CN101597134A - 玻璃精密退火装置及其退火工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大规格玻璃精密退火的装置，该装置可以改善精密退火炉的温场不均匀性和减小退火炉的温度波动性，从而提高大规格玻璃精密退火质量。玻璃精密退火装置，包括盖板和中空柱体，所述盖板设置在所述中空柱体上，玻璃设置在中空柱体内，玻璃与中空柱体之间、玻璃与盖板之间设置有绝热材料。本发明采用绝热材料使大块玻璃处于一个等温体内，从而减少退火炉温度不均匀引起的径向温差和轴向温差，还可以抵抗炉温波动对玻璃的退火质量的影响，从而提高大规格玻璃精密退火质量，退火后的大块玻璃的应力均匀性≤2nm/cm，光学均匀性≤2×10^－6，应力均匀性达到2类。

Description

玻璃精密退火装置及其退火工艺

技术领域

本发明涉及一种玻璃精密退火装置及其退火工艺，特别适用直径600～800mm、厚度160～200mm的大规格玻璃精密退火装置及其退火工艺。

背景技术

大规格的光学玻璃一般运用在高精度的测试仪、大型天文望远镜或空气动力学研究中所使用的干涉仪平板等方面，这些应用对玻璃的质量提出了特别高的要求，尤其是玻璃的应力和均匀性，大多数应力双折射要求≤2nm/cm，光学均匀性≤5×10^-6甚至≤2×10^-6，应力均匀性为2类甚至1类。光学玻璃的应力分为三类，即热应力、结构应力和机械应力，均匀性指光学均匀性和应力均匀性，结构应力和部分均匀性是由于化学组分的不一致产生的，可以通过特殊的熔炼工艺进行消除，而热应力和由热应力产生的光学不均匀性以及应力不均匀性只能靠精密退火来消除，而为了达到以上均匀性和应力双折射指标，对退火炉的控制精度、温场均匀性、温场波动性、玻璃的装炉方式、精密退火工艺的合理性等都有非常高的要求，而目前最大的问题就是工装设备无法满足这些要求，特别是退火炉本身的温场均匀性和温场波动性非常不容易满足这些要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大规格玻璃精密退火的装置，该装置可以改善精密退火炉的温场不均匀性和减小退火炉的温度波动性，从而提高大规格玻璃精密退火质量。

本发明还要提供一种上述退火装置的退火工艺。

本发明解决技术问题所采用的技术方案：玻璃精密退火装置，包括盖板和中空柱体，所述盖板设置在所述中空柱体上，玻璃设置在中空柱体内，玻璃与中空柱体之间、玻璃与盖板之间设置有绝热材料。

进一步的，所述中空柱体的底板与中空柱体是分体结构。

进一步的，在所述中空柱体外还设置有支撑架，在所述支撑架上还设置有一层带有盖板的中空柱体。

进一步的，所述带有盖板的中空柱体是一层、二层或多层。

进一步的，所述盖板和底板采用不锈钢制成，所述中空柱体采用铸铁制成。

进一步的，所述中空柱体是圆柱体，所述盖板的直径与中空柱体的内径相等，所述底板的直径大于或等于中空柱体的外径。

进一步的，所述玻璃与中空柱体之间的绝热材料采用硅酸铝纤维棉，所述玻璃与盖板和底板之间的绝热材料采用硅酸铝纤维纸。

进一步的，在所述中空柱体的下部还设置有脚架。

玻璃精密退火工艺，该工艺包括以下步骤：

1)在底板上铺一层硅酸铝纤维纸，用吊具将准备好的玻璃放在硅酸铝纤维纸上，再在玻璃的上表面上铺一层硅酸铝纤维纸，在玻璃周围包裹上硅酸铝纤维棉，再用吊具将中空柱体套在包裹好的玻璃外面，盖上盖板；

2)用铲车将其送入退火炉内，以3～6℃/h升温，在Tg±20℃保温150～800h，再以0.05～0.5℃/h降温，降温80～200℃后，再以1～10℃/h降温，降到200℃后断电并关闭风扇，自然降温至室温。

