CN109641771B - 用于形成玻璃制品的设备和方法 - Google Patents

用于形成玻璃制品的设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109641771B
CN109641771B CN201780052502.0A CN201780052502A CN109641771B CN 109641771 B CN109641771 B CN 109641771B CN 201780052502 A CN201780052502 A CN 201780052502A CN 109641771 B CN109641771 B CN 109641771B
Authority
CN
China
Prior art keywords
melting vessel
inside surface
axis
side wall
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780052502.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109641771A (zh
Inventor
M·A·库克
Z·D·加埃塔
李诚桓
D·A·诺勒
G·彼得斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN109641771A publication Critical patent/CN109641771A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109641771B publication Critical patent/CN109641771B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/18—Stirring devices; Homogenisation
    • C03B5/183—Stirring devices; Homogenisation using thermal means, e.g. for creating convection currents
    • C03B5/185—Electric means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B3/00—Charging the melting furnaces
    • C03B3/005—Charging the melting furnaces using screw feeders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B15/00—Drawing glass upwardly from the melt
    • C03B15/02—Drawing glass sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B17/00—Forming molten glass by flowing-out, pushing-out, extruding or drawing downwardly or laterally from forming slits or by overflowing over lips
    • C03B17/06—Forming glass sheets
    • C03B17/064—Forming glass sheets by the overflow downdraw fusion process; Isopipes therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B18/00—Shaping glass in contact with the surface of a liquid
    • C03B18/02—Forming sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/027—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by passing an electric current between electrodes immersed in the glass bath, i.e. by direct resistance heating
    • C03B5/03—Tank furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235—Heating the glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235—Heating the glass
    • C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

揭示了一种熔化设备，所述熔化设备包括熔化容器，其具有背壁、前壁、第一侧壁、第二侧壁和在其间延伸的纵向中心线以及垂直于中心线在第一和第二侧壁之间的宽度。熔化容器还包括：包含第一转轴的第一进料螺杆和包含第二转轴的第二进料螺杆，第一转轴的位置是在纵向中心线与第二侧壁之间，以及第二转轴的位置是在纵向中心线与第二侧壁之间。第一和第二转轴中的任一个或两个的位置是距离相应侧壁的距离等于或小于熔化容器的宽度的约15％。

Description

用于形成玻璃制品的设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年08月26日提交的美国临时申请序列第62/379,822号的优先权，其全文通过引用结合入本文，如下所详述。
背景
技术领域
本发明一般地涉及用于从熔融材料形成玻璃制品的设备和方法，具体来说，涉及用于减少熔融材料中的不均匀性的熔化设备和方法。
背景技术
玻璃制品的大规模制造(例如，用于显示器装置制造的玻璃片)开始于原材料的熔化，以产生粘性熔融材料，可以在下游成形工艺中，将所述粘性熔融材料形成为玻璃制品。(包含例如各种金属氧化物、改性剂、助熔剂、和澄清剂的)原材料可以混合并加料到熔化炉中，在那里，将原材料加热到材料发生溶解(例如，熔化)的温度。溶解不足或不均匀会导致最终产品中的不规则性，范围从颗粒(石块)到粘度变化，这可能表现为最终制品中的小的厚度变化(通常是纳米级)。如果最终产品是玻璃片(例如，从玻璃拉制工艺拉制的玻璃带所形成的玻璃片)，则观察者会容易地看到所得到的厚度变化。如果玻璃片用于显示器应用(例如，用于显示器面板或覆盖玻璃)，此类可观察到的现象是不可接受的。
发明内容
通常依据表现良好的原有熔化容器设计来预测熔化容器的今后设计。也就是说，当构建新的熔化容器时，新的熔化容器的设计通常受到历史上对于各种工艺特性或产品属性表现良好的先前熔化容器设计的严重影响。这些特性和/或属性可能对于制造工艺是重要的(例如，减少了时间或成本)，和/或对于最终产品的购买者和用户是重要的(例如，产品具有减少的缺陷)。但是，随着时间推移，可能必须偏离历史上的熔化容器构造，在这种情况下，设计者几乎没有可依赖的指引。这种缺乏历史先例可能导致与构建新的熔化容器相关的明显成本，仅发现了对于被认为重要的一个或多个工艺特性或产品属性无法符合预期的熔化容器。本公开描述了用于设计熔化容器的设备和方法，所述熔化容器构造成生产熔融材料，例如，适用于制造高质量光学玻璃(例如，用于显示器装置的玻璃片)的熔融玻璃。更具体来说，本公开描述的设备和方法可以减少或最小化与熔融玻璃中的均匀性相关的最终玻璃制品中的光学缺陷的发生。
因此，揭示了一种熔化设备，所述设备包括熔化容器，所述熔化容器包含背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器还包含从背壁延伸到前壁的纵向中心线，和在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度，所述宽度垂直于所述纵向中心线。熔化容器可以是例如耐火熔化容器。设备还可包括第一进料螺杆，所述第一进料螺杆包括第一转轴，所述第一进料螺杆以可转动的方式安装在第一螺杆进料器中并且构造成将第一原材料进料到熔化容器中。在一些实施方式中，在垂直于第一转轴的线上，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的约15％。垂直于第一转轴的线可以位于例如背壁的内侧表面。
在一些实施方式中，设备还可包括第二进料螺杆，所述第二进料螺杆包括第二转轴，所述第二进料螺杆以可转动的方式安装在第二螺杆进料器中并且构造成将第二原材料进料到熔化容器中，以及其中，在垂直于第二转轴的线上，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的约15％。第二原材料可以是例如与第一原材料相同的原材料，但是在其他实施方式中，第二原材料可以是不同于第一原材料的原材料。垂直于第二转轴的线可以位于例如背壁的内侧表面。
