CN101955314A

CN101955314A - 用于熔体的连续熔炼或精炼的方法和装置

Info

Publication number: CN101955314A
Application number: CN2010102313464A
Authority: CN
Inventors: 乌韦·科尔伯格; 西比勒·努特根斯; 安德烈亚斯·格罗斯
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2011-01-26
Also published as: DE102009033501B4; KR20110007068A; JP2011020918A; JP5822443B2; DE102009033501A1; US20110243180A1

Abstract

本发明涉及用于熔体的连续熔炼或精炼的方法和装置。本发明特别地涉及所述从熔体连续生产产品的方法，其中在壳坩锅将熔体加热到预定温度，壳坩锅的底由非导电的导热性材料制成。

Description

用于熔体的连续熔炼或精炼的方法和装置

技术领域

本发明特别地涉及从玻璃熔体连续生产玻璃和玻璃陶瓷产品的方法和装置。

背景技术

玻璃产品，特别是诸如高纯度的玻璃和玻璃陶瓷，一般是在由贵金属(诸如铂或铂合金)以及由石英玻璃制成的熔炼容器中生产的。然而，这些产品具有已知的缺点，诸如，例如，由于被夹带进入玻璃熔体内的离子铂所导致的泛黄(yellowing)和/或在被夹带的铂粒子上的散射效应以及条纹和由于石英玻璃坩埚材料溶入玻璃熔体内所导致的其它的不均匀性(inhomogeneities)。

另外，在每种情况下，用于高纯度的玻璃和玻璃陶瓷的玻璃熔体对于所用的坩埚材料通常具有相当大的侵蚀性。结果，发生设备的耗损和生产能力的过早结束。

从DE 102 44 807 A1已知应对这些缺点的、采用所谓的壳熔炼单元(skull melting unit)的补救方法，所述壳熔炼单元包括由用水冷却的铜管构建的多匝线圈和由金属(Cu、Al、Ni-Cr-Fe合金，或者可能是Pt)制成的管组成的并具有与所述线圈轴平行的栅栏样排列的壳坩锅。壳坩锅的金属管必须具有最小间距，以便能够使被施加的高频电场深入存在于所述壳坩锅内的流体玻璃并通过直接与产生的涡流输入耦合(in-coupling)以进一步将流体玻璃加热。在被冷却的金属坩埚和热玻璃之间形成固化的/结晶的本征材料(intrinsic material)的壳。其具有保护金属坩埚免受侵蚀性玻璃攻击以及保护玻璃免于夹带自金属的杂质的作用，并形成了渗漏屏障和实现了从玻璃向冷却介质的热损失减少。

这些作用通过所述的熔炼方法来实现。另外，有可能制造具有良好质量的玻璃产品。然而，所述熔炼方法具有如下所述的缺点。

必需高于1000V的高的工作电压反复导致火花放电，主要是在线圈和坩埚之间产生，特别是在多尘的环境下。这可以导致长时间的操作中断，从而导致生产成本高。

高电压对操作所述单元的人构成了潜在的危险源。

由于复杂的设计，坩埚的构建是耗时的和成本密集型的。

要求两个冷却回路，即，一个用于线圈，另一个用于坩埚。这导致了额外的成本。

结果，产生了总电功率的10到20％的空载功率(idle powers)，其特别地由在坩埚处的电压降所导致。

从关于陶瓷材料的部分连续熔炼的文献中已知的是使用感应器坩埚(inductor crucible)来操作的单元，所述文献为例如DE 41 06 537 A1，DE 41 06 536 A1，DE 41 06 535 A1。这些文献涉及的是，通过在高频和中频的感应熔炉中进行感应加热来进行陶瓷材料的部分连续熔炼，熔炉的熔炼线圈围绕凝壳坩埚(壳坩锅)并包括泄漏装置。所述单元在文献中用于例如锆砂的熔炼。熔炼温度为大约2700℃。

另外提供了一个发明，该发明使用了具有1％的SiO₂含量的单斜氧化锆。熔融材料在出炉时(on tapping)被转移到被冷却的通路系统中，其又用来淬灭进料材料。

然而，在上述文献中描述的熔炼装置不能用来制造玻璃或玻璃陶瓷，因为这两类物质倾向于只形成相对薄的凝壳。因此，形成的所述凝壳(或又被称作壳层)仅以非常小的程度将熔体体积与用水冷却的线圈分开。火花放电可在线圈和玻璃体积之间产生。另外，存在有薄的壳层导致大量能量从熔体体积向冷却水散逸的缺点。另外，与陶瓷材料的粘度相对比，玻璃熔体的粘度经常改变，这表现为在熔点处粘度曲线的跃变。这经常导致所述壳不是硬质的，而是保持为软质的和可变形的。部分地形成了结晶化区域和玻璃态区域的混合物。因此，玻璃中的这种壳往往在机械上不是很持久。

在小型容器的情况下，流体熔体内容物对该小型容器施加小的流体静压，这可能是足够的。相比之下，在表现出高的流体静压的大型熔炼单元的情况下，这可以导致破裂，随后发生进料材料的渗漏。

另外，能量被用作感应器的线圈所吸收，以及被金属底所吸收，不再被熔炼过程所利用。为了能够使用感应器坩埚进行完全加热，必须确保尽可能有效的能量输入。必须以可能最大的程度使作为熔炼单元的金属材料的损失最小化。然而，反对在熔炼单元中使用陶瓷，因为许多玻璃和玻璃陶瓷熔体显示出对陶瓷材料的高侵蚀性。因此，如果将由耐火组分制成的陶瓷用于熔炼单元，不具有足够的漏泄防护。另外，陶瓷内衬的溶出产物在玻璃内导致条纹、气泡、变色和其它瑕疵，其可以对所述产品的质量造成实质性损害。

Torge Behrens的论文“Process-Oriented Analysis of Inductive Skull Melting Technology Using a Transistor Inverter”特别地涉及在感应器坩埚中间歇式熔炼玻璃熔体。然而，其中所述的坩埚表现出的缺点是它们的使用寿命相对短暂。

因此提出了一个问题，即提供其中在连续进行熔炼操作或精炼操作时用于借助电磁场直接加热玻璃熔体的方法和装置。

发明内容

本发明的目的在于避免上述的缺点，诸如缺乏耐火花放电性，高的能量损失，以及缺乏渗漏防护，同时保留积极的效果，诸如玻璃产品的高纯度和坩埚的长使用寿命。

用于从玻璃熔体制造玻璃或玻璃陶瓷产品的本发明方法包括以下的方法步骤：

将熔体原材料或预熔体(pre-melt)送进感应器坩埚内，

在感应器坩埚内借助于高频交变场将熔体加热到预定温度，

其中感应器坩埚的壁包括导电性感应器，并且底由非导电性的导热性材料制成，底在20℃的温度下的电导率小于10^-3S/m，优选小于10^-8S/m，

将被加热到预定温度的熔体连续卸料，

其中将侧壁和底冷却，以便在坩埚的内部形成壳层，和

其中感应器坩埚的侧壁包括或形成用于施加高频场的线圈，和

其中，在长期操作中，所述坩埚具有至少两个月的使用寿命或在长期操作中被操作至少两个月。使用本发明的坩埚还可能获得明显更长的使用寿命。优选地，操作时间为至少半年。在这种情况下，被短暂中断的操作也被认为是长期操作，只要坩埚的至少85％的操作时间处于熔炼操作状态下即可。

