專利名稱：一種高性能玻璃熔化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于玻璃熔化窯設(shè)備，尤其是涉及一種熔制高性能玻璃的熔化裝置。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和新型功能玻璃材料在軍事、國防、醫(yī)學(xué)、航空、制導(dǎo)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，提高新型功能玻璃的性能顯得十分重要，這就反映了研究熔制特殊功能玻璃熔化爐裝置的重要性。目前，熔制高性能的特殊功能玻璃(主要指高濃度稀土離子的磁光玻璃、磷酸鹽光學(xué)玻璃和聲光玻璃等)還處于坩堝生產(chǎn)階段，隨著這些特殊功能玻璃材料在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，相關(guān)的技術(shù)人員或科研單位除在探索合理玻璃制備工藝外， 也在研究熔制特殊功能玻璃的熔化裝置，目前相關(guān)的研究有主要有半連續(xù)或連續(xù)澆注的熔化爐。專利文獻(xiàn)1 (半連續(xù)熔煉磷酸鹽玻璃裝置CN 00127617. 4)設(shè)計(jì)了一種半連續(xù)式的熔化爐裝置，該裝置的優(yōu)點(diǎn)在于可以半連續(xù)的熔制玻璃，提高了爐子的熱效率，降低的成本。但在熔制硅酸鹽光學(xué)玻璃時(shí)，由于輸料管過細(xì)長，隨著玻璃液溫度的波動(dòng)，易使輸料管鉬金材料產(chǎn)生嚴(yán)重膨脹效應(yīng)而老化或者玻璃液流出困難，該文獻(xiàn)的攪拌裝置設(shè)計(jì)為漿式， 不利于特種功能玻璃的氣泡的排出。文獻(xiàn)專利2(連續(xù)坩堝的設(shè)計(jì)CN 200680020723. 1)提供了一種連續(xù)式坩堝溶解爐，采用火焰加熱方式，燃?xì)饧訜岵坏廴竟ぷ鳝h(huán)境、效率低，而且坩堝內(nèi)溫度穩(wěn)定性差，加劇了氣泡的溶解，嚴(yán)重影響了玻璃的質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的的不足，提供一種集熔化與退火為一體，且具有可通保護(hù)氣氛、可調(diào)壓、帶攪拌、并能夠隨時(shí)澆注的高性能玻璃熔化裝置。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是包括由爐膛中間隔熱磚分隔的上部熔化爐和下部退火爐；所述的上部熔化爐的一側(cè)設(shè)置有熔化爐爐門，另一側(cè)開設(shè)有開設(shè)有上、下通氣孔， 在熔化爐爐門的上端開設(shè)有加料口，加料口上面設(shè)有優(yōu)質(zhì)氧化鋁塞磚，上部熔化爐內(nèi)位于爐膛中間隔熱磚的上部設(shè)置有坩堝，上部熔化爐的頂端設(shè)置有安裝測溫元件鉬銠熱電偶的測溫孔、硅鉬棒和攪拌桿，攪拌桿位于所述坩堝內(nèi)且攪拌桿下端安裝有攪拌葉片；所述的下部退火爐一側(cè)設(shè)置有退火爐爐門，另一側(cè)開設(shè)有安裝退火爐測溫元件鉬銠熱電偶的退火爐測溫孔，退火爐內(nèi)位于坩堝的下端設(shè)置有澆注模具，退火爐的內(nèi)壁上設(shè)置有電阻絲；所述的坩堝底部設(shè)有貫穿爐膛中間隔熱磚的玻璃液料管道，玻璃液料管道下部設(shè)置有剛玉塞磚。所述的熔化爐爐門和退火爐爐門內(nèi)均設(shè)置有由氧化鋁空心磚制成的爐門耐火磚， 且在熔化爐爐門和退火爐爐門的外側(cè)均安裝有熔化爐爐門手柄和退火爐爐門手柄。[0011]所述的熔化爐碹頂上部與攪拌桿相接處還安裝有軸承，所述的攪拌桿與攪拌葉片之間通過聯(lián)軸器相連。所述的攪拌葉片采用鉬金材料制成的螺旋齒形攪拌葉片，螺旋齒形攪拌葉片的齒形為三角形齒或波形齒，攪拌器的攪拌速度在5 10轉(zhuǎn)/分。所述的退火爐內(nèi)下端自下而上依次設(shè)置有輕質(zhì)墊磚和耐熱鋼板槽，在耐熱鋼板槽上設(shè)置有鋼球，所述澆注模具設(shè)置在鋼球上。