RU237210U1

RU237210U1 - PLASMA CRUCIBLE FURNACE FOR SYNTHESIS OF REFRACTORY GLASSES

Info

Publication number: RU237210U1
Application number: RU2025112741U
Authority: RU
Inventors: Василий Степанович Бессмертный; Андрей Анатольевич Бузов; Наталья Михайловна Здоренко; Александр Игоревич Казачек
Filing date: 2025-05-15
Publication date: 2025-09-15

Abstract

Полезная модель относится к конструкции тигельных печей с нагревом плазменного типа и может быть использована при варке тугоплавких стекол в химической промышленности, медицине и электронике. Плазменная тигельная печь содержит футерованный огнеупором корпус, выполненный с технологическими проемами, в который установлен тигель, при этом в верхней стенке корпуса в технологический проем вмонтирован энергоноситель в виде плазменной горелки с порошковым питателем, а трубопровод для подачи основного плазмообразующего газа-аргона вмонтирован в технологический проем, выполненный в порошковом питателе. Она снабжена трубопроводом для подачи в порошковый питатель горячего плазмообразующего газа, отходящего из корпуса тигельной печи, который вмонтирован в технологический проем, выполненный в боковой стенке корпуса, и соединен с трубопроводом для подачи основного плазмообразующего газа-аргона, тигель выполнен с возможностью загрузки и выгрузки через технологический проем, выполненный в боковой стенке корпуса. Порошковый питатель плазменной горелки выполнен из огнеупора. Технический результат заключается в ускорении процесса получения тугоплавкого стекла при снижении энергоемкости. 1 пр., 1 ил.The invention relates to the design of crucible furnaces with plasma heating and can be used in the melting of refractory glasses in the chemical, medical, and electronic industries. The plasma crucible furnace comprises a refractory-lined housing with process openings, in which a crucible is installed. A plasma torch with a powder feeder is mounted in the upper wall of the housing, and a pipeline for supplying the primary plasma-forming gas (argon) is mounted in the process opening made in the powder feeder. It is equipped with a pipeline for supplying hot plasma-forming gas exiting the crucible furnace housing to the powder feeder. The pipeline is mounted in a process opening made in the side wall of the housing and is connected to a pipeline for supplying the primary plasma-forming gas (argon). The crucible is designed for loading and unloading through the process opening made in the side wall of the housing. The plasma torch powder feeder is made of refractory material. The technical result is an accelerated process for producing refractory glass while reducing energy consumption. 1 pr., 1 fig.

Description

Полезная модель относится к варке тугоплавких стекол, в частности к конструкции тигельных печей с нагревом плазменного типа, и может быть использована в химической промышленности, медицине и электронике.The utility model relates to the melting of refractory glasses, in particular to the design of crucible furnaces with plasma heating, and can be used in the chemical industry, medicine and electronics.

Из уровня техники известны аналогичные устройства для синтеза тугоплавких стекол, к недостаткам которых относится недостаточная производительность и высокая энергоемкость.Similar devices for synthesizing refractory glasses are known from the prior art, but their disadvantages include insufficient productivity and high energy consumption.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является тигельная печь для синтеза стронций-алюмосиликатных стекол (Бессмертный В.С., Бондаренко М.А., Здоренко Н.М., Платов Ю.Т., Платова Р.А., Черкасов А.В., Бурлаков Н.М. Плазмохимический синтез стронций-алюмосиликатного стекла // Материаловедение. 2023. №9. С. 22-28), содержащая корпус с технологическими проемами, футерованный огнеупором, энергоноситель в виде плазменной горелки на возвратно-поступательном механизме и вытяжную вентиляцию, в нижней части корпуса установлен тигель.The closest in technical essence and achieved result to the proposed device is a crucible furnace for the synthesis of strontium-aluminosilicate glasses (Bessmertny V.S., Bondarenko M.A., Zdorenko N.M., Platov Yu.T., Platova R.A., Cherkasov A.V., Burlakov N.M. Plasma-chemical synthesis of strontium-aluminosilicate glass // Materials Science. 2023. No. 9. pp. 22-28), containing a housing with technological openings, lined with refractory, an energy carrier in the form of a plasma torch on a reciprocating mechanism and exhaust ventilation, a crucible is installed in the lower part of the housing.

Устройство по прототипу обладает недостаточной производительностью и высокой энергоемкостью.The prototype device has insufficient performance and high energy consumption.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании высокопроизводительной плазменной тигельной печи периодического действия с огнеупорным порошковым питателем.The problem that the utility model is aimed at solving is the creation of a high-performance plasma crucible furnace of periodic action with a refractory powder feeder.

Технический результат, на который направлена полезная модель - ускорение процесса получения тугоплавкого стекла при снижении энергоемкости.The technical result to which the utility model is aimed is the acceleration of the process of obtaining refractory glass while reducing energy consumption.

