮고 있는 내화궁륭에 제공된 개구부를 통하여 전극들을 도입하는 간단한 방법도 있을 수 있다. 그러나, 이러한 방법에 의하면 전극들을 용해조의 표면에서 이동시키지도 못하고, 원료를 균일하게 공급하지도 못한다. 공급 수단의 여하를 불문하고, 용해로의 작동기간중 분말상의 혼합물이 되도록 균일하게 층 표면 전체를 덮을 수 있어야 한다. 전극 또는 궁륭을 가로지르는 전극 지지물의 존재는 혼합물의 분배 수단이 이동하는데 장애가 된다. 이러한 이유로, 본 발명에 있어서 전극들은 용해조의 측면에서 용해조위로 돌출한 지지물 위에 고정되어 있다. 혼합물의 지지수단은 전극과 그 지지물 너머에까지 뻗을 수 있게 배치되어 있다.

용해조의 표면에 배치된 혼합물층이 열의 소모를 방지하기 위한 것인 때에는 용해조의 위쪽에 내화궁륭을 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 궁륭의 존재는 시동단계 또는 원료의 보호층이 결여되어 있거나, 그 두께가 감소된 단계에서 유용하다. 본 발명에 의한 배열에 있어서, 이것은 전극의 지지물들이 용해조의 내화측벽과 궁륭사이에 배치되어 있음을 의미한다.

열 손실을 막기 위하여는 용해조의 수직 격벽과 궁륭 사이의 분리 공간을 되도록 적게 하는 것이 바람직하다. 사용한 요소를 교체하거나, 예를 들면 전극의 길이를 변경하는 것과 같이, 전극중 침지된 부분의 모양을 변경하기 위하여는 전극들을 신속히 바꿀 수 있어야 한다. 이러한 두가지 조건은 전극의 지지물들이 한편으로는 이동할 수 있어야 하고, 다른 한편으로는 용해조와 내화궁륭 사이의 한정된 공간을 통하여 끌어낼 수 있도록 그 공간내에서 이동할 수 있어야 한다는 것을 암시한다.

본 발명을 첨부 도면에 의하여 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도에 종단면도로서, 제 2 도에는 상면도로 도시된 용해조는 특히 버너에 의하여 동작되는 용해조가 달린 용해로의 종래 형태이다. 이러한 용해조는 내화재로 구성되어 있다. 그 크기는 가변적이다. 즉, 그 크기는 예정 생산량에 비례한다. 그러나, 본 발명에 의한 용해로에 있어서는 높은 비드로윙(specific drawing)에 도달할 수 있다. 다시 말하면, 주어진 드로윙용의 용해로 표면을 상당히 좁게 할 수 있다. 그러면서도, 본 발명에 의한 용해로의 가열 방식에 따라 큰 불편없이, 특히 소비율을 크게 변경함이 없이 정상 드로윙에 비하여 크게 감소된 운전 방식으로 동작시킬 수 있다.

용해조의 깊이는 같은 유형중에서 선택한 종래 용해조의 깊이와 비슷하게 할 수 있다. 최저 깊이는 온도 그래디언트가 수직방향으로 원활하게 전개되고, 비교적 잘 정제된 유리를 용해조의 바닥에서 직접 회수할 수 있을 정도로 하는 것이 바람직하다. 이러한 최저 심도는 용해물의 약 500mm로 정할 수 있다, 본 발명에 의하면, 전극들의 침지 깊이를 대폭적으로 변경시킬 수 있기 때문에, 필요한 경우에는 통상적인 경우보다 더 깊은 용해조, 예를들면 높이가 1500mm를 초과하는 용해조를 이용할 수 있다.

도시한 방식에 있어서, 용해된 물질은 베드 플레이트와 동일한 수준으로 탱크의 측면에 위치한 드로트(throat)(2)를 통하여 배출된다. 이러한 방식에서는 언제나 드로트(2)는 용해물을 다른 변형실로 안내하는 "피더"(feeder) 또는 전로(4)와 직접으로 통하여 있다.

보급전극(5,6)은 베드 플레이트에서 드로트 근방이나 그 내부에 배치되어 있다. 이러한 전극들은 드로윙이 정지되거나 크게 감소되었을 때 용해 대상물을 유지하고, 드로트내에 유지되는 소량의 재료가 응고되는 것을 방지하기 위하여 이용할 수 있다.

전극들은 부수적으로 옮겨진 재료의 온도를 조절하기 위하여 이용할 수 있다. 정상적 운전방식에서는 전극들에 전류를 공급할 필요가 없다.

모든 경우에 있어서, 이러한 전극들이 베드 플레이트상에 배치되어 있는 때에는 이 수준에서의 해리력은 언제나 부식현상이 무시할 수 있을 정도가 되도록 물에 잠긴 전극에 의하여 용해용으로 이용되는 해리력에 비하여 매우 제한된다. 예로서, 보급 전극(5,6) 수준에서 가장 강한 해리력은 도시한 실시예의 침지식 전극 6개에 의하여 이용되는 해리력의 1/20을 초과하지 아니한다.

