專利名稱：加熱電極及具有該加熱電極的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及玻璃熔窯技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種加熱電極及具有該加熱電極的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯。
背景技術(shù)：
無堿硼鋁硅酸鹽玻璃具有熱膨脹系數(shù)低、機械強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫等一系列優(yōu)良特性，得到了廣泛應(yīng)用。由于玻璃組成中二氧化硅和氧化鋁含量高，玻璃難熔化，且高溫粘度大，澄清均化困難，為得到透明均勻無缺陷的玻璃，所需熔化溫度高，一般要高于1600°C ;高溫下硼揮發(fā)量大，玻璃液表面易產(chǎn)生富硅相，使玻璃產(chǎn)生條紋等缺陷。通常玻璃熔窯大多采用火焰燃燒加熱，由于玻璃液的導(dǎo)熱性和流動性較差，且底部玻璃液離火焰較遠，因而底部玻璃液溫度較低，使得底部產(chǎn)生停滯層，玻璃容易析晶而影響玻璃的質(zhì)量。如果僅靠提高火焰溫度來提高底部玻璃液溫度，則會加劇硼的揮發(fā)，另外火焰空間溫度太高，又會加劇熔窯耐火材料的侵蝕，從而產(chǎn)生更多的玻璃缺陷，縮短熔窯的使用壽命。無堿硼鋁硅酸鹽對玻璃的質(zhì)量要求很高，用傳統(tǒng)火焰燃燒熔窯熔化無堿硼鋁硅酸鹽玻璃時玻璃缺陷多、合格率低。傳統(tǒng)火焰燃燒熔窯上部空間溫度較高，從窯頂和胸墻的散熱較多，另外高溫廢氣排放帶走了大量熱量，故傳統(tǒng)火焰燃燒熔窯熱效率低。為克服單純火焰燃燒帶來的不足，1902年Voelker氏獲得在玻璃原料中通電加熱、熔化玻璃的專利，1907年法國的Sauvegeon氏獲得通電熔化爐的專利權(quán)。電熔的方式有四種:(I)直接通電，即利用電流在玻璃液中產(chǎn)生的焦耳熱熔化玻璃；(2)利用電阻發(fā)熱體的輻射，進行間接加熱；(3)同時采用上述(I) (2)的方式;(4)高頻加熱。比較(I) (4)的方法，由于方法(I)的熱能利用效率高而被玻璃工業(yè)廣泛采用。電助熔是利用高溫下玻璃液的導(dǎo)電性，通過插入底部玻璃液中電極將電流引入玻璃液中，兩電極間的玻璃液在電流的作用下產(chǎn)生焦耳熱，從而提高底部玻璃液的溫度，加速配合料的熔化、玻璃液的澄清和均化。電助熔的優(yōu)點:(I)提高玻璃熔化質(zhì)量，對玻璃液整體加熱均一，所以可以得到質(zhì)地均勻的玻璃。(2)可以保存原料中的易揮發(fā)成分，與火焰燃燒爐比，由于提高了底部玻璃液溫度，上部火焰空間的溫度可以適當(dāng)降低，從而減少了易揮發(fā)成分的揮發(fā)。(3)減少大氣污染，因為燃料減少,燃燒產(chǎn)物相應(yīng)減少,且揮發(fā)物減少,排放到大氣的廢氣和粉塵量減少，所以減少了大氣污染。(4)生產(chǎn)適應(yīng)能力強，可以通過調(diào)節(jié)電功率來調(diào)節(jié)熔化能力，滿足生產(chǎn)需要。與火焰燃燒熔窯相比，電助熔由于提高了底部玻璃液溫度，玻璃液對耐火材料的侵蝕較快，需要采用高質(zhì)量的耐火材料，以克服耐火材料侵蝕帶來的玻璃不良和熔窯壽命的縮短。一般作為電助熔的加熱電極有:二氧化錫電極、鉬金電極和鑰電極。傳統(tǒng)的二氧化錫電極由于使用溫度低(1500 °C以下)、還原性強、耐熱沖擊性差而限制了該電極的使用。因無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔化溫度高，玻璃液侵蝕能力強，不適宜使用傳統(tǒng)的二氧化錫電極。鉬金電極由于通過電極的電流很大，電極端部易因電流密度過大而使鉬金電極過度損耗。鉬金是一種稀有貴金屬，價格昂貴，電極的損耗不僅縮短了電極的壽命，使成本上升，而且損耗產(chǎn)生的鉬金顆粒造成產(chǎn)品缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量。