在一些实施方式中，第一转轴的位置可以距离第一侧壁的内侧表面等于或小于约40厘米，例如，等于或小于约38厘米。在一些实施方式中，第二转轴的位置可以距离第二侧壁的内侧表面等于或小于约40厘米，例如，等于或小于约38厘米。
在一些实施方式中，第一转轴基本平行于第一侧壁。在一些实施方式中，第二转轴基本平行于第二侧壁。
在一些实施方式中，第二转轴基本平行于第一转轴。在一些实施方式中，第一转轴和第二转轴距离纵向中心线是等距的。
设备还可包括暴露于熔化容器的内部的多个电极。例如，熔化容器还可包括底壁，其中，所述多个电极可以通过底壁延伸进入熔化容器的内部，但是在其他实施方式中，作为补充或替代，电极可以穿过第一和第二侧壁中的一个或两个进行延伸。例如，所述多个电极中的每个电极可以延伸进入熔化容器的内部至少约15厘米(例如，从底壁延伸进入至少约15厘米)。在一些实施方式中，所述多个电极可以包含钼，但是在其他实施方式中，电极可以包含另一种合适的导电材料，例如锡(例如，锡氧化物)。
在一些实施方式中，熔化容器可以是电助力燃气熔化容器，以及还包括通过第一和第二侧壁中的一个或两个暴露于熔化容器的内部的多个燃烧器。
在另一个实施方式中，描述了对熔化容器进行加料的方法，该方法包括：采用第一进料螺杆将原材料进料到熔化容器的内部中，所述第一进料螺杆包括第一转轴，所述熔化容器包含背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器还包含从背壁延伸到前壁的纵向中心线，和在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度，所述宽度垂直于所述纵向中心线。熔化容器可以是例如耐火熔化容器。第一进料螺杆以可转动的方式安装在第一螺杆进料器中。在垂直于第一转轴的线上，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离可以等于或小于熔化容器的宽度的约15％。
方法还可包括：用包含第二转轴的第二进料螺杆将原材料进料到熔化容器的内部中，以及其中，在垂直于第二转轴的线上，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的约15％。第二进料螺杆以可转动的方式安装在第二螺杆进料器中。
在一些实施方式中，第一转轴的位置可以距离第一侧壁的内侧表面等于或小于约40厘米。在一些实施方式中，第二转轴的位置可以距离第二侧壁的内侧表面等于或小于约40厘米。
在一些实施方式中，加热包括：在与熔化容器中所含的熔融材料发生接触的多个电极之间建立电流。在一些实施方式中，所述多个电极可以通过熔化容器的底壁延伸进入熔融材料中。例如，所述多个电极中的每个电极可以延伸进入熔融材料，距离是至少15厘米。在一些实施方式中，所述多个电极可以包含钼，但是在其他实施方式中，电极可以包含锡(例如，锡氧化物)。
方法还可包括采用通过第一和第二侧壁暴露于熔化容器内部的多个燃烧器，来加热熔融材料。
在一些实施方式中，可以用电流和燃烧器的组合来加热熔化容器，其中，通过电流和燃烧器引入到熔融材料中的总能量等于或大于电流引入的约20％且等于或小于燃烧器引入的约80％。
方法还可包括将熔融材料拉制成玻璃片，所述玻璃片包括小于约0.25％的平均凸条对比度(average cord contrast)。
在另一个实施方式中，揭示了形成玻璃制品的方法，该方法包括：在熔化容器中形成熔融材料，所述熔化容器包含背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器还包含从背壁延伸到前壁的纵向中心线，和在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度，所述宽度垂直于所述纵向中心线。可以通过例如加热熔化容器中的原材料，来形成熔融材料。方法还可包括对熔融材料进行加热(从而熔融原材料的温度维持在预定温度)，和用包含第一转轴的第一进料螺杆将第一原材料进料到熔化容器的内部中。在背壁的内侧表面，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离可以等于或小于熔化容器的宽度的约15％。方法还可包括将熔融材料递送到成形设备，以及将熔融材料成形为玻璃制品。
在一些实施方式中，方法可以包括：用包含第二转轴的第二进料螺杆将第二原材料进料到熔化容器的内部中，以及其中，在背壁的内侧表面，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离可以等于或小于熔化容器的宽度的约15％。在一些实施方式中，第一和第二原材料是相同的。
在一些实施方式中，第一转轴和第二转轴的位置可以分别距离第一和第二侧壁的内侧表面等于或小于约40厘米。
在一些实施方式中，加热可以包括：在与熔融材料发生接触的多个电极之间建立电流。
例如，所述多个电极可以包含钼，但是在其他实施方式中，电极可以包含锡(例如，锡氧化物)。
在一些实施方式中，方法还可包括：采用通过第一和第二侧壁暴露于熔化容器的内部的多个燃烧器来加热熔融材料，其中，通过电流和燃烧器引入到熔融材料中的总能量等于或大于电流引入的约20％且等于或小于燃烧器引入的约80％。
在一些实施方式中，玻璃制品可以是玻璃带，例如，从成形体拉制的玻璃带。
在另一个实施方式中，描述了形成玻璃制品的方法，其包括：在熔化容器中形成熔融材料，所述熔化容器包含背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器还包含从背壁延伸到前壁的纵向中心线，和在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度，所述宽度垂直于所述纵向中心线。方法可以包括对熔融材料进行加热，加热在熔融材料中形成对流单元(convectioncell)，其包括以第一流速以相对于纵向中心线朝向第一侧壁的第一方向流动的熔融材料第一流，所述第一流速根据距离纵向中心线的距离函数发生变化。方法还可包括：沿着第一方向，计算当第一流速是最大值时距离第一侧壁的内侧表面的第一距离，用包含第一转轴的第一进料螺杆将第一原材料进料到熔化容器的内部，其中，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离基本等于计算得到的第一距离，以及用熔融材料形成玻璃制品。例如，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离可以是第一距离的10％之内。在一些实施方式中，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离可以等于或小于熔化容器的宽度的约15％。在一些实施方式中，第一转轴与第一侧壁之间的距离可以等于或小于约40厘米，例如，等于或小于约38厘米。
在一些实施方式中，对流单元可以包括以第二流速以相对于纵向中心线朝向第二侧壁的第二方向流动的熔融材料第二流，所述第二流速根据距离纵向中心线的距离函数发生变化。因此，方法还可包括：沿着第二方向，计算当第二流速是最大值时距离第二侧壁的内侧表面的第二距离，用包含第二转轴的第二进料螺杆将第二原材料进料到熔化容器的内部，以及其中，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离基本等于计算得到的第二距离。
例如，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离可以是第二距离的10％之内。在一些实施方式中，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离可以等于或小于熔化容器的宽度的约15％。在一些实施方式中，第二转轴与第二侧壁之间的距离可以等于或小于约40厘米，例如，等于或小于约38厘米。
在一些实施方式中，通过加热引入熔融材料中的总能量大于或等于电流引入的约20％且小于或等于燃烧器引入的约80％。
在另一个实施方式中，描述了一种熔化设备，所述熔化设备包括熔化容器，所述熔化容器包含背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器还包含从背壁延伸到前壁的纵向中心线，和在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度，所述宽度垂直于所述纵向中心线。熔化容器可以是例如耐火熔化容器。设备还可包括：位置在纵向中心线与第一侧壁之间的背壁中的第一进料端口，以及位置在纵向中心线与第二侧壁之间的背壁中的第二进料端口。设备还可包括第一进料螺杆和第二进料螺杆，所述第一进料螺杆包括第一转轴，以及所述第二进料螺杆包括第二转轴，第一和第二进料螺杆构造成分别通过第一和第二进料端口将原材料进料到熔化容器中。在一些实施方式中，沿着背壁在第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离以及沿着背壁在第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离都是等于或小于熔化容器的宽度的约15％。
在一些实施方式中，第一转轴可以基本平行于第一侧壁。在一些实施方式中，第二转轴可以基本平行于第二侧壁。在一些实施方式中，第二转轴基本平行于第一转轴。在一些实施方式中，第一转轴和第二转轴距离纵向中心线是等距的。