제 1 도에 도시한 방식에 있어서, 베드 플레이트는 수평으로 되어 있다. 이러한 탱크식 용해로에 있어서 가장 통상적인 형태이다. 이러한 형태는 베드 플레이트상에 배치된 전극들에 이용하여 전기 용해를 실시하고, 균일한 가열을 얻고자 노력할때에는 실제적으로도 필요한 것이다. 침지식 전극의 경우에는 베드 플레이트의 형상은 실제로 문제가 되지 아니한다. 따라서, 예를들면, 베드 플레이트를 배출 드로트의 방향으로 약간 기울어지게 제공할 수 있다. 출구를 베드 플레이트의 어느 지점, 특히 용해로의 중앙에 배치할 수도 있다.

제 1 도 및 제 2 도의 실시예에서는 침지식 전극들이 6개 있다. 이러한 전극들에는 3위상 전류를 공급하는 것이 바람직하고, 위상(R,S,T)의 분배는 제 2 도에 도시한 바와 같이 한다. 이와 같은 배치에 의하여 위상들을 평형되게 하고, 용해조의 전체에 걸쳐 에너지를 균일하게 소산시킬 수 있다.

침지식 전극(7)들은 각 전극이 탱크의 표면중 한 대역의 거의 중앙에 위치하고, 각 대역이 동일한 크기가 되도록 일정한 간격으로 떨어져 있다. 이와 같은 배치에 의하여 전극(7)들은 내화 측벽(8)들로부터 상당히 떨어져 있게 된다. 인접한 2개의 전극들을 분리시키는 거리는 실시예에 있어서, 가장 가까운 측벽(8)으로부터 전극을 분리하는 거리와 같다. 전술한 바와 같이, 이 거리는 더 단축시킬 수 있으나, 측벽과 전극 사이의 간격은 인접한 2개의 전극들은 분리시키는 거리의 1/2이하로 하지 아니하는 것이 바람직하다.

사용하는 전극의 수는 용해로의 면적과 그 드로윙에 비례한다. 용량이 큰 용해로에 있어서, 3위상 전류의 전극들은 전술한 특허출원에서 기술한 바와 같이 배치하는 것이 유리하다. 특히, 탱크의 길이가 2배에 상당하는 형상의 용해로에도 본 발명을 사용할 수 있는데, 이는 2개의 장치를 도시한 바와 같이 끝과 끝을 맞추어 연결하는 경우이다. 다른 형상도 가능하나, 다음에 도시하는 실시예에 비하여 전극의 지지물에 관한 한, 특수한 설비가 필요하다.

제 1 도는 혼합물층(10)의 연속층으로 덮여 있고 용해조(9)를 도시하였다. 되도록 균일한 이 층도 작업 조건에 따라 더 얇게 또는 더 두껍게 할 수 있다. 동작중에는 용해조를 대기로부터 열적으로 절연시키기 위하여 최소한 100mm 정도로 유지하는 것이 바람직하다. 더 두껍게 하는 것이 유리하지만, 실제에는 300mm를 초과하지 아니하며, 이것을 초과하면 이점이 없을 뿐 아니라, 용해가 쉬운 구역에 따라 두께가 고르지 못하게 될 우려가 있다.

제 1 도에 도시한 바와 같이, 전극(7)들은 원료의 표면층을 가로질러 용해조내로 들어간다. 침지 깊이는 원칙적으로 드로윙에 비례하지만, 전극 표면에서의 전류밀도도 이에 영향을 준다. 강한 드로윙에 있어서는 얕은 침지에 의한 표면 가열과 기술적으로 허용되는 범위안에서 전류 밀도를 유지할 필요성과를 적절히 절충하여 선택하여야 한다. 이와 같은 강한 드로윙에 있어서는 침지 깊이는 용해조 깊이의 2/3 이하, 바람직하기로는 용해조 깊이의 1/2 이하로 유지하는 것이 유리하다.

드로윙이 감소되는 때에는 전술한 바와 같이, 가장 뜨거운 대역을 더 깊은 수준으로 이동시킬 수 있다. 이러한 경우에는 전극들을 중간 깊이까지, 경우에 따라서는 깊이의 3/4까지 물에 잠기게 할 수 있다.

예를들어, 동일한 용해로에, 동일한 전극 배치에 있어서, 탱크 1㎡당 1일에 3톤의 드로윙에 있어서, 전극들은 탱크 깊이의 3분의 1까지 물에 잠기게 하고, 드로윙이 1톤으로 제한되어 있는 경우에는 전극들은 탱크 깊이의 3/4까지 침지시키는 것이 바람직하다.

