CN115385553A - 一种微晶玻璃的熔炼装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微晶玻璃的熔炼装置，能够保证微晶玻璃生产品质要求，提升熔炼装置的传递效率和熔化效果，同时延长熔炼装置的使用寿命。包括熔炼装置本体、底部的底部耐火材料单元、侧池壁的侧池壁部耐火材料单元、侧胸墙的侧胸墙部耐火材料单元、顶部的顶部耐火材料单元、前胸墙的入口耐火材料单元以及后胸墙的玻璃液出口单元；所述熔炼装置本体前胸墙上设置有投料口和烟气排放单元，熔炼装置本体侧池壁上设有电加热单元，熔炼装置本体侧胸墙上设有全氧燃烧单元；其中，所述底部耐火材料单元、侧池壁部耐火材料单元、侧胸墙部耐火材料单元、顶部耐火材料单元和入口耐火材料单元的耐火材料均采用熔融氧化锆质耐火材料。

Description

一种微晶玻璃的熔炼装置

技术领域

本发明属于微晶玻璃加工成型技术领域，具体涉及一种微晶玻璃的熔炼装置。

背景技术

微晶玻璃是通过对玻璃进行一定工艺制度的热处理来有目的地控制晶体的生成、长大，从而获得的一种无机非金属多晶材料。微晶玻璃采用适当组分的玻璃控制析晶及诱导析晶而生成，能够同时兼具玻璃的基本性能和陶瓷多晶体的特征，且比玻璃的韧性强，比陶瓷的亮度高。由于微晶玻璃具有机械强度高、电绝缘性能优良、软化温高、硬度大、耐磨性好、化学稳定性优、热稳定性好等优势，能够作为先进结构的材料和高性能功能材料，广泛地应用在国防、科研、建筑、生产及生活等方面。但因其制作工艺难度大，工艺要求高，目前国内针对微晶玻璃的研究较少。

微晶玻璃的制作工艺流程是将加入成核剂的特定组份的基础玻璃在一定的温度下热处理后，控制基础玻璃成分的变化和控制析出晶体相类型及微晶相的大小，玻璃就会变成微晶体和玻璃相均匀分布的复合功能材料。因此，微晶玻璃的制作工艺中，有控制的析晶及诱导析晶是制造微晶玻璃的基础，而成核和晶体长大是实现有控制析晶的关键，目前国内还没有专门针对微晶玻璃领域的熔炼设备，普通玻璃的熔炼装置无法满足微晶玻璃工艺的标准，会影响析晶的形成和产品品质。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种微晶玻璃的熔炼装置，能够保证微晶玻璃生产品质要求，提升熔炼装置的传递效率和熔化效果，同时延长熔炼装置的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种微晶玻璃的熔炼装置，包括熔炼装置本体、熔炼装置本体底部的底部耐火材料单元、熔炼装置本体侧池壁的侧池壁部耐火材料单元、熔炼装置本体侧胸墙的侧胸墙部耐火材料单元、熔炼装置本体顶部的顶部耐火材料单元、熔炼装置本体前胸墙的入口耐火材料单元以及熔炼装置本体后胸墙的玻璃液出口单元；

所述熔炼装置本体前胸墙上设置有投料口和烟气排放单元，熔炼装置本体侧池壁上设有电加热单元，熔炼装置本体侧胸墙上设有全氧燃烧单元；

其中，所述底部耐火材料单元、侧池壁部耐火材料单元、侧胸墙部耐火材料单元、顶部耐火材料单元和入口耐火材料单元的耐火材料均采用熔融氧化锆质耐火材料。

进一步地，所述投料口的中心至投料口的底部的距离范围为1450mm～1480mm。

进一步地，所述熔炼装置本体的长宽比范围为2.4：1～2.7：1。

进一步地，所述底部耐火材料单元为五层耐火材料逐层砌筑构成，相邻层耐火材料之间采用错缝铺设。

进一步地，所述侧池壁部耐火材料单元的耐火材料采用电熔高锆砖。

进一步地，所述侧胸墙部耐火材料单元、顶部耐火材料单元和入口耐火材料单元的耐火材料均采用电熔刚玉材料。

进一步地，所述电加热单元的材料采用二氧化锡材料。

进一步地，所述烟气排放单元设置在投料口的上方。

进一步地，所述烟气排放单元和全氧燃烧单元的材料均采用电熔刚玉材料。

进一步地，所述熔炼装置本体后胸墙上开设有工业电视检测口和取压口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明设计了一种微晶玻璃的熔炼装置，相较于现有的用于普通玻璃的熔炼装置，本发明中耐火材料的材质选择不同，由于微晶玻璃料方的特殊性和对产品的零缺陷要求，就对熔炼装置与玻璃液直接接触的耐火材料品质提出了更高的要求。通常采用的氧化铝质的耐火材料可以与大部份的玻璃相容，但不耐侵蚀也不耐热。致密锆质的耐火材料耐用而且与大部份的玻璃相容，但会产生锆结石，不能满足微晶玻璃高品质的要求，熔融氧化锆质耐火材料具有最佳耐侵蚀性能和最长的寿命，因此针对微晶玻璃的特点，本发明中熔炼装置的耐火材料选用抗侵蚀性能好、在高温下长期使用寿命长的熔融氧化锆质耐火材料制作各个耐火材料单元。本发明所述的熔炼装置能够满足微晶玻璃高品质的要求的同时，还能够延长熔炼装置的使用寿命。