所述的硅鉬棒豎直向下安裝，冷端在爐頂外部，熱端伸入熔化爐爐膛。所述的加料口與水平傾角為45° 60°。所述的坩堝采用剛玉坩堝、石英坩堝、陶瓷坩堝或鉬金坩堝，所述的坩堝下部玻璃液料道口的直徑為6mm IOmm之間，爐膛中間隔熱磚與坩堝之間還設(shè)置有坩堝墊磚。所述的上部熔化爐側(cè)墻從內(nèi)到外由電熔鋯剛玉磚、氧化鋁纖維和耐熱鑄鐵板制成；頂端即碹頂從下到上分別采用石英磚、陶瓷纖維板和耐熱鑄鐵板制成；爐膛中間隔熱磚采用致密鋯磚。所述的下部退火爐側(cè)墻從內(nèi)到外采用電熔鋯剛玉磚、氧化鋁纖維和耐熱鑄鐵板制成；爐底從上到下分別采用石英磚、陶瓷纖維板和耐熱鑄鐵板制成。本實(shí)用新型設(shè)有通保護(hù)氣氛功能，在熔制玻璃能夠給爐膛提供的氧化或還原 (性)氣氛；上部熔化部碹頂設(shè)有螺旋形攪拌器，攪拌器可實(shí)現(xiàn)對(duì)坩堝內(nèi)玻璃液的攪拌；熔化爐的上部爐門上方傾斜加料小口，爐門采用常閉的形式，在熔制玻璃的過程中避免了多次打開爐門引起的爐溫波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了爐溫好的均勻性。另外，該裝置具有隨時(shí)澆注功能，改善玻璃液的澆注質(zhì)量，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了玻璃的連續(xù)式生產(chǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的主視圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為圖1的B-B剖視圖；圖4為攪拌葉片的示意圖；圖5為另一種攪拌葉片的示意圖。其中，1-退火爐測溫孔、2-爐膛中間隔熱磚、3-下通氣孔、4-耐火材料層、5-上通氣孔、6-熔化爐測溫孔、7-攪拌桿、8-軸承、9-加料口、9'-氧化鋁塞磚、10-爐門耐火磚、 11"熔化爐爐門、12-爐門手柄、13-剛玉塞磚、14-退火爐爐門、15-爐門手柄、16-爐門耐火磚、17-聯(lián)軸器、18-螺旋齒形攪拌片、19-墊磚、20-鋼球、21-輕質(zhì)墊磚、22-耐熱鋼板槽、 22'-澆注模具、23-硅鉬棒、24-坩堝、25-電阻絲。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1，2，3，本實(shí)用新型包括由爐膛中間隔熱磚2分隔的上部熔化爐和下部退火爐；所述的上部熔化爐側(cè)墻從內(nèi)到外由電熔鋯剛玉磚4、氧化鋁纖維和耐熱鑄鐵板制成； 頂端即碹頂從下到上分別采用石英磚、陶瓷纖維板和耐熱鑄鐵板制成；爐膛中間隔熱磚2 采用致密鋯磚；下部退火爐側(cè)墻從內(nèi)到外采用電熔鋯剛玉磚、氧化鋁纖維和耐熱鑄鐵板制成；爐底從上到下分別采用石英磚、陶瓷纖維板和耐熱鑄鐵板制成；上部熔化爐的一側(cè)設(shè)置有熔化爐爐門14，另一側(cè)開設(shè)有開設(shè)有上、下通氣孔5、3， 在熔化爐爐門14的上端開設(shè)與水平夾角為45° 60°的加料口 9以及與加料口相適應(yīng)的加料口磚9、，上部熔化爐內(nèi)位于爐膛中間隔熱磚2的上端依次設(shè)置有坩堝墊磚19和坩堝 24，坩堝24采用剛玉坩堝、石英坩堝、陶瓷坩堝或鉬金坩堝，上部熔化爐的頂端設(shè)置有安裝測溫元件鉬銠熱電偶的測溫孔6、硅鉬棒23和攪拌桿7，硅鉬棒23豎直向下安裝，冷端在爐頂外部，熱端伸入熔化爐爐膛，熔化爐與攪拌桿7之間安裝有軸承8，攪拌桿7通過聯(lián)軸器 17與位于坩堝24內(nèi)的攪拌葉片18相連，參見圖4，5，本實(shí)用新型的攪拌葉片18采用鉬金材料制成的螺旋齒形攪拌葉片，螺旋齒形攪拌葉片的齒形為三角形齒或波形齒，攪拌器的攪拌速度在5 10轉(zhuǎn)/分；所述的下部退火爐一側(cè)設(shè)置有退火爐爐門14，另一側(cè)開設(shè)有安裝退火爐測溫元件鉬銠熱電偶的退火爐測溫孔1，退火爐內(nèi)下端自下而上依次設(shè)置有輕質(zhì)墊磚21和耐熱鋼板槽22，在耐熱鋼板槽22上設(shè)置有鋼球20，所述澆注模具22、設(shè)置在鋼球20上，退火爐的內(nèi)壁上設(shè)置有電阻絲25;所述的坩堝24底部設(shè)有貫穿爐膛中間隔熱磚2的直徑為6mm IOmm玻璃液料道口，玻璃液料道口下部設(shè)置有剛玉塞磚13。