CN107445458B - 一种马弗炉中引流板的加热装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种马弗炉中引流板的加热装置及其控制方法。该装置包括设置在马弗炉内的均热罩、引流板、两个加热器和设置在马弗炉上的水平调整机构；引流板设置在均热罩内；两个加热器位于马弗炉与成型区的交界处，分别设置在均热罩的侧壁上并与均热罩的侧壁密封接触，两个加热器对称布置在引流板两侧；水平调整机构用于调整加热器的水平插入深度。通过设计制作一种可插入式加热器来替代原成型区上部合板机构，并通过调节其插入深度以及功率(或电流)来达到提升引流板温度的目的，从而抑制熔融玻璃液在引流板上析晶，使玻璃基板成型品质的稳定性与一致性得到进一步提升，并在很大程度上延长了马弗炉的使用寿命。

Description

一种马弗炉中引流板的加热装置及其控制方法

技术领域

本发明属于溢流下拉法平板玻璃制造领域，具体为一种马弗炉中引流板的加热装置及其控制方法。

背景技术

溢流下拉法是液晶玻璃基板生产的主要方法之一，该法是将粘度适当的熔融玻璃液送入溢流槽内，由于溢流槽的两个端头设有稍高于溢流槽的铂金挡板装置，当溢流槽盛满后，玻璃液会沿着溢流槽两侧溢流至倾斜壁面，并在引流板的引导下，两股玻璃液合并形成玻璃板根，通过下方牵引机构的向下拉引，形成单片玻璃薄带。该法的突出优点是玻璃表面不与任何材料接触，因此具有很好的平整度与光滑性，可免除研磨或抛光等后续加工工艺。

从热力学角度来看，玻璃的热力学能高于同成分晶体的热力学能，因此玻璃熔融体的冷却必然会导致析晶。理论上，在到达成型温度之前的冷却过程中以及在成型温度区域中均有析晶的危险。就液晶玻璃基板生产而言，析晶产生的位置不同对产品品质的影响也不同，若引流板上产生析晶，就会对玻璃液的流动形成阻碍作用，导致料流不均匀，甚至还会改变玻璃液原本流动路径，形成支流，严重影响成型玻璃基板的品质。

为了克服成型过程中发生析晶，成型工作点温度(一般用T_W表示，是玻璃液能够供给成型时的温度)必须大于玻璃液相线温度(一般用T₁表示，是以部分析晶样品中析出晶体熔融消失的方法来测定，通常析晶上限温度比液相线温度低10～20℃)，即；ΔT＝T_W-T₁＞0℃。ΔT越大，越不易析晶，ΔT越小，越易发生析晶，因此一定要在液相线温度之上进行成型。也就是说，抑制熔融玻璃液在引流板上析晶的一个主要方法就是提升引流板温度。

在现有技术中，一般通过增大马弗炉相应位置加热器的功率或增大成型区上部合板机构的插入深度(使引流板所在区域的密闭性更好，增强保温效果)来提升引流板温度，以抑制析晶。但以上两种方法均存在各自的局限性。首先，马弗炉加热器距离引流板相对较远，热辐射距离较大，热辐射效率较低，对引流板温度的提升作用有限。其次，考虑到成型区上部合板机构的插入深度越大，粘料风险就越高。实际生产中，合板的插入深度必须保证其与从引流板流下的熔融玻璃液有一定的安全距离，因此也就降低了合板机构对引流板所在区域的保温效果，导致引流板温度难以进一步提升。

综上所述，现有技术对引流板温度提升手段有限，并且不能很好的抑制析晶。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种马弗炉中引流板的加热装置及其控制方法。通过设计制作一种可插入式加热器来替代原成型区上部合板机构，并通过调节其插入深度以及功率(或电流)来达到提升引流板温度的目的，从而抑制熔融玻璃液在引流板上析晶。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种马弗炉中引流板的加热装置，包括设置在马弗炉内的均热罩、引流板、两个加热器和设置在马弗炉上的水平调整机构；引流板设置在均热罩内；两个加热器位于马弗炉与成型区的交界处，分别设置在均热罩的侧壁上并与均热罩的侧壁密封接触，两个加热器对称布置在引流板两侧；水平调整机构用于调整加热器的水平插入深度。

