CN114409231B - 一种适用玻璃熔体的楔形均温供料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用玻璃熔体的楔形均温供料装置，包括：楔形槽；楔形槽采用耐火材料构筑而成，耐火材料的抗热震性表现为20℃～1000℃的线热膨胀系数小于6.5×10‑6/℃、耐温性表现为荷重软化温度不低于1350℃、致密性表现为气孔率小于20％；楔形槽的槽壁夹角为20°～45°、槽口宽度为4mm～16mm，楔形槽内玻璃熔体的深度为200mm～400mm、液面波动为±1mm。本发明的均温供料装置可提高楔形槽的整体槽内温度，并且使槽内的温度更加均匀一致；从而极大地改善了所制得的玻璃熔体薄型化料带的形态，使玻璃料带的端头变得更加平齐、厚度更加一致。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃供料技术领域，具体涉及一种适用玻璃熔体的楔形均温供料装置。
背景技术
对于玻璃成型而言，不同成型方法需要不同的供料方式，例如：浮法玻璃生产采用流道唇砖方式将玻璃熔体送入锡槽，玻璃熔体黏度在5000泊附近；瓶罐生产采用料碗和冲头的配合以料滴形式供料，玻璃熔体黏度处于10000泊～13000泊范围；丹纳拉管采用窄料带或料柱形式供料，一般借助耐火材料导槽或铂金管将玻璃熔体输送到丹纳旋转管上，玻璃熔体黏度范围为6000泊～8000泊；溢流成型方法将玻璃熔体从铂金通道输入到L型管，然后注入到溢流砖的倾斜内槽，玻璃熔体通过溢流砖上沿溢出沿楔形砖外表面向下流淌至楔形砖尖端汇合，形成两个表面完全是空气接触面的玻璃表面，获得了最佳的玻璃表面质量，玻璃熔体供料黏度处在35000泊附近。尽管玻璃熔体的供料黏度不同，但是绝大多数的供料温度都在1000℃～1300℃，这是一个相对较高的温度，在供料过程中就会发生玻璃熔体与环境散热，使得玻璃熔体表面与中心产生温差，致使玻璃熔体温度不均，进而导致黏度出现差异，最终影响玻璃熔体流变特性，出现成型质量和尺寸精度问题。
随着科技和产业发展，人类对玻璃产品的薄型化和精细化产生了较大需求，对玻璃熔体供料精度要求越来越高，玻璃熔体供料精度主要包括断面温度、黏度、流量三个主要因素，因此必须保障三者的协调一致性和均匀性。
但是玻璃熔体的温度、黏度、流量三者之间存在着复杂的数学关系，比如黏度与温度符合公式lgη＝A+B/(t-C)，η为黏度，单位为泊，符号为P；t为玻璃熔体温度，单位为摄氏度，符号为℃；A、B、C是系数，lgη与1/t呈线性关系。流量与黏度符合公式Q＝MΔP/η，Q为流量，η为玻璃熔体黏度，单位为泊，符号为P；M为形状因子，无量钢；ΔP供料器玻璃液面与出口之间的压强，单位为帕斯卡，符号为Pa；Q与1/η呈线性关系。从玻璃熔体的断面温度、黏度、流量三者分析来看，黏度受温度影响，黏度又进而影响流量。因此，温度的控制是至关重要的，稳定控制温度将会直接影响黏度和流量；而，如何获得玻璃熔体断面温度的一致性是当前研究的重点。
现有专利CN201910178341.0中提出一种带状玻璃熔体供料方式，采用一种狭缝供料器，直接将碱铝硅酸盐玻璃熔体一次压制成厚度0.6mm～1.5mm的手机盖板保护玻璃。该方法未明确狭缝供料器的相关技术参数，按此方法原理进行构建尝试后，经实践运行，发现料带表面与中心、料带中央与两侧出现较大的流速差异，流量不稳定，导致料带形态呈现出尖端化，即如图1所示的厚度方向与宽度方向的尖端化。另外，狭缝供料器内的玻璃熔体不能实现黏度和温度的连续调节，不能满足成型的最佳工艺条件。
对于狭缝供料所获得的薄型化料带，必须解决玻璃熔体料带断面各点温度的一致性，才能实现料带黏度值和流量的一致性，为成型创造良好的操作工艺条件。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种适用玻璃熔体的楔形均温供料装置。
本发明公开了一种适用玻璃熔体的楔形均温供料装置，包括：楔形槽；
所述楔形槽采用耐火材料构筑而成，所述耐火材料的抗热震性表现为20℃～1000℃的线热膨胀系数小于6.5×10-6/℃、耐温性表现为荷重软化温度不低于1350℃、致密性表现为气孔率小于20％；
所述楔形槽的槽壁夹角为20°～45°、槽口宽度为4mm～16mm，所述楔形槽内玻璃熔体的深度为200mm～400mm、液面波动为±1mm。