모든 경우에 있어서, 침지된 전극의 표면은 심한 부식없이 감당할 만한 전류밀도와 양립할 수 있어야 한다. 실제로는 이와 같은 제약을 받지 아니할 만한 직경을 가진 전극들을 선택한다.

제 3 도는 1㎡당 1일에 1.5톤을 생산하는 작업조건에 있어서, 전술한 용해조내의 온도 그래디언트를 어떻게 설정하는가를 도시한 것이다. 온도는 여러 수준에서 체계적으로 측정한다.

이 그래프에 있어서, 원료층과 전로내에 있는 용해물의 수준은 수평 혼합점선으로 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 서로 가장 멀리 떨어져 있는 2개의 혼합점선에 대응하는 혼합물층의 두께는 약 200mm이다.

온도 곡선(A)은 제 2 도 상의 점(11)으로부터 수직선으로 행한 측정에 해당하는 것이고, 곡선(G)은 동일한 운전조건에 있어서 전극(S)으로부터 100mm 거리에 위치한 수직선에서 측정한 결과이다.

1차개산에 있어서, 이 2개의 곡선들은 동일한 작업조건에 있어서 각 수준별로 관찰한 온도의 두 극한치를 나타내는 것으로 볼 수 있다.

이 2개의 곡선에 있어서, 침지 깊이는 탱크 깊이의 1/3보다 약간 적다.

이 곡선들의 제1특성은 온도가 전극 근방에서 더 높다는 것이다. 편차는 가장 높은 대역에서 가장 크고, 베드 플레이트에 접근하면서 감소된다. 이 수준에서 존속되는 온도차는 전극(S)의 근방에 있는 측정점보다 더 "중앙"에 있으면서, 다른 경우보다 측벽들에 의하여 냉각되지 아니하는 위치에서 생긴다.

제2특징은 이러한 곡선들이 용해될 혼합물과 직접 접촉하는 용해조의 상부를 제외하고, 온도가 위에서 아래로 고르게 감소되어감을 표시한다는 사실이다. 동일한 수직선상에서 생기는 최대 온도와 최저온도 사이의 차는 거의 200℃에 달한다.

도시한 실시예에 있어서, 곡선(A)에 해당하는 가장 뜨겁지 아니한 대역의 최고 온도는 전극의 단부에 해당하는 깊이와 거의 같다. 가장 뜨거운 대역(곡선 G)에서는 최고 온도가 표면층보다 약간 높은 위치에 있다.

곡선(C)은 전극이 용해조 깊이의 3/4 정도로 물속에 잠겨 있고, 드로윙이 동일한 수준에 머물러 있을 때 곡선(A)에 대응하는 것이다. 이러한 경우에는 전술한 경우에 비하여 최고 온도가 상당히 상승하여 있다. 이러한 최고 온도는 용해조의 높이에 걸쳐 상당한 부분에서 동일하게 유지된다. 베드 플레이트 수준에서의 온도는 100℃ 이상 상승됨을 알 수 있다. 침지의 깊이도 드로윙의 감소와 관련되어 있다. 드로윙이 더 감소된 경우에는 해리력이 감소되고, 이와 상관적으로 용해로의 드로윙도 감소되며, 베드 플레이트의 온도도 곡선(A)의 수준으로 환원시킬 수 있다.

온도(C)의 프로필은 전극들의 베드 플레이트에 배치되어 있는 유사한 용해로에서 관찰하는 것과 비슷하다.

이러한 곡선들은 서로 다른 드로윙(곡선 E는 1㎡당 1일에 약 2.4톤, 곡선 F는 약 3톤)에 대한 온도의 프로필을 도시한 제 4 도의 곡선들과 비교하면 매우 흥미있다. 이 실시예에 있어서 침지는 곡선(A)에 해당하는 침지와 동일하다.

여기에서 온도는 전반적으로 드로윙에 비례하여 상승됨을 알 수 있다. 그러한, 전극을 용해조의 상부에 유지하여 베드 플레이트에 수준에서의 온도를 곡선(C)의 경우에 측정한 온도와 비슷한 수준으로 하면 사실상 드로윙을 2배로 할 수 있다. 이것은 침지의 깊이를 제한하는 것이 유리하다는 것을 말하여 준다.

제 3 도에 있어서, 곡선(D)은 더 "불투명한"유리에 대한 곡선(A)의 측정과 유사한 측정에 해당한다. 이러한 유리는 산화철의 함유량이 0.60이고, 곡선(A)의 산화철 함유량은 0.20이다. 이러한 산화철의 존재에 의하여 적외선의 흡수가 매우 강하다. 곡선(A)과 곡선(D)을 비교하여 보면, 처리된 유리의 "불투명성"은 영향력이 비교적 적은 것을 알 수 있다. 특히, 원료층 수준에서의 온도와 최대 온도는 실제로 변동이 없는데 반하여, 베드 플레이트의 온도는 약 20℃도 정도 하강한다. 이와 반대로, 전극들을 베드 플레이트에 파묻는 용해로의 경우에는 산화철을 함유량을 증대시키려면 표면층과 접촉하는 온도를 유지하기 위하여 최고 온도와 베드 플레이트의 온도를 상당히 높여야 한다는 것은 이미 공지된 사실이다.

