CN116495975A - 一种高硼硅玻璃生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高硼硅玻璃生产设备，包括：窑炉主体、铂金通道、加热喷枪、电加热结构。窑炉主体上开设有投料口和排出口，排出口位置连接有供料道；铂金通道与供料道连通；加热喷枪设置在窑炉主体的侧壁上，朝向窑炉主体内部,加热喷枪内设置有第一通道和第二通道，第一通道、第二通道分别与氧气源、天然气源连通；电加热结构设置在窑炉主体内的底部。本申请采用全氧燃烧配合电极加热的方式，全氧燃烧能够提供更高的燃烧温度，燃烧稳定的同时减少废气量，配合电极加热能够快速对玻璃原料进行熔化，减少玻璃液中的气泡含量，提升玻璃液的均化效果，同时降低热量的损耗。设置有鼓泡结构去除玻璃液中的气泡，提升玻璃液的均化效果。

Description

一种高硼硅玻璃生产设备

技术领域

本发明涉及玻璃生产技术领域，具体涉及一种高硼硅玻璃生产设备。

背景技术

玻璃是非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。玻璃的主要成分为二氧化硅和其他氧化物，是一种无规则结构的非晶态固体。玻璃广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，以及通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。

高硼硅玻璃产品膨胀系数更低、软化温度更高、热稳定性更好。其具有耐高温、高硬度、低密度、高透光率、低成本等优点，可以在市场上取代部分微晶玻璃。应用于军工，光学等高端领域。如公开号为CN114213006A的一件中国发明专利申请，其公开了一种硼硅2.5高性能单片防火薄玻璃。但是由于高硼硅玻璃粘度大、熔化所需温度较高，而现有的窑炉多为全电熔窑炉，全电熔窑炉加热效率相对较低，进而导致玻璃熔液澄清均化效果不足，容易出现气泡等缺陷。

发明内容

本发明所解决的技术问题为：由于高硼硅玻璃粘度大、熔化所需温度较高，而现有的窑炉多为全电熔窑炉，全电熔窑炉加热效率相对较低，进而导致玻璃熔液澄清均化效果不足，容易出现气泡等缺陷。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高硼硅玻璃生产设备，包括：

窑炉主体，所述窑炉主体上开设有投料口和排出口，所述排出口位置连接有供料道；

铂金通道，所述铂金通道与所述供料道连通；

加热喷枪，所述加热喷枪设置在所述窑炉主体的侧壁上，朝向所述窑炉主体内部,所述加热喷枪内设置有第一通道和第二通道，所述第一通道、第二通道分别与氧气源、天然气源连通；

电加热结构，所述电加热结构设置在所述窑炉主体内的底部。

作为本发明进一步的方案：所述窑炉主体内底部设置有鼓泡结构，所述鼓泡结构与氧气源连通。

作为本发明进一步的方案：所述窑炉主体内底部靠近排出口的位置设置有挡坎。

作为本发明进一步的方案：所述铂金通道位置设置有搅拌桶。

作为本发明进一步的方案：所述铂金通道的出口位置设置有铂金闸板。

作为本发明进一步的方案：所述铂金通道内设置有多个挡板，所述挡板上开设有筛孔，所述铂金通道顶部位于所述挡板正上方的位置开设有排气孔。

作为本发明进一步的方案：所述供料道底部设置有多个高度不同的台阶面，所述供料道、铂金通道底部分别开设有多个卸料口。

根据本发明的一种高硼硅玻璃生产设备，至少具有如下技术效果之一：

而现有的窑炉多为全电熔窑炉，全电熔窑炉加热效率相对较低，对玻璃原料加热熔化形成玻璃液的速度较慢，导致玻璃液中会含有较多的气泡，进而导致玻璃熔液澄清均化效果不足，容易出现气泡条纹等缺陷。本申请采用全氧燃烧配合电极加热的方式，全氧燃烧能够提供更高的燃烧温度，燃烧稳定的同时减少废气量，配合电极加热能够快速对玻璃原料进行熔化，减少玻璃液中的气泡含量，提升玻璃液的均化效果，同时降低热量的损耗。进一步设置有鼓泡结构去除玻璃液中的气泡，提升玻璃液的均化效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个视角的结构示意图；