设备还可包括暴露于熔化容器的内部的多个电极。例如，熔化容器可以包括底壁，其中，所述多个电极可以通过底壁延伸进入熔化容器的内部，但是在其他实施方式中，作为补充或替代，电极可以穿过第一和第二侧壁中的一个或两个延伸进入熔化容器中。所述多个电极中的每个电极可以延伸进入熔化容器的内部，距离熔化容器的底部至少约15厘米。
在一些实施方式中，所述多个电极可以包含钼，但是在其他实施方式中，所述多个电极可以包含另一种合适的导电材料，例如锡(例如，锡氧化物)。
在一些实施方式中，熔化容器还可包括通过第一和第二侧壁中的一个或两个暴露于熔化容器的内部的多个燃烧器。
在一些实施方式中，第一转轴和第二转轴的位置可以分别距离第一和第二侧壁的内侧表面等于或小于约40厘米，例如，等于或小于约38厘米，以及在一些实施方式中，第一转轴和第二转轴的位置可以分别距离第一和第二侧壁的内侧表面等于或小于约28厘米。例如，范围是约5cm至约38cm，例如，范围是约5cm至约28cm，范围是约5cm至约20cm，范围是约5cm至约15cm或者范围是约5cm至约10cm。
在以下的详细描述中提出了本文所述实施方式的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都是用来提供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图举例说明了本公开的各种实施方式，并与描述一起用来解释其原理和操作。
附图说明
图1显示熔化容器的内部，显示了从熔化容器中的进料端口延伸的熔融材料和其上的批料蛇形物(batch snake)；
图2是示例性玻璃制造设备的正视图，其包括对原材料进行熔化以形成熔融材料的熔化容器；
图3是适用于图2的玻璃制造设备的熔化容器的透视图；
图4是图3的熔化容器的横截面俯视图；
图5是图3的熔化容器的横截面俯视图，显示从热点发出的表面对流流动；
图6是图3的熔化容器的纵向横截面图，显示熔融材料中的横向循环对流电流；
图7显示在具有不同原材料进料位置的三种不同熔化容器中，低于熔融材料的表面下7.62cm深度处的对流电流的建模横向速度相对于熔化容器的侧壁的内侧表面且还相对于横向表面下流动的最大速度的关系图；
图8的图表显示采用具有相对于熔化容器的侧壁的第一进料位置的第一熔化容器所形成的玻璃片中所检测到的凸条数量与时间的关系；和
图9的另一幅图表显示采用具有相对于熔化容器的侧壁的第二进料位置(而不是图8的第一熔化容器的进料位置)的第二熔化容器所形成的玻璃片中所检测到的凸条数量与时间的关系。
具体实施方式
下面详细说明本公开的实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是，本公开可以以许多不同的方式实施，不应被解读成局限于在此提出的实施方式。
本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表示这样一个范围的时候，另一个实施方式包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当使用前缀“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值形成另一个实施方式。
本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来表示绝对的取向。
除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行，也不旨在理解为需要任意设备、具体取向。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序，或者任何设备权利要求实际上没有具体陈述单个组件的顺序或取向，或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，或者没有陈述设备的组件的具体顺序或取向，都不旨在以任何方面暗示顺序或取向。这同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据，包括：关于设置步骤、操作流程、组件顺序或组件取向的逻辑；由语法结构或标点获得的一般含义；说明书所述的实施方式的数量或种类。
如本文中所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代形式，除非文中另有明确说明。因此，例如，提到的“一种”组件包括具有两种或更多种这类组件的方面，除非文本中有另外的明确表示。
如本文所用，术语“批料”和“原材料”是同义词，且可以互换使用。如本文所用，术语“熔融材料”和“熔体”(当作为名词时)是同义词，且可以互换使用。
对于熔化原材料以产生熔融材料(例如，熔融玻璃)领域的技术人员，会理解的是，熔融材料中建立起来的对流电流起到至少数个目的，例如，使得热能分布贯穿熔融材料和对熔融材料进行混合。可以从由燃烧器进入到熔体中的热能输入来建立起对流电流，但是在电助力工艺中，可能同时从燃烧器以及还从(经由熔化容器的至少一个壁)放置在熔体内的电极输入热能。已经发现，熔化容器的几何形貌的变化还可能导致从熔化容器流出的熔融材料的均匀性的变化。工艺数据和分析显示，例如由于冠部温度、原材料填充稳定性、左至右填充平衡、和其他工艺特性，测得了均匀性扰乱与熔体表面条件之间的强相关性。通过高速时间流逝视频系统所观察到的熔体表面上的批料填充和批料流动图案的后续分析显示，当批料始终朝向熔化容器的外侧放置且熔体的中心表面保持基本上清晰的批料图案时，改进的性能(例如，熔融效率和产物质量)会与批料填充图案相关。观察显示，熔体表面上的批料图案(由于当批料从批料堆向外移动时它们有时候的起伏且变化的图案，常被称作“蛇形物”)通常会沿着熔化容器以及穿过熔化容器以高度不规则和变化的方式蜿蜒流动。图1显示示例性批料蛇形物8，其源自位置在熔化容器的背壁中的一对螺杆进料器，其经由进料端口118将批料材料进料到熔化容器的内部。通过将表面批料图案与最终制品(例如，玻璃基材，如玻璃片)中展现出来的均匀性性能进行映射，发现更规则的图案与更好性能相关，特别是对于批料蛇形物位置紧密靠近熔化容器的侧壁，仅在靠近螺杆进料器的下游的熔体热点转到熔体的中心的那些批料图案。
不希望受限于理论，假设认为成功穿过熔化容器的不均匀性源自穿过位于或靠近熔化容器的中心线的热点的批料蛇形物，并且后续被夹带入离开熔化容器的熔融材料流中。相信位于或者靠近熔化容器的中心线的原材料没有在热熔体中消耗足够的时间以发生完全反应或溶解。因而，所得到的熔融材料可能含有例如高二氧化硅浓度和/或其他不均匀性的区域。如果不均匀熔融材料的小区域能够从熔化和传递过程的混合作用中幸存下来，则这个材料然后可以进入拉制工艺，这将不均匀性(例如，粘度差异)分布到拉制带材中，作为纳米规格厚度偏差的重复式样。人眼对于这些类型的衍射或透镜图案是天然敏感的。将此类图案缺陷描述为“凸条(cord)”。
对于各种熔化容器设计的数学模型的进一步分析显示，在一些熔化容器设计中，相比于其他那些，横向对流明显更高(从而作为与熔体表面的弱耦合的结果，向批料蛇形物的下侧施加了侧边作用力)。具体来说，发现在熔化容器的背壁中的螺杆进料器的位置会对得到的最终制品中存在的凸条数量具有直接影响。
如图2所示是示例性玻璃制造设备10。在一些例子中，玻璃制造设备10可以包括熔炉12，其可以包括熔化容器14。熔化容器14通常由耐火材料形成，例如，耐火陶瓷材料，例如包含氧化铝或氧化锆的耐火陶瓷材料。在一些例子中，熔化容器14可以由耐火陶瓷砖构建成。
除了熔化容器14之外，熔炉12可任选地包括一个或多个额外组件，例如加热元件(例如燃烧器和/或电极)，其构造成对原材料进行加热并将原材料转变成熔融玻璃。例如，熔炉12可以包括电助力燃气熔化容器，其中，通过燃烧器(对可燃燃料例如天然气进行燃烧)和通过直接加热两种方式向原材料和/或熔体加入能量，其中，电流通过熔体和/或原材料，从而经由熔体和/或原材料的焦耳加热加入能量，以及随后对引入到熔化容器中的原材料进行电导加热。如本文所用，电助力熔化容器是这样一种熔化容器，其中，通过直接加热(焦耳加热)赋予熔体的能量是通过燃烧和电流组合添加到熔体的总能量的约20％至80％，例如，等于或大于约30％、等于或大于约40％、等于或大于约60％、或者等于或大于约80％，包括其间的所有范围和子范围。
在其他例子中，熔炉12可包括热管理装置(例如，隔热组件)，其降低了来自熔化容器的热损耗。在其他例子中，熔炉12可以包括电子装置和/或电机械装置，其促进了原材料熔化成为玻璃熔体。此外，熔炉12可以包括支撑结构(例如，支撑底盘、支撑元件等)或者其他组件。
在一些例子中，熔炉12可以结合作为构造成制造玻璃制品(例如，不确定长度的玻璃带)的玻璃制造设备的组件，但是在其他实施方式中，玻璃制造设备可以构造成形成其他玻璃制品，例如，玻璃棒、玻璃管、玻璃封装(例如，用于照明装置如电灯泡的玻璃封装)和玻璃透镜而没有什么限制。在一些例子中，可以将熔炉结合作为玻璃制造设备的组件，所述玻璃制造设备包括狭缝拉制设备、浮浴设备、下拉设备(包括熔合下拉设备)、上拉设备、压制设备、辊制设备、管拉制设备或者任意其他会受益于本文所揭示方面的玻璃制造设备。例如，图2示意性显示熔炉12作为熔合下拉玻璃制造设备10的组件，其用于对玻璃带进行熔合拉制用于后续加工成单块玻璃片。