所述的熔化爐爐門11和退火爐爐門14內(nèi)均設(shè)置有由氧化鋁空心磚制成的爐門耐火磚10、16，且在熔化爐爐門11和退火爐爐門14的外側(cè)均安裝有熔化爐爐門手柄12和退火爐爐門手柄15。上部熔化爐開設(shè)的上、下通氣口 5、3，當(dāng)保護(hù)氣氛的密度小于空氣的密度時(shí)，上通氣口 5做為進(jìn)氣口，下通氣口 3做為出氣口 ；當(dāng)保護(hù)氣氛的密度大于空氣的密度時(shí)，上通氣口 5做為出氣口，下通氣口 3做為進(jìn)氣口。上部熔化爐工作溫度為1600°C，下部退火爐溫度可達(dá)1200°C。在熔制玻璃液初期堵住玻璃液流，到達(dá)澆注的時(shí)間后移開剛玉塞磚13，實(shí)現(xiàn)澆注。如圖3所示，下部退火爐的爐膛側(cè)墻設(shè)有測溫孔1，電阻絲25來控制退火溫度。爐膛中間有輕質(zhì)耐火墊磚(21)，耐熱鋼板槽22和模具22'，在耐熱鋼板槽22的內(nèi)部放入淬火鋼球20，模具22'放在鋼球20的上面?？梢酝ㄟ^輕質(zhì)耐火墊磚21的高度調(diào)節(jié)模具22' 和坩堝澆注管道的高度。在熔制玻璃料時(shí)，打開上部熔化爐的爐門，將玻璃料沿著坩堝壁放入，或用相同成分的玻璃塊堵住下部管道，加入坩堝高度1/3 1/2玻璃料，隨爐一起升溫加熱。到一定溫度后，取下氧化鋁塞磚9'，通過加料口 9向坩堝加料，直到坩堝容積的2/3高度，再蓋上氧化鋁塞磚9'。經(jīng)過設(shè)定的溫度-時(shí)間曲線時(shí)間段后，達(dá)到熔化澄清階段，這時(shí)將攪拌器下降到玻璃液中，按5 10(轉(zhuǎn)/分)的速度攪拌，將玻璃液中溶解的氣泡大量排出。達(dá)到設(shè)定澆注時(shí)間后，將攪拌器升起，脫離玻璃液面。當(dāng)下部退火爐達(dá)到工藝要求的退火溫度后， 打開退火爐爐門，取下剛玉塞磚13，實(shí)現(xiàn)玻璃液自動(dòng)流到模具22'。需要注意的是，退火模具要在退火爐中預(yù)設(shè)30min左右，讓模具預(yù)熱均勻，避免玻璃液澆注到模具上時(shí)因模具表面過冷而出現(xiàn)炸裂或析晶等缺陷。取下剛玉塞磚13后玻璃液自動(dòng)流到模具22'，若因下部溫度低，玻璃液無法流出時(shí)，需要采用火槍對(duì)著下端口部加熱一段時(shí)間即可。在澆注的過程中可以通過推動(dòng)模具22'，利用鋼球20在耐熱鋼板槽22中自由滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)玻璃液均勻分
5布。澆注完成后，關(guān)閉退火爐爐門按照設(shè)定的退火工藝退火。
權(quán)利要求1.一種高性能玻璃熔化裝置，其特征在于包括由爐膛中間隔熱磚(2)分隔的上部熔化爐和下部退火爐；所述的上部熔化爐的一側(cè)設(shè)置有熔化爐爐門(11)，另一側(cè)開設(shè)有上、下通氣孔(5、3)， 在熔化爐爐門(11)的上端開設(shè)有加料口(9)，加料口(9)上面有氧化鋁塞磚(9、)，上部熔化爐內(nèi)位于爐膛中間隔熱磚(2)的上端設(shè)置有坩堝(24)，上部熔化爐的頂端設(shè)置有安裝測溫元件鉬銠熱電偶的測溫孔(6)、硅鉬棒(23)和攪拌桿(7)，攪拌桿(7)位于所述坩堝(24) 內(nèi)且攪拌桿(7)下端安裝有攪拌葉片(18)；所述的下部退火爐一側(cè)設(shè)置有退火爐爐門(14)，另一側(cè)開設(shè)有安裝退火爐測溫元件鉬銠熱電偶的退火爐測溫孔(1)，退火爐內(nèi)位于坩堝(24)的下端設(shè)置有澆注模具(22、)，退火爐的內(nèi)壁上設(shè)置有電阻絲(25)所述的坩堝(24)底部設(shè)有貫穿爐膛中間隔熱磚(2)的玻璃液料管道，玻璃液料管道下部設(shè)置有剛玉塞磚(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃熔化裝置，其特征在于所述的熔化爐爐門(11)和退火爐爐門(14)內(nèi)均設(shè)置有由氧化鋁空心磚制成的爐門耐火磚(10、16)，且在熔化爐爐門(11) 