熔体的加热优选借助于频率在70kHz到2MHz的范围内的电磁场来进行。在这种情况下，令人惊讶地发现，对于玻璃而言，也可能使用频率小于100kHz、甚至是小于90kHz的操作。其中需要说明的一点是，这对于减少来自所述单元的电磁辐射而言是有利的。

在这种情况下，感应器或坩埚侧壁可被特别地设计为单匝的。这显著降低了火花放电的危险，因为，此时，较高的电势差只存在于感应器间隙的区域内。另外，与多匝坩埚相比，工作电压有所降低，这增加了操作安全性。

所述方法特别优选地被用于从玻璃熔体连续生产玻璃产品。所述的装置和方法还被证明适用于由玻璃连续生产和/或连续精炼得到玻璃陶瓷。根据本发明，在这种情况下，玻璃陶瓷可被理解为特别是指这样一种材料，即该材料具有微晶和残留玻璃相，残留玻璃相的比率为至少0.01个体积百分数、优选0.1个体积百分数。

用于从玻璃熔体生产玻璃或玻璃陶瓷产品的相应装置至少具有以下的特征：

用于送进熔体原材料或用于送进预熔体的机构，

用于将熔体加热到预定温度的感应器坩埚，

其中感应器坩埚的壁优选包括单匝导电性感应器并且感应器坩埚的底包括非导电性的导热性材料，

用于冷却侧壁和底的机构，

用于将已被加热到预定温度的熔体连续卸料的机构，

所述装置可被构建为熔炼和/或精炼组件。

在本发明的情况中，被认为是用于所述底的导热性材料一般是热导率为至少20W/m·K的那些材料。

根据本发明的一个实施方案，底材料的热导率优选大于85W/m·K，特别优选大于150W/m·K。

底材料在20℃的温度下的电导率优选小于10^-3S/m，特别优选小于10^-8S/m。

包含氮化物的材料，优选氮化物陶瓷，已被证明有利地作为适合的底材料，特别地还有由氮化铝制造的陶瓷。另外适合的物质尤其是氮化钛、氮化硼和氮化硅。尽管氮化钛具有良好的热导率，其在纯形式下是金属性的。为防止高的电流传导，可以将该材料例如以与其它材料的混合物的形式或以与其它材料形成的混合化合物的形式使用。一般说来，上述的用于所述底元件的材料可以彼此或与其它材料呈混合物或混合化合物的形式存在。还可想像的是，使用这些材料作为坩埚底或坩埚侧壁的区域内的涂层。

一般说来，氮化物陶瓷具有的优点是，它们具有相对高的热导率，另外还具有相对低的表面能。后者导致的事实是，熔体根本不参与或只以较小的程度参与与底材料的化学结合。这具有的优点是，所形成的壳材料或壳可以非常简单的方式被除去。如果坩埚底被设计为例如被除去的话，所述壳材料可从下方被简单地取出。在这种情况下，实际的底材料不像常规情况中的那样被机械处理或化学处理所侵蚀。在所述坩埚要用于多种材料例如多种具有不同组成的高纯度玻璃的熔炼时，这一材料优点是尤其重要的。坩埚的“清理(cleaning)”和新的组合物的熔炼则可在极短的时间内进行。

就高热导率和低电导率方面而言，特别有利的是氮化铝陶瓷，其作为绝缘体材料，具有特别高的热导率以及高温稳定性和高的电绝缘能力。如有必要，该材料可与其它材料组合使用以便更进一步地改善性质。例如，可能是用于例如改善耐化学品性的其它材料的涂层或混合物。

另一个明确的改善源于使用包含氮化硼的氮化铝陶瓷。尽管这种材料与纯的氮化铝陶瓷相比具有较低的热导率，但是获得明显的优点。一般说来，当所述热导率为至少85W/m·K时可以获得这些优点。因此，该混合型陶瓷被证明是明显容易进行加工的。又一个优点是更低的介电常数。对于纯的氮化铝而言，在1MHz下的介电常数的数值一般为约9。对于具有以上所给出的最小热导率的包含氮化硼的氮化铝陶瓷而言，该值可被降低到小于8.0。一般说来，具有这种介电常数的材料被证明有利地使得在底部内的介电损耗最小化。

有利地是，使用具有低氧含量的氮化物陶瓷，因为氮化铝的热导率在很大程度上取决于氧含量。随着氧含量增加，热导率渐近地降低。由于这个缘故，优选使用小于2摩尔％的氧含量的氮化铝陶瓷作为底材料。

另外，氮化铝相对容易被氧化，氧化速度随着温度线性地增加。因此，底材料的充分冷却是重要的，以防止底材料一方面被大气氧所氧化以及在另一方面尤其被来自熔体的氧所氧化。一旦这种过程开始，其导致自我强化过程：温度升高导致氧化增强，而氧化增强使材料的热导率降低并反过来又导致温度增加。在本发明特别优选的实施方案中，底的冷却方式是这样的，即在面对所述熔体那侧上的表面温度或在其内侧上的表面温度小于750℃，优选小于500℃。

本发明优选的低氧含量以及由此导致的对上述自我强化过程的防止，增加了坩埚的使用寿命。

如果坩埚的尺寸超过某一尺寸，则出现以下问题：难以制造具有用于坩埚底的足够大小的氮化物陶瓷元件，或者这样的氮化物陶瓷元件根本就买不到。

因此，对于大型坩埚的情况而言，其优选被提供为：坩埚的底包括若干组件，优选由氮化物陶瓷制成。坩埚底因此由至少两个组件借助于铺面(tiling)所构成。在这种情况下，单独的组件可以例如具有相互接合元件，借助于此，有可能将单独的组件联结在一起。这些元件可以是例如舌状物和凹槽，其在一方面用于各组件的连接，并在另一方面用于防止所述组件相对于彼此发生位移。

坩埚的侧壁也可被涂覆。尤其是，在这种情况下，氧化铝涂层可进一步地改善坩埚的性质。氧化铝也是高度电绝缘的。这种或别的绝缘涂层可被施用于所述感应器，例如，被施用于感应器间隙的区域内，并防止那里的短路。另一种可能性还有塑料涂层，以便改善对熔体的电绝缘性。在这种情况下特别适合的是特氟隆(Teflon)。一般说来，在这种情况下，其上被施加有涂层的金属具有至少50W/m·K的热导率是有利的。用于这一目的而被特别考虑的有铜，铝，银，还可考虑黄铜。诸如铬镍铁合金(Inconel)、镍基钢合金的材料具有太差的热导率。在这方面已经发现，进入冷却水内的能量散逸太小，并且特氟隆层在操作期间在几百个小时之后分离。如果使用特氟隆涂层，则另外有利于的是将坩埚上存在的接缝焊接或使用硬焊料产生接缝。在任何情况下，软焊料接缝都是缺点。因为当施加特氟隆层时的温度暴露为约400℃，常规的软焊料熔融并滴落。

本发明的装置显示了用于壳坩锅的特别高的效率。可证实的是，可以实现以下的效率，即其中输入电功率的至少40％作为热输入被引入到熔体中。

在操作中，可以获得大于2500℃、甚至显著大于3000℃的温度。其中需要说明的一点是，这允许实现玻璃和/或玻璃陶瓷的快速精炼，这对于连续生产和/或精炼操作是有利的，或者甚至使得这种方法完全可行。因此，所述方法还允许生产迄今为止不能被生产的、不然就是只能困难地被生产的玻璃和玻璃陶瓷。可想像的尤其是超高熔炼玻璃(ultrahigh-melting glasses)。

