CN104860509A - 高均匀性光学玻璃的生产制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高均匀性光学玻璃的生产制造方法。高均匀性光学玻璃的生产制造方法，该方法包括以下步骤：1)将光学玻璃用原料，按照配方比例配置成粉料后搅拌混料；2)将配置的粉料再进行二次混料；3)投入光学玻璃熔化设备中进行熔化，熔化后流出制备成光学玻璃原料粗熔物；4)再将玻璃原料粗熔物进行混料后进行二次熔炼；5)进行升温、澄清、降温、均化后流出至成型模具上，成型后经退火后得到高均匀性光学玻璃。本发明通过引入二次混料和二次熔炼，很好地消除了粉料在混料中和熔化中的混合不均匀以及熔化不均匀的问题，本发明特别适用于生产高附加值的高均匀性大块光学玻璃。

Description

高均匀性光学玻璃的生产制造方法

技术领域

本发明属于光学玻璃熔炼技术领域，特别是涉及一种高均匀性光学玻璃的熔炼制造方法。

背景技术

平面镜、反射镜、透镜以及棱镜等光学系统中对光学元件的成像有着较高的要求，因此作为这些光学元件所使用的光学玻璃要求必须高度透明、高度均匀。

传统的光学玻璃生产采用的一般都是一次化料连续熔炼生产技术，即光学玻璃由以下步骤获得：原料-配料-化料-升温-澄清-降温-均化，再由出料管流出经模具成型，进行退火后得到最终的光学玻璃。

光学玻璃一次化料连续熔炼生产技术具有产品质量优、生产效率高、能源和原料消耗低等优点，目前已经成为世界上光学玻璃生产工艺的主流。但该方法对光学玻璃的光学均匀性改善有限，不能生产出市场所需要的高均匀性光学玻璃。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高均匀性光学玻璃的生产制造方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：高均匀性光学玻璃的生产制造方法，该方法包括以下步骤：

1)将光学玻璃用原料，按照配方比例配置成粉料后搅拌混料；

2)将配置的粉料再进行二次混料；

3)投入光学玻璃熔化设备中进行熔化，熔化后流出制备成光学玻璃原料粗熔物；

4)再将玻璃原料粗熔物进行混料后进行二次熔炼；

5)进行升温、澄清、降温、均化后流出至成型模具上，成型后经退火后得到高均匀性光学玻璃。

进一步的，步骤1)所述搅拌混料的时间为3-5min。

进一步的，所述步骤1)中，混料后还包括装箱，配制粉料若干箱。

进一步的，所述步骤2)是：从配制的若干箱粉料中，每箱取等量的粉料倒入搅拌式混料机中进行二次混料后装箱，若干次混料配制一箱，最终二次混料后的粉料的箱数与一次混料的箱数相同。

进一步的，步骤2)所述二次混料的时间不能大于一次混料的时间。

进一步的，步骤3)所述熔化的温度满足加入的粉料化开形成玻璃液即可。

进一步的，步骤3)所述流出的同时，用冷却介质进行冷却。

进一步的，步骤3)所述原料粗熔物的颗粒度在1-5mm之间。

进一步的，所述步骤3)后还有步骤：将制备好的玻璃原料粗熔物进行沥水。

进一步的，步骤4)所述混料是：从每箱光学玻璃原料粗熔物中称取等量的光学玻璃原料粗熔物，倒入搅拌式混料机中进行混料，混合好后排出装箱，最终制备的光学玻璃原料粗熔物的箱数与混料前的光学玻璃原料粗熔物的箱数相同。

本发明的有益效果是：本发明在粉料配制过程中引入了二次混料，很好地消除了粉料在一次混料中局部粉料混合不均匀对光学均匀性的影响；在光学玻璃生产过程中，引入了二次熔炼方法，很好地消除了粉料在熔化过程中局部熔化不均匀对光学均匀性的影响；通过以上两个步骤可以有效改善光学玻璃的光学均匀性，本发明方法具有操作简单方便，生产效率高，且产品质量优的优点，特别适用于生产高附加值的高均匀性大块光学玻璃。

具体实施方式

本发明的高均匀性光学玻璃的生产制造方法，包括以下步骤：

1)一次混料：按照光学玻璃的配方比例称量光学玻璃原料，称量好的原料倒入搅拌式混料机中进行混料后装箱，配制成光学玻璃生产用粉料。一次搅拌混料时间为3-5min。若干次混料配制一箱，配制粉料若干箱。该步骤中的原料最好选用批量的原料，避免生产中更换原料批次，从而对光学玻璃的光学均匀性不利。

