Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung von Schmelzen 5 BeschreiLung ' ' ' Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur .... Beheizung von Schmelzen, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur konduktiven Beheizung von Schmelzen.

10 Das Schmel'zen von Gläsern oder Glaskeramiken in konventionellen, aus dem Stand der Technik bekannten Wannen, ' ist in der Regel auf Schmel'ztemperaturen von 1 600 °C bis maximal 1 65 0 °C beschränkt. Bereits bei Schmelztemperaturen ... von 1700 °C ist die Standzeit der Wannen schon sehr stark ' . 15 'eingeschränkt.

Die Beheizung der Glasschmelze in konventionellen Wannen erfolgt herkömmlich durch Öl-'oder Gas-Brenner, die sich im Oberofen befinden. Die Wärme wird in diesem Fall über die 2 0 Glaeoberfläche in das Glas eingebracht. Bei.stark gefärbten . Gläsern ist die Absorption im Bereich der Glaeoberfläche bereits so hoch, daß nur relativ düune Glasschichten durchwärmt werden. In.solchen Fällen erfolgt oft eine elekUrische Zusatzbeheizung durch ElekUroden, die durch den 2 5 Wannenboden eingeführt werden.

Bei den elekUrisch beheizten Wannen wird die Glasschmelze konduktiv durch Elektroden mit Wechselstrom beheizt, d.h. die Glasschmelze wird direkt beheizt. Die Elektroden werden .. entweder durch den Wannenboden oder durch die Seitenwände der ......

5 Wanne in die Glasschmelze eingeführt und sind alleeits von .. der Glasschmelze umgeben.

. .. Als ElekUrodenmaterial wird vielfach Molybdän oder Platin . . verwendet.Die Mo-ElekUroden'neigen sehr stark zur Oxidation, ,. 10 sie dürfen daher im allgemeinen nicht mit der Luft in Berührung kommen. Auch Glasschmelzen mit Redox-Elementen wie I zum Beispiel Sb2Os und As205 können die Mo- oder Pt-, .......

Elektroden angreifen. ' ... . 15 Pt-ElekUroden sind wesentlich'oxidationsbeständiger, können .. aber langzeitstabil'nur bis zu Temperaturen von 1500 °C, kurzfristig auch bis 1650 °C, eingesetzt werden.

Aus den Patentschriften GB 644,463 und DE 100 05 821 sind nur . .. 20 durch Wasset gekühl'te StabelekUroden bekannt. Mit gekuhlten Stabelektroden lässt sich jedoch, aufgrund der maximalen : Strombelastung pro Fläche'der ElekUroden, nur eine begrenzte Leistungsmenge zuführen. Eine Beheizung eines Schmelzaggregates mit stark gekühlten Wänden ist mit einer i 25 solchen ElekUroden nur sehr eingeschränkt möglich,da keine höheren Leistungsdichten eingebracht werden können. ' ElekEroden mit gröBeren Oberflächen - sogenannte Plattenelektrodenwerden unter anderem in den 30 Patentschriften SU 1016259 oder DE 2705618 beschrieben.

. Derartige Elektroden haben den Vorteil, da$ sie aufgrund der großen ElekUrodenoberfläche höheren Strombelastungen I..DTD:

ausgesetzt werden können. Diese Plattenelektroden sind aber ' nicht gekühlt, so daB auch hier die maximal erreichbare Schmelzentemperatur auf die Anwendungsgrenztemperatur des . ... Elektrodenmaterials begrenzt ist. In der SU 1016259 wird zwar . . 5 durch die Positionierung der Elektroden im Innern des' ... Schmelzaggregates erreicht, daß die Wände des ' ' Schmelzaggregates kübler sind als die Temperatur in der Mitte . des Schmelzaggregates. Die Elektroden haben aber die gleiche Temperatur wie die Schmelze und sind somit der für die 10 maximal erreichbare Temperatur der Schmelze limitierende .... Faktor. ' ' I ... . Ein ähnlicher Ansatz wird in den Patentschriften US 5961686, ' und US 6044667 beschrieben, wobei nur der innere Bereich des ' 15 Schmelzaggregates mit gekühlten Top-ElekUroden behe'izt wird.

Die Wände sind zusätzlich wassergekühlt. Mit dieser Anordnung lässt sich die Wandtemperatur auf kleiner als 1482 °C zur Vermeidung einer starken Korrosion halten. Die maximale' Schmelztemperatur ist jedoch durch die' Positionierung der 20 'ElekUroden in der heißesten Zone auf 17S8 °C begrenzt. Der AufLau des Aggregates hat den entscheidenden Nachteil, daB von dem'gesamtem Schmelzvolumen nur ein kleiner Teil für das Schmelzen bei den hohen Temperaturen genutzt werden kann.

Darüber hinaus ist das Aggregat aufgrund der mit Gemenge 25 bedeckten Oberfläche nicht für das Läutern geeignet.

' Um Gläser, Glaskeramiken, Keramiken oder Kristalle über 1700 °C sc'hmelzen zu können, müssen zum einen die Wände der Schmelzaggregate und'die in der Schmelze befindliche 30 Elektroden gekühlt werden und zum anderen muss der Schmelze . mehr Energie zugeführt werden, als der Schmelze durch die ' gekühlten Wände und ElekUroden entzogen wird. I

Für dasSchmelzen von hochschmelzenden Gläsern oder Kristallen wird in der Patentliteratur das Schmelzen mit .. Hochfrequenz in Skulltiegeln beschrieben. So wird zum 5 Beispiel inder DE 199 3 9 779 das kontinuierliche Schmelzen von hochschmelzenden Gläsern mit einem Hochfrequenz-beheizten Skulltiegel beschrieben.

Unter einem Skulltiegel wird hier ein Gefä$ verstanden, ... 10 dessen Wände aus eng nebeneinander angeordueten, ,. wassergekühlten Metallrohren bestehen. Die Dichtigkeit des I Tiegels wird durch Einfrieren der Schmelze in unmittelbarer Umgebung der Rohre gewährleistet. Somit kann auf Feuerfest Material verzichtet werden...DTD: Der Skulltiegel ist von einer Hochfrequenzspule umgeben.

Zwischen den metallischen Rohren muss ein Zwischenraum sein, damit die Hochfrequenz in die Schmelze einkoppeln kann. Die Glasschmelze wird mit Hilfe der Hochfrequenz direkt beheizt.

2 0 . Die Vorteile des Schmelzens mit Hochfrequenz in einem Skulltiegel bestehen darin, daB Glasschmelzen auch auf Temperaturen über 1700°C erhitzt werden können.

2 5 Durch das direkte Einkoppeln der Hochfrequenz in die Schmelze kann die Schmelze im Randbereich des Schmelzaggregates kälter sein als in der Mitte. Durch die gekühlten Metallrohre bildet sich eine Skullschicht aus arteigenem Material aus, die sich immer wieder selbst erneuern kann. Somit lassen sich auch 3 0 hochschmelzende oder sehr aggressive Gläser noch gut . einschmelzen und läutern.

Ein weiterer Vorteil des Schmelzens mit Hochfrequenz besteht darin, daß bei den hohen Temperaturen auch andere Läutermittel, sogenannteHochtemperaturläutermittel, zum Läutern eingesetzt werden können Dies ermöglicht es zum. I 5. Beispiel, wie in der DE 1993 9 7 71 beschrieben ist, auf .... toxische Läutermittel wie Arsenoxid oder Antimonoxid zu verzichten.. .... Jedoch hat das Schmelzen mit Hochfrequenz den Nachteil., daß 10 die zu schmelzenden Giäser, Glaskeramiken, Keramiken oder Kristalle bei der Schmelztemperatur eine auereichend hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen müssen. Die elekUrische Leitfähigkeit der Schmelze muss dabei hoch genug sein, damit die über die Hochfrequenz eingetragene Energie größer ist,; 15 alsdie über die Wände und.insbesondere über die Skullwände abgeführte Wärmeenergie. Obwohl die Grenze der erforderlichen elektrischen LeiLfähigkeit auch von einer Reihe apparativer ... Parameter abhängt,.hat sich in der Praxis.gezeigt, daß die . elektrische Leitfähigkeit der Schmelze über 101 Q1cm 2 0 liegen sollte....DTD: ,::. ..... .

· Die elektrische Leitfähigkeit von Gläsern und Glaakeramiken wird dabei im allgemeinen sehr stark durch den Alkaligehalt und in geringerem Maß nur durch die ErJalkali-Anteile dieser 2 5 Gläser bestimmt.....

·In der Praxis hat sich allerdings gezeigt, daß insbesondere die hochschmelzenden Gläser, für die das Hochfrequenzschmelzen im Skulltiegel aufgrund der hohen.

3 0 Temperaturen besonders geeignet wäre, in den meisten Fällen gerade eine zu geringe elektrische LeiLfäbigkeit von unter . . · I01 Q1cml aufweisen. Somit können mit der

Hochfrequenzschmelztechnik eine Reihe von wichtigen technischen Gläsern nicht verarbeitet werden.

Zu diesen Gläsern gehören zum Beispiel die Gläser mit hoher 5 Temperaturbeständigkeit und hoher . .. Temperaturwechselbeständigkeit, die zum Beispiel für; .... Pharmaverpackungen, hochtemperaturbelastbare Lampen oder: Brandschutzgläser benötigt werden. Solche Gläser müssen sowohl eine hohe Transformationstemperatur als auch eine . . 1 0 geringe lineare Wärmeausdehnung aufweisen, wobei diese Gläser meist eine hohe Schmelztemperatur und eine geringe I elektrische Leitfähigkeit besitzen.

:.....

Eine weitere Gruppe von Gläsern, wie zum Beispiel Display 15 Gläser müssen im weiteren Verarbeitungsprozess-beschichtet werden. Hierbei sind Alkaligehalte in den Gläsern unerwünscht, da Alkalimetalle leicht aus den Gläsern . ... diffundieren können und so beispielsweise in die .. funktionellen Schichten des Displays gelangen. Auch diese 2 0 Gläser besitzen aufgrund des geringen oder nicht vorhandenen Alkaligehalts eine zu geringe elektrische Leitfähigkeit, um gut genug mit der Hochfrequenz anzukoppeln.

Dementsprechend besteht Bedarf an einem Verfahren und einer 2 5 Vorrichtung, die es ermöglichen, Gläser, Glaskeramlken, Keramiken und Kristalle auch bei hohen Temperaturen, etwa über 1600 °C vorzugsweise über 17 00 °C zu schmelzen, wobei die Gläser, Glaskeramiken, Keramiken und Kristalle auch eine geringere elektrischen LeiLfähigkeit als 101 Q1cml besitzen 3 0 können.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung soll es einerseits möglich sein, die Wände'des Schmelzaggregates ausreichend zu ' kühlen, um einen chemischen Angriff der Schmelze auf die , . Wände zu verhindern und andererseits der Schmelze mehr I 5 Energie zuzuführen,'als ihr durch die gekühlten Wände entzogen werden. ' ' ' .... . Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den .. 10 Merkmalen des Anspruchs 3 0 gelöst. ' ' ' ,, Dementsprechend i'st erfindungsgemäß ein Verfahren zur ' Beheizung einer Schmelze in einem Schmelzgefäß mit gekühlten Wänden vorgesehen, wobei die Schmelze konduktiv beheizt wird 15 und wobei der Strom zwischen zumindest zwei gekühlten ' ... ElekUroden flieSt, wobei die Elektroden jeweils einen ' . Bestandteil der Wandung des Schmelzgefäßes ersetzen. Dies ist . .. im Sinne der Erfindung auch so zu verstehen, daß beim .. Einbringen oder durch das Einsetzen von Elektroden in ein 2 0 SchmelzgefäB vorgegebener Geometrie die'Summe der Oberflächen von Schmelzgefäß und Elektroden im Bereich der Schmelze konstant bleibt. Wird beispielsweise eine bestimmte Geometrie ... des SchmelzgefäBes gewählt, so nehmen die Elektroden einen '' Teil der Wände des Schmelzgefäßes ein,; wobei die gewählte '' ,. 2 5' Geometrie erhalten bleibt. Im Gegensatz dazu wurde bisher, beispielsweise durch zusätzliches Einbringen von . . Fingerelektroden die Wandungsfläche vergrößert, so daB sich 2 auch dementsprechend die Kühlleistung erhöht. ' . . . 3 0 Vorteilhaft können die Elektroden dazu in Aussparungen der gekühlten Wände des SchmelzgefäBes eingesetzt sein. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird ein gunstiges Verhältnis des

Oberflächenanteiles des SchmelzgefäBes, durch den Energie in I die Schmelze eingetragen wird, zum Oberflächenanteil gekühlter Wandungen geschaffen. Dadurch wird es auch möglich, durch geeignetes Einstellen oder Regeln der 5 Kühlleistung zumindest einen Bereich der Schmelze durch' den .,.. Strom auf eine Temperatur aufzuheizen, die wesentlich . . . oberhalb der Temperatur der Oberfläche des ' ' Schmelzkontaktmaterials liegen kann. Insbesondere kann in der ,.. Schmelze eine Temperatur erreicht werden,die'oberhalb der ' .. 10 'Anwendungsgrenztemperatur, wie insbesondere oberhalb der ' Schmelz- oder Zersetzungstemperatur des ' SchmelzkontakÜmaterials zumindest einer der Elektroden oder des Wandungsmaterials liegt. Unter Zersetzung wird in diesem Zusammenhang insbesondere chemische Zersetzung, wie ' ' . . ...