进一步地，所述投料口的中心至投料口的底部的距离范围为1450mm～1480mm。本发明所述的熔炼装置通过实验室仿真模拟试验，将配合料入口中心高度距离熔炼装置面砖的垂直距离控制在1450mm～1480mm，这个距离对熔炼装置内玻璃液的动量传递、热量传递、质量传递以及熔炼装置内部的压力场、温度场的分布具有更佳的作用，能够有效提高提升熔炼装置的传递效率和熔化效果。

进一步地，所述熔炼装置本体1的长宽比范围为2.4：1～2.7：1。本发明所述的熔炼装置通过实验室仿真模拟试验，将熔炼装置的长宽比控制在2.4：1～2.7：1，这个长宽比对于电熔装置的电流传递和熔化效率更佳。

附图说明

图1是本发明熔炼装置主视图；

图2是本发明熔炼装置侧视图；

图3是本发明底部耐火材料单元示意图；

图4是本发明侧池壁部耐火材料单元示意图；

图5是本发明侧胸墙部耐火材料单元示意图；

图6是本发明顶部耐火材料单元示意图；

图7是本发明入口耐火材料单元示意图。

图中：熔炼装置本体1，底部耐火材料单元2，电偶孔21，卸料口22，捣打料和绝缘纸23，钢格板24，面砖层201，致密锆砖层202，莫来石砖层203，粘土砖层204，绝缘板层205，侧池壁部耐火材料单元3，电极砖孔31，侧池壁砖32，侧池壁桥砖33，侧胸墙部耐火材料单元4，侧胸墙砖41，燃烧枪口42，防流淌结构43，挡烟砖44，顶部耐火材料单元5，碹砖51，碹脚砖52，电偶砖53，入口耐火材料单元6，投料桥砖61，投料门墩62，投料口63，斜坡砖64，烟气排放单元7，烟道口71，电加热单元8，全氧燃烧单元9，底插式测温单元10，顶插式测温单元11，玻璃液出口单元12，工业电视检测口13，取压口14，观察窗15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理和特征做进一步的详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种微晶玻璃的熔炼装置，如图1和图2所示，包括熔炼装置本体1、熔炼装置本体1底部的底部耐火材料单元2、熔炼装置本体1侧池壁的侧池壁部耐火材料单元3、熔炼装置本体1侧胸墙的侧胸墙部耐火材料单元4、熔炼装置本体1顶部的顶部耐火材料单元5、熔炼装置本体1前胸墙的入口耐火材料单元6以及熔炼装置本体1后胸墙的玻璃液出口单元12；

所述熔炼装置本体1前胸墙上设置有投料口和烟气排放单元7，熔炼装置本体1侧池壁上设有电加热单元8，熔炼装置本体侧胸墙上设有全氧燃烧单元9；

其中，所述底部耐火材料单元2、侧池壁部耐火材料单元3、侧胸墙部耐火材料单元4、顶部耐火材料单元5和入口耐火材料单元6的耐火材料均采用熔融氧化锆质耐火材料。

本发明设计了一种微晶玻璃的熔炼装置，相较于现有的用于普通玻璃的熔炼装置，本发明中耐火材料的材质选择不同，由于微晶玻璃料方的特殊性和对产品的零缺陷要求，就对熔炼装置与玻璃液直接接触的耐火材料品质提出了更高的要求。通常采用的氧化铝质的耐火材料可以与大部份的玻璃相容，但不耐侵蚀也不耐热。致密锆质的耐火材料耐用而且与大部份的玻璃相容，但会产生锆结石，不能满足微晶玻璃高品质的要求，熔融氧化锆质耐火材料具有最佳耐侵蚀性能和最长的寿命，因此针对微晶玻璃的特点，本发明中熔炼装置的耐火材料选用抗侵蚀性能好、在高温下长期使用寿命长的熔融氧化锆质耐火材料制作各个耐火材料单元。本发明所述的熔炼装置能够满足微晶玻璃高品质的要求的同时，还能够延长熔炼装置的使用寿命。