鑰電極因其熔點高耐高溫、電傳導(dǎo)性能好、抗腐蝕及不易使玻璃著色等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于光學(xué)玻璃、玻璃纖維、硼硅酸鹽玻璃熔窯的加熱電極。缺點是價格昂貴，大小和形狀受到限制。采用鑰電極加熱的玻璃熔窯，鑰電極的結(jié)構(gòu)和使用直接影響鑰電極的使用壽命，從而直接影響玻璃的熔化質(zhì)量和熔窯的使用壽命。專利CN1041858A、CN1762865A、CN1837110A、CN102209408A、CN201334426Y中所提鑰電極均是棒狀鑰電極。由于棒狀鑰電極直徑較小，為滿足加熱要求需要做得很長，伸入玻璃液的長度大約500-700mm，這樣就決定了棒狀鑰電極所需鑰材料多且容易損壞，一是烤窯升溫過程中容易斷裂，二是使用過程中電極根部易被氧化和玻璃液侵蝕而發(fā)生斷裂。電極斷裂后，玻璃不能正常熔化，容易產(chǎn)生玻璃缺陷，影響玻璃質(zhì)量。為了確保電助熔不受影響，通常的做法是將一根一根連接起來的電極向玻璃液內(nèi)頂進，在頂進的過程中需要停電、停冷卻水，對玻璃熔化的影響很大。頂完后通冷卻水時易發(fā)生冷卻水套破裂事故，因停水后水套溫度高，水汽化膨脹所致。如果電極損壞無法修復(fù)，則玻璃熔化將無法正常進行，熔窯只有停下來冷修。專利CN101921051A中所述鑰電極是安裝在池壁上的，不利于提高底部玻璃液的溫度，不利于充分發(fā)揮電助熔的作用。

實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的鑰電極為棒狀，所需鑰材料多且容易損壞，不僅影響玻璃質(zhì)量而且影響生產(chǎn)進度。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種玻璃熔窯的加熱電極，包括電極，所述電極的形狀是半圓球狀，電源通過電纜連接至所述電極，所述電極為鑰電極，所述電極下方設(shè)有冷卻水套，所述冷卻水套與電極間由銀片連接，在冷卻水出口設(shè)有溫度監(jiān)測裝置，在熔窯操作控制室內(nèi)還設(shè)有報警裝置，所述電極的表面電流密度分布均勻，所述電極為99.96%鑰材料制成的。本實用新型還提供了一種具有該加熱電極的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，包括熔窯主體，所述熔窯主體為熔化部，多個加熱電極安裝于所述熔化部的池底上，所述加熱電極包括電極，所述電極的形狀是半圓球狀，電源通過電纜連接至所述電極，所述電極為鑰電極，所述電極下方設(shè)有冷卻水套，所述冷卻水套與電極間由銀片連接，在冷卻水出口設(shè)有溫度監(jiān)測裝置，在熔窯操作控制室內(nèi)還設(shè)有報警裝置，所述電極的表面電流密度分布均勻，所述電極為99.96%鑰材料制成的。作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述熔化部分為加料口側(cè)區(qū)域、中央?yún)^(qū)域和流液洞側(cè)區(qū)域，在每一個區(qū)域上均設(shè)有2 4對加熱電極，且所述加熱電極沿所述熔窯主體中心線對稱布置，所述加料口側(cè)區(qū)域、中央?yún)^(qū)域和流液洞側(cè)區(qū)域的加熱電極的電加熱功率分別單獨設(shè)定和調(diào)整，設(shè)定為定功率控制模式或者定電流控制模式；安裝加熱電極的熔化部的池底電極磚采用耐玻璃液侵蝕能力強的高鋯磚。作為本實用新型的進一步改進，在所述熔化部兩側(cè)的胸墻上設(shè)有全氧燒槍，每側(cè)胸墻上設(shè)有全氧燒槍1-6支，兩側(cè)全氧燒槍錯位排列，在加料口側(cè)區(qū)域的前臉墻或碹頂上設(shè)置有1-2個煙道。本實用新型的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，加熱電極是設(shè)在熔窯主體的熔化部池底上的，目的是為了提高底部玻璃液的溫度，改善玻璃液的對流，盡可能地降低熔化部上部空間溫度，減少硼的揮發(fā)。為平衡熔化部上部空間的溫度，滿足玻璃熔化需要，在熔化部兩側(cè)的胸墻上設(shè)有全氧燒槍，兩側(cè)全氧燒槍錯位排列，避免對燒和火焰沖撞，增加火焰覆蓋面積，煙道的設(shè)置可以排出火焰燃燒產(chǎn)生的廢氣。