15 korrosiver Angriff, Sublimation oder Verdampfung verstanden. ' : . Anwendungsgrenztemperaturen für verschiedene . ,. Schmelzkontaktmaterialien sind unter anderem aus den! Veröffentlichungen' ' 20 [1] Johnson MatChey Noble Metals:' "Platiaum Sheet Material for the Glass Industryn, ' ' [2] Glass Science and Technology 13: "Metals in ... Glasemaking", Roland Kirsch (Ed.), Elsevier, Amsterdam,' London, New York, Tokyo, 1993, ... 25 [3] E. Drost, H. Gölitzer, M. Poniatowski, S. Zeuner: n Platinwerkstoffe für Hochtemperatur-Einsatz", Metall . .. - Internationale Zeitschrift für Technik und ' . Wirtschaft Nr.7/8 1996, 'Seiten 492 - 498, . Metallverlag Berlin/Heidelberg 7/8 1996, und 30 ' [4] "Precious Metals Science and Technology": L. S. Benner, T. Suzuki, K. Mequro, S. Tanaka (Eds.), The International Preeious Metals Institute, USA, 1991,

bekannt, deren Offenbarung diesbezüglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht wird.

. 5 Die Anwendungsgrenztemperatur von Schmelzkontaktmaterialien wird dabei unter anderem durch die chemische Zusammensetzung, , das Kornwachstum, die Oxidationsbeständigkeit, die ,. Korrosionsbeständigkeit in der Schmelze, die Warmfestigkeit, die Zeitstandefestigkeit, die Kriechrate; die Einsatzdauer . 10 und die Beheizungsart bestimmt. Für reines Platin wird trotz der guten chemischen Beständigkeit auf Grund der geringen Warmfestigkeit eine maximale Dauerauwendungstemperatur von 14 00- °C angegeben (siehe hierzu beispielsweise Veröffentlichung [1]). In vielen Fällen, wie unter anderem . :15 aus den Veröffentlichungen [2]und [4] bekannt ist, kann Platin auch noch bis 15 00 °C sicher verwendet werden.

. Um beispielsweise eine besonders schnelle und effektive:! .. Läuterung des Schmelzgutes zu erreichen, ist es günstig, wenn 2 0 die Temperatur der Schmelze in zumindest einem Bereich über ........DTD: 16od °C,vorzugsweise über 1 70 0 °C gehalten wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der ElekUroden im SchmelzgefäB ist ... es dabei auch möglich, ein Material wie Platin als Schmelzkontaktmaterial einzusetzen, welches an sich für 2 5 Temperaturen oberhalb von 16 00 °C aufgrund der Temperaturbelastbarkeit dieses Materials sonst im allgemeinen nicht dauerhaft zu verwenden ware.

Die Temperatur der Schmelzkontaktfläche der Elektroden, 3 0 insbesondere von Elektroden mit Platin als ... Schmelzkontaktmaterial wird vorzugeweise auf höchstens 15 00 °C gehalten. Auf diese Weise wird vermieden, daß

1 0 Elektrodenmaterial, welches die Eigenschaften.des. I Schmelzmaterials, wie beispielsweise die Farbe beeinflußt,.in größeren Mengen in die Schmelze migriert. AuEerdem.wird auf diese Weise die Standzeit der Elektrode erheblich erhöht.

5... Durch Zulegieren anderer Platingruppenmetalle zu Pt. wie etwa ., Rh, Ir oder Ru können im Einzelfall auch noch höhere..

Warmfestigkeiten erreicht werden, wie beispielsweise in den · Veröffentlichungen [1], [2] oder [3] offenbart wird. Ab 10 Temperaturen höher als-60 der Schmelztemperatur Ts setzt.

jedoch meist Kristallwachstum ein, das zu einer Reduzierung der Warmfestigkeit führt und somit die An-.

wendungsgrenztemperatur für PtRhlO auf 155 0 °C, für PtRh2 0.

.. ·auf 165 0 °C und für PtRh4 0 auf maximal 17 00 °C begrenzt...DTD: 15 PtRh-Legierungen scheiden auBerdem im allgemeinen dann aus,.

· wenn eine. Färbung des Glases durch Rhodium nicht tragbar ist. i . . Durch die Verwendung von feinkornstabilisiertem Platin oder..! .... · solchen Platinlegierungen, wie beispielsweise PtRhlO sind . 2 0 Anwendungsgrenztemperaturen von 1 50 0 °C bzw. 1 65 0 C möglich,: da die GrobkornLildung hier erst.bei.Einsatztemperaturen höher als 85\ der Schmelztemperatur Ts beginnt (siehe dazu auch die.Veröffentlichungen [], [2] und [3]).

Feinkornstabilisierte Werkstoffe, wie das oben erwähnte 2 5. feinkornstabilisierte Platin werden auch als dispersionsverfestigte Werkstoffe oder oxiddispersionsgehärtete Werkstoffe bezeichnet...

Die Anwendungsgrenztemperatur kann auEerdem durch die ,.... 3 0 chemische Beständigkeit der SchmelzkontakÜmaterialien begrenzt sein, die unter anderem von der Anwesenheit polyvalenter Elemente in der Schmelze abhängt. Diese bilden

häufig niedrig schmelzende Legierungen mit den Schmelzkontaktmaterialien, welche die Anwendungsgrenztemperatur erheblich reduzieren können. Liegen keine beabsichtigten Zusätze an polyvalenten Elementen, zum 5 Beispiel in der Form von Läutermitteln vor, so sind meist immernoch Verunreinigungen in den Gläsern vorhanden.

. Bei keramischen Materialien können sich Anwendungsgrenztemperaturen unter anderem durch eine I ......

10 chemische Zersetzung in Kontakt mit einer Glasschmelze ergeben. So können schmelzgegossene keramische Materialien, wie Hoch-Zirkonhaltiges Keramikmaterial (HZFC) oder AZS .. .. (Aluminium-Zirconia Silica) im allgemeinen nur bis maximal, 16 5 0 °C als Schmelzkontaktmaterial eingesetzt werden.

Auch kann die Anwendungsgrenztemperatur durch Oxidation herabgesetzt werden. Insbesondere beim Einsatz von Iridium ... muss auch der Anteil von Schwefel im Glas berücksichtigt .. . werden, da die Bildung von IrS2 die Verwendung von Ir 2 0 erheblich einschränken kann...DTD:

. -Mo ist in Glasschmelzen üblicherweise bis 1 700 °C einsetzbar...DTD: Bei Mo setzt aber zwischen 16 0 0 °C und 180 0 °C spontanes Kornwachstum ein, das mit einer starken Abnahme der 25 Festigkeit verbunden ist, so daS dadurch eine Anwendungsgrenztemperatur innerhalb dieses Temperaturbereiches gegeben sein kann. Vergleichbares gilt .... für W. Hier ist die toLale ReRristallisation bereits bei 15 00 °C abgeschlossen. Die Anwendungsgrenztemperatur von Mo und W 3 0 wird jedoch weniger durch die mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen als durch die chemische Beständigkeit bestimmt. Mo und W oxidieren an Luft bzw. Sauerstoff bei

4 0 0 °C. Aus der Veröffentlichung [2] ist weiterhin bekannt, daß im Glas gelöste polyvalente Verbindungen ebenfalls zur . , MoO3- bzw. WO3-Bildung führen. Mo reagiert bei 165 0 °C mit .. SiO2 und bei 1700 °C mit A1203 unter Bildung von MoO3. Dadurch 5 kann es ab diesen Temperaturen zu unerwünschter Ablösung und Abwanderung von Molybdän in die Schmelze kommen, so daß bei diesen Temperaturen ebenfalls Anwendungsgrenzen erreicht werden können.

. ... 10 Ist Sb2O3 als Läutermittel im Glas vorhanden, kann es ab I 6 00 °C bis 9 00 °C zur Bildung von MO3Sb7 kommen und die I Anwendungsgrenztemperatur von Mo aufgrund der Bildung einer , flüssigen Phase und einer damit verbundenen Zerstörung des ... Bauteils erheblich senken. As2O3 reagiert mit Mo ebenfalls 15 unter Bildung niedrig schmelzender Eutektika. Ein wichtiger ... Faktor bei der Anwendungsgrenztemperatur yon Mo und W sind Molybdate und Wolframate, die in alkalihaltigen Schmelzen gebildet werden können. Diese Verbindungen weisen niedrigere Schmelzpunkte als die reinen Oxide auf. Somit können die .. 2 0 Anwendungsgrenztemperaturen auch vom Alkali-Anteil der ..... jeweiligen Gläser abhängen.

Durch die Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt, bei welcher die Stromdichte auf der 2 5 Oberfläche des Schmelzkontaktmaterials besonders niedrig gehalten werden kann, so daß sich das SchmelzkontakÜmaterial wenig aufheizt. Gegenüber herkömmlichen ElekUroden wird bei der erfindungsgemäßen Elektrode die Gesamboberfläche, bestehend aus der Elektroden- und Behältnisoberfläche nicht .... 3 0 erhöht, da die Elektrode einen Teil der Behältnisoberfläche ... einnimmt. Dabei nimmt jedoch der Anteil der Oberfläche des ... Schmelzgefäßes zu, der Energie in die Schmelze einbringt.

Demgegenüber musste bei herkömmlichen Elektroden, um die maximal mögliche Stromdichte nicht zu überschreiten, die ' Elektrodenoberfläche vergröBert werden, wodurch sich eine vergrößerte Gesamtoberfläche, bestehend aus der Elektroden ..... 5 und Behältnisoberfläche, ergab, welche wiederum zu einem: erhohten Wärmeaustrag führt.

. . .. .. Eine erfindüngsgemäße Vorrichtung zur Beheizung von Schmelzen, insbesondere zur Hochtemperaturläuterung von I 1 0 Schmelzen'umfaBt demgegenüber entsprechend -ein SchmelzgefäB mit geküblten Wänden zur Aufnahme von ' I Schmelzgut, und; ,. ! -zumindest zwei ElekUroden zur konduktiven Beheizung der ... Schmelze, die]eweils einen Bestandteil der Wände des 15 SchmelzgefäBes ersetzen. Beispielsweise können diese dazu in Aussparungen in der Wandung des SchmelzgefäBes eingesetzt sein. ' Durch die erfindungsgemäBe Anordnung der Elektroden und die . 2 0 direkte konduktive Heizung des Schmelzgutes wird es möglich, ein Temperaturgefälle einzustellen, bei welchem zumindest ein Bereich der Schmelze auf einer Temperatur gehalten werden ' . . .. kann, die deutlich höher als die Temperatur der Oberfläche des Schmelzkontaktmaterials, sogar beispielsweise höher als 25 die Anwendungsgrenztemperatur des Schmelzkontaktmaterials der .. Elektroden ist. Auf diese Weise lassen sich insbesondere . .. Läuterungsvorgänge beschleunigen. Vorteilhaft nimmt dazu die ElekUrodenfläche mehr als 5t, vorzugsweise mehr als 10% und ... besonders bevorzugt mehr als 15 der Wandungsfläche des 3 0 SchmelzgefäBes ein. Durch'derartige großflächige Elektroden wird die Stromdichte und damit deren Aufheizung niedrig gehalten. Darüber hinaus ist eine homogene ' :..DTD:

Leistungeeinbringung über das gesamte Schmelzvolumen unter Verhinderung von Totvolumina gegeben.

Die Erfinder haben erkannt, daß -eine Einstellung eines 5 Temperaturgefälles auch in Schmelzen mit einer elektrischen .... Leitfähigkeit von kleiner als 1ol Q1cml möglich ist. Ein -

Vorteil des Verfahrens beispielsweise gegenüber der induktiven Hochfrequenzbeheizung liegt somit unter anderem darin, daß auch bei Schmelzen mit einer elektrischen I 10 LeiLfähigkeit von kleiner als 1ol Qlcmleine I Hochtemperaturläuterung, insbesondere mit Temperaturen zumindest von Bereichen der Schmelze über 1 600 °C, vorzugeweise uber 17 00 °C durchgeführt werden kann. Eine vorteilhafte Hochtemperaturläuterung wird unter anderem in 15 der DE 19 9 3 9 7 71 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt .... diesbezüglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht wird.

