本發(fā)明屬于光學(xué)材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于光學(xué)玻璃或光學(xué)元件精密退火的裝置。

背景技術(shù)：

用作光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)玻璃或元器件等制品，在生產(chǎn)成型時(shí)從高溫降到低溫，制品受形狀、降溫速度和環(huán)境溫度差異等條件的制約，制品邊部和中心的降溫速率差異較大，即各部位經(jīng)歷的熱歷史不同，導(dǎo)致制品內(nèi)部存在熱應(yīng)力，同時(shí)存在光學(xué)不均勻性，比如同一個(gè)制品邊部與中部的應(yīng)力和折射率等都會(huì)存在差異。要消除制品的內(nèi)應(yīng)力和光學(xué)不均勻性，必須使制品邊部和中部重新經(jīng)歷相同的熱歷史，這就需要進(jìn)行二次退火。

二次退火過程中，如何才能確保退火爐內(nèi)不同位置的制品都能經(jīng)歷相同的熱歷史一直是二次退火需要解決的難題。最常用的退火爐是箱式結(jié)構(gòu)的，制品裝入爐內(nèi)，通過退火爐的箱體上安裝的加熱裝置來控制箱內(nèi)溫度。制品本身在爐內(nèi)隨環(huán)境溫度的升高，吸收熱量升溫，而制品本身又是隔熱墻，這會(huì)造成制品堆周圍的個(gè)體升溫快、降溫快，中心的個(gè)體升溫慢、降溫也慢，導(dǎo)致中心和四周的玻璃熱歷史差異大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決光學(xué)玻璃制品退火的一致性，提供一種結(jié)構(gòu)合理的、高均勻度的箱式退火爐及其退火方法，解決裝滿玻璃后的退火爐內(nèi)溫場不均勻問題，通過對退火爐內(nèi)溫場均勻性的提高，實(shí)現(xiàn)光學(xué)玻璃制品的精密退火。

本發(fā)明退火爐的技術(shù)解決方案是：一種高均勻度箱式退火爐，其特征在于：所述箱式退火爐是水平截面為正方形的立方體型箱式退火爐；箱式退火爐爐膛沿四周各壁設(shè)有發(fā)熱元件，發(fā)熱元件外設(shè)有導(dǎo)熱板；箱式退火爐爐膛中部設(shè)置有立體加熱柱，加熱柱固定在穿越頂部的旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸與爐外的傳動(dòng)裝置連接。

本發(fā)明退火爐的技術(shù)解決方案中所述的加熱柱上設(shè)置有第二加熱層，第二加熱層被導(dǎo)熱罩包圍住，熱量通過導(dǎo)熱罩向周圍輻射，導(dǎo)熱罩外圍設(shè)有扇葉，加熱柱旋轉(zhuǎn)時(shí)能帶動(dòng)爐膛內(nèi)的空氣對流。

本發(fā)明退火爐的技術(shù)解決方案中所述的箱式退火爐爐膛底部安裝有發(fā)熱元件，發(fā)熱元件外設(shè)有導(dǎo)熱板。

本發(fā)明退火爐的技術(shù)解決方案中所述的箱式退火爐爐膛中心至少有一個(gè)熱電偶，四周各壁上部和下部均至少各分布一個(gè)熱電偶。所有熱電偶的測溫同時(shí)反饋到控制儀表上。

本發(fā)明退火爐的技術(shù)解決方案中所述的箱式退火爐爐膛四周各壁至少有一個(gè)面為活動(dòng)爐門。

本發(fā)明退火爐的技術(shù)解決方案中所述的箱式退火爐爐膛容積小于3立方米，主要用于小批量產(chǎn)品精密退火。

本發(fā)明退火方法的技術(shù)解決方案是：一種采用高均勻度箱式退火爐的退火方法，其特征在于包括下列步驟：

①制品裝爐：玻璃制品裝爐時(shí)，塊狀玻璃使用工裝隔離，使玻璃與玻璃之間、玻璃與爐底之間都有間隙；型件使用托盤將小型件裝成盤，裝爐時(shí)每層托盤都用工裝隔離開，這種工裝隔離能使玻璃或托盤的各個(gè)面受熱，玻璃溫度和溫場溫度高度一致；

②升溫：調(diào)節(jié)發(fā)熱元件、加熱柱功率，發(fā)熱元件通過導(dǎo)熱板給爐膛加熱，熱量傳導(dǎo)更均勻一致；中心加熱柱具有單獨(dú)供電設(shè)備，能根據(jù)儀表反饋的中心熱電偶和邊部熱電偶的溫度差來調(diào)節(jié)加熱功率，補(bǔ)償爐膛中心溫度；同時(shí)加熱柱轉(zhuǎn)動(dòng)速度每分鐘10~80轉(zhuǎn)，能促進(jìn)爐膛內(nèi)空氣對流，使箱式退火爐爐膛四個(gè)角溫度與中心溫度差異在2℃度范圍內(nèi)；

③保溫：達(dá)到設(shè)定溫度后，根據(jù)需要保溫6~24小時(shí)，發(fā)熱元件、加熱柱同時(shí)工作，爐膛內(nèi)各部位溫差不超過1℃；

④降溫：降溫速率根據(jù)退火制度設(shè)定后儀表控制自動(dòng)降溫，加熱柱根據(jù)儀表指令功率最小可調(diào)節(jié)至0，但轉(zhuǎn)動(dòng)裝置仍可保證10~80轉(zhuǎn)，促進(jìn)空氣對流實(shí)現(xiàn)快速降溫，并控制爐膛溫差在2℃以內(nèi)；

⑤出爐：工裝和退火制品一起取出，冷卻到室溫后將退火制品卸貨。

本發(fā)明由于采用在水平截面為正方形的立方體型箱式退火爐，在箱式退火爐爐膛沿四周各壁設(shè)有發(fā)熱元件，在發(fā)熱元件外設(shè)有導(dǎo)熱板，這樣可使發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量輻射到導(dǎo)熱板上，導(dǎo)熱板再均勻的將熱量向爐膛內(nèi)輻射。在箱式退火爐爐膛中部設(shè)置有立體加熱柱，加熱柱固定在穿越頂部的旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸與爐外的傳動(dòng)裝置連接，傳動(dòng)裝置帶動(dòng)加熱柱自轉(zhuǎn)，這樣加熱柱可旋轉(zhuǎn)加熱，通過導(dǎo)熱板將熱量向爐膛輻射，有效地解決退火爐中心溫度低的問題，大大提高整個(gè)爐膛的溫場均勻性。爐體四面的加熱使用一組供電設(shè)備，中心加熱柱單獨(dú)使用一組供電設(shè)備，可分別調(diào)節(jié)功率。結(jié)合本發(fā)明特有的退火工裝設(shè)備，能將退火爐內(nèi)的制品分層擺放，使要退火的制品至少四個(gè)面受熱，這樣制品溫度不僅與溫場溫度高度一致，而且制品內(nèi)部和外部溫度一致，制品退火后的一致性遠(yuǎn)高于其它退火方式。

玻璃退火時(shí)使用的退火方法：玻璃裝爐時(shí)，需要使用配套的專用工裝設(shè)備，將玻璃每層之間進(jìn)行分隔并留有間隙，保證熱量可以進(jìn)入間隙；按照退火制度進(jìn)行退火時(shí)，四周對玻璃進(jìn)行加熱，中心溫度主要靠加熱柱進(jìn)行調(diào)節(jié)補(bǔ)償。

本發(fā)明能滿足較高的退火溫度，控溫精確，溫場均勻，配備專門的工裝和退火方法，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)玻璃和元器件的精密退火。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的退火爐結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的退火爐結(jié)構(gòu)俯視示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的加熱柱俯視示意圖。

圖中：1-保溫層；2-第一加熱層；3-導(dǎo)熱板；4-加熱柱；5-傳動(dòng)裝置；6-第二加熱層；7-導(dǎo)熱罩；8-扇葉。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例如圖1、圖2、圖3所示。本發(fā)明高均勻性箱式退火爐由保溫層1、第一加熱層2、導(dǎo)熱板3、加熱柱4和傳動(dòng)裝置5構(gòu)成，其中加熱柱4專門設(shè)置有第二加熱層6、導(dǎo)熱罩7和扇葉8。箱式退火爐是水平截面為正方形的立方體型箱式退火爐，保溫層1起到內(nèi)外隔熱作用，防止熱量散失。箱式退火爐爐膛沿四周各壁設(shè)有第一加熱層2，第一加熱層2由發(fā)熱元件連接動(dòng)力電源，通過儀表設(shè)備調(diào)節(jié)功率進(jìn)行加熱和降溫，第一加熱層2至少在四個(gè)墻面上設(shè)置，必要時(shí)底板下也設(shè)置第一加熱層2。導(dǎo)熱板3緊鄰第一加熱層2，具有很好的耐高溫和熱導(dǎo)性能，能迅速吸收來自第一加熱層2的熱量并將熱量向爐膛內(nèi)輻射，由于導(dǎo)熱層3是整體，各點(diǎn)均勻地向爐內(nèi)傳熱。箱式退火爐爐膛中部設(shè)置有立體加熱柱4，加熱柱4固定在穿越頂部的旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸與爐外的傳動(dòng)裝置5連接，傳動(dòng)裝置5可采用電機(jī)，加熱柱4上同樣設(shè)置有第二加熱層6，第二加熱層6外緊貼導(dǎo)熱罩7，導(dǎo)熱罩7上分布有扇葉8。導(dǎo)熱罩7的內(nèi)徑在10~20cm，是和加熱柱連接為一體的，可以隨著加熱柱一起轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)熱罩7上分布有扇葉8，扇葉8的寬度2~4cm，數(shù)量根據(jù)需要可自由設(shè)計(jì)成若干片。加熱柱4用于補(bǔ)償中心溫度，同時(shí)加熱柱的導(dǎo)熱罩7上裝有扇葉8，加熱柱4能被傳動(dòng)裝置5帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，這樣扇葉8能促進(jìn)整個(gè)爐膛的空氣對流，保證升溫和降溫時(shí)爐膛中心溫度和周邊溫度一致。箱式退火爐爐膛中心至少有一個(gè)熱電偶，四周各壁上部和下部分別至少分布一個(gè)熱電偶，熱電偶測試溫度反饋到控制儀表，通過軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制溫度。箱式退火爐爐膛四周各壁至少有一個(gè)面為活動(dòng)爐門。箱式退火爐爐膛容積小于3立方米，主要用于小批量產(chǎn)品精密退火。

本發(fā)明采用高均勻度箱式退火爐的退火方法包括下列步驟：

①制品裝爐：玻璃制品裝爐時(shí)，塊狀玻璃使用工裝隔離，使玻璃與玻璃之間、玻璃與爐底之間都有間隙；型件使用托盤將小型件裝成盤，裝爐時(shí)每層托盤都用工裝隔離開，這種工裝隔離能使玻璃或托盤的各個(gè)面受熱，玻璃溫度和溫場溫度高度一致；

②升溫：在控溫儀表上給定升溫程序后儀表自動(dòng)控制升溫，升溫過程各壁上的發(fā)熱元件同時(shí)工作；中心加熱柱有單獨(dú)的供電設(shè)備，儀表根據(jù)中心熱電偶與四周的溫差調(diào)節(jié)加熱柱功率，補(bǔ)償爐膛中心溫度；同時(shí)加熱柱4轉(zhuǎn)動(dòng)速度每分鐘10~80轉(zhuǎn)，加熱柱的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)空氣對流，能將爐膛溫差控制在2℃以內(nèi)；

③保溫：根據(jù)制品的不同，保溫溫度和時(shí)間可隨意設(shè)定，最高溫度可達(dá)950℃，保溫過程中爐膛內(nèi)的空氣對流進(jìn)行熱交換，溫差能達(dá)到1℃以內(nèi)；

④降溫：降溫速率根據(jù)退火制度設(shè)定后儀表控制自動(dòng)降溫，需要快速降溫時(shí)中心加熱柱的功率會(huì)調(diào)節(jié)至0，并旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)扇葉工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)定的降溫速率，并保持爐膛溫差不超過2℃；

⑤出爐：出爐時(shí)用叉車將工裝整體移出，冷卻后卸玻璃。

本發(fā)明的退火方法中，玻璃制品裝爐時(shí)使用工裝隔離，能使玻璃與玻璃之間、玻璃與爐底之間都有間隙；型件退火時(shí)使用托盤，將型件在托盤內(nèi)攤成一層，裝爐時(shí)每層托盤都像塊狀玻璃一樣被工裝隔離開，這樣能保證制品溫度和溫場溫度高度一致。升溫→保溫→降溫過程自動(dòng)進(jìn)行，人工在儀表上按照退火制度設(shè)定程序，運(yùn)行程序后退火爐的溫度由儀表自動(dòng)控制，通過調(diào)節(jié)發(fā)熱元件的功率來完成。當(dāng)四個(gè)角的測溫與中心溫度差異超過工藝控制范圍時(shí)，中心的加熱柱啟動(dòng)加熱補(bǔ)償，進(jìn)行爐膛中心的加熱。加熱柱通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)爐膛內(nèi)空氣對流，能將熱量更均勻的傳送到各個(gè)角落，促進(jìn)溫場的均勻。

本發(fā)明所述的退火方法中，加熱柱的功率是通過特殊的自動(dòng)設(shè)備控制的，操作時(shí)設(shè)定一個(gè)中心溫度與任一角測溫的允許溫差，當(dāng)溫差大于設(shè)定值時(shí)，中心加熱柱自動(dòng)啟動(dòng)并調(diào)節(jié)功率加熱。直到溫差小于允許溫差時(shí)自動(dòng)切斷加熱柱功率。