玻璃制造设备10(例如，融合拉下设备10)可任选地包括相对于来自熔化容器的熔融材料流动方向位于熔化容器14上游的上游玻璃制造设备16。在一些例子中，一部分或者整个上游玻璃制造设备16可以结合作为熔炉12的部件。
如示意性实施方式所示，上游玻璃制造设备16可以包括原材料储料仓18、原材料递送装置20(例如，螺杆进料器)、和与原材料递送装置相连的马达22。原材料储料仓18可以构造成储存一定量的原材料24，可以通过一个或多个进料端口将其进料到熔炉12的熔化容器14中，如箭头26所示。原材料24可以包含一种或多种形成玻璃的金属氧化物以及一种或多种改性剂。在一些例子中，原材料递送装置20可以由马达22供给动力，从而原材料递送装置20将预定量的原材料24从原材料储料仓18传递到熔化容器14。在其他例子中，马达22可以为原材料递送装置20供给动力，从而基于熔化容器14下游传感的熔融材料水平，以受控速率引入原材料24。之后，可以对熔化容器14内的原材料24进行加热以形成熔融原材料28。通常，在起始熔化步骤中，可以将原材料作为粉状材料(例如，包含各种“砂子”)加入到熔化容器。原材料24还可包含来自之前操作的废料玻璃(即，碎玻璃)。使用燃烧器来启动熔化过程。在电助力熔化过程中，一旦原材料的电阻充分下降(例如，当原材料变得足够熔融时)，通过建立起放置成与原材料和/或熔体接触的电极之间的电势开始电助力，从而建立起通过原材料和/或熔体的电流。
玻璃制造设备10还可任选地包括相对于离开熔化容器14的熔融玻璃的流动方向位于熔化容器14下游的下游玻璃制造设备30。在一些例子中，可以将一部分的下游玻璃制造设备30结合作为熔炉12的部件。例如，在一些情况下，可以将下文所述的第一连接管道32或者下游玻璃制造设备30的其他部分结合作为玻璃熔炉12的部件。下游玻璃制造设备的元件(包括第一连接管道32)可以由贵金属形成。合适的贵金属包括铂族金属，其选自下组金属：铂、铱、铑、锇、钌和钯(“铂族”金属)，或其合金。例如，玻璃制造设备的下游组件可以由铂-铑合金形成，其包括约70-90重量％的铂以及约10-30重量％的铑。但是，其他合适的金属可以包括钼、钯、铼、钽、钛、钨，及其合金。
下游玻璃制造设备30可以包括第一调节(即加工)容器，例如澄清容器34，其位于熔化容器14的下游，并且通过上文所述的第一连接管道32的方式与熔化容器14相连。在一些例子中，可以通过第一连接管道32的方式将熔融材料28从熔化容器14通过重力进料到澄清容器34。例如，重力可以驱动熔融材料28通过第一连接管道32的内部路径从熔化容器14到澄清容器34。但是，应理解的是，可以将其他调节容器布置在熔化容器14的下游，例如位于熔化容器14和澄清容器34之间。在一些实施方式中，可以在熔化容器和澄清容器之间采用调节容器，其中，在第二容器中对来自第一熔化容器的熔融材料进一步加热以继续熔化过程，或者对其冷却至低于第一熔化容器中的熔融材料的温度，之后进入澄清容器。
可以通过各种技术从澄清容器34内的熔融材料28去除气泡。例如，原材料24可以包括多价化合物(即澄清剂，例如氧化锡)，当其受热时，发生化学还原反应并释放氧气。其他合适的澄清剂包括但不限于砷、锑、铁和铈。将澄清容器34中的熔融材料加热到大于熔化容器中的熔融材料温度的温度，从而对澄清剂进行加热。经由温度诱发的澄清剂的化学还原所产生的氧气泡上升通过澄清容器内的熔融材料，其中，熔化容器中产生的熔体内的气体可以合并或扩散到澄清剂产生的氧气泡中。然后，浮力增加的扩大气泡可以上升至澄清容器中的熔融玻璃的自由表面，之后排出。当它们上升通过熔体时，含氧气泡还可进一步诱发澄清容器中的熔融材料的机械混合。
下游玻璃制造设备30还可包括另一调节容器，例如用于对从澄清容器34流向下游的熔融材料进行混合的混合设备36。混合设备36可用于提供均匀的熔体组合物，从而最小化化学或热不均匀性，否则的话其可能存在于离开澄清容器的经澄清的熔融玻璃中。如所示，澄清容器34可以通过第二连接管道38的方式与混合设备36连接。在一些例子中，可以通过第二连接管道38的方式将熔融材料28从澄清容器34通过重力进料到混合设备36。例如，重力可以驱动熔融材料28通过第二连接管道38的内部路径从澄清容器34到混合设备36。应注意的是，虽然显示混合设备36位于澄清容器34的下游，但是在其他实施方式中，混合设备36也可位于澄清容器34的上游。在其他实施方式中，下游玻璃制造设备30可以包括多个混合设备，例如，位于澄清容器34上游的混合设备和位于澄清容器34下游的混合设备。这些多个混合设备相互可以是相同设计，或者它们相互可以是不同设计。
下游玻璃制造设备30还可包括另一调节容器，例如可位于混合设备36下游的传递容器40。传递容器40可以对待进料到下游成形装置中的熔融材料28进行调节。例如，传递容器40可以作为储料器和/或流动控制器，来调节和提供熔融材料28的一致流动，通过出口管道44的方式流动到成形体42。如所示，混合设备36可以通过第三连接管道46的方式与传递容器40连接。在一些例子中，可以通过第三连接管道46的方式将熔融材料28从混合设备36通过重力进料到传递容器40。例如，重力可以驱动熔融材料28通过第三连接管道46的内部路径从混合设备36到传递容器40。
下游玻璃制造设备30还可包括成形设备48，其包括上文所述的成形体42(包括入口管道50)。出口管道44可以放置成将熔融材料28从传递容器40传递到成形设备48的入口管道50。熔合下拉玻璃制造设备中的成形体42可以包括位于成形体的上表面中的凹槽52，以及以沿着成形体的底边缘(根部)56以拉制方向汇聚的一对汇聚成形表面54。经由传递容器40、出口管道44和入口管道50传递到成形体凹槽的熔融材料溢流过凹槽的壁，并沿着汇聚成形表面54作为分开的熔融材料流流下。分开的熔融材料流沿着根部并在其下方接合，产生单个熔融玻璃带58，通过向玻璃带施加张力(例如，通过重力、边缘辊和牵拉辊(未示出))将其从根部56以拉制方向60拉制，以控制随着玻璃冷却时的玻璃带的尺寸并且玻璃的粘度增加。因此，玻璃带58通过粘弹性过渡并获得使得玻璃带58具有稳定尺寸特性的机械性质。在一些实施方式中，可以通过(未示出的)玻璃分离设备，在玻璃带的弹性区域中，将玻璃带58分离成单块玻璃片62，但是在其他实施方式中，可以将玻璃带卷绕到线圈上。
现参见图2和3，显示熔化容器14包括：背壁100、前壁102、第一侧壁104、第二侧壁106以及底壁108，它们形成盆110，所述壁布置成在熔化过程期间在盆110中容纳熔融材料28。熔化容器14的形状通常是矩形，具有顶壁112，其中，第二侧壁106平行于第一侧壁104，以及背壁100平行于前壁102。熔化容器14包括以纵向从背壁100的内侧表面延伸到前壁102的内侧表面的长度L，和垂直于长度L延伸的宽度W(即，横向方向，从第一侧壁104的内侧表面到相对第二侧壁106的内侧表面)。也就是说，长度L和宽度W限定了盆110的长度和宽度。纵向中心线CL沿着熔化容器的长度延伸，并将熔化容器一分为二(即，中心线CL距离第一和第二侧壁104、106它们两个是等距的)。
通常来说，顶壁112是弧形的(但不一定是这种情况)，其在盆110上延伸，并且可以被称作冠部。熔化容器14还可包括位于第一侧壁104和第二侧壁106的靠上部分中的多个燃烧器端口114，燃烧器端口114包括多个相应燃烧器116，其放置成使得通过燃烧器产生的火焰在熔化容器内的熔融材料上延伸，但是在其他实施方式中，可以作为过顶燃烧器的替代或补充，提供浸没燃烧。
熔化容器14还可包括穿过背壁100的至少一个进料端口118开口，其中，可以使原材料递送装置20构造成通过所述至少一个进料端口将原材料24递送到盆，加工成熔融材料(例如，熔融玻璃)。在其他实施方式中，背壁100可以包括多个进料端口118和多个原材料递送装置20，例如，2个进料端口118a、118b和2个批料递送装置20a、20b，但是在其他实施方式中，可以提供不止2个进料端口和不止2个原材料递送装置。每个原材料递送装置20可以将同样的原材料加料进入熔化容器中，或者每个原材料递送装置可以将不同的原材料加料进入熔化容器中，例如，第一原材料递送装置20可以加料第一原材料，以及第二原材料递送装置20可以加料第二原材料。通过一个原材料递送装置加料的原材料不一定以与第二原材料递送装置相同的速率进行加料。
熔化容器14还可包括多个电极120，其通过熔化容器的一个或多个壁延伸进入盆110并且构造成对熔化容器内的熔融材料进行加热，例如如图3所示，穿过底壁108，电极与(未示出的)电源电连通，但是在其他实施方式中，作为替代或补充，多个电极120可以通过第一侧壁104和/或第二侧壁106延伸进入盆110中。电极可以延伸进入熔融材料中至少15厘米。在一些实施方式中，相比于通过燃烧器116加入到熔融材料中的热能(Y)，通过电极116加入到盆110中的熔融材料的热能(X)可以是如下X:Y比例，式中，X是约20％至约80％以及Y是约20％至约80％，包括其间的所有范围和子范围。例如，相比于燃烧器116，通过电极120加入到盆110中的熔融材料的热能之比可以是例如：20％:80％、30％:70％、40％:60％、50％/50％、60％/40％、70％/30％或80％/20％，包括其间的所有比例。
可以在熔化容器的各个壁中的任意一个或多个中嵌入热电偶(未示出)。例如，嵌入底壁108中的热电偶可以提供熔融材料的底部温度，例如纵向地沿着熔化容器的中心线，而嵌入侧壁中的热电偶可以提供熔体的侧温度。置于顶壁中的热电偶可以提供冠部温度。通过各种热电偶获得的温度读数可以用于监测和评估熔化操作的性能。