... Die erforderliche Leitfähigkeit der Schmelze ist hinsichtlich 2 0 der Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kaum . beschränkt, da die Betriebespannung der ElekUroden . .. entsprechend angepaBt werden kann. Bevorzugt liegt bei der Schmelztemperatur die elekUrische LeiLfähigkeit der Schmelze in einem Bereich von 10-3 bis 1o2 Qleml, besonders bevorzugt 25 in einem Bereich von 10-2 bis 1ol Qlcml...DTD:

"., r Als Elektroden für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beheizung von Schmelzen, insbesondere zur Hochtemperaturläuterung von Schmelzen können besonders 3 0 vorteilhaft auch Heizvorrichtungen eingesetzt werden, wie sie in der am gleichen Tag wie die Erfindung angemeldeten PCT Anmeldung der Anmelderin mit dem Titel "Heizvorrichtung mit..DTD:

1 5 ,. ElekUrode zur konduktiven Beheizung von Schmelzen" beschrieben wird und deren Offenbarungsgehalt bezüglich der hier beschriebenen Elektroden der Vorrichtung vollumfänglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Der AufLau der Elektroden lässt sich in drei Gruppen ' aufteilen,wobei jede der Gruppen unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen hat. ' . ... 1 0 Die 'erste Gruppe besteht aus dem Schmelzkontaktmaterial'und den elektrischen Zuleitungen.' ' ,.. Die Aufgabe des Schmelzkontaktmaterials ist die Zuleitung der ' elektrischen'Energie in die Schmelze. Das Material steht in 15 mit einer Oberfläche in direktem Kontakt mit der Schmelze und ... muss daher möglichst inert gegenüber der Schmelze sein. Die Stromzuführung von'auBen her kann über geeignete Anschlusefahnen erfolgen.

. i 2 0 Die zweite Gruppe umfasst die Kühlung...DTD: Die Aufgabe der Kühlung ist vor allem die Einstellung bestimmter Temperaturprofile in den Materialien der Elektrodenkonstruktion. Die Temperaturprofile werden derart gewählt, daB eine Uberhitzung und eine übermäBige Korrosion 2 5 der Materialien ausgeschlossen wird. Um die Temperatur einstellen zu können, umfaBt die Elektrode vorteilhaft mindestens einen regelbaren Kühlkreislauf. ' ' Ein bevorzugter AufLau der Elektrode besteht darin, daE'die ' 3 0 Elektrode mit einem doppelten Kühlsystem für zwei verschiedene Kühlmedien ausgerüstet sind. Vorteilhaft kann die Einrichtung zur Kühlung der ElekUroden daher zumindest .. .. .

1 6 zwei insbesondere unabhängig voneinander regelbare oder einstellbare Kühlkreise umfassen. Die Kühlkreise können vorteilhaft für zweiverschiedene Kühlmedien ausgelegt sein, wobei dazu insbesondere Luft, Aerosole und Wasser als .,, 5 Küblmedien geeignet sind. Eine weitere Aufgabe der Kühlung ist auBerdem der Auslaufschutz zwischen gekühlten Wänden und ,.... gekühlten Elektroden.

Die dritte Gruppe umfasst die Stützkonstruktion.

l0 Die Stützkonstruktion dient der Realisierung der elektrischen Zuleitungen, des Schmelzkontaktmaterials und der Kühlung in einem der Elektrodenfunktion gerechten AufLau. Dazu gehören in erster Linie die Sicherstellung des Austauschs thermischer Energien zwischen der Kühlung und dem Schmelzkontaktmaterial.

15 Es müssen hinsichtlich der thermischen und mechanischen Stabilität geeigneteMaterialien verwendet werden. Unter . anderem sind keramische Materialien dazu geeignet...DTD: Die Stützkonstruktion kann aus einem, wie auch aus mehreren i 2 0 verschiedenen Schichten oder Teilen bestehen, um den .. Austausch der thermischen Energie zu gewährleisten.

Als Schmelzkontaktmaterial ist insbesondere für Glasschmelzen dabei beispielsweise ein Material geeignet, welches elektrisch leiLfähige Keramik, wie beispielsweise SnO2-

25 Keramik und/oder Refraktärmetalle, wie insbesondere Platinmetalle, beispielsweise Iridium, Rhodium, Platin und deren Legierungen oder hochschmelzende Refraktärmetalle, wie Wolfram, Molybdän, Tantal, Osmium, Hafnium sowie deren Legierungen umfasst. Das Schmelzkontaktmaterial kann außerdem 3 0 ein feinkornstabilisiertes Material umfassen. Diese zeichnen sich im allgemeinen durch eine hohe Festigkeit und gute ... Langzeitstabilität aus. Solche feinkornstabilisierten

17 ' Materialien können beispielsweise hochfeste Platin- oder Iridiummaterialien umfassen.

. Zumindest eine der Elektroden kann mit Vorteil auch zumindest 2 5 zwei Elektrodensagmente aufweisen. Die Elektrodensegmente ... oder Elektrodeneinheiten sind dabei bevorzugt gut ' gegeneinander elektrisch isoliert und die Elektrodeneinheiten ' oder Segmente werden vorzugsweise mit so' geringem Abstand zueinander angeoränet, daB die Schmelze'durch die i 1 0 Zwischenräume der Elektroden'nicht hindurchflieBen kann. 2 -.: Durch Kühlen der vorzugeweise groflächigen Elektroden bei gleichzeitiger konduktiver Heizung kann in der Schmelze eine ... Temperaturverteilung geschaffen werden, bei welcher große 15 Bereiche der Schmelze wesentlich heiBer sind als die ' .... Schmelzkontaktfläche der Elektroden. Auch bei aktiver Kühlung der-Elektroden kann'dabei durch die erfindungsgemäBe Elektrodenanordnung und Konfiguration mehr Energie in die ... Schmelze eingetragen werden, als durch die gekühlten ' 2 0 Elektroden und die weiteren Wandungen abgeführt wird. ' . .. Vorteilhaft kann dementsprechend die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Einrichtung zur Kühlung der Elektroden, insbesondere zur Kühlung des Schmelzkontaktmaterials der 2 5 Elektroden umfassen, um beispielsweise eine Uberhitzung des Schmelzkontaktmaterials zu verhindern. ' .... Dabei ist es auch besonders vorteilhaft, wenn die Kühlung geregelt wird, so daB eine Uberhitzung der Elektroden . 3 0 vermieden und die Kühlleistung auf minimale Wärmeabfuhr ' optimiert werden kann.

1 8 Die Kühlung erfolgt bevorzugt durch Hindurchleiten eines ' ' Kühlfluides, wie insbesondere von Luft und/oder Wasser durch . . .. die Elektroden. Mit Vorteil kann dazu entsprechend die . . .. erfindungsgemäBe Vorrichtung'eine Fluidfördereinrichtung 5 umfassen. Besonders bevorzugt erfolgt dabei die Kühlung durch . .....

Hindurchleiten eines gasförmigen Kühlfluides, wie . beispielsweise von Luft mittels eines Niederdruckgebläses.

Vorteilhaft wird dabei das Kühlmittel mit einem . . Druckunterschied'von weniger als 1 0 00 mbar, bevorzugt weniger 2 . ....

10 als 50 0 mbar, besonders bevorzugt weniger'als 15 0 mbar durch .. die ElekEroden geleitet. Die Kanäle zur Leitung des ' Kühlfluides in den Elektroden sind dazu so dimensioniert, daß ,. ein auereichender Kühlmittelfluss bereits bei einem solch ' ' niedrigen, vom Niederdruckgebläse aufgebauten ' ' ' 15 ' Druckunterschied erreicht wird. ' ' . Um ein definiertes Temperaturgefälle vom heiBesten Bereich d'er Schmelze hin zum SchmelzkontakÜmaterial der ElekUroden .. herstellen zu können, umfaBt die erfindungsgemäBe'Vorrichtung ' = . .. 2 0 au$erdem bevorzugt eine Einrichtung zur Regelung der Kühlleistung der ElekUroden. Die in die Wand des . . .. Schmelzgefäßes integrierten Elektroden und die Einrichtung zur Regelung der Kühlleistung'sind dabei bevorzugt so '' ausgelegt, daß die Temperatur der Schmelzkontaktfläche der ' 2 2 5 Elektroden über das eingebaute Kühlsystem sehr genau in einem weiten Temperaturbereich gesteuert werden kann.

Die Temperaturder ElekUroden wird so geregelt, daB während dem Schmelzvorgang die Temperatur der ElekUroden stets unter: 3 0 der Temperatur liegt, bei der das Elektrodenmaterial von der .. Schmelze chemisch in störendem Umfang angegriffen wird.

1 9 Im Falle von Platin als Elektrodenmaterial sollten zum Beispiel 155 0 °C'nicht überschritten werden.

Bei hoher Konvektion der Schmelze muss die Temperatur der' .... 5 Elektroden unter Umständen weiter abgesenkt werden, so daB auch in diesem Fall die Elektroden durch die Schmelze nicht ... in störendem Umfang angegriffen werden.; Ein wesentlicher Faktor für die Aufheizung der ' ' 1 0 Elektrodenoberfläche und die Abführung von Heizleistung ist .... auch die Strahlungsabsorption von Infrarotstrahlung aus der Schmelze. Während'sich eine Temperaturüberhöhung'der Schmelze gegenüber den Wandungen des Schmelzgefä$es durch eine Kühlung ' erreichen lä$t, ist dies andererseits auch möglich,'indem das' 15 Schmelzgefäß eine Infrarotreflektierender Oberfläche aufweist. Durch die Infrarot-reflektierende Oberflächewird ' die Aufheizung der Wandungen verringert. Ene infrarotreflektierende Oberfläche ist dementsprechend zu einer Kühlung der Wände in ihrer Wirkung innerhalb gewisser Grenzen 2 0 äquivalent. Dementsprechendsieht di'e Erfindung auch eine Vorrichtung zur Beheizung von Schmelzen vor, die ein Schmelz- 2 Konditionier- und/oder LäutergefäB zur Aufnahme von Schmelzgut umfaBt. Dabei weist das SchmelzgefäB eine zumindest bereichsweise Infrarot-reflektierende Oberfläche 2 5 auf. Eine derartige Vorrichtung kann ebenfalls mit Elektroden zur konduktiven Beheizung versehen sein. Ebenso können jedoch . auch andere Heizverfahren, beispielsweise eine HochfrequenzLeheizung eingesetzt werden. Um eine'gutes ' . Reflexionsvermögen zu erreichen, kann die Infrarot- ' .... 3 0 reflektierende Oberfläche poliert sein. Auch kann diese mit einer Infrarot-reflektierenden Beschichtung versehen sein, wobei insbesondere eine Gold-, Platin-, Nickel-, Chrom- oder

2 0 Rhodiumbeschichtung geeignet.ist. Mit goldLeschichteten Wänden wurde beispielsweise bereits eine Reduktion der erforderlichen Heizleistung um bis zu 2 0 erreicht.

5 Ist eine solche Vorrichtung für die konduktive Beheizung .. ausgebildet, so kann die Infrarot-reflektierende Oberfläche . insbesondere die Oberfiäche des SchmelzkontakÜmaterials · zumindest zweier Elektroden zur konduktiven Beheizung der ·. Schmelze umfassen, die einen Teil der Wandungen ersetzen.

1 0 Dabei wird sogar ein deutlicher Effekt bereits.dann erzielt, wenn lediglich.die Oberfläche des Schmelzkontaktmaterials ... Infrarotreflektierend ausgebildet ist..

. . Im Vergleich zu Schmelzaggregaten, die mit Hochfrequenz 15 betrieben werden und bei denen das Schmelzgut in Skulltiegeln vollständig von wassergekühlten Skullwänden umgeben ist, I besitzt das erfindungsgemäBe Verfahren weiterhin den Vorteil, daß die in die Wände eingebauten, vorzugeweise gekühlten I . .. Elektroden der Schmelze.deutlich weniger Wärme entziehen.

2 0.. · Darnber hinaus haben die elekUrischen Umrichter für . Frequenzen in einem-Bereich von 5 0 Hz bis 5 0 kHz einen deutlich besseren Wirkungsgrad als die herkömmlich bei.

Skulltiegeln eingesetzten Umrichter für Hochfrequenz, wodurch i 2 5 sich ein erheblich kostengünstigerer Betrieb realisieren.

· lässt...

Vorteilhaft ist es außerdem, wenn auch die Wandung des Schmelzgefäßes zumindest in einem Bereich gekühlt wird, um 3 0 einerseits die Wände vor Uberhitzung zu schntzen.und.

andererseits ein Temperaturgefälle innerhalb der Schmelze.

hervorzurufen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaBt daher,

2 1 . wie dies beispielsweise bei Skulltiegeln der Fall ist, vorzugeweise eine Einrichtung zur Kühlung zumindest eines Bereichs der Wandung des Schmelzgefäßes.

