CN112028454A - 一种玻璃连熔炉及熔制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为一种玻璃连熔炉及熔制方法，属于光学玻璃熔炼生产技术领域。它主要是解决连续熔炼过程中条纹均化效率和气泡澄清效率受限，进而影响生产效率的问题。它的主要特征在于：包括铂金材质的熔化埚、均化埚、澄清池和工作埚，以及其之间连接的第一、第二和第三连通管；均化埚、工作埚分别设置有铂金材质的均化隔板和均化棒，澄清池内部设置有澄清隔板，澄清池上部安装有负压稳定器。本发明具有可有效提升光学玻璃熔炼过程中的条纹消散效率、气泡上浮效率和提高综合生产效率的特点，主要用于提升光学玻璃连熔炉的生产效率。

Description

一种玻璃连熔炉及熔制方法
技术领域
本发明属于光学玻璃熔炼生产技术领域。具体涉及一种玻璃连熔炉及熔制方法。
背景技术
近年来，随着科技进步和生活水平的提高，人们对光学产品的要求也越来越高，成像、探测、观瞄等光学系统的发展大趋势是不断追求产品的高清化，而透过率是影响终端客户使用体验的关键参数，因此市场对作为光学系统核心元件的光学玻璃透过率提出了越来越高的要求。另外，现有的光学玻璃连熔设备从坩埚材质上分为两种：瓷铂连熔炉和全铂连熔炉，而从瓷铂连熔炉向全铂连熔炉更新的动力同样来源于市场对光学玻璃透过率的更高要求。
在光学玻璃连续熔炼的过程中，影响产品透过率的因素除原材料和熔炼工艺以外，与连熔炉的结构和熔炼效率也息息相关，玻璃液在连熔炉内停留的时间是其中最重要的影响因素，停留时间越长，玻璃液对炉砖、铂金的侵蚀就会越严重，带来的后果除了会缩短炉砖使用寿命、增大铂金损耗率以外，也会降低光学玻璃产品的透过率，不利于满足高透过率光学玻璃产品的市场需求，并且单位产量的能耗也会增加。但是，若在现有连熔炉设备上通过增大出料量来缩短玻璃液停留时间，则很容易导致产品的异物、气泡和条纹不良，影响光学玻璃内部质量和终端光学系统的成像质量。异物的产生是因为出料量增大以后，熔炉的熔融效率降低导致的，气泡的产生则是因为玻璃液在澄清池停留时间变短后，部分小气泡来不及浮出导致的，而条纹的产生则是因为料量增大后，原有的均化装置均化效率不足导致的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于光学玻璃连续熔炼的玻璃连熔炉及熔制方法，用于解决现有连熔炉在增加出料量以后，熔融、澄清、均化效率变差的问题，实现减少或避免产品中异物、气泡和条纹的产生，提高产品的透过率和生产效率，降低能源消耗的目的。
本发明玻璃连熔炉的技术解决方案是：一种玻璃连熔炉，用于光学玻璃的连续熔炼，包括铂金材质的熔化埚、均化埚、澄清池和工作埚，以及其之间连接的第一、第二和第三连通管，其特征在于：所述的均化埚设置有铂金材质的均化埚均化棒；所述的工作埚设置有铂金材质的工作埚均化棒；所述的澄清池上部安装有负压稳定器。
本发明玻璃连熔炉的技术解决方案中所述的均化埚和工作埚的埚壁上设置有均化隔板。
本发明玻璃连熔炉的技术解决方案中所述的均化埚和工作埚的均化隔板沿纵向间隔设置；所述的均化埚均化棒和工作埚均化棒沿棒轴向间隔设置有桨叶；所述均化隔板与桨叶交叉设置，桨叶位于均化隔板之间的间隔空间内。
本发明玻璃连熔炉的技术解决方案中所述的澄清池内壁上设置有澄清隔板。
本发明玻璃连熔炉的技术解决方案中所述的均化隔板为一组四个由埚壁向埚内延伸的直角形平板，为了提高玻璃液的流动性，一般在直角形顶端设计圆形倒角；所述的桨叶呈十字形分布，分别位于均化隔板的层与层之间及两外侧。
本发明玻璃连熔炉的技术解决方案中所述的桨叶为楔形桨叶、圆柱形桨叶或方柱形桨叶。
本发明玻璃连熔炉的技术解决方案中所述的均化隔板与桨叶间距在1～2cm之间。
本发明玻璃连熔炉的技术解决方案中所述的熔化埚、均化埚和工作埚的上端口为开放端口；所述澄清池的上端口为封闭端口。