回到图2，每个原材料递送装置20包括连接到原材料储料仓18的空心桶122以及以可转动方式安装在桶内的进料螺杆124。进料螺杆124可以包括连接到马达22的轴杆126，并且包括转轴128和沿着轴杆126的长度延伸的螺旋叶片130。因此，每个原材料递送装置20可以被称作螺杆进料器，其包括转轴，进料螺杆124绕着转轴转动。例如，参见图4，在一些实施方式中，熔化容器14可以包括：第一螺杆进料器20a，其构造成通过第一进料螺杆124a将原材料24(例如通过第一进料端口118a)递送到熔化容器，以及第二螺杆进料器20b，其构造成通过第二进料螺杆124b将原材料24(例如通过第二进料端口118b)递送到熔化容器14。在一些实施方式中，第一转轴128a可以基本平行于第一侧壁104。在一些实施方式中，第二转轴128b可以基本平行于第二侧壁106。在一些实施方式中，第二转轴128b可以基本平行于第一转轴128a。在一些实施方式中，第一转轴128a和第二转轴128b距离纵向中心线CL可以是等距的。
在一些实施方式中，沿着垂直于第一转轴的线(例如，靠近背壁100测量，例如，沿着背壁100的内侧表面)，第一转轴128a之间的距离d1等于或小于熔化容器的宽度W的约15％。此外，沿着垂直于第二转轴128b的线(例如，靠近背壁100测量，例如，沿着背壁100的内侧表面)，距离d2等于或小于熔化容器的宽度W的约15％。
在一些实施方式中，第一转轴128a和第二转轴128b中的任一个或两个的位置可以分别距离第一和第二侧壁的内侧表面等于或小于约40厘米。也就是说，在一些实施方式中，d1和d2中的任一个或两个可以等于或小于约40厘米。在一些实施方式中，第一转轴128a和第二转轴128b的位置可以分别距离第一和第二侧壁的内侧表面等于或小于约38厘米。例如，d1和/或d2可以是约5厘米至约40厘米，例如，约5厘米至约38厘米，约5厘米至约28厘米，约5厘米至约20厘米或者约10厘米至约20厘米。
在运行时，响应从放置在熔化容器14下游的一个或多个水平探针132接收到的信号，所述一个或多个原材料递送装置20将原材料24递送到熔化容器14，所述水平探针134感应了制造设备10中熔融材料的水平并通过例如经由可编程逻辑控制器(PLC)133与马达22进行通讯。例如，水平探针132可以放置在澄清容器34内或其下游。在一些实施方式中，水平探针132可以放置在导管38内，如图2所示。每个原材料递送装置可以与控制装置(例如，PLC133)电连接，所述控制装置构造成(例如，响应来自水平探针的信号)控制原材料进料到熔化容器中。随着进料螺杆124的转动，将原材料从原材料储料仓18提供到桶122中，并通过进料螺杆124的转动推动通过桶122。当原材料抵达桶122的端部时，原材料进入盆110，通常堆积在螺杆进料器出口下方的堆(pile)(批量堆)中并与浮在熔融玻璃表面上的泡沫状浮渣层接合134(参见图6)。浮渣层包括熔融副产物且从背壁100以朝向前壁102的方向延伸，其通常富集二氧化硅，结合了熔化过程中释放的气体，并且难以溶解到熔融玻璃中。浮渣层134可能靠近前壁，以及在一些实施方式中，在熔体的整个表面上延伸。随着原材料24从批料堆向前铺展开来，原材料形成物流，所述物流以称作“批料蛇形物”的非线性图案朝向前壁传播(参见图1)。来自燃烧器116的辐射和对流热传输帮助了原材料的加热和熔化。类似地，可以向电极120施加电压，在电极组(例如，电极对)之间建立起电流，所述电流从内部加热了熔融玻璃。因此，来自熔体自身的对流加热进一步溶解了原材料。
应注意的是，并非所有通过原材料递送装置20引入的原材料都可以在熔化容器14中完全溶解。例如，直接位于进料端口118下方的批料堆的重量可能驱使一部分的原材料24通过浮渣层134并早早地进入熔体。较重的原材料单独组分也可能早早地下降通过浮渣层134，并循环通过熔融材料。但是，当批料蛇形物8从批料堆向前抵达并最终下降通过浮渣层134并且溶解到熔体中，原材料的颗粒可能在浮渣层中保留足够久，使得颗粒抵达前壁102。如果这些颗粒最终在靠近前壁102的地方加入到浮渣层下的熔融材料，则可能没有足够的时间使得原材料的颗粒完全溶解到熔体中，之后，不完全溶解的颗粒可能变得被夹带到离开熔化容器14的熔融材料流中，并进入下游玻璃制造设备30。因此，由于提供了使得原材料颗粒有效地绕过熔融过程的途径，浮渣层134可能是最终玻璃制品(例如，玻璃片62)的污染源。
现参见图5和6，可以控制通过燃烧器116施加到熔融材料28的热能和/或施加到各个电极120的电压，从而在熔融材料28的主体内产生热点160(这是盆110内的熔体中的最大温度区域)，使得在热点与熔化容器的较冷的背壁、前壁和侧壁之间的温差建立起熔体中的对流流动。例如，图5是显示为不含顶壁112的熔化容器14的俯视图，其显示了从热点160向外辐射的流矢量图案，包括流矢量162a和162b。应注意的是，虽然流矢量162a和162b分别显示来自热点160的以朝向背壁100的纵向方向的熔融玻璃流和来自热点160的以朝向前壁102的相反纵向方向的熔融玻璃流，但是每个居间的(大致向后的)流矢量包括向后(纵向)流分量，以及每个大致向前的流矢量包括相反的向前(纵向)流分量。类似地，横向地存在两个相对流，每个横向流从热点160朝向相邻侧壁延伸：横向流矢量162c以从中心线CL朝向第一侧壁104的方向移动以及横向流矢量162d以从中心线CL朝向第二侧壁106的方向移动。每个居间流矢量通常处于宽度方向，包括横向流分量。虽然仅显示4个流矢量，但是应认识到的是，流矢量从热点160以许多个方向发射出来，仅显示了4个流矢量(2个纵向流矢量和2个横向流矢量)。然而，不是纵向流矢量也不是横向流矢量的每个流矢量包括纵向流分量和横向流分量。除非另有说明，否则如本文所用，横向方向指的是垂直于纵轴(中心线)CL的方向，而纵向流指的是平行于中心线CL的方向。热点160内的熔融玻璃从盆160的底部涌出，并且靠近熔体的表面朝向熔化容器的侧壁、背壁和前壁向外铺展。例如，图6是熔化容器14的横向横截面图，显示在热点内升起的熔融材料的横向对流流动，跨过熔体靠近熔体表面的相应部分，然后在侧壁处朝向盆110的底部倾倒，以及流动朝向热点穿过熔化容器的底部。因此，如所示，建立起了2个反向旋转的对流流动(例如，“单元(cell)”)。在纵向方向上建立起了类似流动。
发现在熔化容器设计修改过程中，最终玻璃制品中的凸条浓度与熔体表面上的批料流动图案强烈相关。也就是说，发现当批料蛇形物8以紧密靠近侧壁104、106横穿熔体的表面时，对于凸条减少是最为有利的。不希望受限于理论，相信靠近侧壁横穿熔体表面的批料蛇形物8在熔体中经受更久的停留时间，因而经受更完全的熔化和分布在熔体中(这是相比于靠近熔化容器的中心线横穿且因此更直接地到达热点160的批料蛇形物而言)。此外，还发现，在对流流速(特别是横向流速，以从熔化容器的中心线(特别是从热点)向外横向延伸的方向)与螺杆进料器位置之间存在相关性。也就是说，更靠近侧壁放置的将原材料递送到熔化容器中的螺杆进料器导致更稳定的批料蛇形物。对于稳定的批料蛇形物，指的是批料蛇形物倾向于沿着和靠近侧壁以朝向前壁的方向流动。相反地，发现源自更靠近熔化容器的中心线的批料蛇形物倾向于在熔化容器中无规则地蜿蜒流动，因而更可能导致凸条。
通过瑞利数Ra(用于对流的无量纲比例因子)来确定和评估对流流动，Ra＝(gβΔTx3)/(ν1α1)，式中，g表示重力加速度，β表示熔体的标称热膨胀系数，ΔT是驱动对流的热差异，x是特性长度，ν1是运动粘度，以及α1是熔体的热扩散系数。对流力的强度由玻璃热膨胀系数β确定，其驱动了熔化容器和其中的熔融材料的热区与冷区之间的密度差异大小，熔化容器中的熔融材料在热-冷温度范围上的粘度，热区与冷却之间的温差(ΔT)，以及热区与冷区之间的距离。可以采用瑞利数对熔化容器中的流动建模，例如，采用市售可得软件包，如购自
Figure BDA0001978642260000171
有限公司的
Figure BDA0001978642260000172
图7显示在低于熔融材料的表面下3英寸(7.62厘米)深度处的模型和标准化横向流速(熔融材料以垂直于熔化容器的中心线CL去往和朝向侧壁(例如，第一侧壁104和/或106)的方向的流动)与距离侧壁的距离之间的函数关系。数据显示，对于3种不同熔化容器的流速：第一个容器展现出小于所需的凸条性能，表示为曲线140(菱形数据点)；第二个容器展现出甚至比第一个熔化容器更差的凸条性能，表示为曲线142(正方形数据点)；以及第三个熔化容器展现出相比于第一和第二熔化容器都具有明显改善的凸条性能，表示为曲线144(三角形数据点)。箭头146涉及第一个熔化容器的侧壁至进料螺杆轴距离(约79cm，或者熔化容器盆的总宽度W的约16％内)；箭头148涉及第二个熔化容器的侧壁至进料螺杆轴距离(约48cm，或者熔化容器盆的总宽度W的约27％内)；以及箭头150涉及第三个熔化容器的侧壁至进料螺杆轴距离(约38cm，或者熔化容器盆的总宽度W的约14％内)。如所示，相比于第一和第二个熔化容器，具有降低的侧壁至进料螺杆轴距离的第三个熔化容器获得了凸条的最佳性能。此外，图8显示对于第一个熔化容器，作为百分比对比度的凸条性能与时间的函数关系，以及图9显示对于第三个熔化容器，作为百分比对比度的凸条性能与时间的函数关系。第三个熔化容器具有明显减少的凸条，其中，明显的是，在侧壁的约38cm内，将原材料24进料到熔化容器。采用近红外光源、光纤和离散自由空间光学件发射自由空间准直束，来进行凸条测量。准直束传输通过最终产品(例如，平坦玻璃片)并进入相对侧上的检测器组件，在那里，通过透镜聚焦传输的光并被具有定向狭缝孔的传感元件捕获。准直束的相干长度(coherence length)小于玻璃片厚度，在束宽度上具有均匀的相锋面。随着束穿过具有凸条的玻璃片，由于厚度变化使得束相发生微弱的调整。光学效应类似于衍射光栅，类似于零阶和两个一阶衍射场的乘积。这些衍射场当它们继续传播时发生干涉，得到与距离基材的距离相关的强度最大值和最小值。使用聚焦透镜来增加对比度和缩短达到传感元件的光学路径长度，以及使用狭缝孔来实现合适的空间分辨率量和对于变化的不敏感性。通过使得传感器元件以穿过基材的方向移动来进行凸条测量，全部都要同时记录检测器接收到的功率量。可以进行检测器信号曲线的数字过滤，以提取出凸条对比度。