就借助于所述装置的本发明的方法而言，因为实现了非常节能的、快速的加热，使得新工艺设计成为可能。因此，可以实现更陡峭的温度曲线，更好的精炼，以及玻璃或陶瓷的组分的其它氧化状态。

本发明的装置被设计用于连续操作。连续操作被理解为是指其中熔融物质被连续卸料的操作方式。所述进料材料的引入也可以连续或间歇的方式进行。

在这种情况下，在连续操作期间，熔体的卸料可以经由连接于坩埚底的陶瓷或贵金属的管或者经由由这些材料制成的通道连续地进行。作为替代或额外地，熔体还可经由感应器坩埚的导电性壁被连续地卸料。当本发明的装置被用作连续精炼玻璃和/或玻璃陶瓷的组件时，经由感应器坩埚的导电性壁引入熔体也是一种可能性。

在这种情况下，有可能在所述熔体的进料线路和流出线路之间提供绝缘元件或连接元件，这一方面使感应器壁与实际的进料路线和流出线路是电绝缘的，并且在另一方面对于熔体的侵蚀性攻击不敏感。因此，一般说来，与壳坩锅的设计无关，特别地还与是否提供了由氮化物陶瓷制成的底无关，本发明涉及用于熔体进料到坩埚内或从坩埚流出的装置，其中由具有良好热导率和差电导率的材料制成的连接元件，即，例如，由氮化物陶瓷制成的连接元件穿过坩埚的底或壁。

与熔体的流出和/或在精炼组件的情况下与熔体的流入的布置无关，特别优选的是流出或流入至少在开口到坩埚中的第一工段内被构建为具有高热导率和低电导率的陶瓷元件。低电导率被理解为是指小于10^-3S/m的值，优选小于10^-8S/m的值；良好热导率被理解为是指大于20W/m·K的值，优选大于85W/m·K的值，特别优选大于150W/m·K的值。特别优选的是，这种组件可由包含氮化铝的陶瓷制造。用这种方法，有可能实现非常高的温度稳定性以及受流过感应器坩埚的高频电流的影响尽可能小。

本发明的优选的增强方案(A preferred enhancement)提供了连接元件被冷却。这可借助于其自己的冷却回路进行；然而，所述连接元件还可有利地被联结至坩埚的冷却回路。

根据本发明的另一个变体，根据本发明的连接元件的冷却，所述连接元件实际上具有高的热导率，足以冷却伸出通过所述连接元件到所述熔体中的贵金属管或贵金属通道。那么，有利地是，该管或该通道在这一区域内不再需要单独地进行冷却。

然后可以使同样的熔体进料贵金属元件与该绝缘元件或连接元件联接。这两种元件可以特别有利的方式联合地被用作流入或流出，还特别地被用作调理工段(conditioning segment)。在这种情况下，在陶瓷元件中，熔体优选被冷却到允许所述熔体通过贵金属元件的温度。这两种元件可以彼此独立的方式被设计为通道或管。该调理工段以很简单的方式允许具有非常高的熔体温度的壳坩锅与其它的用于玻璃产品生产的装置诸如例如用于玻璃成形的设备连接。例如，辊筒装置可与调理工段联接。为了调理熔体，可以提供至少一个加热装置以及至少一个冷却装置。由于陶瓷的高热导率和电绝缘，这允许进行熔体的加热(又称感应加热)以及熔体的冷却。

显然，这种流入或流出，特别是以调理工段的形式，还可与不同于本发明的感应器坩埚的熔炼或精炼组件合作使用。例如，这些调理工段还可被联结至具有分开的线圈的常规壳坩锅。

因此，在本发明的范围内，甚至一般说来，具有流入和流出，或者特别是具有用于调理玻璃和/或玻璃陶瓷熔体的调理工段，其具有第一熔体进料元件和与第一熔体进料元件联接的第二熔体进料元件，其中第一熔体进料元件是陶瓷管或陶瓷通道，第一熔体进料元件的陶瓷包含氮化铝，并且其中第二熔体进料元件是贵金属管或贵金属通道。可以为这两个元件提供加热元件和冷却元件。例如，熔体在通过调理工段时可被全部冷却，但是可以随后在贵金属元件处进行加热，以便使朝向熔体中心方向的横截面内的温度梯度降低，并从而获得更均匀的温度分布。如果使用壳坩锅，诸如，特别是根据本发明的感应器坩埚，调理工段优选被构建为使得陶瓷元件连接于壳坩锅并且贵金属元件与其联接。该调理工段还可被用于熔体的进料，例如在连续精炼组件中的情况中。在这方面，也提供了陶瓷元件与坩埚的连接。在这种情况下，熔体首先经过贵金属元件，随后经过陶瓷元件。

特别地适用于所述陶瓷元件的还有包含氮化硼的氮化铝陶瓷。适用于所述贵金属元件的是在玻璃熔炼技术领域中使用的常见金属，诸如铂和铂合金或铱和铱合金。

正如在本文开始时所提到的，因为本发明的装置以及使用该装置实施的方法也适用于只形成薄的壳层的那些材料，从而还为所谓的短玻璃(short glasses)提供了特别有利的应用。短玻璃是具有陡峭的粘度曲线的玻璃。特别是，在这种情况下，所述方法适用于在粘度值10^7.6dPa·s到10³dPa·s之间存在最多500℃的温度间隔的“短”玻璃的熔炼和/或精炼。通常在具有高的硼酸盐含量的硼酸盐玻璃中观察到陡峭的粘度曲线。在这种情况下，获得了本发明的熔炼和/或精炼方法的特定的优点。首先，所述玻璃在化学上具有十足的侵蚀性。由于结合了不导性底作为感应器坩埚的组成部分，获得了非常均匀的场分布。特别是在短玻璃的情况下，而且还对于在固定温度下熔融的非玻璃态材料的情况，场的均匀性导致相应更均匀的温度分布，从而形成了更一致的壳层。因此，熔体与底和/或侧壁的接触被有效地防止，尽管只是薄的壳层。壳层厚度的不均匀性另外可以导致更快的侵蚀或甚至熔体渗漏。在具有高化学侵蚀性的、包含高含量硼酸的材料的情况中，情况尤其是这样的。

另外，包含硼酸的玻璃经常具有高的阿贝数，并因此提供良好的光学玻璃。然而，特别是对于这种玻璃而言，希望高的纯度。这也通过本发明装置内的格外一致的壳层得以确保，因为可以防止与侧壁材料的接触。

然而，不是所有的包含硼酸盐的玻璃都适用于直接感应加热，因为一些玻璃不与场发生充分的耦合。在玻璃只有低的碱含量的情况中，情况尤其是这样的。低的碱含量是所希望的，因为碱氧化物进一步降低具有高硼酸含量的玻璃朝向化学稳定性更差的方向变化的现有趋势。另一方面，碱氧化物显著增加熔体的传导率，这改善了在感应加热期间的与电磁场的耦合。

然而，具有至少25mol％的摩尔比例的作为构成成分的至少一种金属氧化物(其中的金属离子是二价的或更高价的)且在进料材料中二氧化硅与硼酸盐的摩尔比例小于或等于0.5的包含硼酸盐的玻璃也被证明是适合的。在这种情况下，在进料材料中的包含碱的化合物的摩尔比例小于2％，优选小于0.5％。这些玻璃因此与交变场耦合，而与碱含量无关。