本发明玻璃熔制方法的技术解决方案可以是：一种玻璃的熔制方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将熔化埚、均化埚、澄清池和工作埚修筑在炉砖内；均化埚、工作埚内分别安装均化埚均化棒和工作埚均化棒；
（2）熔炼开始时持续向熔化埚加料，当玻璃液面达到熔化埚低液位液面时开启负压稳定器，使澄清池中的玻璃液面逐渐升至高液位液面并保持恒定；
（3）开启均化埚均化棒和工作埚均化棒，使其按照预设转速转动均化；
（4）升高漏料管的温度，使玻璃液漏注成型；
（5）在持续加料和漏料的情况下，匹配调整加料量、出料量、负压稳定器的监测压力、均化埚均化棒和工作埚均化棒转速参数，使生产稳定。
本发明玻璃熔制方法的技术解决方案中所述的第（1）步骤是：
（1）将熔化埚、均化埚、澄清池和工作埚修筑在炉砖内；均化埚、工作埚内分别安装均化埚均化棒和工作埚均化棒；澄清池内壁上设置有澄清隔板；调整均化埚均化棒和工作埚均化棒的桨叶与均化隔板的相对位置，下降均化埚均化棒和工作埚均化棒至下限位。
本发明由于在由现有铂金材质的熔化埚、均化埚、澄清池和工作埚构成的玻璃连熔炉基础上，在均化埚设置有铂金材质的均化埚均化棒，在工作埚设置有铂金材质的工作埚均化棒，在澄清池上部安装有负压稳定器，因而熔炼开始时，持续向熔化埚加料，当玻璃液面达到熔化埚低液位液面时开启负压稳定器，使澄清池中的玻璃液面逐渐升至高液位液面和压力的逐渐降低，并保持恒定，澄清池内负压的形成有助于降低气体在玻璃液中溶解度，有助于气泡增大和上浮，进而有助于提高澄清效率，开启均化埚均化棒和工作埚均化棒，使其按照预设转速转动均化，有效提升均化效率。
本发明由于在均化埚和工作埚的埚壁上设置有均化隔板，均化隔板沿纵向间隔设置，均化埚均化棒和工作埚均化棒沿棒轴向间隔设置有桨叶，均化隔板与桨叶交叉设置，桨叶位于均化隔板之间的间隔空间内，均化隔板与桨叶间距在1～2cm之间，因而可进一步有效提升均化效率，在相同转速的条件下，对粗条纹的消散、均化效率可以提升20%以上，即可以缩短20%以上的熔炼时间，有利于提升生产效率，缩短玻璃液在熔炉内的相对停留时间，对产品透过率的提升也有较大助益。
本发明可有效提升光学玻璃熔炼过程中的条纹消散效率和气泡上浮效率，在相同设计容积的前提下，可以提高综合生产效率20%以上，减少铂金使用量和单产损耗率，缩短玻璃液在熔炉内的停留时间，提高产品的透过率性能。
本发明主要用于提升光学玻璃连熔炉的生产效率。
附图说明
图1为本发明连熔炉整体结构示意图。
图2为本发明工作埚结构示意图。
图3为本发明工作埚俯视图。
图4为本发明楔形叶片均化棒示意图。
图5为本发明圆形叶片均化棒示意图。
图中：1. 熔化埚低液位液面；2. 第一连通管；3. 均化埚均化棒；4. 负压稳定器；5. 高液位液面；6. 澄清隔板；7. 漏料管；8. 均化隔板；9. 楔形桨叶；10. 均化埚低液位液面；11. 第二连通管；12. 第三连通管；13. 工作埚低液位液面；14. 工作埚均化棒；15.圆柱形桨叶；A. 熔化埚；B. 均化埚；C. 澄清池；D. 工作埚。
具体实施方式
如图1所示，使用铂金材料制作、焊接本发明的光学玻璃连熔炉，用于光学玻璃的连续熔炼，包括熔化埚A、均化埚B、澄清池C和工作埚D，以及其之间连接的第一、第二和第三连通管2、11、12。其中熔化埚A的作用是熔解原材料，均化埚B的作用是消散粗条纹，澄清池C的作用是使气泡快速上浮、消除气泡，工作埚D的作用消除残余的细条纹和降温，并为漏料出炉做准备。熔化埚A、均化埚B和工作埚D的上端口为开放端口，澄清池C的上端口为封闭端口，熔化埚A、均化埚B和工作埚D的液面与大气相通，而澄清池C中的液面在负压稳定器4的作用下高于熔化埚A、均化埚B和工作埚D液面，且与大气相隔离。