Для достижения технического результата предлагается плазменная тигельная печь для синтеза тугоплавких стекол, которая содержит футерованный огнеупором корпус, выполненный с технологическими проемами, в который установлен тигель, при этом в верхней стенке корпуса в технологический проем вмонтирован энергоноситель в виде плазменной горелки с порошковым питателем, а трубопровод для подачи основного плазмообразующего газа-аргона вмонтирован в технологический проем, выполненный в порошковом питателе, причем она снабжена трубопроводом для подачи в порошковый питатель горячего плазмообразующего газа, отходящего из корпуса тигельной печи, который вмонтирован в технологический проем, выполненный в боковой стенки корпуса, и соединен с трубопроводом для подачи основного плазмообразующего газа-аргона, тигель выполнен с возможностью загрузки и выгрузки через технологический проем, выполненный в боковой стенке корпуса, а порошковый питатель плазменной горелки выполнен из огнеупора.In order to achieve the technical result, a plasma crucible furnace for synthesizing refractory glasses is proposed, which contains a refractory-lined housing made with process openings, in which a crucible is installed, wherein in the upper wall of the housing, an energy carrier in the form of a plasma torch with a powder feeder is mounted in the process opening, and a pipeline for feeding the main plasma-forming gas - argon is mounted in the process opening made in the powder feeder, and it is equipped with a pipeline for feeding hot plasma-forming gas, leaving the crucible furnace housing, into the powder feeder, which is mounted in the process opening made in the side wall of the housing, and is connected to the pipeline for feeding the main plasma-forming gas - argon, the crucible is made with the possibility of loading and unloading through the process opening made in the side wall of the housing, and the powder feeder of the plasma torch is made of refractory.

Заявленная плазменная тигельная печь для синтеза тугоплавких стекол отличается от прототипа тем, что она снабжена трубопроводом для подачи в порошковый питатель горячего плазмообразующего газа, отходящего из корпуса тигельной печи, который вмонтирован в технологический проем, выполненный в боковой стенки корпуса, и соединен с трубопроводом для подачи основного плазмообразующего газа-аргона, тигель выполнен с возможностью загрузки и выгрузки через технологический проем, выполненный в боковой стенке корпуса, а порошковый питатель плазменной горелки выполнен из огнеупора.The claimed plasma crucible furnace for synthesizing refractory glasses differs from the prototype in that it is equipped with a pipeline for feeding hot plasma-forming gas, exiting from the crucible furnace body, into the powder feeder, which is mounted in a process opening made in the side wall of the body, and is connected to a pipeline for feeding the main plasma-forming gas - argon, the crucible is designed with the possibility of loading and unloading through a process opening made in the side wall of the body, and the powder feeder of the plasma torch is made of refractory.

Трубопровод для подачи основного плазмообразующего газа-аргона соединен с трубопроводом для подачи в порошковый питатель горячего плазмообразующего газа, отходящего из корпуса тигельной печи, позволяет экономить энергоресурсы в 2 раза по сравнению с прототипом, так как сокращается расход газа-аргона в 4 раза за счет применения газа, отходящего из корпуса тигельной печи, который позволяет предварительно разогреть гранулированную шихты в огнеупорном питателе и увеличь скорость ее подачи, что сокращает время синтеза стекла в 10 раз. Порошковый питатель футерован огнеупором, так как в него поступает горячий плазмообразующий газ, что предотвращает его разрушение. Корпус устройства футерован бадделеитокорундовым огнеупором, который по сравнению с прототипом снижает срок износа в 2 раза за счет содержания оксида циркония в огнеупоре, который уменьшает коррозионные процессы за счет растворения огнеупора расплавом.The pipeline for supplying the main plasma-forming gas (argon) is connected to the pipeline for feeding the hot plasma-forming gas exhaust from the crucible furnace body to the powder feeder. This allows for energy savings of two times compared to the prototype, as argon gas consumption is reduced by a factor of four due to the use of gas exhaust from the crucible furnace body, which allows for preheating the granulated batch in the refractory feeder and increases its feed rate, reducing glass synthesis time by a factor of ten. The powder feeder, which receives the hot plasma-forming gas, is lined with refractory, preventing its destruction. The device body is lined with baddeleyite-corundum refractory, which, compared to the prototype, reduces wear life by a factor of two due to the zirconium oxide content in the refractory, which reduces corrosion processes by dissolving the refractory with the melt.

Из приведенного перечня признаков заявляемой плазменной тигельной печи периодического действия с огнеупорным порошковым питателем и достижения поставленной задачи наглядно видно, что заявляемое техническое решение представляет собой новую совокупность признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, не известного на дату подачи заявки.From the given list of features of the claimed plasma crucible furnace of periodic action with a refractory powder feeder and the achievement of the stated task, it is clearly evident that the claimed technical solution represents a new set of features that ensure the achievement of a new technical result, unknown at the date of filing the application.