图2是本发明另一个视角的结构示意图；

图3是本发明图2中俯视的结构示意图。

图中：1、窑炉主体；2、供料道；3、铂金通道；4、加热喷枪；5、电加热结构；6、鼓泡结构；7、挡坎；8、搅拌桶；9、铂金闸板。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

申请人经过研究获得了目前市场上还没有的硼硅2.6玻璃产品，线膨胀系数是2.6士0.1×10^-6/K，是基于市场上需要膨胀系数更低、软化温度更高、热稳定更好的需求而开发的硼硅产品，其采用浮法工艺生产，产品规格可达2440*4200mm，厚度2-15mm。硼硅2.6玻璃产品膨胀系数更低、软化温度更高、热稳定性更好。其具有耐高温、高硬度、低密度、高透光率、低成本等优点，可以在市场上取代部分微晶玻璃。可以应用于军工，光学等高端领域。

但是由于高硼硅玻璃粘度大、熔化所需温度较高，而现有的窑炉多为全电熔窑炉，全电熔窑炉加热效率相对较低。如公开号为CN114213006A的一件中国发明专利申请，其公开了一种硼硅2.5高性能单片防火薄玻璃，该产品即是通过全电熔窑炉生产的。由于全电熔窑炉加热效率相对较低，进而导致玻璃熔化过程耗时较长，玻璃熔液均化效果不足，在经过供料道输送以及后续的加工后容易出现条纹等缺陷。现有的天然气加热窑炉时通过吸热口通入自然风(空气)的方式进行加热，这种方式天然气燃烧的不够充分，且会产生较多的废气，废气又会导致天然气的燃烧产生波动，进而影响温度的稳定性。因此，申请人基于硼硅2.6玻璃产品采用新的设备、工艺用于玻璃生产。采用全氧燃烧的方式进行加热，并通过在底部设置电加热结构进行辅助，全氧燃烧空间温度高，有利于硼硅2.6玻璃的熔化、澄清和均化，且因为全氧燃烧供应的为氧气，氧气充足同时产生的废气较少，进而使得火焰更稳定，制备的硼硅玻璃气泡、条纹等缺陷少，有效提升玻璃的质量。

请参阅图1-3所示，本发明为一种高硼硅玻璃生产设备，包括：窑炉主体1、铂金通道3、加热喷枪4、电加热结构5。所述窑炉主体1上开设有投料口和排出口，所述排出口位置连接有供料道2；所述铂金通道3与所述供料道2连通；所述加热喷枪4设置在所述窑炉主体1的侧壁上，朝向所述窑炉主体1内部,所述加热喷枪4内设置有第一通道和第二通道，所述第一通道、第二通道分别与氧气源、天然气源连通；所述电加热结构5设置在所述窑炉主体1内的底部。

请参阅图1-2，在本发明的其中一个实施例中，所述窑炉主体1上开设有投料口和排出口，所述投料口用于投入物料，投料口位置可以设置相应的封闭门。所述排出口位置连接有供料道2；所述铂金通道3与所述供料道2连通。所述供料道2、铂金通道3用于对熔融的玻璃液进行输送。其中，所述供料道2底部设置有多个高度不同的台阶面，所述供料道2、铂金通道3底部分别开设有多个卸料口。硼硅玻璃熔融液易于分相，在供料道2内输送的过程中呈现上层富硅、底层富铝的状态。比重高的氧化铝、氧化锆等重质料容易在供料道2内下沉形成变质料，变质料进入后续的成型流后会导致玻璃液不均进而形成节瘤等缺陷，影响玻璃生产的质量。通过将所述供料道2的底部设置成分段阶梯式结构，从而形成高差，以便熔融液中比重高的氧化铝及氧化锆等重质玻璃料分段沉积，降低其进入成型流的可能，避免沉积的变质料进入到后续的成型流中变成条纹及结晶物形成节瘤缺陷。在底部设置卸料口可以用于排出堆积的沉积变质料。