제 5a 도는 용해조내의 여러 수준(베드 플레이트의 위쪽으로 0,300,600 및 900mm)에서의 온도 변화를 도시한 것으로서, 온도는 점(11)을 통과하는 수직면에서 탱크의 가로방향으로 측정한다. 곡선들은 전극들의 근방에서 대류로 인하여 생기는 국소적 변동에 매우 민감한 표면층에 해당하고 온도를 제외하고, 동일한 수준에서 측정한 온도들이 상당히 균일하다는 것을 보여준다. 이러한 경우에도, 그 편차는 약 50분의 1도 정도에 한정된다.

그래프(5a)는 드로윙(1톤/㎡·일)에 대한 것이고, 그래프(5b)도 동일한 성질의 것이지만, 드로윙(2.5톤/㎡·일)에 해당하는 것이다. 후자의 경우에는 모든 수준에서 전반적으로 생기는 온도 상승에는 베드 플레이트의 온도 상승도 포함된다. 베드 플레이트와 가장 뜨거운 수준 사이의 온도 그래디언트는 전술한 경우에서 만큼 광범위하지 못하다. 혼합물과 접촉하는 대역의 온도가 더 낮다는 사실은 이 수준에서의 열 손실이 크기 때문이다(이러한 열 손실은 온도가 높을수록 더 현저하다).

이러한 결과에 근거하여 베드 플레이트의 최대 온도가 드로윙에 비례하여 어떻게 변동되는가를 체계적으로 연구하였다. 이 연구는 본 발명(Ⅱ)에 의한 용해로와 전극들이 베드 플레이트(Ⅰ)내에 파묻혀 있는 유사용해로에 대하여 동시에 실시하였다.

이러한 측정은 통상적 원료, 특히 10% 중량비의 가루유리와 화소백운석으로 유리를 생산하기 위하여 행한 것이다. 생성된 유리의 성분비는 다음과 같다.

SiO₂64.55, Na₂O 15.60,

Al₂O₃3.35, K₂O 1.35,

CaO 7.25, B₂O₃3.60,

MgO 3,00, F 0.60,

이러한 종류의 유리는 절연섬유를 생산하는데 이용한다.

연구 결과들을 도시하면 제 6 도와 같다. 도면에 의하면, 두 경우에 있어서 온도와 드로윙이 동시에 증대되는 것으로 나타나 있다. 모든 드로윙에 있어서, 본 발명에 의한 용해로의 온도는 전극들이 베드 플레이트상에 있는 용해로의 온도보다 더 낮다. 본 발명에 의한 용해로에 유리한 것으로 확인된 온도차가 드로윙이 더 낮아질수록 더 커지더라도, 이러한 온도차는 약 3톤/㎡·일의 드로윙에 있어서 50분의 1도 정도에 지나지 아니한다. 이 온도차는 내화재의 수명에 매우 유리하다. 이와 같은 이점은 달리 설명할 수 있다. 내화재의 허용 가능한 마모는 초과하여서는 아니될 일정 온도에 비례하는 것이라고 판단하는 경우에는 본 발명에 의한 용해로를 이용함으로써 전극들이 베드 플레이트상에 배열된 용해로의 경우에 금지되는 드로윙을 달성할 수 있다고 본다. 예를들어 본 발명에 의한 용해로내에 있는 전술한 종류의 규소, 나트륨, 칼슘유리와 2.5톤/㎡·일 이상의 드로윙에 있어서, 베드 플레이트의 온도는 1400℃이하로 유지할 수 있다.

본 발명에 의한 용해로는 그 소비율에 있어서도 비교적 낮다. 이러한 소비는 적어도 부분적으로는 전술한 저온에 의하여 설명할 수 있으며, 열소모를 감소시킨다. 그러나, 이 기능은 앞에서 2개의 용해로를 비교하여 정한 제 7 도의 곡선들이 나타내는 바와 같이, 소비를 결정하는데 개입되는 유일한 요인은 아니다. 소비율은 사실상 두 경우에 있어서, 드로윙이 증가되면 감소되고, 온도는 제 6 도에 도시한 바와 같이 상승한다. 본 발명(Ⅱ)의 경우에는 동일한 조건으로 동일한 원료를 용해할 때 소비율은 온도에 따라 약 10 내지 15%정도 적어진다. 확인된 차이는 드로윙이 더 감소될수록 더 커져간다. 적어도 1톤/㎡·일 이상의 작업 조건에 있어서, 규소, 나트륨, 칼슘유리를 용해하기 위한 소비율은 1톤당 1000kwh를 초과하지 아니한다.

