专利名称：一种高性能玻璃熔化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于玻璃熔化窑设备，尤其是涉及一种熔制高性能玻璃的熔化装置。
背景技术：
随着科学技术的快速发展和新型功能玻璃材料在军事、国防、医学、航空、制导等领域的广泛应用，提高新型功能玻璃的性能显得十分重要，这就反映了研究熔制特殊功能玻璃熔化炉装置的重要性。目前，熔制高性能的特殊功能玻璃(主要指高浓度稀土离子的磁光玻璃、磷酸盐光学玻璃和声光玻璃等)还处于坩埚生产阶段，随着这些特殊功能玻璃材料在工程领域的广泛应用，相关的技术人员或科研单位除在探索合理玻璃制备工艺外， 也在研究熔制特殊功能玻璃的熔化装置，目前相关的研究有主要有半连续或连续浇注的熔化炉。专利文献1 (半连续熔炼磷酸盐玻璃装置CN 00127617. 4)设计了一种半连续式的熔化炉装置，该装置的优点在于可以半连续的熔制玻璃，提高了炉子的热效率，降低的成本。但在熔制硅酸盐光学玻璃时，由于输料管过细长，随着玻璃液温度的波动，易使输料管钼金材料产生严重膨胀效应而老化或者玻璃液流出困难，该文献的搅拌装置设计为浆式， 不利于特种功能玻璃的气泡的排出。文献专利2(连续坩埚的设计CN 200680020723. 1)提供了一种连续式坩埚溶解炉，采用火焰加热方式，燃气加热不但污染工作环境、效率低，而且坩埚内温度稳定性差，加剧了气泡的溶解，严重影响了玻璃的质量。
发明内容本实用新型的目的是针对上述现有技术的的不足，提供一种集熔化与退火为一体，且具有可通保护气氛、可调压、带搅拌、并能够随时浇注的高性能玻璃熔化装置。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是包括由炉膛中间隔热砖分隔的上部熔化炉和下部退火炉；所述的上部熔化炉的一侧设置有熔化炉炉门，另一侧开设有开设有上、下通气孔， 在熔化炉炉门的上端开设有加料口，加料口上面设有优质氧化铝塞砖，上部熔化炉内位于炉膛中间隔热砖的上部设置有坩埚，上部熔化炉的顶端设置有安装测温元件钼铑热电偶的测温孔、硅钼棒和搅拌杆，搅拌杆位于所述坩埚内且搅拌杆下端安装有搅拌叶片；所述的下部退火炉一侧设置有退火炉炉门，另一侧开设有安装退火炉测温元件钼铑热电偶的退火炉测温孔，退火炉内位于坩埚的下端设置有浇注模具，退火炉的内壁上设置有电阻丝；所述的坩埚底部设有贯穿炉膛中间隔热砖的玻璃液料管道，玻璃液料管道下部设置有刚玉塞砖。所述的熔化炉炉门和退火炉炉门内均设置有由氧化铝空心砖制成的炉门耐火砖， 且在熔化炉炉门和退火炉炉门的外侧均安装有熔化炉炉门手柄和退火炉炉门手柄。[0011]所述的熔化炉碹顶上部与搅拌杆相接处还安装有轴承，所述的搅拌杆与搅拌叶片之间通过联轴器相连。所述的搅拌叶片采用钼金材料制成的螺旋齿形搅拌叶片，螺旋齿形搅拌叶片的齿形为三角形齿或波形齿，搅拌器的搅拌速度在5 10转/分。所述的退火炉内下端自下而上依次设置有轻质垫砖和耐热钢板槽，在耐热钢板槽上设置有钢球，所述浇注模具设置在钢球上。所述的硅钼棒竖直向下安装，冷端在炉顶外部，热端伸入熔化炉炉膛。