本實用新型的電助熔由于提高了底部玻璃液溫度，玻璃液對耐火材料的侵蝕加快，為克服耐火材料侵蝕帶來的玻璃不良和熔窯壽命的縮短，安裝加熱電極的池底電極磚采用耐玻璃液侵蝕能力強氧化鋯含量95%左右的高鋯磚。本實用新型的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)的電極相比，首先，無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯的電極是由99.96%鑰材料制成的，熔化點高達2620°C，特別適合難熔無堿硼鋁硅酸鹽玻璃高溫熔化的要求，且不會對玻璃造成污染。第二，設(shè)在熔化部池底上的電極為鑰電極，鑰電極是半圓球狀的，半圓球狀電極所用鑰材料少，可以降低成本，半圓球狀鑰電極抗熱震動性能好，不會發(fā)生斷裂，確保在整個窯期內(nèi)都能發(fā)揮電助熔的作用。不會發(fā)生像棒狀電極的斷裂現(xiàn)象，因而不需要停電停水往爐內(nèi)頂進，避免對熔化的影響。第三，半圓球狀鑰電極的表面電流密度分布均勻，不會出現(xiàn)局部電流密度超限而發(fā)生微小放電對電極造成損傷、產(chǎn)生氣泡。第四，電極設(shè)有冷卻水套，冷卻水溫有監(jiān)測裝置和報警裝置，冷卻水溫可以有效控制，冷卻效果好，可有效延長電極壽命。第五，冷卻水套與電極間由銀片連接，確保接觸良好。第六，安裝加熱電極的池底電極磚采用耐玻璃液侵蝕能力強氧化鋯含量95%左右的高鋯磚，可以避免耐火材料侵蝕帶來的玻璃不良，延長熔窯的壽命。本實用新型的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，設(shè)在熔化部池底上的電極為鑰電極，鑰電極是半圓球狀的，使用壽命長，可以在整個熔窯周期內(nèi)使用，避免電極損壞對玻璃熔化的影響，且所用鑰材料少，可以降低成本。

圖1是本實用新型熔窯主體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是本實用新型加熱電極的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1-熔窯主體，2-電極，3-電纜，4-冷卻水套，5-銀片，6-溫度監(jiān)測裝置，7_加料口側(cè)區(qū)域，8-中央?yún)^(qū)域，9-流液洞側(cè)區(qū)域，10-全氧燒槍，11-煙道。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案。[0036]如圖所示，本實用新型的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，包括熔窯主體1，所述熔窯主體I為熔化部，多個加熱電極安裝于所述熔化部池底上，所述加熱電極包括電極2，所述電極2的形狀是半圓球狀，電源通過電纜3連接至所述電極2，所述電極2為鑰電極，所述電極2下方設(shè)有冷卻水套4，所述冷卻水套4與電極2間由銀片5連接，在冷卻水出口設(shè)有溫度監(jiān)測裝置6，在熔窯操作控制室內(nèi)還設(shè)有報警裝置，所述電極2的表面電流密度分布均勻，所述電極2為99.96%鑰材料制成的；所述熔化部分為加料口側(cè)區(qū)域7、中央?yún)^(qū)域8和流液洞側(cè)區(qū)域9，在每一個區(qū)域上均設(shè)有2 4對加熱電極，且所述加熱電極沿所述熔窯主體I中心線對稱布置，所述加料口側(cè)區(qū)域7、中央?yún)^(qū)域8和流液洞側(cè)區(qū)域9的加熱電極的電加熱功率分別單獨設(shè)定和調(diào)整，設(shè)定為定功率控制模式或者定電流控制模式；安裝加熱電極的熔化部的池底電極磚采用耐玻璃液侵蝕能力強的高鋯磚；在所述熔化部兩側(cè)的胸墻上設(shè)有全氧燒槍10，每側(cè)胸墻上設(shè)有1-6支全氧燒槍10，兩側(cè)全氧燒槍10錯位排列，在加料口側(cè)區(qū)域7的前臉墻或碹頂上設(shè)置有1-2個煙道11。