作为本发明的进一步改进，所述耐火材料包括但不限于：锆英石、硅线石和莫来石。
作为本发明的进一步改进，所述玻璃熔体的带状供料厚度为槽口宽度的1/10～1/40，楔形槽槽口的自由流速偏差为[(1/100～1/200)/WL]1/3，W为槽口宽度，L为槽口长度。
作为本发明的进一步改进，所述楔形槽的槽壁上贴敷有高温抗侵蚀层。
作为本发明的进一步改进，所述高温抗侵蚀层为厚度为0.5mm～1.5mm的纯铂层或铂铑合金层，所述铂铑合金层中铑含量为5wt％～20wt％、其余为铂。
作为本发明的进一步改进，所述楔形槽的左右两侧沿楔形槽的长度方向布置有多根直线型硅碳棒加热体，所述楔形槽两侧的直线型硅碳棒加热体对称布置且一侧的直线型硅碳棒加热体等距垂直或向内倾斜布置2列，2列硅碳棒加热体为错位间隔布置。
作为本发明的进一步改进，所述直线型硅碳棒加热体的上下和左右布置间距为加热体直径的3倍～4倍，所述直线型硅碳棒加热体距楔形槽内壁的最小距离为30mm～50mm。
作为本发明的进一步改进，所述楔形槽的前后两侧对称设有竖直设置的V型空腔，所述V型空腔内竖直布置有V型硅碳棒加热体。
作为本发明的进一步改进，所述V型空腔距楔形槽内壁的最小距离为30mm～50mm，所述V型空腔的截面宽度大于同一截面的楔形槽的内宽，所述V型硅碳棒加热体的截面宽度小于同一截面的楔形槽的内宽。
作为本发明的进一步改进，所述V型空腔的截面宽度为同一截面的楔形槽内宽的1.2倍，所述V型硅碳棒加热体的截面中心宽度为同一截面的楔形槽内宽的0.6倍～0.8倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的均温供料装置可提高楔形槽的整体槽内温度，并且使槽内的温度更加均匀一致；从而极大地改善了所制得的玻璃熔体薄型化料带的形态，使玻璃料带的端头变得更加平齐、厚度更加一致。
附图说明
图1为现有玻璃料带的形态图；
图2为本发明制得的玻璃料带形态图；
图3为本发明一种实施例公开的适用玻璃熔体的楔形均温供料装置的结构示意图；
图4为图3的主视截面示意图；
图5为图3的侧视截面示意图。
图中：
1、楔形槽；2、直线型硅碳棒加热体；3、V型硅碳棒加热体；4、高温抗侵蚀层；5、V型空腔；6、玻璃熔体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图3～5所示，本发明提供一种适用玻璃熔体的楔形均温供料装置，包括：楔形槽1、直线型硅碳棒加热体2和V型硅碳棒加热体3；其中，
本发明的楔形槽1采用耐火材料构筑而成，如图3所示；耐火材料应具有良好抗热震性、耐温性和致密性，优选耐火材料的抗热震性表现为20℃～1000℃的线热膨胀系数小于6.5×10-6/℃、耐温性表现为荷重软化温度不低于1350℃、致密性表现为气孔率小于20％，进一步，耐火材料优选锆英石、硅线石、莫来石。本发明的楔形槽1的槽壁夹角(即如图5所示的槽左内壁与槽右内壁的角度)为20°～45°，其有利于形成向下滑移作用，减少表面静摩擦力，实现玻璃熔体一致性下移。楔形槽1的槽口宽度W为4mm～16mm，槽口宽度决定薄型化料带厚度和玻璃熔体流量，一般优选槽口玻璃熔体黏度η为103.2泊～104.5泊，两者符合数学关系W＝k(lgη)4，k为系数，带状供料最佳厚度是槽口宽度W的1/10～1/40。楔形槽1内玻璃熔体6的深度H为200mm～400mm，控制玻璃熔体6的液面波动为±1mm，则楔形槽槽口的自由流速偏差为[(1/100～1/200)/WL]1/3，L为槽口长度，可有效减小了自由流速差。
为了进一步改善玻璃熔体对耐火材料楔形槽1内表面的侵蚀和表面摩擦阻力，本发明在楔形槽1的槽壁上贴敷有高温抗侵蚀层4，高温抗侵蚀层4为厚度为0.5mm～1.5mm的纯铂层或铂铑合金层，铂铑合金层中铑含量为5wt％～20wt％、其余为铂。
为了进一步改善楔形槽内玻璃熔体断面温度均匀一致性，本发明对楔形槽1进行加热，即：
如图3～5所示，本发明在楔形槽1的左右两侧沿楔形槽1的长度方向布置有多根直线型硅碳棒加热体2，楔形槽1两侧的直线型硅碳棒加热体2对称布置且一侧的直线型硅碳棒加热体2等距垂直或向内倾斜布置2列，2列硅碳棒加热体为错位间隔布置；每支直线型硅碳棒加热体2的加热功率按相同功率输出或非等功率输出，直线型硅碳棒加热体2优选市售等径12mm～28mm直线型硅碳棒；直线型硅碳棒加热体2的上下和左右布置间距S1为加热体直径d的3倍～4倍，直线型硅碳棒加热体2距楔形槽1内壁的最小距离S2为30mm～50mm。