优选的，均热罩由碳化硅均热板制成。

优选的，加热器包括炉盘与加热元件，炉盘上刻有若干道凹槽，加热元件设置在凹槽内，加热元件的放置高度不大于炉盘上凹槽的深度。

进一步的，加热元件为加热丝或加热片，蛇形盘绕在凹槽内，加热丝或加热片绕制成螺旋状。

进一步的，加热元件为若干个加热棒，每个加热棒均能够独立在凹槽内沿凹槽延伸的方向水平移动。

优选的，还包括支撑托盘，加热器放置于支撑托盘内。

进一步的，支撑托盘一侧设有若干个预留孔，加热元件为加热电阻，加热电阻两端的进线、出线分别从支撑托盘的预留孔中进出。

优选的，水平调整机构包括螺杆和双螺母，螺杆的一端连接加热器，另一端贯穿马弗炉炉体，双螺母分别螺纹连接在螺杆上，并位于马弗炉炉体的两侧。

一种马弗炉中引流板的加热装置的控制方法，包括：

当引流板温度低于玻璃液析晶温度时，通过水平调整机构使加热器向引流板方向移动；

当引流板温度低于玻璃液析晶温度时，通过控制系统增加加热器的功率或电流。

优选的，还包括：当引流板局部温度低于玻璃液析晶温度时，将加热器中对应部位的加热棒向引流板方向移动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明采用加热器替代现有技术中的成型区上部合板机构，不但可以起到密封的作用，还可以通过加热器加热，从而提升引流板温度，抑制熔融玻璃液在引流板上析晶，使玻璃基板成型品质的稳定性与一致性得到进一步提升，并在很大程度上延长了马弗炉的使用寿命。该装置可以在液晶玻璃基板的生产过程中适时开启加热器，提高引流板的温度，抑制熔融玻璃液在引流板上析晶，不影响生产的连续性，且节省了后续除去析晶物的过程。该装置结构简单、操作方便、对引流板温度的提升效果明显，易满足工艺要求。

进一步的，炉盘可以使加热器发热均匀，炉盘上设置凹槽可以使热量聚集成热量流，减少热量散失，可实现热量利用最大化。加热元件的放置高度不大于炉盘上凹槽的深度，可防止使用过程中可能出现的电路故障等问题。

进一步的，加热元件可选择加热丝、加热片或加热棒。

进一步的，加热元件若采用加热丝或加热片，可将加热丝或加热片绕制成螺旋状可以提高其发热功率，从而提高引流板温度。

进一步的，加热元件若采用加热棒，加热棒可以在凹槽内水平移动，当引流板某部分出现温度降低而析晶时，可只将对应部分的加热棒向引流板方向水平移动，而无需整体加热元件向引流板移动，可避免因加热器整体移动导致引流板其他部分温度过高影响玻璃基板的品质。

进一步的，加热器放置在支撑托盘内，支撑托盘主要对其起到固定、保护的作用。

进一步的，通过螺杆和双螺母调整加热器的插入深度，结构简单，使用方便。

本发明马弗炉中引流板的加热装置的控制方法，加热器不通电时，与原合板机构相类似，通过调整加热器插入深度，可增强该区域的密闭性，减小热量散失，以达到提升引流板温度的目的。当加热器通电时，除了能调整其插入深度外，还能通过控制系统调整其功率，使其自身发热。两种方法相互配合调整，就可以使加热器产生的热量以相对较短的距离辐射到引流板，同时还能增强该区域的空间密闭性，从而提升引流板温度，抑制玻璃液在引流板上析晶。该方法的优点在于，该加热器在具备原合板机构插入深度可调节性的同时，还可以自主发热，从而实现了对发热量与热辐射距离的双重调整。

进一步的，在实际生产中，当引流板某一部位温度低于析晶温度时，可以单独调整对应部位加热棒的水平插入深度，以提高该部位的温度，这种方法无需将加热器整体向引流板移动，可避免因加热器整体移动导致引流板其他部分温度过高而影响玻璃基板的品质。