所述的加料口与水平倾角为45° 60°。所述的坩埚采用刚玉坩埚、石英坩埚、陶瓷坩埚或钼金坩埚，所述的坩埚下部玻璃液料道口的直径为6mm IOmm之间，炉膛中间隔热砖与坩埚之间还设置有坩埚垫砖。所述的上部熔化炉侧墙从内到外由电熔锆刚玉砖、氧化铝纤维和耐热铸铁板制成；顶端即碹顶从下到上分别采用石英砖、陶瓷纤维板和耐热铸铁板制成；炉膛中间隔热砖采用致密锆砖。所述的下部退火炉侧墙从内到外采用电熔锆刚玉砖、氧化铝纤维和耐热铸铁板制成；炉底从上到下分别采用石英砖、陶瓷纤维板和耐热铸铁板制成。本实用新型设有通保护气氛功能，在熔制玻璃能够给炉膛提供的氧化或还原 (性)气氛；上部熔化部碹顶设有螺旋形搅拌器，搅拌器可实现对坩埚内玻璃液的搅拌；熔化炉的上部炉门上方倾斜加料小口，炉门采用常闭的形式，在熔制玻璃的过程中避免了多次打开炉门引起的炉温波动，实现了炉温好的均勻性。另外，该装置具有随时浇注功能，改善玻璃液的浇注质量，在一定程度上实现了玻璃的连续式生产。
图1为本实用新型的主视图；图2为图1的A-A剖视图；图3为图1的B-B剖视图；图4为搅拌叶片的示意图；图5为另一种搅拌叶片的示意图。其中，1-退火炉测温孔、2-炉膛中间隔热砖、3-下通气孔、4-耐火材料层、5-上通气孔、6-熔化炉测温孔、7-搅拌杆、8-轴承、9-加料口、9'-氧化铝塞砖、10-炉门耐火砖、 11"熔化炉炉门、12-炉门手柄、13-刚玉塞砖、14-退火炉炉门、15-炉门手柄、16-炉门耐火砖、17-联轴器、18-螺旋齿形搅拌片、19-垫砖、20-钢球、21-轻质垫砖、22-耐热钢板槽、 22'-浇注模具、23-硅钼棒、24-坩埚、25-电阻丝。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。参见图1，2，3，本实用新型包括由炉膛中间隔热砖2分隔的上部熔化炉和下部退火炉；所述的上部熔化炉侧墙从内到外由电熔锆刚玉砖4、氧化铝纤维和耐热铸铁板制成； 顶端即碹顶从下到上分别采用石英砖、陶瓷纤维板和耐热铸铁板制成；炉膛中间隔热砖2 采用致密锆砖；下部退火炉侧墙从内到外采用电熔锆刚玉砖、氧化铝纤维和耐热铸铁板制成；炉底从上到下分别采用石英砖、陶瓷纤维板和耐热铸铁板制成；上部熔化炉的一侧设置有熔化炉炉门14，另一侧开设有开设有上、下通气孔5、3， 在熔化炉炉门14的上端开设与水平夹角为45° 60°的加料口 9以及与加料口相适应的加料口砖9、，上部熔化炉内位于炉膛中间隔热砖2的上端依次设置有坩埚垫砖19和坩埚 24，坩埚24采用刚玉坩埚、石英坩埚、陶瓷坩埚或钼金坩埚，上部熔化炉的顶端设置有安装测温元件钼铑热电偶的测温孔6、硅钼棒23和搅拌杆7，硅钼棒23竖直向下安装，冷端在炉顶外部，热端伸入熔化炉炉膛，熔化炉与搅拌杆7之间安装有轴承8，搅拌杆7通过联轴器 17与位于坩埚24内的搅拌叶片18相连，参见图4，5，本实用新型的搅拌叶片18采用钼金材料制成的螺旋齿形搅拌叶片，螺旋齿形搅拌叶片的齿形为三角形齿或波形齿，搅拌器的搅拌速度在5 10转/分；所述的下部退火炉一侧设置有退火炉炉门14，另一侧开设有安装退火炉测温元件钼铑热电偶的退火炉测温孔1，退火炉内下端自下而上依次设置有轻质垫砖21和耐热钢板槽22，在耐热钢板槽22上设置有钢球20，所述浇注模具22、设置在钢球20上，退火炉的内壁上设置有电阻丝25;所述的坩埚24底部设有贯穿炉膛中间隔热砖2的直径为6mm IOmm玻璃液料道口，玻璃液料道口下部设置有刚玉塞砖13。