본 발명에 의한 용해로는 드로윙에 비례하여 근소하게 변동되는 소비율을 가진다. 이와 같은 이용상의 "유연성"은 더 높은 드로윙에서 작업할 수 있는 가능성에 관한 한, 전술한 유연성에 부가된다.

전술한 성능을 발휘하게 하려면 용해조를 원료로 균일하게 덮어서 절연층을 형성할 필요가 있다. 따라서, 원료의 분배는 탱크의 표면 전체에 관계되는 것이다. 이러한 분배 방법은 이미 공지된 것으로서, 주로 전극들이 베드 플레이트상에 배치되어 있는 전기식 용해로에서 이용된다. 여기에서는 특히 원료를 방출하는 단부가 결합된 이송운동들에 의하여 표면 전체를 쓸고 지나가는 연속 밴드 컴베이어가 문제로 된다. 탱크의 전역에 걸쳐 원료를 동시 공급하는 장치로서, 이송운동에 따라 탱크의 전장에 걸쳐 이동하는 장치도 문제로 된다.

분배방식이 "점식(punctual)이냐 아니면 "선형"(linear)이냐의 여하를 불문하고, 분배 기관은 탱크 너머에까지 자유로이 이동할 수 있어야 한다. 그러므로, 침지식 전극의 경우에는 전극들이 이러한 이동에 장해가 되지 아니하여야 한다. 제 8 도는 이러한 조건을 충족시키는 본 발명에 의한 용해로의 구성방식을 도시한 것이다.

제 8 도의 용해로는 부분적으로만 도시되어 있다. 여기에서는 베드 플레이트(3)와 측벽(8)으로 구성된 내화 탱크를 약도로 표시하고, 탱크 위쪽에는 내화궁륭(12)이 용해로와 중첩하여 부분적으로 도시한 금속프레임에 현수되어 있다.

용해로에는 탱크의 전폭이 걸쳐 뻗어 있는 선형 분배기(13)에 의하여 원료가 공급된다. 이러한 분배기(13)는 수직빔(15)에 의하여 부분적으로 도시된 프레임에 현수되어 있는 레일(14)위를 굴러서 이동한다.

제 9 도는 분배기에 의하여 수행되는 이동을 약도로 도시한 것이다. 분배기(13)는 위치(A)에서 탱크의 한 단부가 용해로의 외통 단부에 위치한 깔때기 모양의 투입구(16)로부터 원료를 공급받는다. 분배기는 일단 장전이 완료되면 탱크위로 안내된다. 분배기는 위치(B)로부터 진행하게 된다. 이 장치는 탱크의 전폭에 걸쳐 예정된 양의 혼합물을 연속적으로 방출한다. 분배기(13)는 탱크의 단부에 해당하는 위치(C)에 이르기까지 규칙적으로 정연하게 이동한다. 분배기는 이러한 진로를 따라 이동하면서 일정한 간격을 두고 혼합물을 방출한다. 그 다음에 분배기(13)는 위치(A)로 되돌아간다. 분배는 한쪽으로 가는 진로상에서만 실시되게 하거나, 왕복 진로상에서 실시되게 할 수 있다. 분배기(13)가 이동하는 동안에, 공지된 수단 특히, 회전컨베이어에 의하여 연속적으로 공급받을 수 있고 깔때기 모양의 투입구(16)는 재장전된다. 새로운 순환 과정이 시작된다.

전술한 공급 방식은 장치가 탱크와 궁륭사이를 자유로이 통과할 수 있다는 것을 암시한다. 측면에 깔때기 투입구(16)가 위치한 단부와 반대 방향에 있고 용해로의 단부만을 내화재로 둘러감을 수 있다. 그러나, 본 발명에 의하여 용해로의 개방된 3측면에 17로 표시되어 있는 이동식 내화격벽들이 제공되어 있다. 이러한 격벽(17)은 탱크의 측벽위에 놓일 때까지 하강하였을 때 용해조를 주위의 대기로부터 절연시킬 수 있다. 이와 같은 배치는 용해로가 "대기"상태에 있고, 더 이상 재료를 공급할 필요가 없을 때 채택한다. 용해로를 다시 폐쇄함으로써 다량의 열소모를 방지하고, 용해로는 외부 에너지의 공급없이도 여러 시간동안 현상을 유지할 수 있다.

이동격벽(17)은 통상적으로 전극들이 인양된 후에 하강된다. 그러나, 격벽(17)중 전극의 지지암 자리에 해당하는 부위를 절취할 수도 있다. 용해로의 외통은 실제로 전극들을 제자리에 유지할 수 있도록 폐쇄할 수 있다. 따라서, 이러한 배치는 용해로를 장기간에 걸쳐 대기상태에 유지하는데 필요한 열을 비축할 수 있다.