进一步的，在所述步骤1)之前还有步骤：将脚架置于工作场内，将底板置于脚架上。

进一步的，在所述步骤1)后还有步骤：将支撑架放在脚架上，设置在中空柱体外，再按照步骤1)的方式在支撑架上装好上层玻璃。

进一步的，所述Tg±20℃优选Tg±10℃，所述0.05～0.5℃/h优选0.05～0.2℃/h。

本发明的有益效果是：本发明采用一定厚度的导热系数大和热容较大的不锈钢和铸铁材料，并采用绝热材料硅酸铝纤维棉和硅酸铝纤维纸，使大块玻璃处于一个等温体内，从而减少退火炉温度不均匀引起的径向温差和轴向温差；由于玻璃边缘采用绝热材料绝热，上下表面通过导热系数大的不锈钢板进行热交换，从而达到径向温差小、大面温度均匀的目的，还可以抵抗炉温波动对玻璃的退火质量的影响，从而提高大规格玻璃精密退火质量。利用本发明装置并配以精密退火工艺，退火后的大块玻璃的应力均匀性≤2nm/cm，光学均匀性≤2×10^-6，应力均匀性达到2类。

附图说明

图1是本发明的主视图的剖视图。

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的精密退火装置包括盖板1和中空柱体2，所述盖板1设置在所述中空柱体2上，需要退火的玻璃9设置在中空柱体2内，玻璃9与中空柱体2之间、玻璃9与盖板1之间设置有绝热材料。

上述中空柱体2的底板3与中空柱体2是分体结构，在中空柱体2外还设置有采用槽形钢制成的支撑架8，在所述支撑架8上还设置有一层带有盖板1的中空柱体2，在实际应用中可根据退火炉的大小和需要退火的玻璃的厚度来决定设置几层带有盖板1的中空柱体2，可以是一层、二层，也可以是多层，也就是说，根据退火炉的大小和需要退火的玻璃的厚度来决定一次放置几块玻璃，图1表示的是二层。

上述盖板1和底板3可采用不锈钢制成，中空柱体2可采用铸铁制成，中空柱体2可以是圆柱体，如图2所示，盖板1的直径与中空柱体2的内径相等，底板3的直径大于或等于中空柱体2的外径。中空柱体2还可以是长方体、正方体等形状。上述玻璃9与中空柱体2之间的绝热材料可采用硅酸铝纤维棉4，玻璃9与盖板1和底板3之间的绝热材料可采用硅酸铝纤维纸5。硅酸铝纤维棉4和硅酸铝纤维纸5分别与中空柱体2、盖板1和底板3紧密接触。硅酸铝纤维纸5大约1～3mm厚，硅酸铝纤维棉4大约50～75mm厚，硅酸铝纤维纸5可以避免玻璃9和不锈钢盖板1和底板3直接接触，因为玻璃和不锈钢的膨胀系数不同，直接接触会导致玻璃炸裂。硅酸铝纤维棉4主要起隔热的作用。

为了方便铲车进铲，在上述装置的下部还设置有采用槽形钢制成的脚架6，如图2所示，脚架6还可以起到将需要退火的玻璃与退火炉隔离的作用，使玻璃的温场更均匀。在盖板1上设置有圆环7，方便起吊。

本发明配合大型气流式光学玻璃精密退火炉使用，其炉膛温场均匀性≤±3℃，控制精度±0.1℃，功率45～60KW，气密性较好。

以下以一次放置2块玻璃来说明本发明的退火工艺，该工艺包括以下步骤：

1)先将已经粗退火的大块玻璃进行大面加工和侧面研磨，要求大面要平整和光滑，侧面无硬物，再根据玻璃的规格选择合适的不锈钢底板3，不锈钢盖板1和铸铁中空柱体2，同时准备好硅酸铝纤维棉4和硅酸铝纤维纸5；