所述的熔化炉炉门11和退火炉炉门14内均设置有由氧化铝空心砖制成的炉门耐火砖10、16，且在熔化炉炉门11和退火炉炉门14的外侧均安装有熔化炉炉门手柄12和退火炉炉门手柄15。上部熔化炉开设的上、下通气口 5、3，当保护气氛的密度小于空气的密度时，上通气口 5做为进气口，下通气口 3做为出气口 ；当保护气氛的密度大于空气的密度时，上通气口 5做为出气口，下通气口 3做为进气口。上部熔化炉工作温度为1600°C，下部退火炉温度可达1200°C。在熔制玻璃液初期堵住玻璃液流，到达浇注的时间后移开刚玉塞砖13，实现浇注。如图3所示，下部退火炉的炉膛侧墙设有测温孔1，电阻丝25来控制退火温度。炉膛中间有轻质耐火垫砖(21)，耐热钢板槽22和模具22'，在耐热钢板槽22的内部放入淬火钢球20，模具22'放在钢球20的上面。可以通过轻质耐火垫砖21的高度调节模具22' 和坩埚浇注管道的高度。在熔制玻璃料时，打开上部熔化炉的炉门，将玻璃料沿着坩埚壁放入，或用相同成分的玻璃块堵住下部管道，加入坩埚高度1/3 1/2玻璃料，随炉一起升温加热。到一定温度后，取下氧化铝塞砖9'，通过加料口 9向坩埚加料，直到坩埚容积的2/3高度，再盖上氧化铝塞砖9'。经过设定的温度-时间曲线时间段后，达到熔化澄清阶段，这时将搅拌器下降到玻璃液中，按5 10(转/分)的速度搅拌，将玻璃液中溶解的气泡大量排出。达到设定浇注时间后，将搅拌器升起，脱离玻璃液面。当下部退火炉达到工艺要求的退火温度后， 打开退火炉炉门，取下刚玉塞砖13，实现玻璃液自动流到模具22'。需要注意的是，退火模具要在退火炉中预设30min左右，让模具预热均勻，避免玻璃液浇注到模具上时因模具表面过冷而出现炸裂或析晶等缺陷。取下刚玉塞砖13后玻璃液自动流到模具22'，若因下部温度低，玻璃液无法流出时，需要采用火枪对着下端口部加热一段时间即可。在浇注的过程中可以通过推动模具22'，利用钢球20在耐热钢板槽22中自由滑动，实现玻璃液均勻分
5布。浇注完成后，关闭退火炉炉门按照设定的退火工艺退火。
权利要求1.一种高性能玻璃熔化装置，其特征在于包括由炉膛中间隔热砖(2)分隔的上部熔化炉和下部退火炉；所述的上部熔化炉的一侧设置有熔化炉炉门(11)，另一侧开设有上、下通气孔(5、3)， 在熔化炉炉门(11)的上端开设有加料口(9)，加料口(9)上面有氧化铝塞砖(9、)，上部熔化炉内位于炉膛中间隔热砖(2)的上端设置有坩埚(24)，上部熔化炉的顶端设置有安装测温元件钼铑热电偶的测温孔(6)、硅钼棒(23)和搅拌杆(7)，搅拌杆(7)位于所述坩埚(24) 内且搅拌杆(7)下端安装有搅拌叶片(18)；所述的下部退火炉一侧设置有退火炉炉门(14)，另一侧开设有安装退火炉测温元件钼铑热电偶的退火炉测温孔(1)，退火炉内位于坩埚(24)的下端设置有浇注模具(22、)，退火炉的内壁上设置有电阻丝(25)所述的坩埚(24)底部设有贯穿炉膛中间隔热砖(2)的玻璃液料管道，玻璃液料管道下部设置有刚玉塞砖(13)。