图9所示的第三个熔化容器的测量结果显示，在8天周期上远低于约0.25％对比度的平均凸条性能，仅发生单次高于0.5％对比度但是小于1％对比度的对比度。对比而言，图8所示的第一个熔化容器的凸条测量显示在类似时间周期上远高于0.25％对比度的平均凸条性能。
因此，揭示了一种方法，其包括：第一步骤，在熔化容器盆中形成熔融材料，所述熔化容器包含背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器还包含从背壁延伸到前壁内侧表面的纵向中心线，和垂直于纵向中心线在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度。可以通过采用合适的热源(例如，布置成在原材料过顶上产生火焰的燃烧器)，通过加热原材料和/或碎玻璃来形成熔融材料。热源使得原材料熔化以形成熔融材料28(例如，熔融玻璃)。熔化容器可以是例如耐火熔化容器。
在另一个步骤中，可以对熔融材料进行进一步加热，从而在熔融材料28中形成对流单元(convection cell)，其包括以第一流速以相对于纵向中心线朝向第一侧壁的第一方向流动的熔融材料第一流(例如，流矢量162c)，所述第一流速根据距离纵向中心线CL的距离函数发生变化。熔融材料28中的对流单元还可以包括以第二流速以相对于纵向中心线朝向第二侧壁的第二方向流动的熔融材料第二流(例如，流矢量162d)，所述第二流速根据距离纵向中心线CL的距离函数发生变化。可以通过如下方式进行进一步加热：将燃烧器放置成产生在熔融玻璃的表面上延伸的火焰，或者通过延伸进入熔融玻璃的电极建立通过熔融玻璃的电流，或者通过燃烧和电流这两种方式。熔化容器可以是例如电助力熔化容器。
在另一个步骤中，对沿着第一方向上，第一流速处于最大值所处地方的距离第一侧壁(例如侧壁104)的内侧表面的第一距离进行计算。可以在低于熔融材料的表面下计算最大流速，例如，距离熔融材料表面的距离是从低于熔融材料的表面下约3厘米至低于熔融材料的表面下约13厘米，例如约4厘米至约12厘米，例如约4厘米至约8厘米，包括其间的所有范围和子范围。
在一个任选步骤中，可以对沿着第一方向上，第一流速处于最大值所处地方的距离第二侧壁(例如侧壁106)的内侧表面的第二距离进行计算。可以在低于熔融材料的表面下计算最大流速，例如，距离熔融材料表面的距离是从低于熔融材料的表面下约3厘米至低于熔融材料的表面下约13厘米，例如约4厘米至约12厘米，例如约4厘米至约8厘米，包括其间的所有范围和子范围。
在另一个步骤中，可以采用第一螺杆进料器(例如，包括第一进料螺杆124a的螺杆进料器20a，其包括第一转轴128a)将原材料进料到熔化容器的内部，所述第一螺杆进料器放置成使得第一转轴与第一侧壁104的内侧表面之间的距离d1基本等于计算得到的第一距离，例如，在计算得到的第一距离的约10％内。
在一些实施方式中，对沿着第二方向上，第二流速处于最大值所处地方的距离第二侧壁的内侧表面的第二距离进行计算。可以采用第二螺杆进料器(例如，包括第二进料螺杆124b和第二转轴128b的螺杆进料器20b)将原材料进料到熔化容器的内部，所述第二螺杆进料器放置成使得第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离d2基本等于计算得到的第二流矢量162d的距离，例如，在计算得到的距离的约10％内。但是，在一些实施方式中，假定熔体具有一定的对称性和仅计算一个距离可以是令人满意的，例如，沿着第一方向上第一流速是最大值的地方的距离第一侧壁的内侧表面的第一距离，以及假定第二距离近似等于第一距离。因此，d2可以等于d1。
对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以在不偏离本文的范围和精神的前提下对本文的实施方式进行各种修改和变动。因此，本文旨在覆盖本文内容的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。

Claims (56)

1.一种熔化设备，其包括：
熔化容器，所述熔化容器包含背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器包含从背壁延伸到前壁的纵向中心线，和在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度，所述宽度垂直于所述纵向中心线；以及
第一进料螺杆，所述第一进料螺杆包括设置在所述纵向中心线的第一侧上的第一转轴，所述第一进料螺杆构造成将第一原材料进料到熔化容器中，以及其中，在垂直于第一转轴的线上，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的15％，并且在所述纵向中心线的第一侧上没有进料螺杆具有设置在距离大于第一侧壁的内侧表面的熔化容器的宽度的15％的转轴。
2.如权利要求1所述的设备，其包括第二进料螺杆，所述第二进料螺杆包括设置在所述纵向中心线的第二侧上的第二转轴，所述第二进料螺杆构造成将第二原材料进料到熔化容器中，以及其中，在垂直于第二转轴的线上，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的15％。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，第一转轴和第二转轴的位置分别距离第一和第二侧壁的内侧表面等于或小于38厘米。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第二原材料与所述第一原材料相同。
5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，第一转轴和第二转轴的位置分别距离第一和第二侧壁的内侧表面等于或小于28厘米。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，第一转轴平行于第一侧壁。
7.如权利要求2所述的设备，其特征在于，第二转轴平行于第二侧壁。
8.如权利要求2所述的设备，其特征在于，第二转轴平行于第一转轴。
9.如权利要求2所述的设备，其特征在于，熔化容器包括暴露于熔化容器的内部的多个电极。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，熔化容器还包括底壁，以及所述多个电极通过所述底壁延伸进入熔化容器的内部。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述多个电极包括钼。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于，熔化容器包括通过第一和第二侧壁暴露于熔化容器的内部的多个燃烧器。
13.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述垂直于第一转轴的线是位于背壁的内侧表面。
14.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述垂直于第二转轴的线是位于背壁的内侧表面。
15.如权利要求2所述的设备，其特征在于，第一转轴和第二转轴距离纵向中心线是等距的。
16.一种对熔化容器进行加料的方法，其包括：
用包含第一转轴的第一进料螺杆将第一原材料进料到熔化容器内部中，所述熔化容器包括背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器还包括从背壁延伸到前壁的纵向中心线，和在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度，所述宽度垂直于所述纵向中心线，以及其中，在垂直于第一转轴的线上，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的15％，并且在所述纵向中心线的第一侧上没有进料螺杆具有设置在距离大于第一侧壁的内侧表面的熔化容器的宽度的15％的转轴。