请参阅图1-2，在本发明的其中一个实施例中，另可以在供料道2的顶部设置溢流结构用于排出上层出现的富硅变质料浮渣。硼硅2.6的配合料采用硼砂，硼酸由于原料腐蚀性强，在此使用罐装运输，避免了管道运输带入铁屑等杂质，影响玻璃品质。同时，由于硼容易挥发，采用封闭式罐装封闭式投料，可以有效减少投料口高温下硼的挥发。硼挥发后不仅影响玻璃原料中材料的配比，进入空气之后还会对环境造成负面影响。供料道2采用砖料道与铂金通道3相结合的结构，砖料道上部设置加热硅碳棒，便于对顶部温度控制，间接调整上部玻璃液温度，减少上部温降，降低硼挥发凝结，可以较好地解决供料道2内上下方向玻璃液温度差，利于玻璃液均化，减少玻璃成分不均产生的结瘤等缺陷。在砖料道两侧加多根水平电极，加装电极砖。按区进行温控。便于精准控制供料道2内玻璃液的温度。

请参阅图1-2，在本发明的其中一个实施例中，所述加热喷枪4设置在所述窑炉主体1的侧壁上，所述加热喷枪4朝向所述窑炉主体1内部,所述加热喷枪4内设置有第一通道和第二通道，所述第一通道、第二通道分别与氧气源、天然气源连通；加热喷枪4连通氧气、天然气，两者喷出时直接混合促进燃烧，相对与吸入空气助燃，充足的氧气成分保证火焰的稳定性，提供足够高的温度，有效提升玻璃熔化效率。并且相对于空气助燃可以减少废气的含量，避免废气影响火焰燃烧的稳定性。同时，避免空气中的其他成分进入到玻璃液中影响玻璃质量。所述加热喷枪4可以活动连接使得其出口能够在一定程度内上下调节。两侧的加热喷枪4交错设置，即一侧的喷枪指向的是另一侧的领个相邻的喷枪之间的位置，使得喷枪喷出的火焰充分覆盖窑炉内的空间。加热喷枪4与气源连通的位置之间设置有控制结构(如控制阀)用于控制氧气、天然气的流量情况，按照燃烧情况来调整氧气、天然气的比例。同时根据燃烧情况来设置安全系数，提高安全保障。进一步的，每一个加热喷枪4可设置单独的控制结构，从而实现每个加热喷枪4的流量的单独控制调节，根据前后分区，硼硅不同熔化状态下，对火焰辐射热量吸收不同，来精准分配天然气量，提高热量利用效果。

请参阅图2-3，在本发明的其中一个实施例中，所述电加热结构5设置在所述窑炉主体1内的底部。由于玻璃原料加热时由顶部开始熔化，然后热量向下传递，底部物料熔化较慢，导致加热时间较长，效率较低，且玻璃熔液需要上下不断的热对流进行热量传递，保证玻璃熔液的均化。而底部熔化过慢无法快速实现对流，最底部熔化最慢，使得需要的对流时间较长，进而导致热量损耗增加，较慢的熔化速率还会导致玻璃液中的气泡较多，影响后续玻璃产品的质量。通过在窑炉底部设置电加热结构5用于进行辅助加热。可以提高窑炉主体1内部的底部的温度，提升加热效率，减少由于上下液流温差过大，长时间的热对流导致的热量损耗。其中，所述电加热结构5可以为电极加热结构。