如图3～5所示，本发明在楔形槽1的前后两侧对称设有竖直设置的V型空腔5，两个V型空腔5的两内壁与楔形槽1的两内壁平行设置，V型空腔5内竖直布置有V型硅碳棒加热体3；其中，V型空腔5距楔形槽1内壁的最小距离S3为30mm～50mm，V型空腔5的截面宽度大于同一截面的楔形槽1的内宽，优选V型空腔5的截面宽度B1为同一截面的楔形槽内宽B0的1.2倍；V型硅碳棒加热体3的截面中心宽度小于同一截面的楔形槽1的内宽，优选V型硅碳棒加热体3的截面中心宽度B2为同一截面的楔形槽1内宽B0的0.6倍～0.8倍，V型硅碳棒加热体3直径与直线型硅碳棒加热体2直径是一致的。
验证：
选取槽内的18个测温点，即在如图3所示的水平截面温度场评价位置上选取3排6列共计18个测温点，并以一种碱铝硅玻璃进行温度对比测试，得到改进后槽内温度如表1所示，改进前的槽内温度如表2所示；即：
表1
| 1131 | 1132 | 1134 | 1135 | 1134 | 1132 |
| 1132 | 1133 | 1135 | 1136 | 1135 | 1133 |
| 1130 | 1133 | 1132 | 1134 | 1133 | 1131 |
表2
| 1106 | 1107 | 1110 | 1111 | 1107 | 1106 |
| 1113 | 1115 | 1117 | 1118 | 1115 | 1112 |
| 1107 | 1108 | 1109 | 1109 | 1106 | 1105 |
结果显示改进后的本发明的楔形槽内18个测温点平均温度为1133℃，最高温度1136℃，最低温度1130℃，最大温差6℃；而改进前，同样槽内18个测温点平均温度为1110℃，最高温度1118℃，最低温度1105℃，最大温差13℃。由此得出，本发明的均温供料装置可提高楔形槽的整体槽内温度，并且使槽内的温度更加均匀一致。
如图1、2所示，通过对比玻璃带料的形态，本发明可极大地改善了所制得的玻璃熔体薄型化料带的形态，使玻璃料带的端头变得更加平齐、厚度更加一致，如图2所示。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种适用玻璃熔体的楔形均温供料装置，其特征在于，包括：楔形槽；
所述楔形槽采用耐火材料构筑而成，所述耐火材料的抗热震性表现为20℃~1000℃的线热膨胀系数小于6.5×10-6/℃、耐温性表现为荷重软化温度不低于1350℃、致密性表现为气孔率小于20%；
所述楔形槽的槽壁夹角为20˚~45˚、槽口宽度为4mm~16mm，所述楔形槽内玻璃熔体的深度为200mm~400mm、液面波动为±1mm；所述玻璃熔体的带状供料厚度为槽口宽度的1/10~1/40，楔形槽槽口的自由流速偏差为[(1/100~1/200)/WL]1/3，W为槽口宽度，L为槽口长度；
所述楔形槽的左右两侧沿楔形槽的长度方向布置有多根直线型硅碳棒加热体，所述楔形槽两侧的直线型硅碳棒加热体对称布置且一侧的直线型硅碳棒加热体等距垂直或向内倾斜布置2列，2列硅碳棒加热体为错位间隔布置；所述直线型硅碳棒加热体的上下和左右布置间距为加热体直径的3倍~4倍，所述直线型硅碳棒加热体距楔形槽内壁的最小距离为30mm~50mm；
所述楔形槽的前后两侧对称设有竖直设置的V型空腔，所述V型空腔内竖直布置有V型硅碳棒加热体；所述V型空腔距楔形槽内壁的最小距离为30mm~50mm，所述V型空腔的截面宽度大于同一截面的楔形槽的内宽，所述V型硅碳棒加热体的截面宽度小于同一截面的楔形槽的内宽。
2.如权利要求1所述的楔形均温供料装置，其特征在于，所述耐火材料包括但不限于：锆英石、硅线石和莫来石。
3.如权利要求1所述的楔形均温供料装置，其特征在于，所述楔形槽的槽壁上贴敷有高温抗侵蚀层。
4.如权利要求3所述的楔形均温供料装置，其特征在于，所述高温抗侵蚀层为厚度为0.5mm~1.5mm的纯铂层或铂铑合金层，所述铂铑合金层中铑含量为5wt%~20wt%、其余为铂。
5.如权利要求1所述的楔形均温供料装置，其特征在于，所述V型空腔的截面宽度为同一截面的楔形槽内宽的1.2倍，所述V型硅碳棒加热体的截面中心宽度为同一截面的楔形槽内宽的0.6倍~0.8倍。
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