附图说明

图1为本发明所述马弗炉中引流板的加热装置示意图；

图2a为本发明所述加热器采用加热丝时的结构示意图；

图2b为本发明所述加热器采用加热棒时的结构示意图；

图3为本发明所述炉盘的主视图；

图4为本发明所述炉盘的侧视图；

图5为本发明所述炉盘的俯视图；

图6为本发明所述支撑托盘的示意图。

其中，1为均热罩；2为溢流槽；3为引流板；4为吹风箱体；5为加热器；6为支撑托盘；7为螺杆；8为马弗炉炉体；9为双螺母；10为牵引机构；11为玻璃带；12为炉盘；13为加热丝；14为加热棒。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，在均热罩1的均热作用下，熔融玻璃液具有一定的粘度，并在溢流槽2处盛满而均匀溢出，经过引流板3，在牵引机构10的下拉作用下，最终形成单片玻璃带11。考虑到马弗炉内温度场的递减分布，加上使用吹风箱体4调节厚度时会使热量散失，从而导致引流板3处的温度较低，熔融玻璃液可能会在引流板3上析晶。为了抑制熔融玻璃液在引流板3上析晶，需要提高引流板3的温度，通过设置加热器5和加热器5的水平调整机构均可以实现该目的。加热器5设置在均热罩1的侧壁上并与均热罩1的侧壁密封接触，具体的，加热器5位于吹风箱体4下，即马弗炉与液晶玻璃基板成型区的交界处。加热器5为两个，对称布置在引流板3的两侧，可提高发热效率，并使引流板3受热均匀。均热罩1优选采用碳化硅均热板。水平调整机构包括螺杆7和双螺母9，螺杆7的一端连接加热器5，另一端贯穿马弗炉炉体8，双螺母9分别螺纹连接在螺杆7上，并位于马弗炉炉体8的两侧。优选的将加热器5放置在支撑托盘6内，支撑托盘6通过螺杆7与马弗炉炉体8相连，通过调节双螺母9来调节支撑托盘6的插入深度，进而调整加热器5的插入深度。

图2a和图2b为加热器5的主体部分，即炉盘12和加热元件。炉盘12具体尺寸需根据马弗炉的碳化硅均热板与液晶玻璃基板成型区之间的空间大小来确定。炉盘12中间刻有若干道凹槽，加热元件设置在凹槽内，为保证加热元件进、出线位于同一端，凹槽数宜选用偶数，加热元件的放置高度不大于炉盘12上凹槽的深度，炉盘12的三视图如图3～图5所示。加热器5一端设有接线座，加热元件通过接线座连接于电源线。炉盘12选用绝缘性好、耐高温、机械强度高的无机材料，加热元件材质宜选用耐高温、抗氧化性强的材料。

加热元件优选为加热电阻。加热电阻可选用加热丝13或加热片，蛇形盘绕在炉盘11的凹槽内，为了获得更大的发热效率，加热丝13或加热片可绕制成螺旋状，如图2a所示。

加热元件还可以为加热棒14，每个加热棒14均可以独立在炉盘12的凹槽中沿凹槽延伸方向水平移动，如图2b所示。当引流板3某一部分出现温度降低析晶时，可以只将对应部分的加热棒14向引流板3方向水平移动，而无需整体向引流板移动，以免因整体移动导致引流板3的其他部分温度过高而影响玻璃基板的品质。

图6为支撑托盘6的示意图，支撑托盘6的一端设有若干个预留孔，加热元件的进线、出线分别从支撑托盘6的预留孔中进出。支撑托盘6连有螺杆7，通过调整双螺母9可使螺杆7带动支撑托盘6，从而实现对加热器5插入深度的调整。预留孔优选为4个，其形状优选为圆孔。支撑托盘6材质应具备耐高温、膨胀系数小、抗热变形能力强的特点。