在这方面，特别适合的是包含硼酸盐的低碱材料，诸如，特别是包含高的硼酸含量的硼硅玻璃或硼酸盐玻璃，其具有以下组成：

B₂O₃ 以15到75mol％存在，

SiO₂ 0到40mol％，

Al₂O₃，Ga₂O₃，In₂O₃ 0到25mol％，

∑M(II)O，M₂(III)O₃ 15到85mol％，

∑M(IV)O₂，M₂(V)O₅，M(VI)O₃ 0到20mol％，和

∑M(I)₂O 小于0.50mol％，和

其中

X(B₂O₃) ＞0.50，

其中

X(B₂O₃)＝B₂O₃/(B₂O₃+SiO₂)，

M(I)＝Li，Na，K，Rb，Cs，

M(II)＝Mg，Ca，Sr，Ba，Zn，Cd，Pb，Cu，

M(III)＝Sc，Y，⁵⁷La，⁷¹Lu，Bi，

M(IV)＝Ti，Zr，Hf，

M(V)＝Nb，Ta，

M(VI)＝Mo，W。

此时，求和符号”∑”表示在该求和符号后所列举的全部摩尔比例的总和。所给出的的百分数是以mol％表示的摩尔比例。X(B₂O₃)＝B₂O₃/(B₂O₃+SiO₂)仍表示网络形成物B₂O₃对SiO₂的摩尔比例的摩尔分数。

在这一组成范围内，特别是对于玻璃态材料诸如包含高的硼酸含量的硼硅玻璃或硼酸盐玻璃的生产而言，熔体的组成有利地经过选择，从而使得B₂O₃的摩尔比例为15到75mol％并且摩尔分数X(B₂O₃)＞0.52。特别优选地，对于进料材料的组成而言，B₂O₃的比例被选择为处于20到70mol％的范围内，∑M(II)O，M₂(III)O₃的比例，即具有二价和三价金属离子的氧化物的摩尔比例的总和被选择为处于15到80mol％的范围内，并且X(B₂O₃)被选择为＞0.55。

进一步地，在包含硼的进料材料的上述组成范围内，当在进料材料中的以下组成处于以下比例时，这一组成范围对于玻璃的光学性质而言是特别有利的：

B₂O₃ 28到70mol％，

B₂O₃+SiO₂ 50到73mol％，

Al₂O₃，Ga₂O₃，In₂O₃ 0到10mol％，和

∑M(II)O，M₂(III)O₃ 27到50mol％，和

X(B₂O₃) ＞0.55。

特别优选地，在用于生产具有高硼酸含量的硼硅玻璃和硼酸盐玻璃的情况下，选择以下的进料材料组成，其中：

B₂O₃ 36-66mol％，

SiO₂ 0-40mol％，

B₂O₃+SiO₂ 55-68mol％，

Al₂O₃，Ga₂O₃，In₂O₃ 0-2mol％，

∑M(II)O，M₂(III)O₃ 27-40mol％，和

∑M(IV)O₂，M₂(V)O₅，M(VI)O₃ 0-15mol％，和

X(B₂O₃) ＞0.65。

根据本发明的另一个实施方案，对于制备包含高硼酸含量的光学用硼硅玻璃和硼酸盐玻璃而言，特别适合的是，选择加料材料的组成，从而具有以下的摩尔比例：

B₂O₃ 45-66mol％，

SiO₂ 0-12mol％，

B₂O₃+SiO₂ 55-68mol％，

Al₂O₃，Ga₂O₃，In₂O₃ 0-0.5mol％，

∑M(II)O 0-40mol％，

∑M₂(III)O₃ 0-27mol％，

∑M(II)O，M₂(III)O₃ 27-40mol％，和

∑M(IV)O₂，M₂(V)O₅，M(VI)O₃ 0-15mol％。在这种情况下，B₂O₃和SiO₂的摩尔比例另外经过选择，从而使得X(B₂O₃)＞0.78。

在所述方法的这一变体中，特别地加入Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Pb作为二价金属离子M(II)。当加料材料不具有任何强着色的CuO时，如此获得的光学玻璃的透明度可被进一步改善。网络形成物PbO和CdO就其毒性效应而言是已知的。因此，有利的是在熔体的组成中省去这些组分并且选择不含PbO和CdO的组合物。

如果选择如下所示的加料材料的组成：

B₂O₃ 30-75mol％，

SiO₂ ＜1mol％，

Al₂O₃，Ga₂O₃，In₂O₃ 0-25mol％，

∑M(II)O，M₂(III)O₃ 20-85mol％，和

∑M(IV)O₂，M₂(V)O₅，M(VI)O₃ 0-20mol％

并且其中硼酸盐和二氧化硅的摩尔比例之比被选择为X(B₂O₃)＞0.90，那么，例如，除了硼酸盐玻璃，还有包含结晶硼的工作材料，诸如，特别是玻璃陶瓷，可以借助于本发明方法的这一实施方案来生产。

根据所述方法的另一个实施方案，对于生产包含结晶硼的材料诸如例如玻璃陶瓷而言，特别有利地是，选择其中具有如下的摩尔比例的加料材料的组成：

B₂O₃ 20-50mol％，

SiO₂ 0-40mol％，

Al₂O₃，Ga₂O₃，In₂O₃ 0-25mol％，

∑M(II)O，M₂(III)O₃ 15-80mol％，和

∑M(IV)O₂，M₂(V)O₅，M(VI)O₃ 0-20mol％，和

其中X(B₂O₃) ＞0.52。

有利地是，在本发明方法的这一实施方案中，为了实现良好的输入耦合，加料材料组成可被选择为X(B₂O₃)＞0.55。

这种熔体的输入耦合可在加料材料中具有以下的摩尔比例的情况下有进一步的改善：

∑M(II)O 15-80mol％，和

M₂(III)O₃ 0-5mol％，且

X(B₂O₃) ＞0.60。

根据该方法的又一个有利的变体，从包含Al₂O₃、Ga₂O₃和In₂O₃的组中获得的物质的摩尔比例被进一步选择为其不超过5mol％。

特别优选的是本发明方法的该实施方案的以下变体，其中从包括Al₂O₃、Ga₂O₃和In₂O₃的组中获得的物质的摩尔比例不超过3mol％并且其中在熔体内的M(II)O的摩尔比例处于15到80mol％的范围内，M(II)选自Zn、Pb和Cu。在这种情况下，所述熔体的组成被选择为使得X(B₂O₃)＞0.65。

根据另一个实施方案，选择具有以下的摩尔比例的加料材料的组成：

B₂O₃ 20-50mol％，

SiO₂ 0-40mol％，

Al₂O₃ 0-3mol％，

∑ZnO，PbO，CuO 15-80mol％，

Bi₂O₃ 0-1mol％，和

∑M(IV)O₂，M₂(V)O₅，M(VI)O₃ 0-0,05mol％，在该实施方案中，所述组成被进一步选择为使得X(B₂O₃)＞0.65。

根据所述方法该实施例的一个优选的变体，选择以下的摩尔比例：

B₂O₃ 20-50mol％，

SiO₂ 0-40mol％，

Al₂O₃ 0-3mol％，

∑ZnO，PbO，CuO 15-80mol％，

Bi₂O₃ 0-1mol％，和

∑M(IV)O₂，M₂(V)O₅，M(VI)O₃ 0-0,05mol％。在这种情况下，硼酸盐和二氧化硅的摩尔比例有利地被选择为使得X(B₂O₃)＞0.65。

对于高的X(B₂O₃)值，特别是对于X(B₂O₃)＞0.60而言，一方面尤其地获得了陡峭的粘度曲线的性质，而另一方面获得了高的阿贝数，从而，尤其是对于这些材料而言，当使用本发明的装置时，就纯度和均匀性而言，获得了特别的益处。