전술한 유형의 분배기(13)는 그 작동에 필요한 공간이 용해로 자체에 한정된다는 점에서 유리하다. 이러한 분배기는 특히 화석에너지식 용해로를 전기식 용해로로 전환시킬 때 본 발명을 실시하는데 유용하다. 버너식 용해로의 경우에는 사실상 혼합물은 탱크의 한단부에서 점식으로 장입된다. 이에 따라 용해로의 주위에는 거추장스러운 공급수단들을 설치할 수 있는 자리가 제공되어 있지 아니하다.

공간 문제가 제기되지 아니하는 때에는 다른 공급수단들, 특히 탱크 너머로 이동할 수 있는 밴드식 컨베이어가 포함된 공급수단을 제공할 수 있다. 이러한 경우에는 컨베이어는 통상적으로 탱크의 측면에 배치되어 있고, 그 길이는 컨베이어가 이동할 때 그 단부가 탱크의 다른 측면에 도달할 수 있을 정도로 충분하다. 그 대신에, 컨베이어가 "수축된"위치에 있을 때 즉 그 단부가 탱크의 가장 가까운 가장자리에 연하여 위치하고 있을 때에는 컨베이어는 탱크의 폭 전체를 가로질러 용해로의 밖으로 넘어갈 수 있어야 한다.

어떠한 공급방식이든 공급수단은 제 8 도에 상세히 도시한 바와 같이, 전극 및 전극지지물 너머에 배치되어 있다. 분배는 이러한 요소들의 혼합물의 낙하궤도상에 존재하는 것을 참작할 수 없이 균일하게 실시된다. 실제로 방해하지 아니할 정도로 충분히 작은 단면으로 되어 있다. 더구나, 혼합물이 아암(18)위이 축적되는 것을 피하기 위하여 암의 형상을 둥굴게 하는 것이 유리하다. 예를들면, 원통형 단면의 암들을 이용한다.

전극의 교체를 의미하는 운전방식의 변경 또는 용해로의 대기상태를 두기 위하여 전극을 용해조부터 끌어 낼 수 있는 것이 유리하다. 제 8 도는 이러한 작업을 할 수 있는 매우 간단한 어셈블리를 도시한 것이다. 도시된 실시예에 있어서, 전극은 다음에 설명하는 바와 같이, 전선과 냉각수관을 전부 감싸고 있는 아암(18)의 단부에 고정되어 있다.

아암(18)은 축(19)위에 있는 지점에서 굴절되기 때문에 암의 어셈블리와 전극을 용해로의 밖으로 선회시킬 수 있다. 이를 위하여 암의 형태와 굴절점위 위치는 측벽(8)의 상부 연단과 탱크 너머에 배치되어 있는 내화재 사이의 이용할 수 있는 공간에 따라 선택한다. 이와 같은 배치는 용해로의 직경이 비교적 작을수록 이용하기가 용이하다. 그러나, 아암(18)의 길이가 일정한 범위를 넘어서면 선회를 할 수 없게 된다. 이와 동일한 이유로, 제 1 도 및 제 2 도에 도시한 용해로의 실시예에 있어서는 전극들은 지지하는 암을 3개는 용해로의 측면에, 다른 2개는 다른 측면에 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 전극과 그 지지물을 끌어낼 수 있고, 지지암들이 용해로의 한 측면에만 통과할 수 있게 하는 다른 배치도 제공할 수 있다. 모든 경우에 있어서, 회전과 이동을 동시에 할 수 있고 가동암을 이용할 필요가 있는 이러한 배치는 2열 이상의 전극들이 용해로내에 있는 때에 이용하여야 한다.

특수한 운전방식을 실시하기 위하여 전극들의 위치를 서로 변경시키고자 하는 때에는 전극의 지지물에 수평면내에서 이동할 수 있어야 한다. 이러한 가동성은 예를들면, 전극을 지지하는 축(19)을 이동 캐리지 위에 또는 신축성 있는 아암(18)에 배치하는 것과 같이, 통상적 방법으로 이를 보장할 수 있다.

본 발명에 의하여 이용하는 수단들의 특수성은 전극의 침지 깊이를 조절할 수 있다는 사실에서 찾아볼 수 있다. 종래의 제안에 있어서도, 침지의 깊이를 변경시키는 시스템을 제안한 바 있으나, 이와 같은 변경은 통상적으로 전극 자체를 그 지지물로 이용되는 복잡한 어셈블리 내에서 이동시키거나, 지지물 자체를 이동시킴으로서 결과되는 것이다.