请参阅图2-3，在本发明的其中一个实施例中，所述窑炉主体1内底部靠近排出口的位置设置有挡坎7。挡坎7的顶端位置高度高于排出口的位置高度。由于玻璃液熔化过程中，上端的玻璃液靠近氧气喷枪，温度相对更高，下端的玻璃液温度相对较低，下端的玻璃液熔化后可能未达到指定温度或者未均化充分就通过排出口流出至供料道2，最终导致玻璃产品质量出现问题，通过设置有挡坎7，对底部玻璃液向排出口的流动形成阻挡，加强窑炉底部熔化区的玻璃液的回流，加强冷热玻璃液流的交替对流，有助于玻璃液传热和均化，且通过溢流效果保证排出的是靠近上端的已经加热充分的玻璃液。排出口位置顶端可以设置挡块，将玻璃液的通道限定在挡块的下方。如此加强玻璃液的上下对流，提升玻璃液的均化效果。

请参阅图2-3，在本发明的其中一个实施例中，玻璃液由窑炉的排出口排出进入供料道2，然后经过供料道2流入至铂金通道3，为了进一步提升玻璃液的均化效果，减少后续玻璃产品的条纹、结构等缺陷。所述铂金通道3位置设置有搅拌桶8。所述搅拌桶8的数量可以为两个，通过设置有搅拌桶8对玻璃液进行搅拌，对玻璃液进行充分的均化，消除条纹缺陷，两个搅拌池可以提供充分的时间进行搅拌；搅拌池分别设置有卸料口，用于紧急状况及铂金通道3维修时使用。搅拌池温度1400-1500℃；转速为每分钟4-15圈，可以根据玻璃粘度及条纹情况做调整。所述铂金通道3内设置有多个挡板，所述挡板上开设有筛孔，所述铂金通道3顶部位于所述挡板正上方的位置开设有排气孔。通过设置有筛孔使得玻璃液在流动经过筛孔的过程中能够起到均化玻璃液的效果，同时，可以排出玻璃液中的气泡，气泡溢出后可以通过排气孔排出。所述铂金通道3的出口位置设置有铂金闸板9。通过铂金闸板9可以用于控制玻璃的排出流量，并且铂金闸板9上方设置有加热结构，用于对铂金闸板9进行加热，进而能够更好的控制铂金通道3位置玻璃液流出时的温度情况。

请参阅图2-3，在本发明的其中一个实施例中，所述窑炉主体1内底部设置有一排或多排鼓泡结构6，所述鼓泡结构6与氧气源连通。假设朝向窑炉排出口的方向为竖向(图3中左右方向)，则所述鼓泡结构6横向设置。由于玻璃原料由固态熔化为液态的过程中，玻璃液中会含有较多的气泡，最终导致影响玻璃产品的质量，通过设置有鼓泡结构6向玻璃液中通入氧气作为鼓泡介质，根据氧气在硼硅玻璃中的分压，设定氧气的鼓泡频率及鼓泡泡径，氧气气泡上升过程中，带动硼硅玻璃液的流动，促进玻璃液的均化，同时吸附硼硅玻璃液中的的小气泡，而不断的壮大，把玻璃液中的气泡带出并逸散到空间去，大大促进玻璃液的澄清、均化，同时，逸散到加热喷枪4位置的氧气可以起到助燃的效果，保证天然气的燃烧供热。

本发明的工作原理：将经过化学检验的原料经过配料后进行预混合，然后特殊原料采用料罐转运的方式。将所有配料混合后进行投料，然后加热对原料进行熔化形成玻璃液，熔化过程窑炉内的最高温度带控制在1750±10℃。玻璃液流出成型后经过退火、检验、切割、装架等工序之后入库。其中熔化过程采用全氧燃烧配合电极加热的方式进行，并配合鼓泡均化、供料道2均化、搅拌均化等充分保证玻璃液的均化效果。

从砖料道流出的高温玻璃液需要经过铂金通道3进行材质均化、气氛调节、去除气泡、消除条纹、调节黏度、控制流量等，并通过对玻璃液温度的精细控制，调整玻璃液在通道出口处的粘度和流量，达到流入锡槽成型的要求。