进一步地，所述投料口的中心至投料口的底部的距离范围为1450mm～1480mm。本发明所述的熔炼装置通过实验室仿真模拟试验，将配合料入口中心高度距离熔炼装置面砖的垂直距离控制在1450mm～1480mm，这个距离对熔炼装置内玻璃液的动量传递、热量传递、质量传递以及熔炼装置内部的压力场、温度场的分布具有更佳的作用，能够有效提高提升熔炼装置的传递效率和熔化效果。

进一步地，所述熔炼装置本体1的长宽比范围为2.4：1～2.7：1。本发明所述的熔炼装置通过实验室仿真模拟试验，将熔炼装置的长宽比控制在2.4：1～2.7：1净长宽尺寸，即玻璃液在熔炼装置内所占长和宽，这个长宽比对于电熔装置的电流传递和熔化效率更佳。

具体地，本发明所述的微晶玻璃的熔炼装置，通过在配合料中加入一定比例的晶体成核剂，将配合料在高温下熔融输送给下道工序。根据后工序玻璃液日引出量，设计熔炼装置本体1的长、宽及玻璃液容积，并设计熔炼装置本体1底部的底部耐火材料单元2、熔炼装置本体1侧池壁的侧池壁部耐火材料单元3、熔炼装置本体1侧胸墙的侧胸墙部耐火材料单元4、熔炼装置本体1顶部的顶部耐火材料单元5、配合料及晶核剂流入熔炼装置本体1，位于前胸墙的入口耐火材料单元6以及熔炼装置本体1后胸墙的玻璃液出口单元12和工业电视检测口；所述熔炼装置本体1前胸墙上设置有投料口和烟气排放单元7，熔炼装置本体1侧池壁上设有电加热单元8，熔炼装置本体侧胸墙上设有全氧燃烧单元9。

优选地，如图3所示，所述底部耐火材料单元2是用五层不同材质、不同厚度的耐火材料采用干法砌筑铺设而成，主要作用是承担熔炼装置内玻璃液的重量，并抵御玻璃液在高温下对底部耐火材料单元的侵蚀，其中，致密锆砖层202和莫来石砖层203之间还设有捣打料和绝缘纸23，绝缘板层205底部铺设有钢格板24，所述底部耐火材料单元2还开设有电偶孔21用于安装加热电偶以及卸料口22用于卸料。

优选地，如图4所示，所述侧池壁部耐火材料单元3是采用干法砌筑的电熔高锆砖铺设而成，由前池壁砖、后池壁砖、侧池壁砖32以及侧池壁桥砖33围成，侧池壁部耐火材料单元3用来围挡熔炼装置内的玻璃液，使玻璃液在熔炼装置内经过高温熔融充分混合，并延缓玻璃液对侧壁耐火材料单元的侵蚀，与熔炼装置的其它单元保持基本一致的使用寿命，其中，侧池壁砖32上开设有电极砖孔31用于安装电加热单元8。

优选地，如图5所示，所述侧胸墙部耐火材料单元4是采用干法砌筑的电熔刚玉耐火材料，由侧胸墙砖41砌筑而成，其上开设有燃烧枪口42用于安装全氧燃烧单元9，并设置有防流淌结构43，底部设置有挡烟砖44用于阻挡燃烧生成的烟气流至下部污染玻璃液，侧胸墙部耐火材料单元4用来形成熔炼装置的火焰燃烧空间，给全氧燃烧提供燃烧空间，并给燃烧后产生的气体提供循环的场所和均匀分配燃烧空间产生的气体压力。

优选地，如图6所示，所述顶部耐火材料单元5是采用干法砌筑的电熔刚玉耐火材料，由碹砖51砌筑成弧形顶，两端设置有碹脚砖52，两端的碹脚砖52与弧形顶之间设置有防流淌结构，弧形顶中部设置有电偶砖53/锁砖可以用于安装加热电偶，顶部耐火材料单元5用来给熔炼装置形成一个相对密闭的空间，延缓热量散失，提高气电的利用效率，并最大限度地防止熔融产生的废气直接排入大气中。

优选地，如图7所示，所述入口耐火材料单元6是采用干法砌筑的电熔刚玉耐火材料，由投料桥砖61和投料门墩62砌筑而成，其上开设有投料口63用于投放玻璃来料，底部设有斜坡砖64用于便于玻璃来料流入熔炼装置进行熔炼，顶部还开设有烟道口71用于连接烟气排放单元7，入口耐火材料单元6用来给配合料进入熔炼装置内部提供通路，从而可以使熔炼装置可以不间断地对配合料进行熔融，给连续化生产提供保障。

优选地，如图2所示，所述烟气排放单元7是采用干法砌筑的电熔刚玉耐火材料，用来给熔炼装置内熔融的玻璃液产生的烟气、粉尘提供排放通路，经过对烟气、粉尘进行物理、化学处理，达标排放起到节能环保的作用。