一种马弗炉中引流板的加热装置的控制方法，包括：

当引流板3温度低于玻璃液析晶温度时，通过水平调整机构使加热器5向引流板3方向移动；

当引流板3温度低于玻璃液析晶温度时，通过控制系统增加加热器5的功率或电流；

当引流板3局部温度低于玻璃液析晶温度时，将加热器5中对应部位的加热棒14向引流板3方向移动。

具体过程如下：

当引流板3温度低于析晶温度时，易产生析晶。可先逐渐增大引流板3侧下方的两个加热器5的插入深度，此时的加热器5可以起到原合板机构作用，随着两侧加热器5插入深度的增加，引流板3所在区域的密闭性变好，马弗炉内的热量损失减小，引流板3温度随之升高。若引流板3温度提升幅度仍不够，可再通过控制系统增加加热器5的功率或电流，即通过增加其自身热辐射来提升引流板3温度。需要说明的是，对加热器5插入深度以及功率或电流的调整并不是相互独立的，二者调整可相互配合进行，使加热器5产生的最大热量能以最短的距离辐射到引流板，同时还能增强该区域的空间密闭性，从而大幅度提升引流板温度，抑制熔融玻璃液析晶。

当引流板3局部温度低于析晶温度，而其他部位温度高于析晶温度时，则不需要将加热器5整体向引流板3方向移动，只需将对应部位的加热棒14向引流板3方向移动即可，这种方法不但可以提高低于析晶温度的局部温度，还可以避免因加热器5整体向引流板3方向移动而导致其他部位温度过高而影响玻璃基板品质。

本发明可在不影响正常生产连续性的前提下，通过调整加热器的插入深度与功率或电流来逐步提高引流板温度，从而抑制析晶产生。

对本领域技术人员而言，在不脱离本发明的范围和精神情况下，可以对本发明做出许多的改型与变体。因而，意在说明在涵盖本发明的改型与变体，只要这些改型与变体落入所附的权利要求及其等同物的范围内。

Claims (5)

1.一种马弗炉中引流板的加热装置，其特征在于，包括设置在马弗炉内的均热罩(1)、引流板(3)、两个加热器(5)和设置在马弗炉上的水平调整机构；引流板(3)设置在均热罩(1)内；两个加热器(5)位于马弗炉与成型区的交界处，分别设置在均热罩(1)的侧壁上并与均热罩(1)的侧壁密封接触，两个加热器(5)对称布置在引流板(3)两侧；水平调整机构用于调整加热器(5)的水平插入深度；均热罩(1)由碳化硅均热板制成；加热器(5)包括炉盘(12)与加热元件，炉盘(12)上刻有若干道凹槽，加热元件设置在凹槽内，加热元件的放置高度不大于炉盘(12)上凹槽的深度；加热元件为若干个加热棒(14)，每个加热棒(14)均能够独立在凹槽内沿凹槽延伸的方向水平移动。

2.根据权利要求1所述的马弗炉中引流板的加热装置，其特征在于，还包括支撑托盘(6)，加热器(5)放置于支撑托盘(6)内。

3.根据权利要求2所述的马弗炉中引流板的加热装置，其特征在于，支撑托盘(6)一侧设有若干个预留孔，加热元件为加热电阻，加热电阻两端的进线、出线分别从支撑托盘(6)的预留孔中进出。

4.根据权利要求1所述的马弗炉中引流板的加热装置，其特征在于，水平调整机构包括螺杆(7)和双螺母(9)，螺杆(7)的一端连接加热器(5)，另一端贯穿马弗炉炉体(8)，双螺母(9)分别螺纹连接在螺杆(7)上，并位于马弗炉炉体(8)的两侧。

5.一种马弗炉中引流板的加热装置的控制方法，其特征在于，基于权利要求1-4的任意一项的装置，包括：

当引流板(3)温度低于玻璃液析晶温度时，通过水平调整机构使加热器(5)向引流板(3)方向移动；

当引流板(3)温度低于玻璃液析晶温度时，通过控制系统增加加热器(5)的功率或电流；

当引流板(3)局部温度低于玻璃液析晶温度时，将加热器(5)中对应部位的加热棒(14)向引流板(3)方向移动。

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