CN113200668B - 光学玻璃熔化装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可减少玻璃内部铂粒子和料结石且延长玻璃液流动路径和停留时间的光学玻璃熔化装置及其方法。光学玻璃熔化装置，包括外锅和内锅，所述内锅通过内锅固定装置固定在外锅内，所述内锅的侧壁上设置有引液孔，所述内锅和外锅内设置有鼓泡管，所述外锅底部设置有排料管，所述外锅侧壁上设置有引液管。本发明使粉料或玻璃渣直接与内锅接触，减少了粉料或玻璃渣与铂金的接触面积，减少了对铂金腐蚀，减少了玻璃内部铂粒子等质量缺陷，提高了玻璃品质；外锅结构以及引液孔、引液管和鼓泡管的位置设计，使得玻璃液在内锅和外锅内流动路径和停留时间最长，熔化效率最高，减少玻璃内部料结石等质量缺陷，提高了光学玻璃品质。

Description

光学玻璃熔化装置及其方法

技术领域

本发明属于光学玻璃熔炼技术领域，具体涉及一种用于光学玻璃生产的熔化装置及其方法。

背景技术

光学玻璃的生产包括粉料或玻璃渣的熔化、玻璃液的澄清、降温和均化等过程，使用玻璃渣代替传统的化工粉料，目的是生产出更高品质、更稳定的光学玻璃产品。玻璃渣的熔化在熔化池中进行，是将玻璃渣熔化成低温共熔 物，随着温度升高，粘度降低从而形成玻璃液，这是光学玻璃生产过程最重要复杂的阶段，在这一阶段玻璃渣的组分经过不同的停留时间和反应时间，极易引起玻璃液组分偏离、铂金粒子和熔化不充分的未熔物结石，导致光学玻璃品质下降。

在现有技术中通常采用熔化池，锅内辅以不同数量的鼓泡管引入气体助熔和改进玻璃液流动路径，该结构对于生产易熔、不易析晶的普通光学玻璃，玻璃品质改善显著，但对于含磷、含氟、易析晶、高温难熔的光学玻璃有限制。这几大类光学玻璃由于配方中组分原因使其形成玻璃能力较弱，析晶倾向和挥发性较强，上述结构中一方面粉料或玻璃渣直接与整个熔化池铂金接触，高温下在气、固、液三向交界面，熔化池铂金被腐蚀并以铂粒子形态进入到玻璃中造成玻璃内在缺陷，另一方面高温难熔玻璃组分不易被溶解，已经熔化好的玻璃液和未熔化好的裹挟着原料的玻璃液一起在鼓泡的作用下在熔化池内熔化，容易造成裹挟着原料未熔化好的玻璃液随着熔化好的玻璃液从熔化池直接流出，造成玻璃内部产生未溶解的料结石缺陷，且随着对光学玻璃品质要求越来越高以及光学玻璃日产量越来越高，上述结构生产的玻璃品质越来越差，已不能满足高品质、低成本的生产法则。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可减少玻璃内部铂粒子和料结石且延长玻璃液流动路径和停留时间的光学玻璃熔化装置及其方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案：光学玻璃熔化装置，包括外锅和内锅，所述内锅通过内锅固定装置固定在外锅内，所述内锅的侧壁上设置有引液孔，所述内锅和外锅内设置有鼓泡管，所述外锅底部设置有排料管，所述外锅侧壁上设置有引液管。