제2해결 방안은 다음과 같은 이유로 만족스럽지 못하다. 유리를 전기로 용해하는데 이용하는 전극들은 몰리브덴으로 되어 있고, 그 지지물들은 통상적으로 내화철로 되어 있다. 몰리브덴의 공기에 의한 산화를 방지하기 위하여 전극과 지지물 사이의 접합점을 몰리브덴이 물에 잠겨서 대기와의 접촉에 의한 산화를 방지할 수 있도록 용해조의 수준 아래에 위치하게 한다. 반면에, 지지물의 침지는 이러한 수준에서의 급속한 마모를 방지하기 위하여 엄격히 최소 수준에 한정되고, 이 정도의 마모조차도 제한하기 위하여는 지지물의 단부를 세게 냉각시킨다. 그러므로, 침지의 깊이를 지지물의 침지 깊이에 의하여 조절할 수 없다. 지지물은 용해조의 표면에 대하여 일정한 위치를 유지하여야 한다.

제1해결방안, 즉 전극을 지지물내에서 이동시키는 것에 관한 한, 본 발명에 의한 지지물들의 배치를 참작하여 볼 때 필연적으로 용해로의 외통내에 위치한 지지물의 일부에 있어야 하는 장치가 필요하다. 이것은 지지물의 부피의 증대를 의미한다. 혼합물을 균일하게 분배하려면 지지물에 되도록 적은 공간을 제공하는 것이 바람직하다는 것을 알고 있다. 그러므로, 제1방안도 바람직하지 못하다. 더구나, 용해로의 외통내에 조절기구를 배치하고, 아무리 간단한 기구인 경우에도, 이 기구를 여러 가지 제약과 산화에 노출시킨다는 것은 그 수명에 유리하지 아니하다.

따라서, 본 발명에 있어서는 전극의 몸체를 적당히 선택함으로써 침지된 전극의 길이를 조절하게 되어 있다. 적당한 실시예에 있어서는 한 전극을 다른 전극으로 교체하는 것은 비교적 쉬운 작업이다. 아암(18)을 선회시키면 당장 전극의 몸체에 접근할 수 있다. 전극을 지지물에 고정시키는 것도 제 10 도에 도시한 바와 같이, 비교적 간단히 실시할 수 있다. 여기에서는 특히 전극(7)의 몸체를 지지물에 해당하는 나사홈이 파인 단부(20)에 나사로 죄어 붙일 수 있다.

제 10 도에 도시한 실시예에 있어서, 전극의 지지물을 2개의 부분으로 구성되어 있다. 제1부분은 아암(18)으로 구성되어 있고, 이 아암내에는 특히 냉각수 순환용의 순환관(21,22)이 배치되어 있다. 아암(18)은 전선(23)도 지지하고 있다. 순환관(21,22)과 전선은 절연측판(24)상에 고정되어 있고, 이 절연측판상에는 전극의 지지물(26)과 연동되는 대응전도성측판(25)이 부착되어 있다.

지지물(26)은 냉각수를 전극이 달려 있는 단부(20)까지 순환시키게 되어 있는 2개의 원통형 동심튜브로 구성되어 있다. 지지물(26)과 전극(7)의 몸체의 접합 부분을 보호하기 위하여 내측튜브(27)가 외측튜브(28)의 단부를 감싸고 있는 나사홈이 파인 코르크(20)내에 까지 연장되는 것이 바람직하다.

이 실시예에 있어서, 아암(18)과 지지물(26) 사이의 접합 부분은 용해로의 내부 깊숙히 위치하고 있다. 다시 말하면, 냉각수의 순환관(21,22) 또는 전선의 모든 접합 부분들은 고온하에 있게 된다. 실제로는 이러한 접합 부분들을 용해외측 또는 적어도 용해로의 격벽 수준으로 옮기는 것이 바람직하다.

Claims (15)