优选地，所述电加热单元8是采用干法砌筑的二氧化锡材料，用来加热熔炼装置内大部分配合料，加速熔融配合料。

优选地，所述全氧燃烧单元9是采用干法砌筑的电熔刚玉材料，用来加热熔炼装置玻璃液面线附近的浮渣配合料。

优选地，所述玻璃液出口单元12是采用干法砌筑的电熔刚玉材料，用来将熔融合格的玻璃液输送到下工序提供通路。

其中，所述烟气排放单元7设置在投料口的上方。

其中，所述熔炼装置本体1后胸墙上开设有工业电视检测口13和取压口15。

进一步地，所述熔炼装置本体1的底部设有底插式测温单元10，熔炼装置本体1的顶部设有顶插式测温单元11。

本发明所述的微晶玻璃的熔炼装置，其熔炼过程中的实施原理和关键技术在于由全氧燃烧加电助熔组合而成，通过合理分配气电比例，控制熔融温度在1550～1600℃的高温下，在配合料中加入一定比例的晶体成核剂并混合均匀，配合料熔炼均化后将玻璃熔体成型，经过退火处理后在一定温度下进行核化和晶化，从而获得晶粒细小且结构均匀的微晶玻璃制品。

本发明所述的微晶玻璃的熔炼装置，主要应用于低膨胀镁铝硅堇晶石微晶玻璃的生产领域，由于低膨胀镁铝硅堇晶石微晶玻璃的膨胀系数可以从负膨胀，零膨胀直到100×10^-7/℃以上的膨胀系数，使得它能够很好地与很多材料的膨胀特性相匹配，可以制得各种微晶玻璃基板、电容器及应用于高频电路中的薄膜电路和厚膜电路等。采用本发明所述的熔炼装置制得而成的低膨胀镁铝硅堇晶石微晶玻璃能够作为先进结构的材料和高性能功能材料，广泛地应用在国防、科研、建筑、生产及生活等方面。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微晶玻璃的熔炼装置，其特征在于，包括熔炼装置本体(1)、熔炼装置本体(1)底部的底部耐火材料单元(2)、熔炼装置本体(1)侧池壁的侧池壁部耐火材料单元(3)、熔炼装置本体(1)侧胸墙的侧胸墙部耐火材料单元(4)、熔炼装置本体(1)顶部的顶部耐火材料单元(5)、熔炼装置本体(1)前胸墙的入口耐火材料单元(6)以及熔炼装置本体(1)后胸墙的玻璃液出口单元(12)；

所述熔炼装置本体(1)前胸墙上设置有投料口和烟气排放单元(7)，熔炼装置本体(1)侧池壁上设有电加热单元(8)，熔炼装置本体侧胸墙上设有全氧燃烧单元(9)；

其中，所述底部耐火材料单元(2)、侧池壁部耐火材料单元(3)、侧胸墙部耐火材料单元(4)、顶部耐火材料单元(5)和入口耐火材料单元(6)的耐火材料均采用熔融氧化锆质耐火材料。

2.根据权利要求1所述的一种微晶玻璃的熔炼装置，其特征在于，所述投料口的中心至投料口的底部的距离范围为1450mm～1480mm。

3.根据权利要求1所述的一种微晶玻璃的熔炼装置，其特征在于，所述熔炼装置本体(1)的长宽比范围为2.4：1～2.7：1。

4.根据权利要求1所述的一种微晶玻璃的熔炼装置，其特征在于，所述底部耐火材料单元(2)为五层耐火材料逐层砌筑构成，相邻层耐火材料之间采用错缝铺设。

5.根据权利要求1所述的一种微晶玻璃的熔炼装置，其特征在于，所述侧池壁部耐火材料单元(3)的耐火材料采用电熔高锆砖。

6.根据权利要求1所述的一种微晶玻璃的熔炼装置，其特征在于，所述侧胸墙部耐火材料单元(4)、顶部耐火材料单元(5)和入口耐火材料单元(6)的耐火材料均采用电熔刚玉材料。

7.根据权利要求1所述的一种微晶玻璃的熔炼装置，其特征在于，所述电加热单元(8)的材料采用二氧化锡材料。

8.根据权利要求1所述的一种微晶玻璃的熔炼装置，其特征在于，所述烟气排放单元(7)设置在投料口的上方。

9.根据权利要求1所述的一种微晶玻璃的熔炼装置，其特征在于，所述烟气排放单元(7)和全氧燃烧单元(9)的材料均采用电熔刚玉材料。

10.根据权利要求1所述的一种微晶玻璃的熔炼装置，其特征在于，所述熔炼装置本体(1)后胸墙上开设有工业电视检测口(13)和取压口(14)。

Images