Техническое решение заявляемой плазменной тигельной печи периодического действия с огнеупорным порошковым питателем соответствует критерию «новизна», так как оно неизвестно из уровня техники на дату подачи заявки.The technical solution of the claimed plasma crucible furnace of periodic action with a refractory powder feeder meets the criterion of “novelty”, since it is unknown from the state of the art on the date of filing the application.

Предлагаемая плазменная тигельная печь периодического действия с огнеупорным порошковым питателем промышленно применима, так как может быть использовано в стекольной промышленности.The proposed plasma crucible furnace with batch action and refractory powder feeder is industrially applicable as it can be used in the glass industry.

Предлагаемое устройство поясняется рисунком.The proposed device is explained by the figure.

Устройство содержит корпус 1, футерованный огнеупором 2, выполненный с технологическими проемами 3, 4 и 5. В верхней стенке корпуса 1 в проеме 5 вмонтирована плазменная горелка 6 с огнеупорным питателем 7 с огнеупорной футеровкой, в проем 8 которого вмонтирован трубопровод 9, соединенный с трубопроводом 10, вмонтированном в технологический проем 4 боковой стенки корпуса 1. Проем 3 снабжен затворам 11, предназначенным для периодической загрузки и выгрузки тигля 12. Корпус 1 оборудован двумя опорными ножками 13 и 14 для фиксации на горизонтальной поверхности.The device comprises a housing 1 lined with refractory 2, made with technological openings 3, 4 and 5. In the upper wall of the housing 1, in opening 5, a plasma torch 6 is mounted with a refractory feeder 7 with a refractory lining, in the opening 8 of which a pipeline 9 is mounted, connected to a pipeline 10 mounted in the technological opening 4 of the side wall of the housing 1. Opening 3 is provided with a valve 11, intended for periodic loading and unloading of the crucible 12. The housing 1 is equipped with two support legs 13 and 14 for fixation on a horizontal surface.

Синтез тугоплавкого стекла в плазменной стекловаренной печи производили в следующей последовательностиThe synthesis of refractory glass in a plasma glass furnace was carried out in the following sequence

Перед синтезом специальных тугоплавких стекол открывали затвор11 и через проем 3 загружали тигель 12 объемом 250 мл. В порошковый огнеупорный питатель 7 плазменной горелки 6 подавали гранулированную шихту 15, а по трубопроводу 9 - плазмообразующий газ-аргон, по которому он поступает в огнеупорный питатель 7, а затем в плазменную горелку 6, которую зажигают. Гранулированная шихта 15 под действием высоких температур плазменной струи 16 плавится с образованием силикатного расплава 17, который накапливался в виде расплава 18 в тигле 12. Часть горячего газа улетучивается через проем 4, в который вмонтирован трубопровод 10, в трубопровод 9, по которому попадал в огнеупорный питатель 7, а из которого в плазменную горелку 6. После накопления расплава 18 в тигле 12 открывали затвор 11 и извлекали из корпуса 1 тигель 12 с синтезированным специальным тугоплавким стеклом. Закрывали проем 3 затвором 11. Прекращали подачу газа и шихты 15 в плазменную горелку 6. Плазменная тигельная печь периодического действия с огнеупорным порошковым питателем готова для следующего синтеза специальных тугоплавких стекол.Before synthesizing special refractory glasses, shutter 11 was opened and crucible 12 with a volume of 250 ml was loaded through opening 3. Granulated charge 15 was fed into the powder refractory feeder 7 of plasma torch 6, and plasma-forming gas (argon) was fed through pipeline 9, through which it entered refractory feeder 7 and then into plasma torch 6, which was ignited. Granulated charge 15, under the influence of high temperatures of plasma jet 16, melts with the formation of silicate melt 17, which accumulates as melt 18 in crucible 12. Some of the hot gas escapes through opening 4, in which pipeline 10 is mounted, into pipeline 9, through which it enters refractory feeder 7, and from which into plasma torch 6. After melt 18 accumulates in crucible 12, shutter 11 is opened and crucible 12 with the synthesized special refractory glass is removed from housing 1. Opening 3 is closed with shutter 11. The supply of gas and charge 15 to plasma torch 6 is stopped. The plasma crucible furnace of periodic action with a refractory powder feeder is ready for the next synthesis of special refractory glasses.

Claims

A plasma crucible furnace for synthesizing refractory glasses, comprising a refractory-lined body made with process openings, in which a crucible is installed, wherein an energy carrier in the form of a plasma torch with a powder feeder is mounted in the process opening in the upper wall of the body, and a pipeline for feeding the main plasma-forming gas - argon is mounted in the process opening made in the powder feeder, characterized in that it is equipped with a pipeline for feeding hot plasma-forming gas, leaving the crucible furnace body, into the powder feeder, which is mounted in the process opening made in the side wall of the body, and is connected to the pipeline for feeding the main plasma-forming gas - argon, the crucible is designed with the possibility of loading and unloading through the process opening made in the side wall of the body, and the powder feeder of the plasma torch is made of refractory.