用于玻璃电熔化的电极夹具制造技术

公开了一种在熔化批料以形成玻璃液的炉中使用的电极夹具，该电极夹具包括一个涂覆耐熔物质的鼻部构件，该鼻部构件被呈现至所述炉内含有的玻璃液材料并与所述炉内含有的玻璃液材料接触。耐熔涂层优选的是火焰喷涂或等离子体喷涂的陶瓷，例如氧化铝或氧化锆。这保护所述鼻部构件免受热玻璃液的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于玻璃熔化操作期间的改进的电极夹具(holder)，更具体地，本专利技术涉及一种沉积在与玻璃液(molten glass)接触的电极夹具的前部上的耐熔阻挡层(refractory barrier layer)。
技术介绍
将金属以及导电的氧化物和非金属材料(例如碳)作为电极以抵抗玻璃的熔化是 一种已实现的技术。圆柱形或矩形截面的钥(Mo)、碳或锡氧化物被用作电极材料是非常常见的。采用这些材料(尤其是Mo)的问题在于，如果这些材料在超过500°C到600°C的空气或任何氧化环境中操作，则它们易于迅速氧化。氧化温度范围恰好在玻璃的通常熔化温度内。通常，在玻璃中的电极部分具有可控制的氧化速度，这是因为在玻璃中氧化水平较低。电极中存在氧化问题的部分是电极穿过熔化炉的壁，并向外进入周围气氛的部分。电极穿过熔化炉壁的延伸对于电气连接是必须的，对电极进行所述电气连接用于供电。由于电极材料的良好导热性，电极存在高于500°C并与周围气氛接触的一个部分。该区域易于氧化。为防止该氧化，已经研发出防止电极氧化的若干种方法。防止氧化的最常见方法是使用由不锈钢材料或超合金制成的电极夹具或者套筒来保护Mo免遭氧化。电极夹具通常是水冷式的，以冷冻电极周围的玻璃，从而防止氧气接触热的材料，或者将电极冷却至氧化停止的点。使用水冷却是一种平衡手段，这是因为太多的来自玻璃熔化单元的热不应被移除，然而电极夹具材料应该被充分冷却，以防止其受来自玻璃的氧化或腐蚀冲击。对于用于熔化商业玻璃(例如碱石灰)的典型的电极设施，电极夹具的温度足够低，从而限制对电极夹具材料的腐蚀，由此在罐的整个炉龄期保护电极夹具和电极免遭氧化。对于熔化温度较高的玻璃，例如用于视觉显示应用的玻璃，电极夹具的温度足够高，从而可能出现明显的氧化。一旦电极夹具被腐蚀透，则其不再能够作为阻挡来防止氧气接触热的电极材料，以及阻止其随后的氧化。如果电极氧化足够严重，则电极收缩并失效，不再能够导电。
技术实现思路
对操作在超过1300°C的温度下的不锈钢电极夹具的分析显示不锈钢与硼硅酸铝玻璃的接触导致玻璃中的一些氧化物还原至它们的元素状态。在所述元素状态下，这些材料可与不锈钢成为合金，导致对金属的冲击，并形成了低熔化温度的合金。从铁硅相图中可看出，铁基合金(例如310不锈钢)中的硅将形成低熔化温度相，其可在高操作温度下明显地弱化金属。高操作温度意味着温度大于约1000°C,例如大于约1100°C,大于约1200°C,大于约1300°C。在稍大于1200°c的温度下，形成液相Fe-Si。这些相的形成会完全破坏电极套筒的强度，并使得它不能够阻止氧气接触电极。为了克服该缺陷，耐熔阻挡层被沉积在电极夹具的最暴露至玻璃液材料的那些部分上。在一个实施方案中，公开了一种用于玻璃熔化炉的电极夹具(10),包括一个外壁(12)个内壁(14)，限定一个用于接收电极的通道(20)个通路，用于接收冷却剂流，该通路定位在所述外壁和所述内壁之间；一个鼻部构件(16)，在所述电极夹具的第一端部处接合所述内壁和所述外壁；以及，一个耐熔阻挡层(46)，沉积在所述鼻部构件的外表面上。所述通路可包括在电极夹具内的空隙或腔，或者例如所述通路是包含在所述空隙或腔内的导管。优选地，所述耐熔阻挡层沿着所述内壁的周缘部分延伸。优选地，所述耐熔阻挡层沿着所述内壁的一部分延伸。在一些实施方案中，所述耐熔阻挡层包括氧化锆或氧化铝，尽管可使用其他合适的耐熔材料，例如氧化铝-二氧化钛材料。所述耐熔阻挡层的厚度优选地等于或大于 100 μ m。所述耐熔阻挡层可通过火焰喷涂或等离子体喷涂沉积在环形的鼻部构件上。在一些实施方案中，超音速氧焰(High Velocity Oxygen Fuel,HV0F)热喷涂涂覆可被用于沉积阻挡层。优选地，所述阻挡层的热膨胀系数与环形的鼻部构件的热膨胀系数之间的差不大于一个数量级(an order of magnitude)。所述电极夹具可配合在一个入口中，该入口用于接收无氧气体，并在所述电极和所述内壁之间供应该无氧气体。在另一个实施方案中，公开了一种用于形成玻璃液材料的炉(52)，包括一个耐熔块(44)，限定穿过其中的一个通路；一个电极夹具(10)，被定位在所述通路内，所述电极夹具包括一个外壁(12)个内壁(14)，限定一个用于接收电极(22)的通道(20);—个冷却剂通路(30、40)，用于接收冷却剂流，该冷却剂通路定位在所述外壁和所述内壁之间；一个鼻部构件(16)，在所述电极夹具的第一端部处接合所述内壁和所述外壁。