在将本发明的装置设计作为玻璃用熔炼组件中，当坩埚内部具有的宽度相对于深度更大时，对于工业生产而言，确保了特别的益处。这使得特别快速的熔炼成为可能。相比之下，先前的壳坩锅构建得相对较深。其原因在于非常多的热量通过底散逸的事实。使用不导电性底和感应器坩埚使得通过底发生的热损失显著减少。因此，对于熔炼组件而言，有可能提供内部宽度是深度的至少1.5倍、优选至少2倍的坩埚。优选地，线圈和坩埚被合并成一个单元，即所谓的感应器坩埚，并且这装备有由导热性的电绝缘陶瓷诸如氮化铝(AlN)制成的底。

现在将参考附图，以优选实施方案为基础，对本发明进行更详细的描述。

附图说明

图1：从下方看的感应器坩埚的底的第一部分，即上底板，其中铣出冷却水通道；

图2：从侧面看的如图1所示的感应器坩埚的底的上底板的部分截面示意图，其中铣出冷却水通道；

图3：从上方看的感应器坩埚的底的第二部分，即下底板，其中铣出用于冷却水经过的开口；

图4：从侧面看的如图3所示的感应器坩埚的底的下底板的部分截面示意图；

图5：感应器坩埚的示例性实施方案的视图；

图6：直通被构建为熔炼组件的感应器坩埚的横截面；

图7：被构建为精炼组件的感应器坩埚；

图8：具有联接调理工段的感应器坩埚；和

图9：感应器坩埚的相互接合底元件。

具体实施方式

用于从玻璃熔体间歇式生产玻璃产品的装置，其还被称为壳坩锅，例如可以得自标题为“可感应加热的壳坩锅(Inductively Heatable Skull Crucible)”的德国专利申请DE 10 2006 004 637.4，其内容在以下说明中被假设为是已知的。因此，因为其对于本领域技术人员是已知的并且还由于清楚的原因，已从该公开已知的附加的装置和方法部分的不必要的说明在下文中被省去。

感应器坩埚20(图5)通常是从铜或从铝制造的。

然而，其还可由其它材料诸如例如镍基合金制成，并且可任选地用特氟隆或另外的材料涂覆。

感应器坩埚在面对加料材料的那侧(内侧)上装备有保护层21，其在下文更详细地进行描述。

另外，感应器的连接，由于感应器作为坩埚和作为线圈的双重功能，必须彼此紧密地结合，并且另外是电绝缘的以避免火花放电。

可使用多种材料用于绝缘，所述材料包括陶瓷坯泥，由Al₂O₃制成的等离子喷涂涂层或特氟隆。

被放入感应器坩埚的顶部边缘内的是夸尔扎耳铝基轴承合金环(Quarzal ring)，其在图5中未显示，以便确保在玻璃上方的空气体积，其用作顶部烘箱(head oven)。

为了加热该顶部烘箱并且向玻璃供给起动过程所需要的能量，所述设备另外装备有燃烧器。该燃烧器借助于矿物燃料载体被加热并且使得可能将玻璃预热到具有足够电导率的流体熔融状态，以便高频能量可被输入耦合。

该燃烧器通常使用气体和氧气的混合物来操作。为了这一目的，可使用各种气体或甚至使用油。还可用空气代替氧气。

感应器坩埚20用作单匝线圈，在其中，通过施加高频交流电压，产生高频场。当加料材料的传导率足够时，能量被吸收进熔体内。

这通过在加料材料中诱导电流来进行，所述加料材料通过欧姆损耗被加热。

由于单匝感应器，对于所述方法而言，涉及使用冷坩埚的高频熔融时有可能使用最高为750V、优选大约400-600V的相当更低的电压。

使用这些低电压使得能够用半导体发电机来产生用于加热加料材料所需的高频场。与高频管式发电机相比的优点在于以下事实：用于在所述发电机中产生所需要的电压的能量只有更小的部分发生损耗。然而，当使用高频时，本发明的装置替代地或额外地装备有管式发电机，其中高频电流被电管(electric tubes)所增强。

与高频熔融相比，更低电压的另一个优点在于这样的事实，即降低了火花放电的趋势。在超过周围介质的击穿场强的情况下发生火花放电。

外加电压越低，则火花放电的趋势越小。这导致这样的事实，即就操作所述单元的工人的工作安全性而言的情况得到显著改善。

另外，灰尘或蒸气经常出现在生产环境中并且使空气的击穿场强降低。因此，在不佳的生产条件下，这通常导致由于在常规的使用壳坩锅的高频加热单元处和在数千个伏特的工作电压下的火花放电所导致的设备故障。这导致生产停滞并由此造成高成本。由于感应器坩埚单元的显著更低的工作电压，火花放电的可能性被大大降低，并且成本状况有所改善。

另外，当线圈和壳被合并成单一的组件即感应器坩埚20时，使得另外存在的用于冷却线圈的第二冷却回路成为不必要的。该构造因此被简化，以及就基础结构的安装和冷却回路的操作而言节约了成本。另外，防止了在坩埚中的单独的系统中会出现的损失。感应器的场在坩埚中诱导了电流，其电能通过冷却被带到所述单元以外，对玻璃的加热没有贡献。对于坩埚和感应器的组合而言，情况不是这样的。

在所述单元的具体实施方案中，感应器坩埚具有250mm的直径R1和160mm的高度。所述容积是大约8公升，并且在这种情况下，包括约6公升的净工作容积。一般说来，对于连续熔炼过程而言，优选具有至少15公升容积的大型坩埚。然而，对于连续熔炼或精炼过程而言，特别适合的以及特别优选的是具有大于50公升容积的坩埚的熔融和/或精炼装置。

高度对直径的纵横比为0.64。在感应器坩埚的内侧上，感应器坩埚具有由Al₂O₃制成的绝缘层21，其借助于热法被施加。

该层具有大约500μm的厚度，将击穿电压强度增加到几千伏特。在过去，如果没有该涂层，当壳层由于玻璃的过热而变得极薄时，发生火花放电。

在这种情况下提供绝缘层21，特别是在感应器间隙22的区域内提供，这是因为在单匝设计的情况下，此处存在最大的电势差。

所述单元的工作频率在大约70到400kHz的范围内，优选最高300kHz，并且可借助于电容器组的电容量在该范围内随意调节。电容器组是半导体发电机的振荡电路的组件，振荡电路的振荡频率由电容量来确定。为了改变频率，电容器组可连接电容器或者其可以将电容器从电容器组断开。对于其它发电机而言，甚至可调节最高约2MHz、优选最高约1.4MHz的较高频率。

优选地，在这种情况下，振荡电路被设计成并联振荡电路，电容器组形成振荡电路的电容量，以及感应器坩埚形成振荡电路的电感或者至少是振荡电路的电感的组分。半导体发电机的交流变流器(alternating inverter)连接至该振荡电路。

根据一个示例性的，所述单元的最大输出功率为约320kW。

对于本发明所述的感应器坩埚的尺寸而言，功率需量不超过80kW的极限。对于工业生产而言，还可能提供具有更高输出功率的发电机。一般说来，具有最高800kW的输出功率的发电机是足够的。

在现在为止的测试中，需要至多380V的发电机电压。这相当于约650-700V的感应器电压，因为发电机电压通过使用电容器组而被增加。

获得了另一种熔炼组件，其具有由铝制成的感应器坩埚。具有相同的直径和240mm的高度，其具有约11公升的有效体积容积。其结构大部分是相同的。该坩埚被设计用于通过使用铝来杜绝另外的杂质源。在玻璃不纯时会形成的氧化铝，是待熔玻璃的常见组成成分。另外，与Cu、Fe、Cr、Ni、Pt等相比，其一点也不引起着色。