本實用新型的電極設(shè)有冷卻水套，冷卻水套的材質(zhì)為耐熱不銹鋼，冷卻水為循環(huán)軟化水，控制進水I或出水O的流量來確保電極的冷卻效果，冷卻水出口有溫度監(jiān)測裝置和報警裝置，報警裝置安裝在熔窯操作控制室，以便操作人員及時發(fā)現(xiàn)水溫超標并及時調(diào)節(jié)水溫，冷卻水出口溫度控制在45°C以內(nèi)。加料口側(cè)區(qū)域、中央?yún)^(qū)域和流液洞側(cè)區(qū)域加熱電極的電加熱功率分別單獨設(shè)定和調(diào)整，設(shè)定為定功率控制模式或者定電流控制模式，可以滿足熔化部不同位置的不同功能需要。加熱電極對熔融態(tài)玻璃直接加熱，可以提高熔融態(tài)玻璃的溫度，改善玻璃液的對流，加速配合料的熔化、玻璃液的澄清和均化，不僅可以提高熔窯的產(chǎn)量，而且可以提高玻璃液的質(zhì)量。電助熔加熱既可以單獨運用，即為全電熔，也可以與火焰燃燒加熱配合運用，電助熔加熱和火焰燃燒加熱可以互為補充，單獨調(diào)節(jié)，增加了熔窯的可操作性，例如，根據(jù)需要可單獨增加或減少電或燃料的用量。本實用新型的加熱電極及具有該加熱電極的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，加熱電極是設(shè)在熔窯主體的熔化部池底上的，目的是為了提高底部玻璃液的溫度，改善玻璃液的對流，盡可能地降低熔化部上部空間溫度，減少硼的揮發(fā)。為平衡熔化部上部空間的溫度，滿足玻璃熔化需要，在熔化部兩側(cè)的胸墻上設(shè)有全氧燒槍，兩側(cè)全氧燒槍錯位排列，避免對燒和火焰沖撞，增加火焰覆蓋面積。煙道的設(shè)置可以排出火焰燃燒產(chǎn)生的廢氣。本實用新型的電助熔由于提高了底部玻璃液溫度，玻璃液對耐火材料的侵蝕加快，為克服耐火材料侵蝕帶來的玻璃不良和熔窯壽命的縮短，安裝加熱電極的池底電極磚采用耐玻璃液侵蝕能力強氧化鋯含量95%左右的高鋯磚。本實用新型的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)的電極相比，首先，無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯的電極是由99.96%鑰材料制成的，熔化點高達2620°C，特別適合難熔無堿硼鋁硅酸鹽玻璃高溫熔化的要求，且不會對玻璃造成污染。第二，設(shè)在熔化部池底上的電極為鑰電極，鑰電極的形狀是半圓球狀的，半圓球狀電極所用鑰材料少，可以降低成本，半圓球狀鑰電極抗熱震動性能好，不會發(fā)生斷裂，確保在整個窯期內(nèi)都能發(fā)揮電助熔的作用。不會發(fā)生像棒狀電極的斷裂現(xiàn)象，因而不需要停電停水往爐內(nèi)頂進，避免對熔化的影響。第三，半圓球狀鑰電極的表面電流密度分布均勻，不會出現(xiàn)局部電流密度超限而發(fā)生微小放電對電極造成損傷、產(chǎn)生氣泡，電極的最大表面電流可達I 3A/cm2。第四，電極設(shè)有冷卻水套，冷卻水溫有監(jiān)測裝置和報警裝置，冷卻水溫可以有效控制，冷卻效果好，可有效延長電極壽命。第五，冷卻水套與電極間由銀片連接，確保接觸良好。第六，安裝加熱電極的池底電極磚采用耐玻璃液侵蝕能力強氧化鋯含量95%左右的高鋯磚，可以避免耐火材料侵蝕帶來的玻璃不良，延長熔窯的壽命。本實用新型的加熱電極及具有該加熱電極的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，設(shè)在熔化部池底上的電極為鑰電極，鑰電極是半圓球狀的，具有構(gòu)造簡單、易于實現(xiàn)，有利于提高玻璃熔窯的熱效率、提高玻璃品質(zhì)，可以與火焰燃燒配合運用等特點，使用壽命長，可以在整個熔窯周期內(nèi)使用，避免電極損壞對玻璃熔化的影響，且所用鑰材料少，可以降低成本。 上述實施例僅用來進一步說明本實用新型的加熱電極及具有該加熱電極的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯以及所使用的加熱電極，但本實用新型并不局限于上述實施例，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種加熱電極，其特征在于:包括電極(2)，電源通過電纜(3)連接至所述電極(2)，所述電極為鑰電極，所述電極(2)下方設(shè)有冷卻水套(4)，所述冷卻水套(4)與電極(2)間由銀片(5)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱電極，其特征在于:所述電極(2)的形狀是半圓球狀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的加熱電極，其特征在于:所述電極(2)的表面電流密度分布均勻。