所述环形鼻部构件包括一个沉积在所述环形鼻部构件的外表面上的耐熔阻挡层(46)。在一些实施方案中，所述冷却剂通路包括一个导管(30)。然而，冷却剂可循环经过所述电极夹具内的腔。在炉的操作期间，即当使用电极加热玻璃液材料时，所述耐熔阻挡层(46)与玻璃液材料(48)接触。优选地，所述耐熔阻挡层(46)的厚度等于或大于100 μ m。在一些实施方案中，所述电极夹具(10)定位在所述炉的底部壁(45)中，而在其他实施方案中，所述电极夹具(10)定位在所述炉的侧壁中。在一些情形中，所述耐熔阻挡层(46)可沉积在所述电极夹具(10)的所述内壁(14)的至少一部分上。优选地，所述阻挡层的热膨胀系数与所述环形鼻部构件(例如，所述阻挡层沉积在其上的衬底)的热膨胀系数之间的差不大于一个数量级。在又一个实施方案中，公开了一种形成玻璃液材料的方法，包括在容器内加热玻璃液材料，所述加热包括使电流流经定位于电极夹具(10)内的电极(22)，所述电极夹具包括一个外壁(12)个内壁(14)，限定一个用于接收所述电极的通道(20)个通路，用于接收冷却剂流，该通路定位在所述外壁和所述内壁之间；一个鼻部构件(16)，在所述电极夹具的第一端部处接合所述内壁和所述外壁；以及，一个耐熔阻挡层(46)，沉积在环形的鼻部的外表面上。该方法还包括在加热期间使无氧气体在所述内壁(14)和所述电极之间流动，所述无氧气体例如为氮气或氦气。在随后的详细描述中将陈述本专利技术的其他特征和优势，从所述描述或者通过实践如本文(包括随后的详细说明、权利要求以及附图)中描述的本专利技术，在某种程度上本领域普通技术人员应容易明了本专利技术的其他特征和优势。应理解，前述总体描述和随后的详细描述呈现了本专利技术的实施方案，并且意在提供一个概览或框架，以理解所主张的本专利技术的性质和特点。附图被包括以提供对本专利技术的进一步的理解，且附图组成本说明书的一部分。附图示出了本专利技术的不同实施方案，并连同说明书解释本专利技术的原理和操作。附图说明图I是根据本专利技术一个实施方案的电极夹具的纵向横截面图；图2是图I的电极夹具的纵向横截面图，示出定位于玻璃熔化炉的耐熔壁内；图3是图2的电极夹具的一部分的特写纵向横截面图，并描绘了沉积在电极夹具鼻部上的耐熔层。 图4是根据本专利技术一个实施方案的电极夹具的一部分的立体图，示出了沉积在电极夹具的鼻部和内壁上的耐熔绝缘层的位置；图5是向下看熔化炉时熔化炉的视图，并示出安装在炉的侧壁和底部(底面)的电极夹具。具体实施例方式在下面的详细描述中，出于解释而非限制的目的，对公开了具体细节的示例实施方案进行陈述，以提供对本专利技术的透彻理解。但是，已受益于本公开内容的本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于玻璃熔化炉的电极夹具(10)，包括：一个外壁(12)；一个内壁(14)，限定一个用于接收电极的通道(20)；一个通路，用于接收冷却剂流，该通路定位在所述外壁和所述内壁之间；一个鼻部构件(16)，在所述电极夹具的第一端部处接合所述内壁和所述外壁；以及一个耐熔阻挡层(46)，沉积在所述鼻部构件的外表面上。

【技术特征摘要】
2011.04.26 US 13/094,1821.一种用于玻璃熔化炉的电极夹具(10),包括 一个外壁(12)； 一个内壁(14)，限定一个用于接收电极的通道(20)； 一个通路，用于接收冷却剂流，该通路定位在所述外壁和所述内壁之间； 一个鼻部构件(16)，在所述电极夹具的第一端部处接合所述内壁和所述外壁；以及 一个耐熔阻挡层(46)，沉积在所述鼻部构件的外表面上。2.根据权利要求I所述的电极夹具，其中所述耐熔阻挡层沿着所述内壁的一部分延伸。3.根据权利要求I所述的电极夹具，其中所述耐熔阻挡层包括氧化锆或氧化铝。4.根据权利要求I所述的电极夹具，其中所述耐熔阻挡层的厚度等于或大于ΙΟΟμπι。5.根据权利要求I到4中任一项所述的电极夹具，其中所述阻挡层的热膨胀系数与环形的鼻部构件的热膨胀系数之间的差不大于一个数量级。6.一种炉(52)，包括 一个耐熔块(44)，限定穿过该耐熔块的一个通路； 一个电极夹具(10)，被定位在所述通路内，所述电极夹具包括 一个外壁(12)； 一个内壁(14)，限定一个用于接收电极(22)的通道(20)； 一个冷却剂通路...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·德安杰利斯，D·M·莱恩曼，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：