17.如权利要求16所述的方法，其还包括：用包含第二转轴的第二进料螺杆将第二原材料进料到熔化容器的内部中，以及其中，在垂直于第二转轴的线上，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的15％。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，第一转轴和第二转轴的位置分别距离第一和第二侧壁的内侧表面等于或小于40厘米。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在进料过程中，熔化容器含有熔融材料，所述方法还包括通过在与熔融材料接触的多个电极之间建立电流，来加热熔融材料。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述多个电极通过熔化容器的底壁延伸进入熔融材料中。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述多个电极中的每个电极延伸进入熔融材料，距离是至少15厘米。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述多个电极包括钼。
23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，加热还包括采用通过第一和第二侧壁暴露于熔化容器内部的多个燃烧器，来加热熔融材料。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，通过电流和燃烧器引入到熔融材料中的总能量等于或大于电流引入的20％且等于或小于燃烧器引入的80％。
25.如权利要求19所述的方法，其特征在于，熔融材料是熔融玻璃，所述方法还包括将熔融玻璃拉制成玻璃片，所述玻璃片包括小于0.25％的平均凸条对比度。
26.如权利要求17-25中任一项所述的方法，其特征在于，第一和第二原材料是相同的。
27.一种形成玻璃制品的方法，其包括：
在熔化容器中形成熔融材料，所述熔化容器包含背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器还包含从背壁延伸到前壁的纵向中心线，和在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度，所述宽度垂直于所述纵向中心线；
加热所述熔融材料；
用包含第一转轴的第一进料螺杆将第一原材料进料到熔化容器的内部中，其中，在背壁的内侧表面，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的15％；
将熔融材料递送到成形设备；以及
将熔融材料形成为玻璃制品；
其中，在所述纵向中心线的第一侧上没有进料螺杆具有设置在距离大于第一侧壁的内侧表面的熔化容器的宽度的15％的转轴。
28.如权利要求27所述的方法，其还包括：用包含第二转轴的第二进料螺杆将第二原材料进料到熔化容器的内部中，以及其中，在背壁的内侧表面，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的15％。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，第一转轴和第二转轴的位置分别距离第一和第二侧壁的内侧表面等于或小于40厘米。
30.如权利要求27所述的方法，其特征在于，加热包括在与熔融材料接触的多个电极之间建立起电流。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述多个电极包括钼。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，加热包括采用通过第一和第二侧壁暴露于熔化容器内部的多个燃烧器，来加热熔融材料。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，通过电流和燃烧器引入到熔融材料中的总能量等于或大于电流引入的20％且等于或小于燃烧器引入的80％。
34.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述第一原材料与所述第二原材料是相同的。
35.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述玻璃制品是玻璃带。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述形成包括从成形体拉制玻璃带。
37.一种形成玻璃制品的方法，其包括：
在熔化容器中形成熔融材料，所述熔化容器包含背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器还包含从背壁延伸到前壁的纵向中心线，和在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度，所述宽度垂直于所述纵向中心线；
对熔融材料进行加热，加热在熔融材料中形成对流单元，其包括以第一流速以相对于纵向中心线朝向第一侧壁的第一方向流动的熔融材料第一流，所述第一流速根据距离纵向中心线的距离函数发生变化；
对沿着第一方向上，第一流速为最大值所处地方的距离第一侧壁的内侧表面的第一距离进行计算；
用包含第一转轴的第一进料螺杆将第一原材料进料到熔化容器的内部中，其中，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离等于计算得到的第一距离；以及
用熔融材料形成玻璃制品。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，对流单元包括以第二流速以相对于纵向中心线朝向第二侧壁的第二方向流动的熔融材料第二流，所述第二流速根据距离纵向中心线的距离函数发生变化，所述方法还包括：
对沿着第二方向上，第二流速为最大值所处地方的距离第二侧壁的内侧表面的第二距离进行计算；
用于包含第二转轴的第二进料螺杆将第二原材料进料到熔化容器的内部中；以及
其中，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离等于计算得到的第二距离。
39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离是计算得到的第一距离的10％之内。
40.如权利要求38所述的方法，其特征在于，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离是计算得到的第二距离的10％之内。
41.如权利要求37所述的方法，其特征在于，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的15％。
42.如权利要求38所述的方法，其特征在于，第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于熔化容器的宽度的15％。
43.如权利要求37所述的方法，其特征在于，第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离等于或小于40厘米。
44.如权利要求37所述的方法，其特征在于，通过加热引入熔融材料中的总能量大于或等于电流引入的20％且小于或等于燃烧器引入的80％。
45.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述形成包括将熔融材料递送到成形设备。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述形成包括从成形体拉制玻璃带。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述玻璃制品是玻璃带。
48.一种熔化设备，其包括：
熔化容器，所述熔化容器包含背壁、前壁、第一侧壁和第二侧壁，所述熔化容器还包含从背壁延伸到前壁的纵向中心线，和在第一侧壁的内侧表面与第二侧壁的内侧表面之间延伸的宽度，所述宽度垂直于所述纵向中心线；
位置在纵向中心线与第一侧壁之间的背壁中的第一进料端口，以及位置在纵向中心线与第二侧壁之间的背壁中的第二进料端口；
第一进料螺杆和第二进料螺杆，所述第一进料螺杆包括第一转轴，以及所述第二进料螺杆包括第二转轴，第一和第二进料螺杆构造成分别通过第一和第二进料端口将第一原材料进料到熔化容器中；以及
其中，沿着背壁在第一转轴与第一侧壁的内侧表面之间的距离以及沿着背壁在第二转轴与第二侧壁的内侧表面之间的距离都是等于或小于熔化容器的宽度的15％，并且在所述纵向中心线的第一侧上没有进料螺杆具有设置在距离大于第一侧壁的内侧表面的熔化容器的宽度的15％的转轴。
49.如权利要求48所述的设备，其特征在于，第一转轴平行于第一侧壁。
50.如权利要求48所述的设备，其特征在于，第二转轴平行于第二侧壁。
51.如权利要求48所述的设备，其特征在于，第二转轴平行于第一转轴。
52.如权利要求48所述的设备，其还包括暴露于熔化容器的内部的多个电极。
53.如权利要求52所述的设备，其特征在于，熔化容器还包括底壁，以及所述多个电极通过所述底壁延伸进入熔化容器的内部。
54.如权利要求52所述的设备，其特征在于，所述多个电极包括钼。
55.如权利要求52所述的设备，其特征在于，熔化容器包括通过第一和第二侧壁暴露于熔化容器的内部的多个燃烧器。
56.如权利要求48所述的设备，其特征在于，第一转轴和第二转轴距离纵向中心线是等距的。