: -: ... 5 Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die vorzugeweise groflächigen Elektroden elektrisch isoliert angeorduet ' werden, damit der Strom zur konduktiven Heizung nur durch die Glasschmelze und nicht über die Wände fließen kann.

10 'Je nach Anordnung der ElekUroden und Geometrie des Schmelzgefäßes können die Elektroden vorteilhaft Platten- ' und/oder Knopfundloder Stabelektroden umfassen. Da die ElekUroden auch beim Betrieb unterhalbdes . . Temperaturbereiches, bei welchem Zersetzung'der ElekUrode '' 15 eintritt, einem gewissen VerschleiE ausgesetzt sind, ist 'es ' weiterhin von Vorteil, wenn die ElekUroden auswechselbar an I ... der Vorrichtung befestigt sind. -' ' ' . Die Elektroden werden vorzugeweise mit einem Wechselstrom von ' 2 0 5 0 Hz bis 5 0 kHz,'besonders bevorzugt von 2 kHz bis 10 kHz betrieben. Durch den Wechselstrom'wird eine Korrosion der i .. Elektroden weitgehend vermieden, da mit zunehmender Frequenz .. des Stromes die Korrosion abnimmt. Entsprechend kann eine ' , , erfindungsgemäBe Vorrichtung auch vorteilhaft eine 2 5 Einrichtung zur Erzeugung von Wechselstrom, wie etwa einen Mittelfrequenzumeetzer oder einen Wechselstromgenerator ' umfassen, wobei der Wechselstrom bevorzugt eine Frequenz in ' einem der oben genannten Bereiche aufweist.

. . 3 0 Versuche haben gezeigt, daß bei schlecht elektrisch leitenden Schmelzen der Energieeintrag über groflächige gekühlte Elektroden, die nicht in die Wandungen integriert sind,'nicht

2 2 ausreicht, um diese Schmelzen aufzuheizen, wenn sich die 2 gekühlten Elektroden in einem Schmelzaggregat befinden,.

dessen Wände ebenfalls gekühlt werden.:Der Energieaustrag'aus ..... der Schmelze über die gekühlten Wände und der zusätzliche · 5 Energieaustrag über die gekühlten Elektroden ist dann bei : Schmelzen mit geringer elekUrischer LeiLfähigkeit höher als.

der Energiccintrag 'in die Schmelze..In diesem Fall reicht es auch nicht aus die Schmelzkontaktflächen der ElekUroden . gröBer zu machen, da dadurch nicht nur der Energiccintrag 10 gröBer.wird, sondern auch ein zusätzlicher.Wärmeentzug uber ... die gröBere ElekErode erfolgt. Es besteht vielmehr die Gefahr, daß bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen eine bereits heiße Schmelze durch Wärmeentzug ' soweit abkühlt, daß sie aufgrund.der sinkenden Temperatur und' 15 der damit verbunden sinkenden elekUrischen LeiLfabigkeit' auskoppelt. ' ' ' '' Dadurch, daB demgegenüber die gekühlten, vorzugeweise I groBflächigen Elektroden in die gekühlten Wände.

2 0 erfindungsgemäB so integriert'werden, daB sie selbst einen' Teil der Wände bilden, wird die kühlende Gesamtoberfläche des.

Aggregats'nicht vergröBert, so daB auch bei elektrisch ·schlecht leitenden Schmelzen der Energieeintrag höher gehalten werden kann, als der Energieaustrag.:' 25 -. Für das Verfahren'zur Beheizung der Schmelze ist es ' ' ..... · vorteilhaft, wenn die Temperatur der.Wandungen des Schmelzgefäßes und der Elektroden unterhalb der Temperatur 2 gehalten werden, bei der die Materialien der Wandungen und 3 0 der ElekUroden von Schmelze wesentlich chemisch angegriffen.

werden. Um bei hohen Schmelztemperaturen also eine lange Standzeit des Schmelzaggregates sicher zu stellen, müssen die

gekühlten Wände, insbesondere aus Feuerfestmaterial, über Kühlsysteme soweit abgekuhlt werden, daß der chemische Angriff der Schmelze auf das Feuerfestmaterial vernachlässigt werden kann.

Bei hohen Schmelztemperaturen erhöht sich auch die Konvektion der Schmelze und damit der chemische Angriff auf das Feuerfestmaterial. In diesem Fall sollte die Temperatur der Wände weiter abgesenkt werden, um die erhöhte Korrosion der 10 Wände durch die starke Konvektion zu vermeiden. Es ist jedoch . ,..,.

generell von Vorteil, wenn die Elektroden und/oder die Wandungen des Schmelzgefäßes, beispielsweise bei Verwendung von Feuerfestkeramik als Elektroden- oder Wandungematerial, gegen die Schmelze chemisch weitgehend resistent sind, damit 15 die Wände nicht zu weit abgekühlt werden müssen und der ..... Energieaustrag durch die Wände nicht zu hoch wird. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Material der ElekUroden und Wandungen eine gute thermische Leitfähigkeit besitzt, damit die Wände effektiv gekühlt werden können.

. 2 0 -

Als gekühlte Wände können bevorzugt auch Skullwände ,.. eingesetzt werden. Die Skullwände haben den Vorteil, daß sich auf den gekühlten metallischen Rohren eine Skullschicht aus arteigenem Material bildet, die sich auch bei hohen 25 Temperaturen stets nachLildet. Die Skullwände haben sich aber . auch bei Schmelzen bewährt, die gegen keramische Feuerfestmaterialien chemisch sehraggressiv sind.

Skullwände entziehen trotz der dünnen wärmeisolierenden Skullschicht der Schmelze allerdings sehr viel Wärme. Als 3 0 Material für die Wände des Schmelzgefäßes können mit Vorteil daher unter anderem auch Feuerfestkeramiken verwendet werden, .,

2 4 wobei auch die Wände aus Feuerfestkeramik vorzugsweise gekühlt werden. .

·. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß zumindest während . ·5 des. Anfahrprozesses die Skullwände, die vorzugeweise.gekühlte ,. metallische Rohre, wie beispielsweise Kupferrohre oder Stahlrohre umfassen, auf der der Schmelze zugekehrten Seite mit einem elektrisch und thermisch schlecht leitendenden.

Material, vorzugeweise in Form von Keramikplatten oder.

. 1 0 Schlicker, insbesondere SiO2-Schlicker ausgekleidet sind.

,. · Damit kann die Wärmeabfuhr solange verringert werden, bis die elekUrische Energiezufuhr bei höheren Schmelztemperaturen.

. einen auereichend hohen.Wert erreicht hat..

. . .; 15 Es hat sichebenfalls als vorteilhaft erwiesen, wenn die gekühlten Rohre der Skullwände so beschaffen sind, daß sie keine färbenden Ionen durch die Skullschicht in die Schmelze abgeben. Dies kann zum einen dadurch erreicht werden, daß die -Metallrohre entweder aus Platin bestehen, oder.mit Platin 2 0 beschichtet sind. Metallrohre aus Aluminium können an der · Oberflache zwar leicht oxidieren, aber auch sie geben keine...DTD: färbenden Ionen in die Schmelze ab...

Weiterhin ist es auch möglich, die: Metallrohre mit Kunststoff 2 5 zu beschichten, wiees beispielsweise in der DE 10.0 02 01 9 . . beschrieben ist. Kunststoffbeschichtungen können chemisch.

sehr resistent sein und geben im allgemeinen keine Metallionen an die Schmelze ab, welche im fertig.

. ... erschmolzenen und verarbeiteten Produkt unerwünschte 3 0 Färbungen verursachen können..:

2 5 Besonders bei der Verwendung von Skullwänden ist es außerdem wichtig, daß keine leitende Verbindung zwischen den eingesetzten Elektroden und den elektrisch leitenden .. Skullrohren besteht, da sonst aufgrund der 5 Widerstandsverteilung im System eine Beheizung der Schmelze nicht möglich ist. Es müssen daher geeignete Widerstandsbrücken im Skull und zu den ElekUroden hin eingesetzt werden, so daB der Strom zur konduktiven Beheizung nicht über den Skull, sondern im wesentlichen durch die 10 Schmelze fließt..: Neben der Frequenz des Stromes hat auch die Stromdichte an der Grenzfläche zur Schmelze einen starken Einfluss auf die.

ElekUrolyse und damit auf die Korrosion der Elektroden.

15 Versuche haben.gezeigt, daß es vorteilhaft ist, möglichst.

großflächige ElekUroden einzusetzen, beziehungsweise eine; . möglichst große Schmelzkontaktfläche zu schaffen, um die.: Stromdichte möglichst gering zu halten. Um Beschädigungen der Elektroden oder den Eintrag von ElekErodenmaterial in die 2 0.Schmelze zu unterdrücken, ist es dabei von Vorteil, wenn de Elektroden so dimensioniert werden, daß für eine gegebene..

Heizleistung eine Stromdichte 5 A/cm2 nicht überschritten.

wird. ... 25 Untersuchungen haben außerdem gezeigt, daß bei hohen Schmelzentemperaturen insbesondere bei Schmelzentemperaturen über 17 00 °C ein wesentlicher Teil der Energie.in der Schmelze durch Konvektion transportiert wird. Da die Dichte des Glases mit der Temperatur abnimmt, befindet sich die 3 0 heißeste Zone üblicherweise im oberen Teil des Schmelzaggregates..

2 6 Mit steigender Temperatur nimmt die elektrische LeiLfähigkeit · einer Schmelze exponentiell zu. Damit ist im oberen Teil des . Schmelzaggregates die elekUrische LeiLfähigkeit am höchsten . und die Stromdichte auf den ElekUroden ist dort besonders 5 hoch. Es hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, daß einer · Uberlastung der.ElekUroden vorgebeugt werden kann, wenn die Elektroden im unteren Teil des Schmelzaggregates angeordnet werden. Die Anordnung der Elektroden im unteren Teil des . Schmelzaggregates hat weiterhin den Vorteil, daß auch im . . .. 1 0 unteren Teil des Schmelzaggregates eine hinreichende Konvektion herrscht und somit Totzonen der Strömung vermieden oder verkleinert werden. Damit befindet sich auch die.

· Oberkante der ElekUroden immer unterhalb der Schmelzbadoberfläche, wodurch eine Dreiphasengrenze Luft 15 Schmelze-Elektrode vermieden wird, die für die Korrosion.

besonders kritisch ist. Als vorteilhaft hat sich dabei.

insbesondere erwiesen, die Elektroden im unteren Teil des · Schmelzgefäßes unterhalb.der Schmelzbadoberfläche im Bereich der unteren zwei Drittel der Füllhöhe des Schmelzgefäßes ... 2 0 anzuorduen...DTD: Eine Uberlastung der Elektroden kann auch vermieden werden, wenn die Schmelzkontaktflächen der Elektroden schräg . zueinander angeorduot werden, wobei.die Schmelzkontaktflächen . 2 5.zur Schmelzbadoberfläche hin auseinanderstreben, so daß sich im oberen Teil. nahe der Schmelzbadoberfläche eine längere · Widerstandestrecke zwischen den Elektroden ergibt als im · unteren Teil. Dadurch kann beispielsweise die bedingt durch . die höhere Temperatur im oberen Bereich der Schmelze nahe der 3 0 Schmelzbadoberfläche höhere LeiLfähigkeit zur Erreichung einer homogenen Stromdichte zumindest teilweise kompensiert ... werden. Beispielsweise kann dazu das Schmelzgefäß eine sich :.:

2 7 nach oben hin pyramidenstumpfartig oder kegelstumpfartig erweiternde Form aufweisen. Als weitere MaBnahme zur Reduzierung der maximalen Strombelastung auf den Elektroden ... kann auch beispielsweise deren oberer Rand abgerundet werden.