进一步的，所述外锅是两侧为半圆柱、中间为长方体的一体成型结构；所述内锅是半圆柱与长方体一体成型结构；所述内锅固定装置是半圆柱与长方体的一体成型结构。

进一步的，所述内锅顶部向外延伸出一圈锅延，所述锅延与内锅的顶部平齐。

进一步的，所述引液孔对称设置在内锅的半圆柱体两侧，所述引液孔距离内锅底部100-250mm。

进一步的，所述内锅固定装置与外锅焊接在一起。

进一步的，所述鼓泡管距离内锅和外锅底部5-20mm。

进一步的，所述内锅固定装置的长度为外锅总长度的1/4-1/2；所述内锅体积是外锅体积的一半。

进一步的，所述引液管位于外锅的侧壁上，且与所述内锅固定装置分别位于外锅的两侧。

进一步的，所述外锅把引液管分为外锅内引液管和外锅外引液管两部分，所述外锅内引液管的底部距离外锅底部200-350mm。

光学玻璃熔化方法，该方法包括以下步骤：

1)将内锅放置到内锅固定装置中，将粉料或玻璃渣由内锅的顶部进入；

2)内锅内的玻璃渣在鼓泡管的作用下熔化为玻璃液，熔化好的玻璃液黏度小，逐渐上浮并通过引液孔流入到外锅中；未熔化好的玻璃液黏度较大，一直位于内锅底部继续熔化，不会随着熔化好的玻璃液通过引液孔流入到外锅，直至熔化好；

4)熔化好的玻璃液从内锅经由引液孔流入到外锅中，在外锅中的鼓泡管的阻挡和饶流作用下，最终经过外锅中的引液管引出。

本发明的有益效果是：半内锅的结构设计，让粉料或玻璃渣先接触内锅，熔化成玻璃液后再接触外锅，杜绝了粉料或玻璃渣对外锅的直接接触，可延长外锅使用寿命，而且相比传统粉料或玻璃渣直接与外锅接触，本发明使粉料或玻璃渣直接与内锅接触，减少了粉料或玻璃渣与铂金的接触面积，减少了对铂金腐蚀，减少了玻璃内部铂粒子等质量缺陷，提高了玻璃品质；外锅结构以及引液孔、引液管和鼓泡管的位置设计，使得玻璃液在内锅和外锅内流动路径和停留时间最长，熔化效率最高，减少玻璃内部料结石等质量缺陷，提高了光学玻璃品质，也为生产效率提高预留工艺时间。本发明特别适宜生产含磷、含氟、易析晶、高温难熔的光学玻璃。

附图说明

图1是本发明装置的主视图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明装置的内锅的主视图。

图4是图3的俯视图。

图5是本发明装置的内锅固定装置的主视图。

图6是图5的俯视图。

图7是本发明装置的引液管的主视图。

图8是本发明装置的立体图。

具体实施方式

如图1-8所示，本发明的光学玻璃熔化装置包括外锅1和内锅2，内锅2通过内锅固定装置3固定在外锅1内，内锅2的侧壁上设置有引液孔 9，内锅2和外锅1内设置有鼓泡管4，外锅1底部设置有排料管5，外锅1侧壁上设置有引液管6。

上述外锅1是两侧为半圆柱、中间为长方体或正方体但优选长方体的一体成型结构，2个半圆柱设置在长方体长边的两侧，长方体的长度L1为200-800mm，优选为300-700mm；长方体的宽度Y1为200-500mm，优选为 250-450mm；长方体的高度Z1为300-500mm，优选为350-450mm；长方体的壁厚为0.5-2.5mm，优选为0.8-2.2mm。2个半圆柱的直径与长方体宽度相同，半圆柱高度、厚度与长方体相同。

上述内锅2为半圆柱与长方体一体成型结构，长方体的长度L2为 100-400mm，优选为140-340mm；长方体的宽度Y2为150-450mm，优选为 190-450mm；长方体的高度Z2为250-450mm，优选270-430mm；长方体的壁厚为0.5-2.5mm，优选为0.8-2.2mm。半圆柱直径与长方体宽度相同；半圆柱高度、厚度与长方体相同。内锅2顶部向外延伸出围绕半圆柱和长方体外周的一圈锅延7，锅延7与内锅2的顶部平齐，宽度H为10-15mm；锅延 7的厚度与内锅2相同。在内锅2半圆柱体两侧对称设置有直径10-30mm 的引液孔9，直径优选为15-25mm，引液孔9的个数为4-12个，优选为6-10 个，引液孔9距离内锅2底部100-250mm，优选为100-150mm。引液孔9之间的中心间隔为60-80mm。内锅2固定在内锅固定装置3中。