由金属制成的壳坩锅和底从介于其间具有缝隙的棒条构建而成，以便高频场不在坩埚中就已被完全吸收。

另外，圆柱形夹套和底彼此是电绝缘的，以便抑制短路。

由于缝隙设计，能量可以经由棒条被引入到熔体中并将熔体加热。然而，在一些由金属制成的壳坩锅和底的情况下，棒条吸收一部分能量(大约10-20％)并将其转化成热。该热量经由冷却水发生散逸并不会所述过程所利用。

然而，缝隙构造总是导致这样的危险，即玻璃在所述棒条之间流淌出，特别是在薄的壳层和低粘度熔体的情况下。

通过使用单匝感应器坩埚，圆柱形径向壁现在具有实心的平坦表面并且熔体不再流淌出。另外，不会再发生由额外的金属棒条(壳坩锅)引起的对高频场的任何能量吸收。

然而，底不能被构建为金属圆盘。

底必须与圆柱形表面是电绝缘的，以防止短路电流。然而，在这种情况下，其将起到吸收体的作用并且不允许任何场通过，特别是当其被构建为平坦表面时。

熔体的加热不再是可能的。

缝隙构造不能提供良好的渗漏屏障并仍然导致能量损耗，虽然对于整个构造而言低于上面所给出的10-20％。

如果底要包含常规的陶瓷耐火材料，渗漏屏障最初会存在并且不再发生由于电能吸收所导致的损失。然而，部分的相当侵蚀性的熔体将导致这样的事实，即耐火材料将逐渐磨损。溶出产物将损害玻璃质量。

然而，甚至更有害的是这样的事实，即底将变得越来越薄，并且在某一时刻破裂，这将导致伴有灾难性后果的玻璃渗漏。

因此，这种设计在实践中是不可行的。

如在金属棒条的情况中的那样，空气冷却或水冷却不适用于常规的耐火材料，因为，在这种情况下，热导率太低了。

使用玻璃工业的常规金属或耐火建筑材料不能实现极低电导率(绝缘体)和良好热导率的非常希望的组合。

然而，本发明人已令人惊讶地认识到，有一些陶瓷材料，主要基于非氧化物，其兼备这一常见的性质组合。

这类物质的特别突出的代表是氮化铝AlN，但是本发明的功能性能力不限于这种材料，而是还存在其它的材料，诸如，例如，氮化钛，氮化硼，氧化铝，以及具有大约50W/m·K的Si₃N₄。虽然这些材料表现出较低的热导率，但是所有这些材料的热导率仍然大于20W/m·K。为了实现用于壳层的产生的充分冷却而言，这一般来说是足够的。

重要的是尽可能少的能量被吸收进坩埚底内。由于这个缘故，使用具有较低电导率的材料。

坩埚底，正如感应器一样，优选用水冷却以避免陶瓷由于加料材料而过强受热，并由此又可能熔蚀。由于这个缘故，使用具有较高热导率的材料。这以安全的方式防止了流体玻璃流淌出。然而，还可想像到使用空气冷却。

特别优选的实施方案包括氮化铝陶瓷，为简单起见，其在下文也被称为AlN陶瓷。在这种情况下，底的冷却方式使得其在面对熔体那侧的表面温度或在坩埚内侧的表面温度小于750℃，优选小于500℃。

在优选实施方案中，底包括两部分，即上底板和下底板。

第一部分由一般以参考数字1标注的上底板组成，其中图2所示在远离加料材料的那侧上铣出冷却水通道2、3、4和5。

另外，上底板1具有铣齿，其中被压入用于冷却水的金属引入线路。

在上底板1的面对加料材料那侧上的边缘处构建有横档15，其相对于其外半径R1，限定了具有半径R2的凹进内区域6。

在上底板1的远离加料材料那侧上构建有另一个横档7，其相对于其外半径R1，限定了具有半径R2的凹进内区域8，在该内区域内可以容纳下底板9的上部。

根据图3和图4的下底板9是相对薄的板，并用于封锁冷却水通道2、3、4和5。在这部分中引入了用于冷却水连接的钻孔10、11、12和13。

下底板9具有围绕侧边缘布置并外径为约R3的凹口14，其适于容纳上底板1的横档7。

在特别简单的实施方案中，借助于市场上可买到的双组分粘合剂或环氧树脂粘合剂，下底板通过粘合剂结合至其中铣有冷却通道的上底板1。

然而，可想像的是，根据需要，还可有其它的结合技术，诸如，例如，使用适应热膨胀的玻璃焊料的熔接。

因此，在所述的示例性实施方案中，AlN底由两个圆盘组成，每个圆盘具有约322mm的外径R1。

两种圆盘通过粘合剂彼此结合，使得铣有冷却通道2、3、4和5的上侧以不漏水的方式与下侧封锁。

在上底板1的边缘区域内的横档15形成了大约10mm高的台阶，该台阶实际上消除了熔体渗漏的危险。

感应器坩埚的外侧与该台阶的内侧联接。

横档15或相应的台阶在用于感应器坩埚的引入线路的位置处被间断。

该凹口具有40mm的宽度。被容纳在底的这一部分内的是四个13mm宽和6mm深的冷却通道。

其中心位置位于三个半径上，即15.5mm、46.5mm、77.5和108.5mm。

两个内部通道和两个外部通道各自彼此联结。

位于这一部分的盖板内的是四个钻孔，各自直径为10mm，以便确保冷却水的进或出。该板的厚度为约10mm。

为了确保热量的充分散逸，该板不应太厚。另一方面，其必须具有最小的机械稳定性。在所述的示例性实施方案中，已被证明适合为此使用8到12mm的厚度。

然而，在其它的实施方案中，可使用其它的尺寸。

在坩埚尺寸确实超过某一值时，可出现这样的问题，即具有合适大小的一体式底在市场上买不到或者非常昂贵。因此，特别地，在大型坩埚的情况中，底可由若干个组件组成。为了避免这些组件相对于彼此发生位移，上底元件1a、1b例如可结合至下底元件9a、9b(图9)。另一个防止单独的组件发生“滑动”的可能性在于提供具有可彼此联结的舌状物和凹槽的组件。

然而，有利地是应当确保在最热点的温度不超过800℃，因为，在氧气(空气中的氧气或纯氧)的存在下，氮化铝的氧化分解在这一温度下开始发生。然而，在中性到还原条件下，其例如可通过使用保护性气体进行调节，更高的温度也是有可能的。

然而，要重视的是，与熔体的化学相互作用可更早地导致对材料的损害。

也不应超过粘合剂或玻璃焊料的最大使用温度。尽管这些总是位于所述布置的较冷区域内，但是它们不那么耐热。在所述的位置处，不应超过优选200℃、特别优选180℃的温度。

在实践中，已证明调节在玻璃/上底板边界处的温度为200℃或更低是适合的。在这些条件下，没有观察到所述材料造成任何损害。

使用本发明的装置以及使用本发明的方法进行了多种熔炼试验。

在第一个示例性实施方案中使用的是极低粘度的焊料玻璃。

实施例1的组成和典型的材料性质示于表1中。

由于高浓度的B₂O₃和ZnO以及由于该材料的低粘度，完全地排除了在常规的陶瓷耐火材料诸如例如石英玻璃中的熔炼，因为这些材料将在极短时间内完全溶在所述熔体中。

因此，该单元将完全破坏。

在由贵金属制成的容器中进行熔炼也可是不可能的，因为溶出的金属将妨碍或消除所述产物的电性质。

尽管在常规使用的壳坩锅高频单元中的熔炼过程将避免所述的缺点并提供令人满意的玻璃质量，但是，除了先前描述的所述单元的技术缺点(两个冷却回路，火花放电，在管和壳坩锅处的空载功率损耗，复杂并从而昂贵的坩埚)以外，在所述单元的操作中仍存在又一个缺点。