2.根据权利要求1所述的玻璃熔化装置，其特征在于所述的熔化炉炉门(11)和退火炉炉门(14)内均设置有由氧化铝空心砖制成的炉门耐火砖(10、16)，且在熔化炉炉门(11) 和退火炉炉门(14)的外侧均安装有熔化炉炉门手柄(12)和退火炉炉门手柄(15)。
3.根据权利要求1所述的玻璃熔化装置，其特征在于所述的熔化炉与搅拌杆(7)之间还安装有轴承(8)，搅拌杆(7)与搅拌叶片(18)之间通过联轴器(17)相连。
4.根据权利要求1或3所述的玻璃熔化装置，其特征在于所述的搅拌叶片(18)采用钼金材料制成的螺旋齿形搅拌叶片，螺旋齿形搅拌叶片的齿形为三角形齿或波形齿，搅拌器的搅拌速度在5 10转/分。
5.根据权利要求1所述的玻璃熔化装置，其特征在于所述的退火炉内下端自下而上依次设置有轻质垫砖(21)和耐热钢板槽(22)，在耐热钢板槽(22)上设置有钢球(20)，所述浇注模具(22—)设置在钢球(20)上。
6.根据权利要求1所述的玻璃熔化装置，其特征在于所述的硅钼棒(23)竖直向下安装，冷端在炉顶外部，热端伸入熔化炉炉膛。
7.根据权利要求1所述的玻璃熔化装置，其特征在于所述的加料口(9)与水平倾角为 45° 60°。
8.根据权利要求1所述的玻璃熔化装置，其特征在于所述的坩埚(24)采用刚玉坩埚、石英坩埚、陶瓷坩埚或钼金坩埚，所述的坩埚(24)下部玻璃液料道口的直径为6mm IOmm之间，炉膛中间隔热砖⑵与坩埚(24)之间还设置有坩埚垫砖(19)。
9.根据权利要求1所述的玻璃熔化装置，其特征在于所述的上部熔化炉侧墙从内到外由电熔锆刚玉砖(4)、氧化铝纤维和耐热铸铁板制成；顶端即碹顶从下到上分别采用石英砖、陶瓷纤维板和耐热铸铁板制成；炉膛中间隔热砖(2)采用致密锆砖。
10.根据权利要求1所述的玻璃熔化装置，其特征在于所述的下部退火炉侧墙从内到外采用电熔锆刚玉砖、氧化铝纤维和耐热铸铁板制成；炉底从上到下分别采用石英砖、陶瓷纤维板和耐热铸铁板制成。
专利摘要一种高性能玻璃熔化装置，包括上部熔化炉和下部退火炉两个部分。该熔化装置具有通保护气氛、可调压、带搅拌、随时浇注的特点。该装置设有通保护气氛功能，在熔制玻璃时能够给炉膛提供氧化或还原性气氛；上部熔化部碹顶设有螺旋形搅拌器，搅拌器可实现对坩埚内玻璃液的搅拌；本使用新型在熔化炉装置上部炉门上方设有倾斜加料小口，炉门采用常闭的形式，在熔制玻璃的过程中避免了多次打开炉门引起的炉温波动，实现了高质量的保温性能。另外，该装置具有随时浇注功能，改善玻璃液的浇注质量，在一定程度上实现了玻璃的连续式生产熔化。
文档编号C03B5/00GK202063818SQ20112015967
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者刘新年, 李启甲, 李忠利, 殷海荣, 汪涛, 董继先, 郭宏伟 申请人:陕西科技大学