2)二次混料：从配制的若干箱粉料中，每箱取等量的粉料倒入搅拌式混料机中进行二次混料后装箱，若干次混料配制一箱，最终二次混料后的粉料的箱数与一次混料的箱数相同。粉料在搅拌式混料机中二次混料的时间不能大于粉料一次混料的时间，否则会引起粉料的分层，对光学玻璃的光学均匀性不利。

3)制备光学玻璃原料粗熔物：将经过二次混料后的粉料投入光学玻璃熔化池中，进行熔化，熔化温度满足加入的粉料化开形成玻璃液即可，以保证光学玻璃原料粗熔物中的气体熔存量。熔化好的玻璃液经熔化池的排放管排出至盛装的器皿中，玻璃液从熔化池流出流入盛装的器皿中的同时用冷却介质进行冷却，保证原料粗熔物的颗粒度。原料粗熔物的颗粒度最好在1-5mm之间，以满足搅拌式混料机的混料要求。冷却介质可以是自来水、软水等，本发明优选经济实用的自来水。在熔化池排放的同时往熔化池中加入对等量的光学玻璃粉料，形成边熔化边排放的玻璃原料粗熔物的连续生产。定时更换盛装玻璃原料粗熔物的器皿，将器皿中的玻璃原料粗熔物倒出装箱，反复操作制备光学玻璃原料粗熔物若干箱。将制备好并装箱的玻璃原料粗熔物静置一边进行沥水，备用。

4)光学玻璃原料粗熔物混料：从沥干水的每箱光学玻璃原料粗熔物中称取等量的光学玻璃原料粗熔物，倒入搅拌式混料机中进行混料，混料时间为3-5min，混合好后排出装箱，最终制备的光学玻璃原料粗熔物的箱数与混料前的光学玻璃原料粗熔物的箱数相同。

5)二次熔炼：将经过混料装箱的光学玻璃原料粗熔物投入光学玻璃熔化设备中进行化料，熔化好的玻璃液经导出管流出至铂金器皿中，进行升温、澄清、降温、均化后经铂金出料管流出至成型模具上，成型后经退火炉退火后得到最终的高均匀性光学玻璃。

实施例1

玻璃原料采用冕玻璃制造用原料，该原料将水、二氧化碳等因加热而气化的成分除去后的氧化物的重量百分比组成为：SiO₂：68.31％、B₂O₃：11.00％、Na₂O：9.10％、K₂O：10.6％、ZnO:0.20％、BaO:0.39％、Al₂O₃：0.10％、Sb₂O₃：0.30％。按照此重量百分比称量原料，倒入搅拌式混料机一次混料3min50s，配制成光学玻璃粉料，重复操作共配制粉料10箱，每箱粉料为250kg的理论光学玻璃。

采用上述配制的光学玻璃粉料进行光学玻璃生产。光学玻璃生产采用熔化池容积为900L瓷铂连熔生产线，熔化池上部炉顶采用天然气辐射加热，下部电极加热。将电极设定为900A，炉顶温度设定为1100℃将粉料加热熔化后，粉料经熔化设备后端的铂金管流出进入瓷铂连熔生产线的铂金部分，进行升温、澄清、降温、均化后经铂金出料管流出经模具成型后，再通过退火炉退火后得到最终的光学玻璃，成型规格为500×500×60mm，取玻璃进行光学均匀性测试，得到光学玻璃的光学均匀性为12×10^-5。

实施例2

玻璃原料采用与实施例1相同的原料，按照此重量百分比使用一次混料配制光学玻璃粉料10箱，每箱为250kg的理论光学玻璃。再从每箱取5kg的光学玻璃粉料倒入搅拌式混料机中进行二次混料3min50s后装箱，重复操作直至粉料全部二次混料。

采用与实施例1相同的光学玻璃生产方法，使用二次混料后的光学玻璃粉料进行光学玻璃生产，成型规格和实施例1相同，取玻璃进行光学均匀性测试，得到光学玻璃的光学均匀性为7×10^-5。