因为玻璃的粘度极低，以及由于粘度对传导率的陡峭坡度，可容易地发生过热，结果，玻璃熔体通过壳层蒸发并在坩埚的管之间流淌出。

如果管间的空隙尺寸减小，有可能使渗漏的危险最小化，但是这将实质上降低电磁场的输入耦合效率，从而该方法必然将导致操作成本升高。

还有可能通过复杂的测量和控制系统以及通过利用具有资格并训练有素的人员来防止玻璃熔体破裂，但是这也将导致生产成本显著升高。

在这种情况下，更聪明的做法是使用感应器熔炼单元，感应器熔炼单元具有平坦表面的坩埚，就其构造而言先天就防止了任何渗漏。

对于先前所述的使用焊料玻璃的示例性实施方案，在开始试验之前将11kg材料倾入并使用气体燃烧器进行预热。

燃烧器在丙烷/氧气比为1.2到12下采用恒定的玻璃再装料来进行操作。

如下的所有电压值是指被施加于发电机上的电压。由于在电容器组处的电压升高，被施加于感应器上的电压是1.7倍。

在30分钟后，将发电机以在97.6kHz频率下的大约300V进行接通，并且逐步减小气体燃烧器的功率。

在约1250℃的熔炼温度下，有可能达到静止状态，在该静止状态下，在坩埚内的玻璃完全熔融。

为此需要约240V的电压和需要从电源获得约60kW的总功率。熔体的总重量为约18kg。

在第二个示例性实施方案中，生产了具有极好透明度的用于纤维光学应用的难熔玻璃。实施例2的组成和性质示于表1中。

用于这一玻璃的熔炼温度为约1400℃。在这些温度下，常规的陶瓷容器材料也受到该玻璃的强烈攻击。

在贵金属容器中的熔炼也不被考虑在内，这是因为被引入到加料材料中的黄色色调以及由这些材料所引起的强烈的气化增加。

根据本发明的无侵蚀的熔炼方法提供了实现高透明值的可能性，因为，在理想的情况下，没有杂质被引入到玻璃中。

使用本发明的壳坩锅单元已获得了非常好的结果，尽管该玻璃当能量供应不足够时具有形成ZnO或Zn₂SiO₄内含物的形式的熔融残余物的倾向。

在这方面，感应器坩埚方法由于在壳坩锅处避免了10到20％的空载功率损耗以及较高的电流以及由此更好的对加料材料的局部功率转移，因此也是有利的。

在该第二个示例性实施方案中，在开始试验之前将13.5kg的先前所述的玻璃倾入并使用气体燃烧器进行预热。

这一次，燃烧器在甲烷/氧气比为1.8到6下采用恒定的玻璃再装料来进行操作。

在约60分钟结束时，将发电机以在97.3kHz频率下的大约250V的电压进行接通，并且逐步减小气体燃烧器的功率。

可以确定约1450℃的熔炼温度。

在静止状态，需要约350V的电压和电源功率为约80kW。

在试验后的熔体重量是17.3kg。

表1

示例性实施方案的玻璃的玻璃组成

性质
			n_d	1.67958	1.57997
v_d	45.68	51.78
			at 20-300 10^-6 _K ^-1	4.45	9.1
Tg℃	546	508
			pg/cm³	3.83	3.13
T(7.6)：E_w℃	632	657
			T(4)：V_A℃	n.d.	880

T(2)℃

n.d.

1162

基于图5的示意图在下面说明单匝感应器坩埚20的构造。已经描述了内涂层21，优选由Al₂O₃制成，其被特别地提供在感应器间隙22的区域内。坩埚由若干个管24、26、28、30构建而成，所述管彼此机械联结并且根据长度而彼此进行电联结以及形成坩埚容器23以及继续分成两个臂31、32，两个臂并列式布置以包含间隙22。坩埚的底由上述的上底板和下底板1、9封锁而成。在所述臂之间可以提供电绝缘材料诸如例如特氟隆，以避免其中发生电火花放电。

在臂31、32的末端是与半导体发电机的电连接。每个管24、26、28、30装备有其自己的冷却水连接33、34、35、36，这能够实现单独提供包含冷却流体的管，以及特别实现对单独管的冷却能力的控制。因而，还可能在一定程度上控制熔体的温度特性。例如，用这种方法有可能促进熔体的对流。

在用于连续熔炼和精炼操作的坩埚容器23处提供了卸料出口，通过该卸料出口，经过熔炼和/或精炼的熔体被卸料。出口例如可以设置在坩埚容器的顶边缘处。还适用于所述出口的是按壳坩锅的方式冷却的通道。加料材料被引入到熔体浴表面上。

为了防止在坩埚容器的顶边缘处的流出，从而被引入的加料材料将直接进入卸料出口，有可能提供冷却屏障，其自上浸入熔体中，并阻断从输入区域向卸料出口的直接通路。

图6显示了被构建为连续式熔炼组件的感应器坩埚20的示例性实施方案。坩埚容器23优选具有至少15公升、特别优选至少50公升的容积。与图5所示的示例性实施方案相对比，坩埚容器23另外具有更大的内径对深度的纵横比。在所示实施例中，坩埚的内径是深度的两倍以上。因而，玻璃熔体40具有大的自由液面41。这便于被连续地或几乎连续地输入到表面41上的加料材料42的熔融。加料材料42的输入在如图6所示的装置内经由只作为例子被列举的管43进行。例如，还可提供运输带，其使加料材料42通过热绝缘盖板44的输入开孔45分散在玻璃熔体40的表面41上。被插入通过具有底板1和9的底19的是陶瓷或贵金属管46，其用于熔体的卸料。熔体通过该管被连续地卸料。

图7显示了被构建为精炼组件的感应器坩埚20。该装置也正如图6中所示的装置一样进行构建，用于玻璃熔体40的连续加工。该装置也具有用于热绝缘的绝缘盖板44。

设有用于玻璃熔体40的流出46和流入47，二者都通过感应器坩埚20的导电性侧壁开口在坩埚容器23中。流入46和流出47二者都被构建为管。作为替代，也可想像出二者被构建为通道。对于管和通道二者而言，正如图6中所示的流出一样，有可能使用贵金属作为材料。在这种情况下，借助于绝缘元件48使管与坩埚侧壁电绝缘可能是有利的，从而避免了高频电流的输入耦合进到管中。对于绝缘元件48以及对于底19的板1、9而言，还提供了使用电绝缘的导热性陶瓷的可能性。在该精炼组件中，熔体40的流入和流出二者都优选地连续地进行。与图7中所示的相对比，还可想像到其中流入46或流出47穿过感应器间隙的构造。还可想像到是这样一个在熔炼组件内的用于流出的构造。

图8显示了图7中所示的示例性实施方案的变体。这里，流出47被构建为调理工段。所述调理工段由两个元件50、51组成，其传导熔体并将感应器坩埚连接至另一个装置52。装置52可以是例如玻璃成形装置，诸如，例如，用于生产玻璃板的辊筒装置。调理工段的第一熔体传导元件50，正如底19那样，由包含氮化铝的陶瓷制造。在这方面，包含氮化硼的氮化铝陶瓷也代表了特别适合的材料。