在铂金通道3内，玻璃液被直接加热、多次搅拌、温度均化等，以消除玻璃液中的气泡、条纹等缺陷，铂金通道3调节的主要手段:通过调节铂金通道3加热温度来控制玻璃液的黏度以及流量，从而得到合格的玻璃液到锡槽。

玻璃液进入铂金通道3调节池，进行气氛调节；调节后的玻璃开始冷却至搅拌池所需的温度1450-1550℃；将冷却至适当温度的玻璃进行搅拌；将提供足够的搅拌时间将玻璃液进行二次搅拌；将搅拌均匀的玻璃液进行均匀降温；利用铂金通道3温控来调节流量满足锡槽成型生产稳定。冷却段调节玻璃液温度，满足锡槽成型所需要的温度和粘度；同时控制适当的温度来控制玻璃液流量。锡槽入口处的温度为1350℃左右，设置铂金闸板9，用来调节进入锡槽成型的玻璃液流量，铂金闸板9接入控制系统，根据板宽监控，实现流量闸板的自动控制。

锡槽空间实行分区分割控制，前端安装多根导流管，将挥发的含硼气流导出，减少其在锡槽内停留附着，形成滴落物落在玻璃板上形成缺陷，影响玻璃品质。

锡槽内设置多对拉边机，配合主传动实现玻璃的横向纵向拉伸或者堆积，从而形成所需要的一定的厚度的玻璃板。上部精密网格状电加热分布，可以实现横向玻璃板上温度的均匀分布，实现玻璃摊平抛光所需要的温度场，同时单点控制，通过温度的调节来实现玻璃厚度的调整。

玻璃从锡槽经过渡棍台进入退火窑，在退火窑内设置合理的降温速度，完成玻璃板内应力的消除和均衡。

通过冷端切割设备，对玻璃进行规格裁切，自动检测设备实现玻璃等级细分，实现机器人自动抓取玻璃堆垛。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的权利要求涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种高硼硅玻璃生产设备，其特征在于，包括：

窑炉主体(1)，所述窑炉主体(1)上开设有投料口和排出口，所述排出口位置连接有供料道(2)；

铂金通道(3)，所述铂金通道(3)与所述供料道(2)连通；

加热喷枪(4)，所述加热喷枪(4)设置在所述窑炉主体(1)的侧壁上，朝向所述窑炉主体(1)内部,所述加热喷枪(4)内设置有第一通道和第二通道，所述第一通道、第二通道分别与氧气源、天然气源连通；

电加热结构(5)，所述电加热结构(5)设置在所述窑炉主体(1)内的底部。

2.根据权利要求1所述的一种高硼硅玻璃生产设备,其特征在于，所述窑炉主体(1)内底部设置有鼓泡结构(6)，所述鼓泡结构(6)与氧气源连通。

3.根据权利要求1所述的一种高硼硅玻璃生产设备,其特征在于，所述窑炉主体(1)内底部靠近排出口的位置设置有挡坎(7)。

4.根据权利要求2所述的一种高硼硅玻璃生产设备,其特征在于，所述铂金通道(3)位置设置有搅拌桶(8)。

5.根据权利要求3所述的一种高硼硅玻璃生产设备,其特征在于，所述铂金通道(3)的出口位置设置有铂金闸板(9)。

6.根据权利要求4所述的一种高硼硅玻璃生产设备,其特征在于，所述铂金通道(3)内设置有多个挡板，所述挡板上开设有筛孔，所述铂金通道(3)顶部位于所述挡板正上方的位置开设有排气孔。

7.根据权利要求1至6任一所述的一种高硼硅玻璃生产设备,其特征在于，所述供料道(2)底部设置有多个高度不同的台阶面，所述供料道(2)、铂金通道(3)底部分别开设有多个卸料口。