上述内锅固定装置3是半圆柱与长方体的一体成型结构，作用是承托内锅2，其中半圆柱与外锅1的半圆柱贴合，间隙为5-15mm，长方体与外锅1的长方体贴合，间隙为5-15mm。内锅固定装置3与外锅1间隙中间通过铂金焊条用氩弧焊连接在一起，内锅固定装置3顶部距离外锅1顶部 30-50mm，优选为30-40mm。内锅固定装置3的长度A为外锅1总长度的1/4-1/2，优选为外锅1总长度的1/3-1/2，内锅固定装置3的宽度B比外锅1少3-10mm，优选为4-8mm，内锅固定装置3的高度C为40-100mm，优选为50-80mm，内锅固定装置3的厚度为1-3mm，优选为1-2mm。

鼓泡管4数量为2-6根，优选为2-4根，其中至少保证1根插入到内锅2内，1根插入到外锅1内，鼓泡管4距离内锅2和外锅1底部5-20mm，优选为8-15mm。鼓泡管4在锅内左右摆放位置原则是远离引液管6和引液孔9，以防止未熔化好的玻璃液在鼓泡气体作用下，从熔化装置流出导致玻璃内部产生料结石缺陷。鼓泡管4的长度为500-1100mm，优选为 600-900mm，鼓泡管4的管壁厚为0.5-2.0mm，优选为0.8-1.2mm，鼓泡管 4的直径为8-15mm，优选为10-12mm。

排料管5位于外锅1底部的中心，与外锅1一体成型，作用是换产时排净外锅1内的残留玻璃液。排料管5的长度D1为400-600mm，优选为 450-550mm；排料管5的直径为8-15mm，优选为10-12mm；排料管5的管壁厚为0.5-2.0mm，优选为0.8-1.2mm。

引液管6位于外锅1的半圆柱体侧壁上，且与内锅固定装置3分别位于外锅1的两侧，引液管6的作用是把熔化好的玻璃液从外锅1内引出到下一澄清阶段。引液管6与外锅1一体成型，外锅1把引液管6分为外锅内引液管和外锅外引液管两部分。外锅内引液管的底部距离外锅1底部 200-350mm，外锅内引液管的直径为10-30mm，优选为15-25mm，高度E为130-200mm，优选150-200mm，管壁厚为0.5-2.0mm，优选为0.5-1.5mm。外锅外引液管的直径与壁厚与外锅内引液管相同，长度F+G则根据外锅1 与澄清池距离远近而定，一般距离为600-1000mm。

上述外锅1、内锅2、内锅固定装置3、鼓泡管4、排料管5和引液管 6均采用耐高温腐蚀材质制成，优选为金属，更优选为铂金。

本发明的熔化方法是：

1)先将内锅固定装置3通过铂金焊条用氩弧焊焊接到外锅1内指定位置，将内锅2放置到内锅固定装置3中；

2)将粉料或玻璃渣由内锅2的顶部进入到熔化装置中，在高温玻璃液重力下，内锅2和内锅固定装置3紧密贴合固定在一起；粉料或玻璃渣通过内锅2顶部加入到内锅2中，代替以往粉料或玻璃渣直接加入到外锅1 中，减少对外锅铂金腐蚀，延长熔化装置使用寿命；大部分较大玻璃渣在自身重力下落到内锅2底部，少部分较小玻璃渣漂浮在内锅2顶部，又加之内锅2与整个外锅1对比相对体积较小，是外锅1体积的一半左右，这种分离结构减少了玻璃渣、铂金与空气的接触面积，减少了玻璃渣对铂金的腐蚀，减少了被引入到玻璃中的铂粒子数量，提高了玻璃品质；