. Bei größeren Aggregaten kann die Beheizung auch über mehr als ein Elektrodenpaar erfolgen. Eine Ausführungsform der ' Vorrichtung sieht daher mehrere ElekUrodenpaare und/oder mehrere Paare von Elektrodensegmenten vor.,Diese können 10 insbesondere mit mehreren unabhängig regelbaren Heizkreise betrieben werden. Zwei Kreise können dabei zum Beispiel in ... einer Scott-Schaltungbetrieben werden. ' . ... . . Der Begriff eines Elektrodenpaares soll hier im elektrischen . . 15 Sinne als ein Polpaar verstanden werden. Dabei können auch .... durchaus mehrere Elektroden und/oder mehrere Elektrodensagmente auf einen elektrischen Pol, . beziehungsweise einen elekUrischen Anschluß zusammengelegt werden. Es'ist dabei auch die Anordnung mehrerer ' 2 0 Elektrodenpaare,übereinander an,den Seitenwänden des Schmelzgefäßes möglich. Auf diese Weise lässt sich die -, vertikale Temperaturschichtung gezielt einstellen. Mittels einer gee,igneten elektronischen Ansteuerung können auch; vorteilhaft unabhängig regelbare Heizkreise, denen jeweils 25 ein Elektrodenpaar zugeorduet ist, zeitlich versetzt nacheinander betrieben werden...DTD: . Zur Vermeidung von zu hohen Spannungen bei geringer ' elektrischer Leitfähigkeit der Schmelze kann die -

3 0 Elektrodenoberfläche auch dadurch vergrößert werden, daß mit einer oder mehreren Bodenelektroden und mit einer oder mehreren Elektroden in den Seitenwänden gearbeitet wird. De

2 8 Elektrodenpaare können dabei auch von mehreren Stromguellen versorgt werden.

Mehrere vertikal- oder horizontal nebeneinander angeordnete 5 Elektrodenpaare können auch zur gezielten Beeinfluseung der räumlichen Temperaturverteilung angeordnet werden...DTD: Beispielsweise kann die vertikaie Temperaturschichtung durch zwei unabhängig betriebene ElekUrodenpaare und Heizkreise so eingestellt werden, daß Totzonen der Strömung im unteren Teil 1 0 des Schmelzaggregates vermiedenwerden.

.. Die ElekUroden können ferner vorteilhaft so angeordnet und: beschaltet werden, daß vorzugeweise im unteren Bereich des Schmelzaggregates der Hauptteil der elektrischen Leistung 15 abfällt...DTD: . Das Schmelzgefäß kann mit Vorteil einen quadratischen oder rechteckigen Grundriss aufweisen, so daß die Elektroden ebene Schmelzkontaktflächen haben können. Zur Reduzierung der ... 2 0 spezifischen Oberfläche der Schmelze bei gleichem . .. Volumeninhalt kann das Schmelzgefäß]edoch auch zylinderförmig mit kreisförmigen oder ovalem Grundriss ausgeführt werden. Dann können die Elektroden unter anderem auch ringförmig ausgestaltet sein und beispielsweise ein 25 Höhensegment der Wandung des Schmelzgefäßes einnehmen. Die Vorrichtung kann auch eine oder mehreren am Boden des ..... Schmelzgefäßes angeorduete Elektroden aufweisen. Eine Elektrode für ein derart geformtes Schmelzgefäß kann auch beispielsweise ein Ringeegment der Wandung des Schmelzgefäßes 3 0 bilden. Bodenelektroden können vorteilhaft auch so angeorduet werden, daß die Möglichkeit des Zu- oder Ablaufes von Schmelzgut am Boden besteht.

2 9 Das SchmelzgefäB kann auch einen vieleckigen'Grundriss haben, der sich so beispielsweise gut einem runden oder ovalen Grundriss.annähert und in einfacher Weise'aus ebenen 5 Wandsegmenten herstellbar ist..

.. Das erfindungsgemäBe Schmelzaggregat mit den gekühlten Wänden I und den darin integrierten groflächigen ElekUroden kann . sowohl zum. Einschmelzen als auch zum.Läutern von Gläsern, I .. 10 Glaskeramiken, Keramiken oder Kristallen eingesetzt werden....DTD: Es ist auch möglich zwei dieser Aggregate, beispielsweise eines.zum Einschmelzen und ein weiteres zum Läutern..

hintereinander zu schalten. Weiterhin können dieAggregate ..... sowohl zum'diskontinuierlichen als auch zum kontinuierlichen: 15 Schmelzen eingesetzt werden..

. . Bei der'Verwendung.des Aggregates zum'Einschmelzen kann der: . Einschmelzvorgang durch Bubbling mit einem Gas, 2 beispielsweise mit Sauerstoff oder Edelgas, beschleunigt: 2 0.werden. Dazu kann die Vorrichtung mit Vorteil zumindest eine: . vorzugeweiseam Boden des Schmelzgefäßes angeordnete Blasdüse . ... oder Bubblingdüse aufweisen. '. : Bestehen die Wände des Schmelzaggregates aus Skullwänden und 2 5 gekühlten Elektroden, dann kann der obere Teil.des .. · Schmelzaggregates zum Schutz der Metallrohre des Skulls an der Schmelzbadoberfläche in Form eines.Pilzes ausgestaltet: · sein, wie beispielsweise in der DE 1 99 3 9 772 beschrieben: ist.. ' ' i ... 3 0. . Für diskontinnierliches Schmelzen, sowie für eine.

vollständige Entleerung des SchmelzgefäBes, um etwa

3 0 Wartungsarbeiten durchzuführen, kann im Boden des! Schmelzaggregates vorteilhaft mindestens eine Auslaufdüse angebracht werden...

5 Mit Vorteil kann die Vorrichtung außerdem eine gekühlte. ! Brücke aufweisen, welche vorzugeweise so angeorduat ist, daß . sie von oben durch die Schmelzbadoberfläche in die Schmelze I eintaucht. Damit wird es möglich, in nur einem...

. ... Schmelzaggregat kontinnierlich sowohl das Gemenge I lO einzuschmelzen, als auch die Schmelze zu läutern. In diesem Fall kann das Schmelzaggregat durch eine Brücke aus .. wassergekühlten Metallrohren in einen Einschmelzteil und..

·einen Läuterteil getrennt werden..

. : , 15 Wie beim Schmelzen mit Hochfrequenz muß auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schmelze erst auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der die elektrische Leitung: der Schmelze hoch genug ist, damit zur.konduktiven Beheizung die Schmelze so gut ankoppelt. daB die eingekoppelte Energie: ... 2 0 höher ist, als die über die.gekühlten Wände und Elektroden: · abgegebene Energie..

. Beim Schmelzen mit Hochfrequenz reicht es in den meisten · Fällen aus, daß ein kleiner Teil im Inneren der Schmelze eine . 2 5 ausreichende elektrische LeiLfähigkeit besitzt und gut: ankoppelt; Die Hochfrequenzenergie konzentriert sich in diesem Bereich und erhitzt ihn weiter, mit der Folge, daß: . sich dieser Bereich ständig austreitet, bis er das ganze: Schmelzaggregat ausfüllt. i . 3 0.; Das erfindungsgemäße Schmelzverfahren beruht auf der konduktiven Beheizung der Schmelze,.was bedeutet, daß..DTD:

3 1 zwischen den Elektroden eine elektrische Leitung über die Schmelze hergestellt werden muss. Es reicht somit nicht aus, daß im Innern der Schmelze ein Schmelzbereich vorhanden ist, .... in dem die elektrische Leitung hoch genug ist. Vielmehr muß! .. 5 der Widerstand der Schmelze zwischen den Elektroden zumindest! in einem Bereich auereichend erniedrigt werden, bzw. die elektrische Leitfähigkeit der Schmelze so weit erhöht werden, I ... daß die angelegte Spannung, beziehungeweise die Stromdichte auereicht, um die Schmelze gegen den Wärmeverlust der Wände I 1 0 aufzuheizen. Dazu kann dieerfindungsgemäße Vorrichtung ..... außerdem vorteilhaft eine Einrichtung zur Zusatzbeheizung aufweisen. In geeigneter Weise kann die Einrichtung zur ... Zusatzbeheizung dabei beispielsweise zumindest einen fossilen Brenner und/oder zumindest einen Plasmabrenner und/oder 15 zumindest ein Widerstandsheizelement und/oder zumindest einen Infrarot-Strahler umfassen.

. .., Wird die Zusatzbeheizung beispielsweise oberhalb des Tiegels angebracht, so muß zum Anfahren des konduktiven Heizprozesses 2 0 allerdings erst ein Schmelzpfad mit auereichender . elektrischer Leiftuhigkeit so stark erwärmt werden, bis die .. Leitfähigkeit so hoch ist, daß ein hinreichend großer Strom fließt. Hier können etwa bei großen Tiegeln entsprechend leistungsstarke ZusatzLeheizungen eingebaut werden.

2 5: Auch bei Einsatz einer ZusatzLeheizung kann aufgrund der . Wärmeabfuhr über die ElekEroden selbst ohne aktive Küblung der Elektroden deren Schmelzkontakfläche kälter als innere Bereiche der Schmelze oder des Schmelzgutes bleiben, so daß i 3 0 durch diesen Effekt der Stromfluß insbesondere in der Nähe . der ElekUrodenoberfläche behindert wird. Es ist daher i vorteilhaft, wenn auch wenigstens eine der Elektroden eine

3 2 Heizvorrichtung umfasst, mit der das Schmelzgut an der -

Elektrodenoberfläche, beziehungeweise die Schmelzkontaktfläche direkt beheizt werden kann. Die Elektrode kann so selbständig zumindest zeitweise beheizt 5 werden, bis beispielsweise die Heizleistung durch konduktive Heizung der Schmelze auareichend hoch ist.

. Außerdem ergibt sich oft bei einer Wiederinbetriebnahme das Problem, daß zwischen Schmelzkontaktmaterial und erkalbetem 10 Schmelzgut ein isolierender Luftspalt vorhanden ist; Dieser entsteht durch Schrumpfung des Schmelzguts beim Erkalten...DTD: Wird an die Elektrode bei vorhandenem Luftspalt eine Spannung angelegt, so kann es lokal zur Uberbrückung des Luftspalts durch Ionisierung und zum Durchschießen des Stroms an dieser 15 Stelle kommen, was zur Beschädigung des SchmelzkontakÜmaterials führen kann. Mit einer direkten Beheizung der Elektroden kann das Schmelzgut im Bereich des SchmelzkontakÜmaterials angeschmolzen werden und kommt so wieder unter Bildung einer großflächigen leitfähigen Brücke 2 0 wieder in elektrischen Kontakt mit der Elektrode.

Als Heizvorrichtung ist insbesondere eine ohmeche Heizeinrichtung geeignet. Diese kann bevorzugt eine Stromquelle umfassen, welche an das SchmelzkontakÜmaterial 2 5 oder ein darunter befindliches leitfähiges Material angeschlossen ist und so einen Strom durch das ... SchmelzkontakÜmaterial oder das darunter befindliche ,. leiLfähiges Material treibt.

3 0 Die Heizvorrichtung kann jedoch auch alternativ oder zusätzlich eine Vorrichtung zur Erwärmung eines Kühlfluids umfassen. Auf diese Weise kann die Elektrode mit demselben

Fluid sowohl beheizt als auch gekühlt werden. Dementsprechend muß die Heizeinrichtung auch nicht direkt unterhalb der.

· Schmelzkontaktfläche angeordnet werden, sondern kann an .. nahezu beliebiger geeigneter Stelle im Kühlfluid-Kreislauf 5.angebracht sein. Die Heizvorrichtung kann beispielsweise eine elektrische und/oder fossile. ,Heizung und/oder.eine . .. Abwärmeheizung umfassen..

. Eine Vorheizung durch Erwärmung des Kühlmittels insbesondere l0 mittels elektrischer Energie, Abwärme oder vorzugeweise mit fossilen Energieträgern ist beispielsweise auch vorteilhaft, um den Niederschlag von Feuchtigkeit auf den Elektroden zu verhindern, indem diese über den Taupunkt der....DTD: . .. Oberofenatmosphäre der Schmelzvorrichtung erwärmt wird.

15 Feuchtigkeit kann beispielsweise in der Schmelzvorrichtung in größeren Mengen während der Inbetriebnahme des Aggregates . · entstehen, wenn das Schmelzgut mit fossilen Brennern.

vorerhitzt wird....

... 2 0 Es gibt eine Reihe von Verfahren, die Schmelze soweit zu ........DTD: erhitzen, daß sie eine Temperatur erreicht, bei der die elektrische Leitung der Schmelze ausreichend ist, um ein.

Weitererhitzen mit Hilfe der ElekUroden oder die Ankopplung.

· der Schmelze zu ermöglichen..

25. So kann zur Inbetriebnahme des Schmelzaggregates das erfindungsgemä$e Verfahren vorteilhaft einen Startvorgang umfassen, bei welchem im Schmelzgefäß befindliches festes Schmelzgut eingeschmolzen oder in das Schmelzgefäß.

·3 0 schmelzflüssig eingefnllt wird. Im folgenden soll beispielhaft ein solches Anfahren der Schmelze beschrieben.

3 4 werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses spezielle Anfahrverfahren beschränkt.