在均化埚B和工作埚D的埚壁上加设铂金材质的均化隔板8，均化隔板8有4组，沿均化埚B和工作埚D纵向均匀间隔设置。均化隔板8也可以是2、3、5-7组。在澄清池C内加设澄清隔板6，澄清隔板6有5组，间隔安装，澄清隔板6为与澄清池C横截面形状相同的平板，并与澄清池C内壁焊接叠合，在澄清隔板6上均匀布有Φ5～Φ25大小不一、位置随机的圆孔，并确保相邻的两个澄清隔板6上圆孔的位置不同。其作用是其作用是切割残余的粗条纹并帮助气泡遇阻扰动后上浮。在澄清池C上部安装负压稳定器4。在均化埚B设置有铂金材质的均化埚均化棒3，在工作埚D设置有铂金材质的工作埚均化棒14，均化埚均化棒3和工作埚均化棒14沿棒轴向间隔设置有桨叶，桨叶有5组，均化隔板8与桨叶交叉设置，桨叶分别位于均化隔板8的层与层之间及两外侧。均化埚均化棒3和工作埚均化棒14的桨叶可以是3、4、6-8组。在均化埚均化棒3和工作埚均化棒14运行过程中，同一组桨叶在同一组均化隔板8的间隔内转动搅拌。桨叶数目多，且与均化隔板8间距设置小，可以有效提升均化效率。在相同转速的条件下，对粗条纹的消散、均化效率可以提升20%以上，即可以缩短20%以上的熔炼时间，有利于提升生产效率，缩短玻璃液在熔炉内的相对停留时间，对产品透过率的提升也有较大助益。
如图2、图3所示，均化埚B和工作埚D的均化隔板8均为一组四个由埚壁向埚内延伸的直角形平板组成。均化隔板8上沿十字方向伸出的相邻条板间呈90°排列，外端与均化埚B内壁和工作埚D内壁焊接。
如图4、图5所示，均化埚均化棒3和工作埚均化棒14的桨叶呈十字形分布。均化埚均化棒3和工作埚均化棒14上沿十字方向伸出的相邻桨叶间呈90°排列，内端与均化埚均化棒3和工作埚均化棒14的转轴焊接。桨叶为楔形桨叶9、圆柱形桨叶15、方柱形桨叶或其它形状桨叶。为了有效提高条纹消散效率，生产时，所述的均化隔板8与桨叶间距≤2cm，并且间距越小，效率越高，但当二者间距过小时≤1cm，均化埚均化棒3和工作埚均化棒14的转动阻力也会变大，这会对熔炉的使用寿命造成不利影响，因此，均化隔板与桨叶间距应该控制在1～2cm之间。
气泡和条纹是光学玻璃生产中最常见的两种内部缺陷。所以若要提高生产效率，仅仅提高条纹的消散效率是不够的，还需要提升气泡的上浮效率。通过负压稳定器4的设计与安装，实现了澄清池C内部玻璃液面的升高和压力的降低，两者压力的差异可以通过公式P=ρgh进行计算和设定。相对于大气压强，澄清池C内负压的形成有助于降低气体在玻璃液中溶解度，有助于气泡增大和上浮，进而有助于提高澄清效率，并且，当玻璃液从澄清池C流到工作埚D时，即使玻璃液中有少量残留的Φ0.05mm以下气泡，也会因工作埚D中的压强增大而被吸收。
本发明一种采用玻璃连熔炉的熔制方法，包括以下步骤：
（1）将熔化埚A、均化埚B、澄清池C和工作埚D修筑在炉砖内；均化埚B、工作埚D内分别安装均化埚均化棒3和工作埚均化棒14；澄清池C内壁上设置有澄清隔板6；调整均化埚均化棒3和工作埚均化棒14的桨叶与均化隔板8的相对位置，下降均化埚均化棒3和工作埚均化棒14至下限位；
（2）熔炼开始时持续向熔化埚A加料，当玻璃液面达到熔化埚低液位液面1时开启负压稳定器4，使澄清池C中的玻璃液面逐渐升至高液位液面5并保持恒定；
（3）开启均化埚均化棒3和工作埚均化棒14，使其按照预设转速转动均化；
（4）升高漏料管7的温度，使玻璃液漏注成型；
（5）在持续加料和漏料的情况下，匹配调整加料量、出料量、负压稳定器4的监测压力、均化埚均化棒3和工作埚均化棒14转速参数，使生产稳定。
以下提供本发明的实施例，其仅用于解释和说明的目的，并不限制本发明。
实施例A：
采用楔状、4组桨叶制作的均化埚均化棒3和工作埚均化棒14，均化埚均化棒3转速60转/min，工作埚均化棒14转速40转/min，熔化埚低液位液面1与高液位液面5落差22cm。实施后，产品达标产量由相同容积普通连熔炉的560kg/天，提升至690kg/天，生产效率提升23.2%，同牌号产品420nm内部透过率τ10提升2.6%。