与第一熔体传导元件50联接的是另一个熔体传导元件51，其由贵金属、优选铂或铂合金制成。熔体以受控方式沿着流动方向被冷却。为这一目的而提供了冷却流体夹套53、54，优选用于冷却流体，但是替代地或额外地，还用于作为冷却流体的气体，其围绕被设计为管的熔体传导元件50、51。在这种情况下，在流过陶瓷元件50期间，熔体40被冷却到与另一个熔体传导元件51的贵金属材料相容的温度。任选地，还有可能提供加热装置，以便能够以靶向方式控制熔体的调理。在这里，有可能为第一陶瓷熔体传导元件的区域也提供感应线圈55。在另一个熔体传导元件52的区域内可以进行加热，例如，通过使电流经过导电性贵金属管以传导的方式直接进行加热。

代替管形的熔体传导元件50、51，还可能采用通道形的元件。管在实现均匀冷却方面是有利的。另外，当它们完全充满熔体时有可能防止与空气的任何接触。相比之下，在通道的情况下，可发生极快的冷却以及还可借助于熔体上方的燃烧器进行简单的加热。

对于本领域技术人员显而易见的是，本发明不局限于如上所述的示例性实施方案，而是可以许多不同的方式进行改变。特别是，示例性实施方案的单个特征还可彼此组合。

Claims

1.从熔体连续生产产品的方法，其中所述方法至少具有以下的方法步骤：

将熔体原材料或预熔体送进壳坩锅内，

在壳坩埚内借助于高频交变场将熔体加热到预定温度，

将被加热到预定温度的熔体连续卸料，

其中壳坩锅的侧壁包括导电性感应器，并且底由非导电性的导热性材料制成，其中底在20℃的温度下的电导率小于10^-3S/m，优选小于10^-8S/m以及热导率为至少20W/m·Km，其中优选包括氧含量小于2摩尔％的氮化物陶瓷，和

其中将侧壁和底冷却，以便在坩埚的内部形成壳层，和

其中壳坩锅的侧壁同时包括用于施加高频场的线圈，和

其中，在长期操作中，壳坩锅能操作至少两个月。

2.前一权利要求的方法，进一步的特征在于所述侧壁形成单匝感应器，借助于该单匝感应器产生高频交变场。

3.前述权利要求之一的方法，进一步的特征在于所述感应器使用交变频率在70kHz到2MHz的范围内、优选最高300kHz的交流电进行操作。

4.前述权利要求之一的方法，进一步的特征在于所述感应器在至多90kHz的频率下操作。

5.前述权利要求之一的方法，进一步的特征在于输入电功率的至少40％作为热能被引入到熔体内。

6.前述权利要求之一的方法，进一步的特征在于所述壳坩锅采用750V的电压、优选400到600V的电压进行操作。

7.前述权利要求之一的方法，进一步的特征在于熔炼和/或精炼在粘度值10^7.6dPa·s到10³dPa·s之间存在最多500℃的温度间隔的玻璃。

8.前述权利要求之一的方法，进一步的特征在于包含硼酸盐的玻璃被熔炼和/或精炼，所述玻璃具有至少25mol％的摩尔比例的作为构成组分的至少一种金属氧化物，所述金属氧化物中的金属离子是二价的或更高价的，并且其中在加料材料中的二氧化硅对硼酸盐的摩尔比例之比小于或等于0.5。

9.前述权利要求之一的方法，进一步的特征在于所述熔体被连续地卸料通过陶瓷或贵金属管，所述管联结至坩埚的底。

10.权利要求1到9之一的方法，进一步的特征在于所述熔体被连续地卸料通过壳坩锅的导电性侧壁。

11.从熔体连续生产产品的装置，其中所述装置包括：

用于送进熔体原材料或用于送进预熔体的机构，用于将熔体加热到预定温度的壳坩锅，其中壳坩锅的侧壁优选包括导电性感应器并且壳坩锅的底包括在20℃的温度下的热导率为至少20W/m·K以及电导率小于10^-3S/m、优选小于10^-8S/m的材料，其中优选包括氧含量小于2摩尔％的氮化物陶瓷，和

用于冷却侧壁和底的机构，用于将已被加热到预定温度的熔体连续卸料的机构。

12.前一权利要求的装置，进一步的特征在于单匝感应器坩埚。

13.前述权利要求之一的装置，其被设计为熔炼和/或精炼组件。

14.前述权利要求之一的装置，其被设计用于使用频率在70kHz到1400kHz的范围内、优选最高300kHz的交流电来操作感应器。

15.前述权利要求之一的装置，进一步的特征在于所述壳坩锅的底包含氮化物陶瓷，特别是氮化铝、包含氮化铝的陶瓷、氮化钛或氮化硼。

16.前述权利要求之一的装置，进一步的特征在于所述壳坩锅的底包括若干个由氮化物陶瓷制成的组件。

17.权利要求16的装置，进一步的特征在于所述底的单独的组件借助于相互接合元件联结。

18.前述权利要求之一的装置，进一步的特征在于所述底的材料在1MHz的频率下具有小于8的介电常数。

19.前述权利要求之一的装置，进一步的特征在于所述底在20℃的温度下的热导率大于85W/m·K，优选大于150W/m·K。

20.前述权利要求之一的装置，进一步的特征在于所述坩埚的内侧绝缘涂层。

21.前一权利要求的装置，进一步的特征在于氧化铝涂层。

22.权利要求20和21之一的装置，进一步的特征在于在感应器间隙的区域内的电绝缘涂层。

23.前述权利要求之一的装置，进一步的特征在于所述装置具有的效率为输入电功率的至少40％作为热能被引入到熔体内。

24.前述权利要求之一的装置，其被设计为大于2500℃、优选大于3000℃的熔炼温度。

25.前述权利要求之一的装置，进一步的特征在于所述壳坩锅具有至少15公升、优选至少50公升的容积。

26.前述权利要求之一的装置，进一步的特征在于所述坩埚的内径是坩埚深度的至少1.5倍、优选至少2倍。

27.前述权利要求之一的装置，进一步的特征在于连接至壳坩锅的调理装置，该调理装置具有第一熔体传导元件和与第一熔体传导元件连接的第二熔体传导元件，其中第一熔体传导元件是陶瓷管或陶瓷通道，其中的陶瓷包含氮化物陶瓷，优选氮化铝，并且其中第二熔体传导元件是贵金属管或贵金属通道。

28.壳坩锅，特别是如前述权利要求之一所述的壳坩锅，具有用于熔体进料和出料的装置，包括由在20℃的温度下的热导率大于20W/m·K以及电导率小于10^-3S/m、优选小于10^-8S/m的材料制成的连接元件。

29.权利要求28的壳坩锅，进一步的特征在于连接元件包括陶瓷材料，特别是包含氮化铝的陶瓷材料。

30.前述权利要求之一的壳坩锅，进一步的特征在于连接元件被冷却。

31.权利要求28到30之一的壳坩锅，进一步的特征在于所述连接元件至少在部分区域内围绕由陶瓷或贵金属制成的管或通道。

32.权利要求31的壳坩锅，进一步的特征在于所述管或所述通道伸出到熔体中，其中被冷却的连接元件冷却伸出到熔体中的管或通道。

33.前述权利要求之一的壳坩锅，进一步的特征在于所述连接元件穿过壳坩锅的底或侧壁。