2)将脚架6置于工作场内，再将底板3置于脚架6上，并在底板3上铺一层至少和玻璃直径大小相同的硅酸铝纤维纸5，用吊具将准备好的玻璃9放在硅酸铝纤维纸5上，再在玻璃9的上表面上铺一层硅酸铝纤维纸5，在玻璃9周围均匀包裹上硅酸铝纤维棉4，用铁丝将硅酸铝纤维棉4固定，防止硅酸铝纤维棉4下垂，导致玻璃9裸露在空气中，影响退火质量，再用吊具将中空柱体2套在包裹好的玻璃9外面，盖上盖板1；

3)将支撑架8放在脚架6上，设置在中空柱体2外，再按照步骤2的方式在支撑架8上装好上层玻璃，用铲车将其送入退火炉内，置于退火炉内中央位置，以3～6℃/h升温，在Tg±20℃保温150～800h，再以0.05～0.5℃/h降温，降温80～200℃后，再以1～10℃/h降温，降到200℃后断电并关闭风扇，自然降温至室温。

上述Tg±20℃优选Tg±10℃，上述0.05～0.5℃/h优选0.05～0.2℃/h。

Claims (12)

1.玻璃精密退火装置，其特征在于：包括盖板(1)和中空柱体(2)，所述盖板(1)设置在所述中空柱体(2)上，玻璃(9)设置在中空柱体(2)内，玻璃(9)与中空柱体(2)之间、玻璃(9)与盖板(1)之间设置有绝热材料。

2.如权利要求1所述的玻璃精密退火装置，其特征在于：所述中空柱体(2)的底板(3)与中空柱体(2)是分体结构。

3.如权利要求1或2所述的玻璃精密退火装置，其特征在于：在所述中空柱体(2)外还设置有支撑架(8)，在所述支撑架(8)上还设置有一层带有盖板(1)的中空柱体(2)。

4.如权利要求1或2所述的玻璃精密退火装置，其特征在于：所述带有盖板(1)的中空柱体(2)是一层、二层或多层。

5.如权利要求1或2所述的玻璃精密退火装置，其特征在于：所述盖板(1)和底板(3)采用不锈钢制成，所述中空柱体(2)采用铸铁制成。

6.如权利要求1或2所述的玻璃精密退火装置，其特征在于：所述中空柱体(2)是圆柱体，所述盖板(1)的直径与中空柱体(2)的内径相等，所述底板(3)的直径大于或等于中空柱体(2)的外径。

7.如权利要求1或2所述的玻璃精密退火装置，其特征在于：所述玻璃(9)与中空柱体(2)之间的绝热材料采用硅酸铝纤维棉(4)，所述玻璃(9)与盖板(1)和底板(3)之间的绝热材料采用硅酸铝纤维纸(5)。

8.如权利要求1或2所述的玻璃精密退火装置，其特征在于：在所述中空柱体(2)的下部还设置有脚架(6)。

9.玻璃精密退火工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：

1)在底板(3)上铺一层硅酸铝纤维纸(5)，用吊具将准备好的玻璃(9)放在硅酸铝纤维纸(5)上，再在玻璃(9)的上表面上铺一层硅酸铝纤维纸(5)，在玻璃(9)周围包裹上硅酸铝纤维棉(4)，再用吊具将中空柱体(2)套在包裹好的玻璃(9)外面，盖上盖板(1)；

2)用铲车将其送入退火炉内，以3～6℃/h升温，在Tg±20℃保温150～800h，再以0.05～0.5℃/h降温，降温80～200℃后，再以1～10℃/h降温，降到200℃后断电并关闭风扇，自然降温至室温。

10.如权利要求9所述的玻璃精密退火工艺，其特征在于：在所述步骤1)之前还有步骤：将脚架(6)置于工作场内，将底板(3)置于脚架(6)上。

11.如权利要求9或10所述的玻璃精密退火工艺，其特征在于：在所述步骤1)后还有步骤：将支撑架(8)放在脚架(6)上，设置在中空柱体(2)外，再按照步骤1)的方式在支撑架(8)上装好上层玻璃。

12.如权利要求11所述的玻璃精密退火工艺，其特征在于：所述Tg±20℃优选Tg±10℃，所述0.05～0.5℃/h优选0.05～0.2℃/h。

Images