实施例B：
采用圆柱状、6组叶片制作均化埚均化棒和工作埚均化棒，均化埚均化棒转速60转/min，工作埚均化棒转速30转/min，熔化埚低液位液面与高液位液面落差16cm。实施后，产品达标产量由相同容积普通连熔炉的560kg/天，提升至710kg/天，生产效率提升26.7%，同牌号产品420nm内部透过率τ10提升3.1%。

Claims (10)

1.一种玻璃连熔炉，用于光学玻璃的连续熔炼，包括铂金材质的熔化埚（A）、均化埚（B）、澄清池（C）和工作埚（D），以及其之间连接的第一、第二和第三连通管（2、11、12），其特征在于：所述的均化埚（B）设置有铂金材质的均化埚均化棒（3）；所述的工作埚（D）设置有铂金材质的工作埚均化棒（14）；所述的澄清池（C）上部安装有负压稳定器（4）。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃连熔炉，其特征在于：所述的均化埚（B）和工作埚（D）的埚壁上设置有均化隔板（8）。
3.根据权利要求2所述的一种玻璃连熔炉，其特征在于：所述的均化埚（B）和工作埚（D）的均化隔板（8）沿纵向间隔设置；所述的均化埚均化棒（3）和工作埚均化棒（14）沿棒轴向间隔设置有桨叶；所述均化隔板（8）与桨叶交叉设置，桨叶位于均化隔板（8）之间的间隔空间内。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种玻璃连熔炉，其特征在于：所述的澄清池（C）内壁上设置有澄清隔板（6）。
5.根据权利要求3所述的一种玻璃连熔炉，其特征在于：所述的均化隔板（8）为一组四个由埚壁向埚内延伸的直角形平板组成；所述的桨叶呈十字形分布，分别位于均化隔板（8）的层与层之间及两外侧。
6.根据权利要求5所述的一种玻璃连熔炉，其特征在于：所述的桨叶为楔形桨叶（9）、圆柱形桨叶（15）或方柱形桨叶。
7.根据权利要求2或3所述的一种玻璃连熔炉，其特征在于：所述的均化隔板（8）与桨叶间距在1～2cm之间。
8.根据权利要求1、2或3所述的一种玻璃连熔炉，其特征在于：所述的熔化埚（A）、均化埚（B）和工作埚（D）的上端口为开放端口；所述澄清池（C）的上端口为封闭端口。
9.一种采用权利要求1所述的一种玻璃连熔炉的熔制方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将熔化埚（A）、均化埚（B）、澄清池（C）和工作埚（D）修筑在炉砖内；均化埚（B）、工作埚（D）内分别安装均化埚均化棒（3）和工作埚均化棒（14）；
（2）熔炼开始时持续向熔化埚（A）加料，当玻璃液面达到熔化埚低液位液面（1）时开启负压稳定器（4），使澄清池（C）中的玻璃液面逐渐升至高液位液面（5）并保持恒定；
（3）开启均化埚均化棒（3）和工作埚均化棒（14），使其按照预设转速转动均化；
（4）升高漏料管（7）的温度，使玻璃液漏注成型；
（5）在持续加料和漏料的情况下，匹配调整加料量、出料量、负压稳定器（4）的监测压力、均化埚均化棒（3）和工作埚均化棒（14）转速参数，使生产稳定。
10.根据权利要求9所述的一种玻璃的熔制方法，其特征在于所述的第（1）步骤是：
（1）将熔化埚（A）、均化埚（B）、澄清池（C）和工作埚（D）修筑在炉砖内；均化埚（B）、工作埚（D）内分别安装均化埚均化棒（3）和工作埚均化棒（14）；澄清池（C）内壁上设置有澄清隔板（6）；调整均化埚均化棒（3）和工作埚均化棒（14）的桨叶与均化隔板（8）的相对位置，下降均化埚均化棒（3）和工作埚均化棒（14）至下限位。
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