实施例3

玻璃原料采用与实施例1相同的原料，配料方式与实施例2相同。

因此例中所配制的粉料需要经过二次熔炼进行光学玻璃生产，故为了保证二次熔炼后的玻璃内在中不出现死气泡，增加配方中的澄清剂和硝酸盐，同时减少碳酸盐

光学玻璃生产采用的设备与实施例1、2都是相同的。光学玻璃生产分为两个阶段进行：

第一阶段：将熔化池电极设定为700A，炉顶温度设定为1120℃。加入经二次混料配制好的光学玻璃粉料进行熔化(保证粉料化开就行)成玻璃液，熔化好的玻璃液经熔化池的铂金管流出进入盛装的器皿中，同时用自来水(水量大小可根据实际生产调节，保证原料粗熔物的颗粒度满足搅拌式混料要求)。对流入盛装器皿的玻璃液进行冷却，制成光学玻璃原料粗熔物，盛装器皿盛满光学玻璃原料粗熔物后更换盛装器皿，将制备好的光学玻璃原料粗熔物装箱沥水。玻璃液从熔化池流出的同时往熔化池加入等量的光学玻璃粉料形成光学玻璃原料粗熔物的边排放边生产，形成连续的生产方式。连续操作将配制的粉料全部制备成光学玻璃原料粗熔物，将制备好的光学玻璃原料粗熔物静置沥水后备用。

第二阶段：将沥干水的光学玻璃原料粗熔物每箱取等量的若干公斤倒入搅拌式混料机中进行混料，混料时间设定为4min，混合后装箱，反复操作将制备的光学玻璃原料粗熔物进行混料后作为原料备用。将熔化池电极设定为750A，炉顶温度设定为950℃。加入混合后的光学玻璃原料粗熔物进行熔化，熔化好的玻璃液经熔化池的铂金管流出，流入铂金器皿中进行升温、澄清、降温、均化后经铂金出料管流出至模具上，成型规格与实施例1、2相同，经退火炉退火后得到最终的光学玻璃。取玻璃进行光学均匀性测试，得到光学玻璃的光学均匀性为2×10^-5。

光学均匀性以一块玻璃中各部分折射率偏差最大值来表示，从上面的实施例可以看出，实施例2生产的光学玻璃比实施例1生产的光学玻璃的光学均匀性要好，说明粉料的二次混料对光学玻璃的光学均匀性有利；实施例3生产的光学玻璃比实施例2生产的光学玻璃的光学均匀性要好，说明二次熔炼对光学玻璃的光学均匀性有利。本发明的方法有利于生产高均匀性光学玻璃。

Claims (10)

1.高均匀性光学玻璃的生产制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将光学玻璃用原料，按照配方比例配置成粉料后搅拌混料；

2)将配置的粉料再进行二次混料；

3)投入光学玻璃熔化设备中进行熔化，熔化后流出制备成光学玻璃原料粗熔物；

4)再将玻璃原料粗熔物进行混料后进行二次熔炼；

5)进行升温、澄清、降温、均化后流出至成型模具上，成型后经退火后得到高均匀性光学玻璃。

2.如权利要求1所述的高均匀性光学玻璃的生产制造方法，其特征在于，步骤1)所述搅拌混料的时间为3-5min。

3.如权利要求1所述的高均匀性光学玻璃的生产制造方法，其特征在于，所述步骤1)中，混料后还包括装箱，配制粉料若干箱。

4.如权利要求1所述的高均匀性光学玻璃的生产制造方法，其特征在于，所述步骤2)是：从配制的若干箱粉料中，每箱取等量的粉料倒入搅拌式混料机中进行二次混料后装箱，若干次混料配制一箱，最终二次混料后的粉料的箱数与一次混料的箱数相同。

5.如权利要求1所述的高均匀性光学玻璃的生产制造方法，其特征在于，步骤2)所述二次混料的时间不能大于一次混料的时间。

6.如权利要求1所述的高均匀性光学玻璃的生产制造方法，其特征在于，步骤3)所述熔化的温度满足加入的粉料化开形成玻璃液即可。

7.如权利要求1所述的高均匀性光学玻璃的生产制造方法，其特征在于，步骤3)所述流出的同时，用冷却介质进行冷却。

8.如权利要求1所述的高均匀性光学玻璃的生产制造方法，其特征在于，步骤3)所述原料粗熔物的颗粒度在1-5mm之间。

9.如权利要求1所述的高均匀性光学玻璃的生产制造方法，其特征在于，所述步骤3)后还有步骤：将制备好的玻璃原料粗熔物进行沥水。

10.如权利要求1所述的高均匀性光学玻璃的生产制造方法，其特征在于，步骤4)所述混料是：从每箱光学玻璃原料粗熔物中称取等量的光学玻璃原料粗熔物，倒入搅拌式混料机中进行混料，混合好后排出装箱，最终制备的光学玻璃原料粗熔物的箱数与混料前的光学玻璃原料粗熔物的箱数相同。