,.. ... Zum Anfahren oder Starten des erfindungsgemäBen ' 5 Schmelzaggregates werden beispielsweise Scherben oder Gemenge in das Schmelzaggregat eingelegt und mittels eines oder mehrerer fossiler Brenner, Plasmabrenner oder Infrarot Beheizung im Oberofensoweit aufgeschmolzen, bis eine ausreichende elektrische Leitung zum Start der direkten ' 1 0 elektrischen Beheizung gegeben ist. Die technische Grenze . . stellt dabei die maximale Spannung dar, die von einer ' Einrichtung zur Erzeugung von Wechselstrom, wie etwa einem Mittelfrequenzumrichter bereitgestellt werden kann. Um einen i Stromfluss bei geringerem Ubergangewiderstand zu ermöglichen,' i ,. 15 können die ElekUroden während des Startvorgangs ohne oder nur ' mit geringer Küblung betrieben oder widerstandsbeheizt werden. '' .. Um den Startvorgang oder das Anfahren zu erleichtern, können 2 0 die ElekEroden auch verschieLbar angeoränet sein. Dabei können' die ElekUroden die Elektroden vor dem Startvorgang i ... zusammengeschoben werden, so daß das Volumen zwischen den Schmelzkontaktoberflächen verringert wird. Dieses kleinere Schmelzvolumen kann dann leicht auf eine Temperatur gebracht 2 5 werden, bei der die Schmelze eine für die konduktive Heizung durch die Elektroden ausreichende Leitfähigkeit aufweist. Die ElekUroden können während des Startvorgangs wieder auf ihre ... Betriebspositionen auseinandergezogen werden, wobei das Schmelzvolumen vergröBert wird.

3 0 Mit einer Heizvorrichtung können die ElekUroden und/oder gekühlten W'ände während des Anfahrprozesses, beziehungsweise

3 5 des Startvorgangs soweit erwärmt werden, daß deren Temperatur' oberhalb des Taupunktes der Oberofenatmosphäre liegt. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich Feuchtigkeit auf den Elektroden niederschlägt, die dann als Wasserfilm bei 5 Inbetriebnahme der Elektroden zu Kurzschlüssen führt.

Besonders bevorzugt umfaBt eine solche Vorheizung eine Kühlwasser-Vorheizung. ' '..

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden zur .. 10 Einschmelzung des Schmelzguts Startelektroden in das Schmelzgefäß eingeführt und über die Startelektroden wird ein i Strom durch das Schmelzgut geleitet. Auf diese Weise kann dann zunächst in einem kleinen Bereich des Schmelzaggregates ... eine Schmelze erzeugt werden. Die Startelektroden können 15 außerdem während des Startvorgangs auseinandergefahren.

. werden, so 'daß sich der Bereich mit geschmolzenem Schmelzgut.

vergrößert. Dieser sich während des Startvorgangs ' · vergrößernde Bereich geschmolzenen Materials kann dann schließlich in Kontakt mit den eigentlichen Elektroden oder 2 0 geschmolzenen Bereichen in deren Umgebung kommen, die. ' beispielsweise mittels einer Heizvorrichtung zur Heizung der Elektroden aufgeschmolzen wurden. Auf diese Weise kann ein ... Schmelzpfad.mit einer auereichenden Leitfähigkeit des. 2 ·Schmelzguts zwischen den Elektroden erreicht werden, so'daß 25 die konduktive Beheizung der Schmelze in Betrieb genommen werden kann. ' ' Mit steigender Temperatur der Schmelze nimmt die elekUrische Leitfähigkeit der Schmelze exponentiell zu und.es kann mittels eines Transformators auf eine niedrigere Spannung 3 0 ' umgeschaltet werden, da zur'Einbringung einer hohen.

elektrischen Leistung ein starker Strom benötigt wird. I

3 6 Parallel zur Steigerung der elekErischen Leistungseinbringung ... kann die Leistung der Oberofenbeheizung mit der steigenden elekUrischen Leitfähigkeit der Schmelze entsprechend .. erniedrigt werden. Da die elektrische Leitfähigkeit der 5 Schmelzen, wie zum Beispiel bei Glasschmelzen sehr rasch mit der Temperatur ansteigt, kann es leicht zu einem DurchLrennen der Elektroden kommen. Die Kühlung der Elektroden und die Heizleistung kann daher in Abhängigkeit von der Temperatur und der Zusammensetzung der Schmelze genau geregelt werden.

Erfindungsgemäß kann dies dadurch erreicht werden, daß die i Temperaturen der ElekUroden genau überwacht und mit Hilfe einer Regelung und dem in die ElekUroden eingebauten . Kühlsystem die Temperatur der Elektroden genau eingestellt 15 wird. Zum einen dürfen die ElekUroden der Schmelze nicht zu . viel Wärme entziehen, und zum anderen dürfen sie nicht so heiß werden, daß sie korrodieren oder gar durchbrennen.

Bestehen die Wände des Schmelzaggregates aus Skullwänden, dann können die Skullwände mit keramischen Materialien oder .... 2 0 mit Schlicker abgedeckt werden. Der Schlicker kann beispielsweise aus gemahlenem Quarzgut bestehen. Durch die Abdeckung der Skullwände wird in der Anfahrphase vermieden, daß ein zu hoher Wärmeverlust durch die Wände erfolgt.

25 Weiterhin ist auch zur Inbetriebnahme des Schmelzaggregats, beziehungeweise für den Startvorgang ein Umechmelzen von einer Schmelze mit hoher elekUrischer LeiLfähigkeit auf eine Schmelze mit niedriger elekErischer LeiLfähigkeit möglich.

3 0 Es wurde gefunden, daß in dem Schmelzaggregat, beziehungeweise dem Schmelzgefäß eine starke Konvektion I einsetzt, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Schmelze

im RandLereich des Schmelzgefäßes und der Schmelze im.

Mittenbereich des Schmelzaggregates mehr als 150° K, vorzugeweise mehr als 250° K beträgt. Eine starke Konvektion.

ist vorteilhaft, um d:as Schmelzmaterial umzuwälzen, so daß -

5 die gesamte Schmelze, oder wenigstens der gröBte Teil davon . ,. durch den Bereich mit der gegenüber der Elektrodenoberfläche: erhöhten Temperatur läuft. Bei einer Temperatur der.

Schmelzkontaktfläche der Elektroden von 1500°C kann die · Schmelzentemperatur dementsprechend in einem vorzugsweise in 10 der Mitte des Schmelzgefäßes angeordneten Bereich über ........DTD: 1650 °C, vorzugeweise über 1750 °C liegen..

Die Möglichkeit, erfindungsgemäß eine Schmelze auf hohe Temperaturen auch oberhalb der Belastbarkeitsgrenzen von.

15 Elektroden- und Wandungematerial erhitzen zu können, bringt.

eine Reihe von Vorteilen. Zum einen können noch.

hochschmelzende Gläser, Glaskeramiken, Keramiken oder.

Kristalle geschmolzen werden. Ein.weiterer.Vorteil liegt ..... darin, daß die chemischen Reaktionen und physikalischen ... 20 Vorgänge bei höheren Temperaturen deutlich schneller ablaufen : als bei niedrigeren Temperaturen..So laufen sowohl die Einschmelzprozesse als auch die Läutervorgänge bei höheren · Temperaturen deutlich.schneller ab. Eine Temperaturerhöhung um 200 °K bewirkt eine Beschleunigung der chemische 25 Reaktionen und der physikalischen Prozesse um einen Faktor 3..

oder sogar höher. Dadurch können beispielsweise ·: eingeschlossene Blasen im Schmelzgut schneller entfernt.

. . werden. So ist die Aufstiegsgeschwindigkeit von Blasen in · einer Schmelze gegeben durch: , . 2pag.r2. 1 9 H(

3 8 Dabei bezeichnen p die Dichte des Schmelzguts, g die Erdbeschleunigung, r den' Blasenradius und q(T)'die temperaturabhängige dynamische Viskosität. Wird die 5 Temperatur der Schmelze gesteigert,so steigt aufgrund der thermischen Expansion der Blasenradins, die Eindiffusion von Gasen aus der Schmelze in die Blase wird beschleunigt und die . Viskosität der Schmelze verringert si'ch. Um die chemischen ... und die physikalischen Reaktionen zusätzlich zu bes'chleunigen 1 0 ist es vorteilhaft, wenn, wie oben beschrieben, in dem Schmelzaggregat eine starke Konvektion der Schmelze stattfindet. ... ......

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird für eine ' 15 kontinuierliche Verarbeitung des Schmelzgutes kontinuierlich; Schmelzgut dem Schmelzgefäß zu- und abgeführt. Insbesondere kann das Schmelzgut auch in geschmolzener Form über einen ' Zulauf zugeführt und in ebenfalls geschmolzener Form über einen Ablauf abgeführt werden. Eine solche Ausgestaltung des 2 0 Verfahrens, beziehungsweise einer entsprechenden Vorrichtung I ist besonders für das Läutern einer Schmelze in einem I kontinulerlichen Produktionsprozeß günstig, da sich eine entsprechend als Läuteraggregat ausgestaltete Vorrichtung einfach beispielsweise einem Einschmelzofen nachschalten' 2 5 läBt, wobei die Schmelze aus dem Ablauf nach dem Läutern vom Aggregat abgezogen wird. ' Es kann außerdem vorteilhaft sein, in dem Schmelzaggregat die Elektroden so anzuordnen, daß sich die Elektroden in .. 3 0 Flussrichtung oder senkrecht dazu gegenüber stehen. Findet eine kontinuierliche Schmelze statt, etwa bei der Verwendung der Vorrichtung als Läuteraggregat mit kontinuierlichem Zu

3 9 und Abfluß, so können die Elektroden so eingebaut sein, daß der elektrische Heizstrom zwischen den ElekEroden im wesentlichen entlang der HauptflieBrichtung der Schmelze, ' oder senkrecht dazu fließt. Diese beiden Anoränungen, 5 beziehungeweise StromfluErichtungen sind unter anderem vorteilhaft, um das Ausbilden geeigneter Konvektionswalzen in ,. der Schmelze zu fördern,mit denen das Schmelzgut durch das Schmelzgefäß transportiert wird. Besonders günstig ist eine: Ausbildung einer Konvektionswalze, welche mit Rotationsachse . .. 10 senkrecht'zur HauptflieBrichtung der Schmelze rotiert. Welche der beiden Elektrodenanordnungen, in oder senkrecht zur ' HauptflieBrichtung der Schmel'ze gegenüberstehend, günstiger für'die Ausbildung einer derartigen Konvektionswalze ist, hängt dabei im einzelnen von der Geometrie des Schmelzgefäßes ' 15 ab.;Förderlich für das Ausbilden einer Konvektionswalze ist; auch eine Anordnung der Elektroden im unteren Bereich des Schmelzgefäßes. ' . . . Vorteilhaft'kann dabei zwischen Schmelzkontaktfläche der 2 0 'Elektroden und einem Bereich der Schmelze im wesentlichen mittig zwischen den ElekUroden eine Temperaturdifferenz von .. mehr als 150° K, vorzugeweise von mehr als 2 5 0° K eingestellt werden. Auf diese Weise wird eine Konvektionswalze in Gang . gesetzt, welche das Schmelzgut vom Zulauf zum Ablauf 25 befördert und das Schmelzgut ohne KurzschluEströmung an der Schmelzbadoberfläche durch das Schmelzgefäß ieitet.

. Bei dieser gegenüberliegenden Anordnung der Elektroden muss die Schmelze zum Läutern nicht mehr von unten in das ' 3 0 Läuteraggregat eingeführt werden, sondern kann vorteilhaft' über Zulauf und Ablauf von oben im Bereich der Schmelzbadoberfläche in das Läuteraggregat eingeführt und''..DTD:

4 0 wieder abgezogen werden. Diese Anordnung ist technisch wesentlich einfacher realisierbar als das Einführen der Schmelze von unten.

. :5 Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezuguahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Teile.

,. 1 0 Es zeigen: : Fig. 1A bis 1C: Ansichten einer ersten Ausführungsform der : Erfindung, Fig. 2 eine schematische Querschnittansicht einer .. 15 Elektrode, . ..... .

Fig. 3A bis 3F: schematische Darstellungen von Elektrodenkonfigurationen, SchmelzgefäE . . formen und Elektrodenbeschaltungen .. verschiedener Ausführungsformen der . . 2 0 Erfindung, Fig. 4 eine.weitere Ausführungsform der erfindungsgemäBen Vorrichtung, Fig. 5 gemessene Diagramme von Temperaturen im Schmelzaggregat als Funktion des 2 5 Heizstroms, und . Fig.6A bis 6C anhand schematischer Querschnitte durch ein . . Schmelzaggregat Verfahreneschritte eines Startvorgangs. 3 0 In den Figuren 1A bis 1C sind verschiedene Ansichten einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäBen vorrichtung . zur Beheizung von Schmelzen dargestellt. Die Vorrichtung ist .