和退火爐爐門(14)的外側(cè)均安裝有熔化爐爐門手柄(12)和退火爐爐門手柄(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃熔化裝置，其特征在于所述的熔化爐與攪拌桿(7)之間還安裝有軸承(8)，攪拌桿(7)與攪拌葉片(18)之間通過聯(lián)軸器(17)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的玻璃熔化裝置，其特征在于所述的攪拌葉片(18)采用鉬金材料制成的螺旋齒形攪拌葉片，螺旋齒形攪拌葉片的齒形為三角形齒或波形齒，攪拌器的攪拌速度在5 10轉(zhuǎn)/分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃熔化裝置，其特征在于所述的退火爐內(nèi)下端自下而上依次設(shè)置有輕質(zhì)墊磚(21)和耐熱鋼板槽(22)，在耐熱鋼板槽(22)上設(shè)置有鋼球(20)，所述澆注模具(22—)設(shè)置在鋼球(20)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃熔化裝置，其特征在于所述的硅鉬棒(23)豎直向下安裝，冷端在爐頂外部，熱端伸入熔化爐爐膛。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃熔化裝置，其特征在于所述的加料口(9)與水平傾角為 45° 60°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃熔化裝置，其特征在于所述的坩堝(24)采用剛玉坩堝、石英坩堝、陶瓷坩堝或鉬金坩堝，所述的坩堝(24)下部玻璃液料道口的直徑為6mm IOmm之間，爐膛中間隔熱磚⑵與坩堝(24)之間還設(shè)置有坩堝墊磚(19)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃熔化裝置，其特征在于所述的上部熔化爐側(cè)墻從內(nèi)到外由電熔鋯剛玉磚(4)、氧化鋁纖維和耐熱鑄鐵板制成；頂端即碹頂從下到上分別采用石英磚、陶瓷纖維板和耐熱鑄鐵板制成；爐膛中間隔熱磚(2)采用致密鋯磚。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃熔化裝置，其特征在于所述的下部退火爐側(cè)墻從內(nèi)到外采用電熔鋯剛玉磚、氧化鋁纖維和耐熱鑄鐵板制成；爐底從上到下分別采用石英磚、陶瓷纖維板和耐熱鑄鐵板制成。
專利摘要一種高性能玻璃熔化裝置，包括上部熔化爐和下部退火爐兩個(gè)部分。該熔化裝置具有通保護(hù)氣氛、可調(diào)壓、帶攪拌、隨時(shí)澆注的特點(diǎn)。該裝置設(shè)有通保護(hù)氣氛功能，在熔制玻璃時(shí)能夠給爐膛提供氧化或還原性氣氛；上部熔化部碹頂設(shè)有螺旋形攪拌器，攪拌器可實(shí)現(xiàn)對(duì)坩堝內(nèi)玻璃液的攪拌；本使用新型在熔化爐裝置上部爐門上方設(shè)有傾斜加料小口，爐門采用常閉的形式，在熔制玻璃的過程中避免了多次打開爐門引起的爐溫波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的保溫性能。另外，該裝置具有隨時(shí)澆注功能，改善玻璃液的澆注質(zhì)量，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了玻璃的連續(xù)式生產(chǎn)熔化。
文檔編號(hào)C03B5/00GK202063818SQ20112015967
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者劉新年, 李啟甲, 李忠利, 殷海榮, 汪濤, 董繼先, 郭宏偉 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)