CN201780052502.0A 2016-08-26 2017-08-24 用于形成玻璃制品的设备和方法 Active CN109641771B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662379822P 2016-08-26 2016-08-26
US62/379,822 2016-08-26
PCT/US2017/048302 WO2018039398A1 (en) 2016-08-26 2017-08-24 Apparatus and method for forming a glass article

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109641771A CN109641771A (zh) 2019-04-16
CN109641771B true CN109641771B (zh) 2022-01-28

Family

ID=59772784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780052502.0A Active CN109641771B (zh) 2016-08-26 2017-08-24 用于形成玻璃制品的设备和方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11319234B2 (zh)
EP (2) EP3896037B1 (zh)
JP (1) JP7058641B2 (zh)
KR (2) KR102399011B1 (zh)
CN (1) CN109641771B (zh)
TW (2) TWI796897B (zh)
WO (1) WO2018039398A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI764952B (zh) * 2016-11-08 2022-05-21 美商康寧公司 用於形成玻璃製品之設備及方法
CN114611221B (zh) * 2020-12-07 2024-05-24 长春理工大学 精密玻璃模压工艺中模芯和模具极限偏差设计方法
EP4063332A1 (en) * 2021-03-22 2022-09-28 Schott Ag Method of making high quality glass products from high viscosity melts

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1906695A (en) * 1930-11-26 1933-05-02 Owens Illinois Glass Co Glass melting furnace
WO2000000440A1 (en) * 1998-06-29 2000-01-06 Owens Corning Melting furnace having cullet preheating and rear crown vent with support system
CN101784492A (zh) * 2007-08-16 2010-07-21 康宁股份有限公司 控制玻璃制造系统中熔体材料液位的方法和设备
CN102884012A (zh) * 2010-05-11 2013-01-16 索尔格投资有限及两合公司 具有投料口的玻璃熔槽和用于运行的方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3885945A (en) * 1974-03-20 1975-05-27 Owens Corning Fiberglass Corp Method of and apparatus for electrically heating molten glass
US3842180A (en) * 1974-01-21 1974-10-15 Owens Corning Fiberglass Corp Apparatus and method for starting an electric glass melting furnace
US3941576A (en) 1974-11-29 1976-03-02 Ppg Industries, Inc. Method and apparatus for making molten glass with batch guiding means
JPH11100214A (ja) * 1997-09-26 1999-04-13 Nippon Electric Glass Co Ltd ガラス溶融炉
WO1999035099A1 (fr) * 1998-01-09 1999-07-15 Saint-Gobain Vitrage Procede et dispositif de fusion et d'affinage de matieres vitrifiables
CA2404873A1 (en) * 2000-04-18 2001-10-25 Owens Corning Method and apparatus for introducing scrap glass into a glass-melting furnace
JP5282619B2 (ja) 2009-03-25 2013-09-04 日本電気硝子株式会社 ガラス溶融炉
CN103339072B (zh) 2011-02-07 2016-04-06 旭硝子株式会社 玻璃熔融炉、熔融玻璃的制造方法、玻璃制品的制造方法及玻璃制品的制造装置
EP2796595B1 (en) * 2011-12-22 2019-02-06 Sumco Corporation Method for evaluating silica glass crucible, method for producing silicon single crystals

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1906695A (en) * 1930-11-26 1933-05-02 Owens Illinois Glass Co Glass melting furnace
WO2000000440A1 (en) * 1998-06-29 2000-01-06 Owens Corning Melting furnace having cullet preheating and rear crown vent with support system
CN101784492A (zh) * 2007-08-16 2010-07-21 康宁股份有限公司 控制玻璃制造系统中熔体材料液位的方法和设备
CN102884012A (zh) * 2010-05-11 2013-01-16 索尔格投资有限及两合公司 具有投料口的玻璃熔槽和用于运行的方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI796897B (zh) 2023-03-21
KR20220066433A (ko) 2022-05-24
EP3896037B1 (en) 2022-12-21
KR102500724B1 (ko) 2023-02-16
TWI753002B (zh) 2022-01-21
EP3504165B1 (en) 2021-08-11
KR20190049756A (ko) 2019-05-09
JP7058641B2 (ja) 2022-04-22
US20200180990A1 (en) 2020-06-11
EP3896037A1 (en) 2021-10-20
JP2019524630A (ja) 2019-09-05
TW201811710A (zh) 2018-04-01
TW202214539A (zh) 2022-04-16
CN109641771A (zh) 2019-04-16
US11319234B2 (en) 2022-05-03
WO2018039398A1 (en) 2018-03-01
KR102399011B1 (ko) 2022-05-17
EP3504165A1 (en) 2019-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110167890B (zh) 用于形成玻璃制品的设备和方法
CN109641771B (zh) 用于形成玻璃制品的设备和方法
KR102415736B1 (ko) 유리 리본 열 조절을 위한 방법 및 장치
JP2014037320A (ja) ガラス板製造方法
US11028001B2 (en) High temperature glass melting vessel
JP2020528394A (ja) ガラスリボンでの調整可能な伝熱のための方法および装置
KR20230098889A (ko) 유리 제조 장치
TW201722863A (zh) 形成玻璃物件的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant