玻璃原料粗熔物的制造裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種玻璃化程度高均勻性好的光學(xué)玻璃原料粗熔物的制造裝置。玻璃原料粗熔物的制造裝置，包括帶加熱裝置的原料處理部件，所述原料處理部件的一端設(shè)置有投料口，另一端設(shè)置有出料口，在所述原料處理部件的出料口下還依次設(shè)置有接料槽和接料車，在所述原料處理部件上設(shè)置有均化裝置，在所述原料處理部件的出料口處設(shè)置有堵塞部件。本發(fā)明原料處理部件能夠更長(zhǎng)時(shí)間地對(duì)玻璃原料加熱熔化，可以進(jìn)一步提高玻璃原料粗熔物的玻璃化程度；通過(guò)在玻璃原料熔化過(guò)程中的均化，可以使得到的原料粗熔物化學(xué)成分更加均勻；通過(guò)在玻璃粗熔化物排放過(guò)程中的冷卻，可以得到更加干燥的玻璃原料粗熔物。
【專利說(shuō)明】玻璃原料粗熔物的制造裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化合物的制造裝置及方法，特別是涉及一種光學(xué)玻璃原料粗融物的制造裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在對(duì)玻璃原料進(jìn)行熔化來(lái)制造玻璃時(shí)，熔融物會(huì)對(duì)熔化設(shè)備造成強(qiáng)烈的侵蝕，該侵蝕在玻璃原料進(jìn)行玻璃化時(shí)尤為顯著，但在玻璃化之后就不明顯了。因此在制造玻璃時(shí)，經(jīng)常會(huì)使用如下的制造方法:先制作出玻璃原料粗熔化且進(jìn)行了玻璃化的粗熔物，然后再使用該粗熔物進(jìn)行主熔化。采用該制造方法與直接使用玻璃原料進(jìn)行主熔化的制造方法相比，能夠很好地抑制主熔化時(shí)原料對(duì)熔化設(shè)備的侵蝕。
[0003]日本特開(kāi)昭62-123027號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)平1-119522號(hào)公報(bào)、申請(qǐng)?zhí)枮?01210237075.2的中國(guó)專利都公開(kāi)了上述方法，在粗熔物的制造中，使用具有將玻璃原料加熱進(jìn)行粗熔化的石英管的原料熔化爐，如圖1所示，該原料熔化爐包括將中心軸相對(duì)于水平方向呈一定角度Θ傾斜配置的石英管4、對(duì)該石英管4進(jìn)行加熱的電阻發(fā)熱體3、用于阻礙原料及溶液移動(dòng)的阻礙物11、配置于石英管4流出口下方的水槽12，其中，阻礙物11為設(shè)置于石英管4內(nèi)腔沿著軸向等間隔分布的凸起物，如圖2和圖3所示。在制造粗熔物時(shí)，首先，從石英管4的一方的開(kāi)口部(投入口)投入玻璃原料，然后使玻璃原料向位于比投入口更靠近垂直方向下方的開(kāi)口部(流出口)移動(dòng)，同時(shí)將玻璃原料加熱熔化，最后將成為溶液狀的玻璃原料投入到配置于流出口下方的水槽12中進(jìn)行淬火，由此得到原料粗熔物，再通過(guò)干燥等工序就可以用于主熔化工序。
[0004]然而，上述的玻璃原料的加熱熔化使用的石英管4，其兩頭都是開(kāi)口的圓筒管或者凹凸管，其流出口沒(méi)有堵塞物，因此原料從投入口投入而被熔化成溶液后就直接從流出口流到水槽中，整個(gè)裝置只能對(duì)原料起到熔化作用。對(duì)于熔點(diǎn)高的原料，日本特開(kāi)昭62-123027號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)平1-119522號(hào)公報(bào)等專利，原料存在沒(méi)有完全玻璃化的可能，雖然申請(qǐng)?zhí)枮?01210237075.2的中國(guó)專利提到了在原料熔化部件的石英管中設(shè)置阻礙物11，延長(zhǎng)原料在原料處理部件中的停留加熱時(shí)間，但是還是存在不能完全玻璃化的可能。如果出現(xiàn)這種情況，就必須通過(guò)提高熔化溫度來(lái)滿足原料完全玻璃化，但這對(duì)于一些像La、W、Bi等高溫熔化會(huì)著色的元素來(lái)說(shuō)，又存在著色的可能。另外，由于這種原料處理部件沒(méi)有均化功能，而實(shí)際使用過(guò)程中投入的原料是混合物、各種原料熔化溫度不一樣，一部分原料會(huì)先熔化，一部分會(huì)后熔化，這樣先熔化的原料溶液先從流出口流下，后熔化的原料溶液后流下，導(dǎo)致從流出口流出的原料溶液成分不均勻，特別是剛開(kāi)始和臨近結(jié)束時(shí)比較明顯，這樣導(dǎo)致最終得到的原料粗熔物的成分也不均勻。再有，使用水淬火的玻璃化方法得到的原料粗熔化物水分含量大、顆粒細(xì)，必須再經(jīng)過(guò)水料分離、干燥才能使用，這樣就延長(zhǎng)了后續(xù)使用工序，不利于提高效率和降低制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種玻璃化程度高均勻性好的光學(xué)玻璃原料粗熔物的制造裝置。
[0006]本發(fā)明還要提供一種采用上述制造裝置的制造方法。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:玻璃原料粗熔物的制造裝置，包括帶加熱裝置的原料處理部件，所述原料處理部件的一端設(shè)置有投料口，另一端設(shè)置有出料口，在所述原料處理部件的出料口下還依次設(shè)置有接料槽和接料車，在所述原料處理部件上設(shè)置有均化裝置，在所述原料處理部件的出料口處設(shè)置有堵塞部件。
[0008]進(jìn)一步的，在所述出料口處設(shè)置有用于溫度監(jiān)控的熱電偶。
[0009]進(jìn)一步的，在所述接料槽和接料車上設(shè)置有可以噴出冷卻介質(zhì)的冷卻裝置。
[0010]進(jìn)一步的，所述加熱裝置設(shè)置在原料處理部件周圍。
[0011]進(jìn)一步的，所述堵塞部件是禿頂堵頭、平頂堵頭、凹槽堵頭、龍頭或閥門。
[0012]進(jìn)一步的，所述接料槽與水平面保持20-75°傾角。
[0013]進(jìn)一步的，所述接料車可來(lái)回左右移動(dòng)。
[0014]進(jìn)一步的，所述均化裝置是氣體均化裝置或機(jī)械攪拌裝置。
[0015]玻璃原料粗熔物的制造方法，該方法包括以下步驟:1)先用堵塞部件堵塞原料處理部件的出料口，再將玻璃原料投入到原料處理部件內(nèi)；2)將原料處理部件內(nèi)的玻璃原料進(jìn)行加熱熔化；3)通過(guò)均化裝置對(duì)玻璃溶液均化；4)取下堵塞部件，打開(kāi)接料槽和接料車上的冷卻裝置，噴出冷卻介質(zhì)；5)玻璃原料溶液流出到接料槽中并與冷卻介質(zhì)混合，并最終均勻鋪放到接料車中，得到干燥的塊狀玻璃原料粗融物。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明原料處理部件能夠更長(zhǎng)時(shí)間地對(duì)玻璃原料加熱熔化，可以進(jìn)一步提高玻璃原料粗熔物的玻璃化程度；通過(guò)在玻璃原料熔化過(guò)程中的均化，可以使得到的原料粗熔物化學(xué)成分更加均勻；通過(guò)在玻璃粗熔化物排放過(guò)程中的冷卻，可以得到更加干燥的玻璃原料粗熔物。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1中的石英管的剖視圖；
[0019]圖3是圖1從石英管的流出口方向觀察石英管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5是本發(fā)明裝置的接料槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6是本發(fā)明裝置的接料車的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7是圖6的A-A剖視圖；
[0024]圖8是本發(fā)明裝置的工作示意圖；
[0025]圖9是本發(fā)明實(shí)施例3的裝置的工作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖4所示，本發(fā)明的玻璃原料粗熔物的制造裝置包括帶加熱裝置2的原料處理部件1、接料槽6和接料車8。原料處理部件I的一端設(shè)置有投料口，另一端設(shè)置有出料口，在出料口處設(shè)置有用于溫度監(jiān)控的熱電偶。接料槽6和接料車8依次設(shè)置在原料處理部件I的出料口下，接料槽6和接料車8上設(shè)置有冷卻裝置7，如圖5、圖6和圖7所示，冷卻裝置7可以噴出冷卻介質(zhì)，該冷卻介質(zhì)可以是冷卻水、冷卻氣體等。接料車8上的冷卻裝置7可以是在接料車8底部設(shè)置冷卻介質(zhì)管道的形式，如圖6和圖7所示，冷卻介質(zhì)通過(guò)進(jìn)口 9進(jìn)入接料車8底部，再通過(guò)出口 10離開(kāi)接料車8。上述加熱裝置2可以設(shè)置在原料處理部件I周圍。在原料處理部件I的出料口處還設(shè)置有堵塞部件13。 [0027]本發(fā)明在上述原料處理部件I上還設(shè)置有均化裝置5。該均化裝置5可以是氣體均化裝置，也可以是機(jī)械攪拌裝置。本發(fā)明優(yōu)選氣體均化裝置，即通入一定壓力一定時(shí)間的干凈均化氣體，氣體在壓力作用下從均化裝置5的下端鼓入玻璃液中，以氣泡的形式帶動(dòng)玻璃液體翻滾，達(dá)到均化作用。
[0028]上述原料處理部件I可以是筒狀部件、球形部件、碗形部件或箱形部件等，本發(fā)明優(yōu)選圓形坩堝。投料口的位置可以在原料處理部件I的正上方，也可以是原料處理部件I在垂直方向靠近上方的側(cè)面，投料口的口徑根據(jù)投料情況而定，本發(fā)明優(yōu)選投料口在原料處理部件I的正上方，開(kāi)口口徑Φ400-800πιπι。出料口的位置可以在原料處理部件I垂直方向靠近下方的側(cè)面，也可以是在原料處理部件I的正下方，本發(fā)明優(yōu)選出料口在原料處理部件I的正下方，開(kāi)口口徑為Φ5-25πιπι。堵塞部件13的形狀和材料可根據(jù)原料處理部件I的結(jié)構(gòu)而定，可以是禿頂堵頭、平頂堵頭或凹槽堵頭，還可以是龍頭或閥門等機(jī)械設(shè)備，材質(zhì)只要是耐600°C高溫且具有一定機(jī)械強(qiáng)度即可，本發(fā)明優(yōu)選鑄鐵凹槽堵頭，這樣可以均勻地和坩堝底部結(jié)合，在堵塞部件13的作用下，從原料處理部件I投料口投入的原料以及其溶液能夠在原料處理部件I中停留更長(zhǎng)時(shí)間，加熱熔化更充分。加熱裝置2可以是電、汽油、煤、天然氣、碳棒、硅鑰棒等，本發(fā)明選擇成本低廉的碳棒加熱。均化裝置5可以是耐高溫和耐腐蝕的石英管，也可以是耐高溫的貴金屬或貴金屬合金管，其形狀可以是方形或圓形管，本發(fā)明優(yōu)選Φ5-15πιπι的鉬金管。接料槽6的材料只要是具有耐700°C高溫和一定機(jī)械強(qiáng)度即可，形狀可以是方形槽、梯形槽或圓形槽，本發(fā)明優(yōu)選不銹鋼梯形槽；接料槽6與水平面保持20-75°傾角，本發(fā)明優(yōu)選其與水平面成45°傾角。接料車8可以來(lái)回移動(dòng)，可以是方形、圓形、碗形等，本發(fā)明優(yōu)選耐700°C高溫的不銹鋼長(zhǎng)方形接料車。
[0029]本發(fā)明中的玻璃原料是指未玻璃化的原料，即批量原料。本發(fā)明的玻璃原料粗熔物的制造方法至少經(jīng)過(guò)原料供給、加熱熔化、均化、玻璃化幾個(gè)步驟。其中，原料供給是將玻璃原料從原料處理部件I的投料口投入到原料處理部件I內(nèi)；加熱熔化是將原料處理部件I內(nèi)的玻璃原料進(jìn)行加熱熔化，并且在玻璃原料從原料處理部件I的投料口向出料口移動(dòng)時(shí)，玻璃原料應(yīng)暫時(shí)停留在原料處理部件I內(nèi)，可以得到充分融化；均化是待所有原料熔化后再通過(guò)設(shè)置在原料處理部件I上的均化裝置5對(duì)玻璃溶液均化，得到化學(xué)成分均勻的原料粗熔物。玻璃化是對(duì)從出料口流下的玻璃原料溶液進(jìn)行冷卻并使其玻璃化，其中玻璃化采用冷卻介質(zhì)和玻璃液體混合的方式玻璃化。
[0030]工作時(shí)，如圖8所示，先用堵塞部件13堵塞原料處理部件I的出料口，再將玻璃原料從原料處理部件I的投料口投入到原料處理部件I內(nèi)，加熱熔化，在玻璃原料溶液14流出前，打開(kāi)接料槽6上的冷卻裝置7和接料車8上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 9和出口 10。冷卻介質(zhì)從冷卻裝置7和進(jìn)口 9中噴出，取下堵塞部件13后玻璃原料溶液14從原料處理部件I流出，并與冷卻裝置7噴出的冷卻介質(zhì)在接料槽6中混合玻璃化，同時(shí)玻璃原料溶液14在重力作用下流到接料車8中，接料車8底部流過(guò)的冷卻介質(zhì)用于冷卻接料車8，防止被從接料槽6流下的玻璃原料溶液14的高溫所腐蝕，同時(shí)也可以快速冷卻接料車8中的玻璃原料溶液14，通過(guò)移動(dòng)接料車8，使玻璃原料溶液14均勻鋪放到接料車8中，而鋪放到接料車8中的已經(jīng)玻璃化的玻璃原料溶液14，在自身溫度的作用下，可以蒸發(fā)掉剩余的冷卻介質(zhì)，最終得到本發(fā)明的玻璃原料粗融物。
[0031]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，現(xiàn)有技術(shù)是直接淬火得到類似粉末的粗融物，該粗融物含水量很大，而本發(fā)明采用一定量的冷卻介質(zhì)均勻地和流出的玻璃原料溶液14混合，并鋪放在接料車8中，形成干燥的塊狀粗融物。 [0032]實(shí)施例1:
[0033]原料處理部件I采用高度為500mm、厚度為20mm、容積為65L的石英坩堝，垂直放置，投料口開(kāi)口口徑為Φ450mm，出料口開(kāi)口口徑為Φ20πιπι。原料處理部件I上設(shè)置有孔徑為Φ 15mm、長(zhǎng)度為1.5m的鉬金管。出料口處設(shè)置有凹槽堵頭，同時(shí)在出料口附近設(shè)置有用于溫度監(jiān)控的熱電偶。加熱裝置2采用多根碳棒并在原料處理部件I周圍均勻分布，碳棒的加熱區(qū)長(zhǎng)度和原料處理部件I的外徑尺寸保持一致。在出料口正下方設(shè)置有具有冷卻裝置的接料槽6和接料車8，冷卻裝置采用水冷卻裝置。
[0034]玻璃原料采用磷酸鹽光學(xué)玻璃制造用原料，該原料將水、二氧化碳等因加熱而氣化的成分除去后的氧化物的重量百分比組成為=P2O5:17%, Nb2O5:22.3%、Bi2O5:43.5%、WO5:
8.6%、BaO:0.7%、B2O3:0.6%、TiO2:2.6%、Li2O:0.8%、Na2O:3%、K2O:0.9%。另外，在調(diào)配原料
時(shí)，對(duì)于組分中的P2O5，可使用正磷酸鹽、偏磷酸或五氧化二磷等，對(duì)于其它組分，可使用碳酸鹽、硝酸鹽、氧化物等。
[0035]利用碳棒加熱器，將原料處理部件I加熱至1000°C左右，并保持1000°C。再?gòu)耐读峡谝砸欢ㄋ俣韧度敕勰畹纳鲜霾Ａг?，?0kg原料全部投入并熔化成溶液狀后，放下均化裝置5，在2mp壓力下通入純凈O2IOmin,打開(kāi)接料槽6的水冷卻裝置，取下凹槽堵頭，原料溶液從出料口流到接料槽6中，并最終在接料車8中玻璃化形成塊狀的干燥的原料粗熔化物。
[0036]當(dāng)原料溶液從出料口流出重量為10%、50%、90%時(shí)，分別在出料口和接料槽6之間用取樣勺取三個(gè)樣Al 1、A12、A13，退火后測(cè)定其光學(xué)常數(shù)。
[0037]當(dāng)原料全部流出兩小時(shí)后對(duì)接料車8中的原料粗融物進(jìn)行含水量測(cè)試記為Al
[0038]將上述得到的原料粗熔化物4kg投入鉬金坩堝，在約1100°C下實(shí)施四小時(shí)的主熔化，將得到的玻璃在退火爐內(nèi)退火，從而得到了折射率nd為2.00265、阿貝數(shù)vd為19.27的光學(xué)玻璃。
[0039]實(shí)施例2:
[0040]原料處理部件I采用兩端開(kāi)口的長(zhǎng)度100cm、外徑10cm、內(nèi)徑8cm的圓形石英玻璃管，其傾斜度為中心線與水平面呈3°角。在圓形石英玻璃管內(nèi)部設(shè)置有鉬金材質(zhì)的阻礙物，阻礙物為厚度5cm、外徑8cm、內(nèi)徑6cm的部件沿著軸向等間隔進(jìn)行八等分分布。加熱裝置2采用碳棒加熱器，將與圓形石英玻璃管相同長(zhǎng)度的碳棒加熱器以平行于圓形石英玻璃管的方式，在圓形石英玻璃管的周圍配置多根。在出料口的下方設(shè)置有水槽，以便于對(duì)從出料口流出的溶液進(jìn)行淬火而得到玻璃原料粗熔化物，如圖1-圖3所示。
[0041 ] 玻璃原料采用與實(shí)施例1相同的原料。
[0042]利用碳棒加熱器，將原料處理部件I加熱至1000°C左右，再?gòu)耐读峡谝砸欢ㄋ俣韧度敕勰畹牟Ａг?。另外，在每次?duì)玻璃原料進(jìn)行加熱熔化時(shí)，將原料處理部件I以中心線為旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在原料處理部件2內(nèi)成為溶液狀的玻璃原料從出料口流出，并在水槽中進(jìn)行淬火得到原料粗熔物。
[0043]當(dāng)原料溶液從出料口流出重量為10%、50%、90%時(shí)，分別在出料口用取樣勺取三個(gè)樣A21、A22、A23，退火后測(cè)定其光學(xué)常數(shù)。
[0044]當(dāng)原料溶液完全流出，用100目濾網(wǎng)分離粗融物和水兩小時(shí)后對(duì)原料粗融物進(jìn)行水含量測(cè)試記為A2水。
[0045]將得到的原料粗熔化物4kg投入鉬金坩堝，在約1100°C下實(shí)施四小時(shí)的主熔化，將得到的玻璃在退火爐內(nèi)退火，從而得到了折射率nd為2.00270、阿貝數(shù)vd為19.3的光學(xué)玻璃。
[0046]實(shí)施例3:
[0047]使用同實(shí)施例1相同的原料熔化處理設(shè)備和方法，使用同實(shí)施例2同樣的原料溶液玻璃化方法，制作碎玻璃，如圖9所示，并進(jìn)行主熔化而得到光學(xué)玻璃。按照實(shí)施例1同樣的方法取樣、測(cè)試記錄為431、432、433，并對(duì)其粗融物進(jìn)行水含量測(cè)試43_
[0048]對(duì)上述實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3中得到的光學(xué)玻璃，利用分光光度計(jì)在300-700nm的范圍內(nèi)進(jìn)行了透過(guò)率的測(cè)定，這些光學(xué)玻璃具有透過(guò)率從波長(zhǎng)500nm左右開(kāi)始下降且在波長(zhǎng)400nm左右透過(guò)幾乎為零的光學(xué)特性，求出透過(guò)率為70%的波長(zhǎng)(λ 70)，并將結(jié)果表不于表1中。
[0049]表1
【權(quán)利要求】
1.玻璃原料粗熔物的制造裝置，包括帶加熱裝置(2)的原料處理部件(I)，所述原料處理部件(I)的一端設(shè)置有投料口，另一端設(shè)置有出料口，其特征在于:在所述原料處理部件(I)的出料口下還依次設(shè)置有接料槽(6 )和接料車(8 )，在所述原料處理部件(I)上設(shè)置有均化裝置(5 )，在所述原料處理部件(I)的出料口處設(shè)置有堵塞部件(13)。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃原料粗熔物的制造裝置，其特征在于:在所述出料口處設(shè)置有用于溫度監(jiān)控的熱電偶。
3.如權(quán)利要求1所述的玻璃原料粗熔物的制造裝置，其特征在于:在所述接料槽(6)和接料車(8 )上設(shè)置有可以噴出冷卻介質(zhì)的冷卻裝置(7 )。
4.如權(quán)利要求1所述的玻璃原料粗熔物的制造裝置，其特征在于:所述加熱裝置(2)設(shè)置在原料處理部件(I)周圍。
5.如權(quán)利要求1所述的玻璃原料粗熔物的制造裝置，其特征在于:所述堵塞部件(13)是禿頂堵頭、平頂堵頭、凹槽堵頭、龍頭或閥門。
6.如權(quán)利要求1所述的玻璃原料粗熔物的制造裝置，其特征在于:所述接料槽(6)與水平面保持20-75°傾角。
7. 如權(quán)利要求1所述的玻璃原料粗熔物的制造裝置，其特征在于:所述接料車(8)可來(lái)回左右移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的玻璃原料粗熔物的制造裝置，其特征在于:所述均化裝置(5)是氣體均化裝置或機(jī)械攪拌裝置。
9.玻璃原料粗熔物的制造方法，其特征在于:該方法包括以下步驟:1)先用堵塞部件(13)堵塞原料處理部件(I)的出料口，再將玻璃原料投入到原料處理部件(I)內(nèi)；2)將原料處理部件(I)內(nèi)的玻璃原料進(jìn)行加熱熔化；3)通過(guò)均化裝置(5)對(duì)玻璃溶液均化；4)取下堵塞部件(13 )，打開(kāi)接料槽(6 )和接料車(8 )上的冷卻裝置(7 )，噴出冷卻介質(zhì)；5 )玻璃原料溶液流出到接料槽(6)中并與冷卻介質(zhì)混合，并最終均勻鋪放到接料車(8)中，得到干燥的塊狀玻璃原料粗融物。
【文檔編號(hào)】C03B5/16GK103553297SQ201310581093
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】劉振禹, 粟勇, 易里, 陸明新, 何龍, 梁鉥 申請(qǐng)人:成都光明光電股份有限公司