4 1 als Ganzes mit l bezeichnet. Fig. 1B zeigt eine Ansicht der Vorrichtung 1 aus Sicht des Pfeils B in Fig. 1A. Fig. 1C stellt eine Aufeicht gesehen in Richtung des Pfeils C in Fig. .. 1B dar. Die Vorrichtung 1 umfaBt ein als Skulltiegel ' ' ,. 5 ausgeführtes Schmelzgefäß 3. Der Tiegel ist aus Rohren 7 .. gefertigt, durch die im Betrieb der Vorrichtung zur Kühlung des Gefäes Kühlmittel geleitet wird. Als Material 'für die I Rohre ist unter anderem Kupfer aufgrund seiner guten . WärmeleiLfähigkeit geeignet. Kupfer weist jedoch andererseits ....

1 0 keine besonders hohe Festigkeit auf, so daß auch Rohre aus hoch mechanisch festem oder temperaturfestem Metall, insbesondere solche aus hochfestem oder warmfestem Stahl ... geeignet sein können. 2 ,. ....

......DTD: 15 Um den Wärmeverlust über die Skullwände zu minimieren, können! die Wände außerdem'mit einer Infrarot-reflektierenden ' Oberfläche versehen sein. Beispielsweise können dazu die . . Rohre 7 mit einer Platinoder'Goldbeschichtung versehen' ..... sein, die insbesondere auch poliert sein kann, um das ' 2 0 Reflexionsvermögen zu erhöhen. Auch Rhodium, Chrom, Nickel 2 oder Palladium, sowie deren Legierungen können dazu ...,,.

eingesetzt werden. 2 Am Tiegel im Bereich der Schmelzbadoberfläche ist ein 2 5 Feuerfestkragen 13 angeordnet, der vorzugeweise aus chemisch resistentem Material gefertigt ist, um Reaktionen an der Dreiphasengrenze zu unterdrücken, die am Rand der Schmelzbadoberfläche zur Oberofenatmosphäre entsteht. Dieser Kragen kann beispielsweise ein schmelzgegossenes keramisches 3 0 Material umfassen. In den Feuerfestkragen ist ein Zulauf 9 .. und ein Ablauf 10 mit Schmelzgutrinnen 11 eingearbeitet, über welche das Schmelzgut im Bereich der Schmelzbadoberfläche des '

Schmelzgefäßes kontinnierlich zu- und abgeführt wird. Am Boden 14 des SchmelzgefäBes ist außerdem ein Bodenablauf 15 angeordust,.durch welchen der Tiegel entleert werden kann.

Anders als in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform können ,. 5 die Skullrohre auch aus der Schmelzbadoberfläche heraueragen ... ·. und zumindest im Bereich der Schmelzbadoberfläche zur.

Erhöhung der chemischen Resistenz beispielsweise I kunststoffLeschichtet sein. Als Kunststoff ist dazu .. insbesondere Teflon geeignet...DTD: 1 0. An der Seitenwandung dieser Ausführungsform der Vorrichtung 1 sind in entsprechenden Aussparungen n der Seitenwandung 1 6 . . des Schmelzgefäßes zwei ElekUroden 5 angeorduet, die Kühlmittelanschlüsse 6 als Bestandteil einer Einrichtung zur 15 Kühlung der Elektroden aufweisen und über welche Kühlmittel! durch Kanäle im Inneren der ElekUroden geleitet wird. Die Elektroden 5 ersetzen durch.die erfindungsgemäße Anordnung! ,... einen Teil der Seitenwandung 1 6 des Schmelzgefäßes 3, wobei: · die Elektroden 5 au$erdem gegenüberliegend am Schmelzgefäß: 2 0 angebracht sind. Um die Stromdichte im SchmelzkontakÜmaterial . . der ElekUroden gering zu halten, sind die Elektroden 5 großflächig gehalten. Bevorzugt ersetzen die Elektroden 5: .. dabei mindestens 15 % der Wandungsfläche des Schmelzgefäßes im Bereich der Schmelze.

2 5: Zum Heizen der Schmelze wird über die ElekUroden 5 ein Heizstrom durch.die Schmelze geschickt, wobei die Elektroden 5 gegenüber dem Schmelzgefäß 3 isoliert befestigt sind, so daß kein Strom über die Wandungen des Schmelzgefäßes fließen 3 0 und die Heizleistung.mindern kann. Um im Falle eines Defektes · der Isolierung dennoch die Kurzschlußfestigkeit zu erhalten, können außerdem auch die Wandelemente des Schmelzgefäßes in:

zueinander isolierte Segmente aufgeteilt sein. Die Elektroden sind ferner auf denselben Seiten der Vorrichtung 1 wie Zulauf 9 und Ablauf 10 der Schmelze angeordnet, so daB der Heizstrom zwischen den ElekUroden im wesentlichen in Richtung der 5 HauptflieBrichtung der Schmelze oder entgegengesetzt dazu fließt. ... . ' ' ', "' ' ' ' ' ' 1

Die Elektroden sind groflächig dimensioniert, so daB der aus - den Elektrodenin die Schmelze austretende Strom an keiner 1 0 Stelle der Schmelzkontaktfläche eine Stromdichte von 5 A/cm2 überschreitet. Uber die Elektroden 5 wird durch die im SchmelzgefäB 3 befindliche Schmelze mittels einer Einrichtung . zur Erzeugung von Wechselstrom ein Heizstrom, bevorzugt mit einer Wechselstromfrequenz in einem Bereich von 50 Hz bis 50 . 15 kHz, besonders bevorzugt mit einer Wechselstromfrequenz in! einem Bereich von 2 kHz bis 10 kHz geleitet.

! Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Elektrode 5. Die Elektrode 5 weist elekErische Zuleitungen 52 2 0 auf, welche mit dem Schmelzkontaktmaterial 53 verbunden und ......

an eine Stromversorgung, bevorzugt einen ..... Mittelfrequenzumeetzer zur konduktiven Heizung der Schmelze anschlieSbar sind. Das Schmelzkontaktmaterial 53 der .. Elektrode 5 weist eine Schmelzkontaktfläche 5 1 auf, die in 2 5 Berührung mit der Schmelze steht. Um das SchmelzkontakÜmaterial 53 in der Schmelze gegen den hydrostatischen Druck der Schmelze zu stabilisieren, ist das Schmelzkontaktmaterial 53 an einer Stützvorrichtung 54 befestigt. Die Stützvorrichtung 54 kann beispielsweise aus 3 0 Feuerfest-Keramik gefertigt sein. Außerdem ist die Stützvorrichtung 54 in dieser Ausführungsform noch mit Halteblechen 5 6 versehen, welche zur Montage und Befestigung

der Elektrode 5 dienen. Mit den Halteblechen wird eine Befestigung der ElekUrode am Schmelzaggregat, beziehungsweise ... dem Schmelzgefäß realisiert, die ein leichtes Auswechseln der Elektrode 5 ermöglicht.

. Die ElekUrode 5 wird so in ein Schmelz- oder Läuteraggregat integriert, daß die Schmelzkontaktfläche 5 1 einen WandLereich I . des Schmelzgefäßes bildet. Das Schmelzkontaktmaterial 53 ist bevorzugt aus Refraktärmetall, wie Platin oder einer 1 0 Platinlegierung gefertigt, welches unterhalb von 1 600 °C nur geringe Neigung zu Korrosion und Migration von Elektrodenmaterial in die Schmelze zeigt. Für einige Schmelzen ist auch eine leitende, feuerfeste Keramik, wie ... beispielsweise SnO2-Keramik geeignet...DTD: ,: Die Stützvorrichtung 54 weist eine Vielzahl von Anschlüssen 6 .. auf, die mit Fluidleitungskanälen im Inneren der Stützvorrichtung 54 verbunden sind. Dabei ist eine erste Gruppe von Anschlüssen 61 mit einem ersten Kühlkreis und eine . 2 0 zweite Gruppe 62 von Anschlüssen mit einem zweiten Kühlkreis verbunden. Bevorzugt ist dabei der erste Küblkreis eine Luftkühlung und der zweite Kühlkreis eine Wasserkühlung. Die ... Fluidleitungskanäle des ersten Kühlkreises im Inneren der Stützkonstruktion 54 sind außerdem so angeordnet, daß das 2 5 Kühlmittel in direkten Kontakt mit dem SchmelzkontakÜmaterial auf der gegenüberliegenden Seite der Schmelzkontaktfläche 5 1 . ... kommt. Durch diese Kühlkreise sind die Kühlleistungen der ElekUroden separat regelbar oder einstellbar.

. 3 0 Die ElekUrode weist außerdem eine ohmsche Heizeinrichtung auf. Diese umfaBt eine Stromquelie 3 3, welche über Zuleitungen 34 mit dem SchmelzkontakÜmaterial 53 verbunden

4 5 ist. Zur ohmechen Beheizung der ElekUrode 5 kann so ein Strom durch das Schmelzkontaktmaterial 53 geleitet werden, welches sich daraufhin aufheizt. Diese Art der Heizung nach der Art - einer Querbestromung des Schmelzkontaktmaterials 53 ist I 5 besonders vorteilhaft, da auf diese Weise besonders nahe an . .. der Schmelze geheizt wird und die Heizung so nur eine sehr geringe Trägheit besitzt. ' ,: . Die Figuren 3A bis 3F zeigen schematische Darstellungen von ' . . 10 möglichen ElekUrodenkonfigurationen, SchmelzgefäBformen und ElekErodenbeschaltungen verschiedener Ausführungsformen der ' Erfindung. ' ' .. ·. ,,:,:

,. Fig. 3A zeigt eine erste Ausführungsform einer'Vorrichtung, 15 die, ähnlich wie die anhand der Figuren 1A bis 1C erläuterte .. Ausführungsform, ein Schmelzgefäß 3 mit-im wesentlichen . quadratischen Grundriss aufweist. Die Seitenwandungen 16 des Schmelzgefäßes sind dabei jeweils rechtwinklig zum Boden .. angeorduat, sodaß das Schmelzgefäß 3 eine quaderförmige 2 0 Gestalt hat. Die Elektroden 5 01 und 502 sind an ,. gegenüberliegenden Seiten des Schmelzgefäßes angebracht, so daß der Heizstrom auf der gesamten Breite des Schmelzgefäßes ' die Schmelze zwischen den Elektroden im'Schmelzgefäß 3 ..... durchqueren muß, wodurch eine gleichmäBige Verteilung der 2 5 Heizleistung in der Schmelze erreicht wird. Zur Beheizung der Schmelze sind die ElekUroden 5 01 und 5 02 an die Pole einer Wechselstromquelle 18 als Einrichtung zur Erzeugung von Wechselstrom angeschlossen und bilden ein'ElekUrodenpaar.

3 0 Die Elektroden 5 01 und 5 02 sind ferner im unteren Teil des Schmelzgefäßes unterhalb der Schmelzbadoberfläche im Bereich der unteren zwei Drittel der Füllhöhe des Schmelzgefäßes

4 6 angeorduot. Dadurch sind die Elektroden 501, 502 immer ganz in die Schmelze eingetaucht und eine für Korrosion kritische Dreiphasengrenzewird vermieden. Durch die Anoränung im ' . unteren Bereich'des Schmelzgefäßes wird außerdem der Bereich I .. 5 mit gegenüber den Schmelzkontaktflächen der Elektroden erhöhter Temperatur vergrößert, "da die Wärmeableitung vonder ' Schmelzbadoberfläche im oberen Teil deutlich geringer als die Wärmeableitung über die Wandungen und ElekUroden ist.

, . 10 In Fig. 3B ist eine Ausführungsform der Vorrichtung mit zwei gegenüberliegenden, schräg angeordneten Seitenwänden 161 und 162 des Schmelzgefäßes dargestellt. Die Elektroden 501 und ' .... 502'nehmen jeweils einen ebenen Bereich dieser Seitenwände ein. Durch die schräge Anordnung der ElekUroden zueinander ..... 15 legt der Strom im oberen Bereich des Schmelzgefäßes, wo die Schmelze eine höhere Temperatur und damit verbunden eine . bessere LeiLfähigkeit aufweist, eine größere Strecke zurück. ' Auf diese Weise wird erreicht, daB die ohmechen Widerstande . entlang der verschiedenen Wegstrecken zumindest teilweise . 20 einander angeglichen werden, was zu einer homogeneren ' Verteilung der Heizleistung in der Schmelze, sowie auf der Elektrodenoberfläche führt.

Fig. 3C zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung 1 mit ... 25 mehreren ElekUrodenpaaren. Jeweils zwei der ElekUroden ,.., Elektroden 501, 502, 503 und 504, die auf gegenüberliegenden ' Seiten der Wandung 16 angeorduot sind, sind dabei zu einem . Elektrodenpaar zusammengefaBt, welches jeweils von einer ' .. Wechselstromquelle 18, beziehungeweise 20 versorgt wird.