1. 유리화할 수 있는 혼합물을 전기로 용해하고, 에너지를 주율 효과에 의하여 물에 잠긴 수직 전극으로부터 용해된 질량내로 소산시키며, 용해될 혼합물을 용해조의 표면에 균일한 층으로 배분하는 유리 전기 용해 방법에 있어서, 전극들을 용해조의 측벽으로부터 일정한 거리를 두어 배치하고, 전극을 가장 가까운 측벽으로부터 분리시키는 거리를 인접한 2개의 전극들을 분리시키는 거리의 적어도 2분의 1이상으로 하고, 온도의 최고 수준 위치를 전극들의 침지 깊이에 의하여 조절하는 것을 특징으로 하는 유리 전기 용해 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 용해조의 깊이를 50mm 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 유리 전기 용해 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 생산시 전극들의 침지 깊이가 용해조의 깊이의 3/4를 초과하지 아니하는 것을 특징으로 하는 유리 전기 용해 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 생산시 전극들의 침지 깊이가 용해조의 깊이의 1/2를 초과하지 아니하는 것을 특징으로 하는 유리 전기 용해 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 규소, 나트륨, 칼슘 유리의 생산량이 베드 플레이트의 온도를 1400℃ 이하로 유지하면서 용해로 1㎡당 1일에 2.5톤 이상으로 정하여진 것을 특징으로 하는 유리 전기 용해 방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 생산된 규소, 나트륨, 칼슘유리 1톤에 대한 에너지 소비가 용해로 1㎡에 대하여 1일 1톤 이상의 작업 조건에서 1000kwh 이하인 것을 특징으로 하는 유리 전기 용해방법.
7. 유리화할 수 있는 혼합물을 전기로 용해하고, 용해 에너지를 주율 효과에 의하여 용해 질량내에 소산시키고, 용해 전극들을 용해조(9)의 표면으로부터 용해조를 덮고 있는 용해될 혼합물층(10)을 가로질러 수직으로 침지시키는 용해로에 있어서, 전극들이 가동 지지물(18,26)에 의하여 지지되고, 전극과 그 지지물의 접합 부분이 용해조의 표면 바로 아래에 위치하고, 전극(7)을 구성하고 요소들을 서로 교환할 수 있고, 서로 다른 길이의 전극(7)들이 유극에 의하여 침지의 깊이와 가장 높은 온도를 가진 용해조의 대역 수준을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 용해로.
8. 유리화할 수 있는 혼합물을 전기로 용해하고, 용해 에너지를 주율 효과에 의하여 용해 질량내에 소산시키고, 전극들이 용해조(9)의 표면으로부터 용해조를 덮고 있는 용해될 혼합물층(10)을 가로질러 수직으로 침지되어 있는 용해로에 있어서, 내화재 탱크가 포함되어 있고, 3위상 전류를 공급하는 전극(7)들이 용해조의 표면에 일정하게 배분되어 있고, 전극들이 3개의 전극들로 구성된 적어도 2열이 포함된 어셈블리로 배분되어 있고, 각 열의 각 전극에는 3개의 위상(R,S,T)중 하나가 공급되고, 제2열내의 전극 위상들의 순서는 중앙에 있고 2개의 전극들이 동일한 위상으로 되고, 열의 양단에 있는 전극들은 서로 다른 위상이 되도록 반대로(T,S,R) 되어 있으며, 2개의 열을 분리시키는 거리가 동일한 열내의 2개의 전극을 분리시키는 거리와 거의 동일하고, 탱크의 내화 측벽(8)을 가장 가까운 전극들로부터 분리시키는 거리가 인접한 2개의 전극을 분리시키는 거리의 적어도 2분의 1이상인 것을 특징으로 하는 용해로.
9. 제 7 항에 있어서, 용해조의 깊이가 적어도 500mm 이상인 것을 특징으로 하는 용해로.
10. 제 7 항 또는 제 9 항에 있어서, 용해조가 내화구륭(12)위에 제공되어 있고, 전극(7)과 이를 지지하는 요소(18,20)가 궁륭을 가로지름이 없이 용해로의 측면에 의하여 내화궁륭(12)과 용해조 사이에 위치한 공간내로 도입되는 것을 특징으로 하는 용해로.
11. 제 7 항 또는 제 9 항에 있어서, 전극(7)과 그 지지물(26)이 축(16)상에서 굴절되는 아암(18)에 고정되어 있고, 아암(18)의 형상과 축(19)의 위치가 아암(18)이 축(19)둘레를 선회할 때 전극과 그 지지물이 밖으로 나올 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 용해로.
12. 제 7 항 또는 제 9 항에 있어서, 용해될 혼합물이 전극(7)과 이를 지지하는 요소(18,26) 너머에 위치하는 분배기(13)에 의하여 공급되고, 이 분배기(13)가 이동할 수 있고, 그 이동이 용해조의 표면 전체를 혼합물층(10)으로 덮을 수 있도록 용해조의 위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 용해로.
13. 제 12 항에 있어서, 용해될 혼합물을 공급하는 분배기(13)에 용해조의 전폭에 걸쳐 뻗어 있는 분배기(13)가 포함되어 있고, 분배기가 용해조의 전장에 걸쳐 배치된 레일(14)위로 이동하는 것을 특징으로 하는 용해로.
14. 제 13 항에 있어서, 용해로의 한 단부에 분배기(13)를 장전시키기 위한 어셈블리(16)가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 용해로.
15. 제 10 항에 있어서, "대기"상태에 있을 때 용해조상에 설치된 외통을 내화궁륭(12)과 함께 폐쇄할 수 있는 하나 또는 다수의 수직 가동격벽(17)이 포함되어 있고, 이러한 가동격벽이 동작중에는 용해조와 내화궁륭(12) 사이에 용해될 혼합물을 공급하는 분배기(13)가 통과하는데 필요한 공간을 제공하여 주는 것을 특징으로 하는 용해로.

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