4.一種無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，其特征在于:包括熔窯主體(1)，所述熔窯主體(I)為熔化部，多個加熱電極安裝于所述熔化部的池底上，所述加熱電極包括電極(2)，電源通過電纜(3)連接至所述電極(2)，所述電極為鑰電極，所述電極(2)下方設(shè)有冷卻水套(4)，所述冷卻水套(4)與電極(2)間由銀片(5)連接，在冷卻水出口設(shè)有溫度監(jiān)測裝置(6)，在熔窯操作控制室內(nèi)還設(shè)有報警裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，其特征在于:所述電極(2)的形狀是半圓球狀，所述電極(2)的表面電流密度分布均勻。
6.如權(quán)利要求4所述的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，其特征在于:所述熔化部分為加料口側(cè)區(qū)域(7)、中央?yún)^(qū)域(8)和流液洞側(cè)區(qū)域(9)，在每一個區(qū)域上均設(shè)有2 4對加熱電極，且所述加熱電極沿所述熔窯主體(I)中心線對稱布置。
7.如權(quán)利要求6所述的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，其特征在于:所述加料口側(cè)區(qū)域(7)、中央?yún)^(qū)域(8)和流液洞側(cè)區(qū)域(9)的加熱電極的電加熱功率分別單獨設(shè)定和調(diào)整，設(shè)定為定功率控制模式或者定電流控制模式。
8.如權(quán)利要求4所述的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，其特征在于:安裝加熱電極的熔化部的池底電極磚采用耐玻璃液侵蝕能力強的高鋯磚。
9.如權(quán)利要求4至8中任一項權(quán)利要求所述的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，其特征在于:在所述熔化部兩側(cè)的胸墻上設(shè)有全氧燒槍(10)，每側(cè)胸墻上設(shè)有全氧燒槍(10) 1-6支，兩側(cè)全氧燒槍(10)錯位排列。
10.如權(quán)利要求9所述的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，其特征在于:在加料口側(cè)區(qū)域(7)的前臉墻或殖頂上設(shè)置有1-2個煙道(11)。
專利摘要本實用新型公開了一種加熱電極及具有該加熱電極的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯包括熔窯主體，所述熔窯主體為熔化部，多個加熱電極安裝于所述熔化部的池底上，所述加熱電極包括電極，所述電極的形狀是半圓球狀，電源通過電纜連接至所述電極，所述電極為鉬電極，所述電極下方設(shè)有冷卻水套，所述冷卻水套與電極間由銀片連接。本實用新型的加熱電極及具有該加熱電極的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃熔窯，設(shè)在熔化部池底上的電極為鉬電極，鉬電極是半圓球狀的，使用壽命長，可以在整個熔窯周期內(nèi)使用，避免電極損壞對玻璃熔化的影響，且所用鉬材料少，可以降低成本。
文檔編號C03B5/027GK202936296SQ20122049213
公開日2013年5月15日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者施敖榮, 李兆廷, 李震, 劉文泰, 嚴永海 申請人:蕪湖東旭光電科技有限公司, 東旭集團有限公司