30 Dabei sind die Elektroden 501 und 502 an die Wechselstromquelle 18 und die Elektroden 503 und 504 an die' Wechselstromquelle 20 angeschlossen.

4 7 Die ElekUrodenkonfiguration dieser Ausführungsform ist besonders geeignet, um Schmelzen mit hoher elektrischer .. . - LeiLfähigkeit zu beheizen, da durch den 'unabhängigen Betrieb I . 5 mehrerer Elektrodenpaare die Elektrodenfläche effektiv ... .. vergrößert wird und sich damit hohe Stromdichten innerhalb;' ... der Schmelze zur Erreichung auereichender Heizleistungen erreichen lassen. Die Elektrodenpaare müssen jedoch so angeorduot werden, daß ein Nebenschluß über elektrisch I 10 leitende Wandelemente, im speziellen SchmelzgefäBteile oder Elektroden vermieden wird.

Fig. 3D zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung; . ... mit mehreren ElekUrodenpaaren. Im Gegensatz zu der anhand von 15 Fig. 3C erläuterten Ausführungsform der Vorrichtung sind hier die Elektroden edoch nicht'nebeneinander, sondern .. übereinander'angeorduet. Dabei bilden die zwei Elektroden 501'' und 502 ein Elektrodenpaar, welches von der " Wechselstromquelle 18 versorgt wird und näher an der 20 Schmelzbadoberfläche oberhalb der von der Wechselstromquelle ' 20 versorgten und auf den gleichen Seiten des Schmelzgefäßes 3 angebrachten ElekUroden 503 und 504 angeorduot ist. Eine derartige Anordnung ist besonders geeignet, durch separaten Betrieb der übereinander angeorduoten Elektrodenpaare die 25 'räumliche Temperaturverteilung in der Schmelze zu beeinflussen und so beispielsweise die Form und Ausdehnung einer oder mehrerer Konvektionswalzen in der Schmelze zu steuern. 30 In Fig. 3E ist eine Ausführungsform mit einer ringförmigen '' Elektrode 501 und einer zweiten Elektrode 502 in Form einer BodenelekUrode dargestellt. Die Elektrode 501 nimmt dabei '

4 8 einen ringförmigen Bereich der Seitenwandung 16 des zylinderförmigen Schmelzgefäßes 3 mit kreieförmigem oder ovalem Grundriss ein. Anstelle des dargestellten . . kreisförmigen oder ovalen Grundrisses kann dieser auch die . , 5 Gestalt eines Vielecks aufweisen.

Selbstverständlich können auch die anderen beispielhaft ... dargestellten Ausführungsformen eine oder mehrere Bodenelektroden aufweisen. Derartige Bodenelektroden sind 10 unter anderem vorteilhaft zur gezielten.Abgabe der Heizleistung im unteren Bereich des Schmelzgefäßes. Dadurch wird eine optimale Volumenausnutzung gewährleistet, beziehungeweise Totvolumina vermieden.

... 15 Die in Fig. 3F dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung umfaBt ebenfalls wie die in Fig. 3E gezeigte Ausführungsform ein zylinderförmiges Schmelzgefä$ 3 mit kreisförmigem oder ovalem Grundriss. Die Elektroden 5 01 und 5 02 sind in der zylinderförmigen Seitenwandung angeordnet und bilden eweils 2 0 einen Bereich der Seitenwandung 1 6in Form eines Ringeegments. Ein zylinderförmiges Schmelzgefäß, wie in den I Ausführungsformen der Figuren 3E und 3F gezeigt ist, weist gegenüber quaderförmigen Schmelzgefäßen eine geringere Oberfläche der Innenwandung auf, wodurch die Ableitung von 2 5 Wärmeenergie reduziert wird. Jedoch ergeben sich bei .. ringeegmentförmigen ElekUroden stark unterschiedliche..DTD: .. Widerstandsstrecken durch die: Schmelze. Dies kann beispielsweise dadurch kompensiert werden, indem die Elektroden beispielsweise nochmals in separat betriebene 3 0 Segmente unterteilt werden...DTD:

4 9 Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, die insbesondere als kontinuierliches Einschmelzaggregat ausgelegt ist. Das Schmelzgefäß 3 ist auch bei dieser Ausführungsform bevorzugt 5 als Skulltiegel ausgeführt. Die Elektroden 5 sind auf .. gegenüberliegenden Seiten des Schmelzgefäßes 3 angeorduot und . bilden ebene Bereiche der Seitenwandung 16.: Auf dem Schmelzgefäß 3 ist eine Abdeckung 2 7 angeordnet in 1 0 welcher sich eine Einlage 3 0 für die Zugabe von Schmelzgut befindet. Die Schmelze wird über einen Ablauf 10 abgeführt.

Im Ablauf ist außerdem ein Gasbrenner angeorduot, welcher ein Erkalten der Schmelze beim Abführen durch den Ablauf verhindert. Zwischen Ablauf und Einlage ist außerdem eine 15 gekühlte Brücke 2 6 so angeordnet, daß sie von oben durch die! Schmelzbadoberfläche 24 in die Schmelze 22 eintaucht. Damit wird vermieden, daß noch nicht aufgeschmolzenes Einschmelzgut direkt in den Ablauf 1 0 geraten kann, sondern hinreichend lange im Schmelzgefäß 3 verbleibt. Im Oberofen oberhalb der 2 0 Schmelzbadoberfläche 24 ist außerdem ein Gasbrenner . angeordnet, mit welchem beispielsweise beim Anfahren die I . .. Schmelze 22 auf eine hinreichende Temperatur vorgeheizt werden kann, bis sie eine für die konduktive Beheizung auereichende Leitfähigkeit aufweist. Durch das konduktive 2 5 Heizen mit den Elektroden 5 und dem gleichzeitigen Kühlen der . Skullwände und der Elektroden 5 kommt es zu einem - Temperaturgefälle innerhalb der Schmelze vom Mittenbereich hin zu den gekühlten Wandungen. Dadurch entsteht im Mittenbereich der Schmelze 2 2 eine heiße Zone 2 3, deren 3 0 Temperatur durch das Zusammenwirken von Kühlung und Heizleistung so eingestellt werden kann, daß sie mehr als 15 0° K, vorzugsweise mehr als 2 50° K höher ist als die

5 0 Elektrodenoberflächen. Dadurch entsteht in der Schmelze außerdem eine starke Konvektionsströmung unter Ausbildung einer oder mehrerer Konvektionswalzen 2 5. Auf diese Weise wird das Schmelzgut durch das Schmelzgefäß durchgeführt und 5 es werden Totzonen in der Schmelze 22 vermieden, in denen das Schmelzgut zu lange im Schmelzgefäß verbleibt. Die Konvektion kann'des weiteren durch eine Blasdüse 3 2 unterstützt werden, durch die beispielsweise Sauerstoff oder Edelgase in die Schmelze 22 eingeblasen werden können.

Fig. 5 zeigt gemessene Diagramme von Temperaturen als .. Funktion des Heizstroms. Als Schmelzgut wurde alkalifreies Displayglas'verwendet. Die gepunktet dargestellte Kurve zeigt die Abhängigkeit'der Temperatur in der heißen Zone 23 der .. 15 Schmelze. Die mit'einer durchgezogenen Linie dargestellte! Meßkurve gibt die TemperaturmaBwerte an der Schmelzbadoberfläche 24 und die gestrichelt dargestellte ' Meßkurve die Meßwerte an der Elektrodenoberfläche wieder.

Dabei wurde für die Elektrode eine Kühlung mit zwei . 2 0 Kühlkreisen verwendet. Einer der Kühlkreise wurde dazu mit Luft als Kühlmittel betrieben,die über Fluidleitungskanäle I direkt mit einer gut wärmeleiLfähigen Platte, auf welcher das Schmelzkontaktmaterial angeorduet ist, in Berührung kommt.

Die Meßkurven zeigen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren 25 eine Temperaturdifferenz zwischen heißer Zone 25 und ' ElekUrodenoberfläche von 242 °C erreicht wurde. Dabei'läSt' sich die Temperaturdifferenz unter anderem auch dadurch noch' vergrößern, indem der Kühlluft Wasser zur Bildung eines ' .. Aerosols zugesetzt wird.

3 0 In den Figuren 6A bis 6c sind anhand schematischer Querschnitte durch ein Schmelzaggregat 1 Verfahrensschritte '

5 1 eines Startvorgangs, beziehungsweise einer Inbetriebnahme dargestellt. Fig. 6A zeigt dazu den Anfangszustand, bei welchem das Schmelzgefä$ 3 des Schmelzaggregates 1 mit festem Schmelzgut 3 5 befnllt ist. Das Schmelzgut 3 5 kann 5 beispielsweise als Scherben oder Gemenge zugegeben sein.

Als nächstes werden, wie in Fig. 6B gezeigt ist, . Startelektroden'3 7'und 3 9 in das Schmelzgut eingeführt. Die StartelekUroden 3 7 und 3 9 sind mit einer Stromquelle oder 10 Stromversorqung 4 1 verbunden. Zwischen den Elektroden 3 7 und' . ' 3 9 wird nun ein kleiner'Bereich des Schmelzguts, etwa an der ... Oberfläche mittels eines fossilen Brenners soweit erhitzt, ' ... bis dessen Leitfähigkeit'zur konduktiven Beheizung über die . .. Startelektroden auereicht. Daraufhin bildet sich durch' die 15 konduktive Beheizung zwischen den Elektroden 3 7 und 3 9 ein geschmolzener Bereich 2 2 0. Die Elektroden 3 7, 3 9 können' nun langsam'auseinandergefahren werden, wobei sich der Bereich 22 0 zwischen diesen entsprechend vergrö$ert. ' . .: ' 2 0 Gleichzei'tig können die in der Wandung des Schmelzgefä$es 3 integrierten Elektroden 51 und 52 vorgeheizt werden. Dies' I ... geschieht über jeweils eine mit dem Schmelzkontaktmaterial der Elektroden verbundene Stromversorgung 33, mit welcher eine Querbestromung und somit eine ohmeche Beheizung des 2 5 Schmelzkontaktmaterials vorgenommen wird. Die Wände des ' SchmelzgefaBes 3 können auf der der Schmelze zugekehrten Seite zusätzlich mit einem elektrisch und thermisch schlecht leitendenden Material, beispielsweise mit Keramikplatten oder SiO2-Schlicker ausgekleidet sein. ' 3 0 ' Durch die Querbestromung'wird auch im Bereich der Elektroden Schmelzgut aufgeschmolzen und bildet geschmolzene Bereiche'

221, beziehungsweise 222. Sind die Startelektroden so weit auseinandergefahren, daB diese in die Nähe der Elektroden 51 und 52 kommen, so' kommen schlieBlich die geschmolzenen...

Bereiche 221 und 222 jeweils mit dem geschmolzenen Bereich . ... 5 220 in Kontakt. Auf diese Weise wird ein geschmolzener I .. : Bereich hergestellt, welcher von einer der Elektroden 51 und 52 zur anderen reicht und eine leitfähige Brücke bildet.

,. Daraufhin kann die St'romversorqung 18 für die' beiden .... ElekUroden 51 und 52 in Betrieb genommen und so die' Schmelze .... 10 mittels dieser Elektroden mit groBer Leistung geheizt werden.

. ·,:

Bezugszeichenliste 1. Vorrichtung zur Beheizung von Schmelzen 3. Schmelzgefäß. . ... 5, 501, Elektrode. . . . 502. -

51 Schmelzkontaktfläche der Elektrode 5.

52. Elektrische Zuleitungen.: . 53 Schmelzkontaktmaterial der Elektrode 5...DTD: . . 54 Stützkonstruktion für SchmelzkontakÜmaterial 53 56 Halteblech..

6 Kühlmittelanschlüsse.

. 61 Anschlüsse für ersten Kühlkreis : 62 Anschlüsse für zweiten Kühlkreis . . . 7 Rohre des Skulltiegels. . . 9 Zulauf -. 10. Ablauf. 11 Schmelzgutrinne.. 13 Feuerfestkragen:. 14 Boden des Schmelzgefäßes 3 . 15 Bodenablauf; .. . 16 Seitenwandung des Schmelzgefäßes 3.

161, 162 schräg gestellt Seitenwände des Schmelzgefaßes 3 18, 20, 33 Wechselstromquelle:: ..

22 Schmelze..

220, 221, geschmolzene Bereiche.

.: 222. .. .

. 24 Schmelzbadoberfläche 25 Konvektionswalze 26 Brücke. .

2 7 Abdeckung 2 8, 2 9 GasUrenner 3 0 Einlage.

. 32 Blasduse I. 34.. Zuleitungen 3 5 festes.Schmelzgut . 3 7, 3 9 StartelekUroden 4 1 Stromversorqung für Startelektroden 37, 3 9