3)将一根鼓泡管4放入到内锅2中，距离内锅2底部8-15mm，一根鼓泡管4放入到外锅1中，距离外锅1底部8-15mm，鼓泡管4在锅内左右摆放位置远离引液管6和引液孔9；内锅2内的玻璃渣在鼓泡管4的作用下有序迅速熔化为玻璃液，熔化好的玻璃液黏度小，逐渐上浮，通过引液孔9流入到外锅1中；未熔化好的玻璃液黏度较大，且引液孔9与内锅底部保证了至少100mm距离，这样就保证了未熔化好的玻璃液一直位于内锅 2底部继续熔化，不会随着熔化好的玻璃液通过引液孔9流入到外锅1，延长了玻璃液在内锅的停留时间，保证了流出到外锅1的玻璃液是透明状态，减少了玻璃内部料结石缺陷，提高了玻璃品质；

4)熔化好的玻璃液从内锅2经由引液孔9流入到外锅1中，在外锅1 中的鼓泡管4的阻挡和饶流作用下，进一步加强玻璃液的熔化效果；最终经过外锅1中的引液管6引出熔化装置，进行下一阶段的玻璃液澄清。

本发明的熔化装置由于外锅1的结构设计，引液孔9、引液管6和鼓泡管4的位置设计，优化玻璃液流动路径和停留时间，使得玻璃液在内锅 2和外锅1内流动路径和停留时间最长，熔化效率最高，为生产效率提高预留工艺时间。

Claims (10)

1.光学玻璃熔化装置，其特征在于，包括外锅(1)和内锅(2)，所述内锅(2)通过内锅固定装置(3)固定在外锅(1)内，所述内锅(2)的侧壁上设置有引液孔(9)，所述内锅(2)和外锅(1)内设置有鼓泡管(4)，所述外锅(1)底部设置有排料管(5)，所述外锅(1)侧壁上设置有引液管(6)。

2.如权利要求1所述的光学玻璃熔化装置，其特征在于，所述外锅(1)是两侧为半圆柱、中间为长方体的一体成型结构；所述内锅(2)是半圆柱与长方体一体成型结构；所述内锅固定装置(3)是半圆柱与长方体的一体成型结构。

3.如权利要求1所述的光学玻璃熔化装置，其特征在于，所述内锅(2)顶部向外延伸出一圈锅延(7)，所述锅延(7)与内锅(2)的顶部平齐。

4.如权利要求1所述的光学玻璃熔化装置，其特征在于，所述引液孔(9)对称设置在内锅(2)的半圆柱体两侧，所述引液孔(9)距离内锅(2)底部100-250mm。

5.如权利要求1所述的光学玻璃熔化装置，其特征在于，所述内锅固定装置(3)与外锅(1)焊接在一起。

6.如权利要求1所述的光学玻璃熔化装置，其特征在于，所述鼓泡管(4)距离内锅(2)和外锅(1)底部5-20mm。

7.如权利要求1所述的光学玻璃熔化装置，其特征在于，所述内锅固定装置(3)的长度为外锅(1)总长度的1/4-1/2；所述内锅(2)体积是外锅(1)体积的一半。

8.如权利要求1所述的光学玻璃熔化装置，其特征在于，所述引液管(6)位于外锅(1)的侧壁上，且与所述内锅固定装置(3)分别位于外锅(1)的两侧。

9.如权利要求1所述的光学玻璃熔化装置，其特征在于，所述外锅(1)把引液管(6)分为外锅内引液管和外锅外引液管两部分，所述外锅内引液管的底部距离外锅(1)底部200-350mm。

10.光学玻璃熔化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将内锅(2)放置到内锅固定装置(3)中，将粉料或玻璃渣由内锅(2)的顶部进入；

2)内锅(2)内的玻璃渣在鼓泡管(4)的作用下熔化为玻璃液，熔化好的玻璃液黏度小，逐渐上浮并通过引液孔(9)流入到外锅(1)中；未熔化好的玻璃液黏度较大，一直位于内锅(2)底部继续熔化，不会随着熔化好的玻璃液通过引液孔(9)流入到外锅(1)，直至熔化好；

3)熔化好的玻璃液从内锅(2)经由引液孔(9)流入到外锅(1)中，在外锅(1)中的鼓泡管(4)的阻挡和饶流作用下，最终经过外锅(1)中的引液管(6)引出。

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