间隙式光学玻璃生产方法及其装置与流程

1.本发明涉及一种光学玻璃生产方法，特别是涉及一种间隙式光学玻璃生产方法及其装置。

背景技术：

2.光学玻璃生产一般可分为单坩埚间隙式生产和连续熔炼法生产，单坩埚生产由于坩埚制作规格或者使用的坩埚材料的限制，产能低，生产投资低，产品质量不稳定，生产线使用寿命受坩埚质量影响大，有效使用寿命短；另外，由于采用辐射式加热熔化生产方式，热效率低，每公斤玻璃的生产能耗成本较高。连续熔炼生产方式适应于大规模的连续生产，生产线产能大，产品质量稳定，生产线使用寿命长，每公斤玻璃的生产能耗成本低，但生产线需要使用大量的由贵金属(如铂金、铂铑合金等)制作的器皿及复杂的控制系统，生产投资大。

技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种间隙式光学玻璃生产方法及其装置。
4.本发明解决技术问题所采用的技术方案是：间隙式光学玻璃生产方法，该方法包括以下步骤：1)投料；2)升高玻璃液温度至澄清温度，再降温至静置温度，完成气泡的澄清；3)出料成型；其中，
5.步骤2)所述澄清温度是，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度为30-150dpas对应的温度为澄清温度；所述静置温度是，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度为400-800dpas对应的温度为静置温度；
6.步骤3)所述出料的温度是，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度800-1500dpas对应的温度为出料温度。
7.进一步的，步骤1)所述投料的投入量是，根据玻璃配方组成进行窑炉面积熔化率的计算，再与窑炉熔化面积相乘得到每天的熔化量，除以24小时后得到每小时的原料投入量。
8.进一步的，步骤1)所述投料的温度是，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度为100-300dpas对应的温度为投料温度，优选粘度为200-250dpas对应的温度为投料温度。
9.进一步的，步骤2)所述澄清温度是，选择粘度为50-100dpas对应的温度为澄清温度；步骤2)所述静置温度是，选择粘度为600-800dpas对应的温度为静置温度。
10.进一步的，投料阶段开启鼓泡系统，澄清阶段和出料成型阶段关闭鼓泡系统。
11.间隙式光学玻璃生产装置，包括窑炉，所述窑炉的顶部设置有烟道口，所述窑炉上部设置有烧；所述窑炉上部的正前方侧壁设置有加料口；所述窑炉下部设置有电极；在所述窑炉底部的池底上设置有鼓泡系统；在所述窑炉下部侧壁连接有铂金出料管。
12.进一步的，所述窑炉的上部和下部区域以及铂金出料管设置有热电偶装置。
13.进一步的，所述窑炉侧壁的水平截面为六边形或八边形，当为六边形时，每层优选两组电极，电极的层数为1-3层，每层电极均单独供电，电极优选高温型sno2电极或铂金电极，选用sno2电极时采用scott变压器两组输出供电，选用铂金电极时采用中频电源两路输出供电；当为八边形时，每层优选三组电极，电极的层数为1-3层，每层电极均单独供电，电极优选高温型sno2电极或铂金电极，选用sno2电极时采用三相变压器星型接线方式供电，选用铂金电极时采用中频电源三路输出供电。
14.进一步的，所述窑炉下部的电极是在玻璃熔化、澄清阶段的主要加热系统，所述窑炉上部的烧为辅助加热系统，调节熔化气氛。
15.本发明的有益效果是：本发明的生产工艺方法结合单坩埚生产工艺和连续熔炼生产工艺的特点，工艺适应性好，重复性好，产品质量稳定，能够很好满足小批次的光学玻璃产品的生产需求；本发明装置由于在生产过程中，主要以电极加热的电助熔方式为主，上部燃烧系统主要作为熔化气氛控制和辅助加热，产品的能耗成本低，装置运行稳定，工艺重复性好；本发明适用于大部分光学玻璃牌号的中小批量生产，所生产的玻璃产品质量气泡质量好，产品均匀性和一致性好，生产装置使用寿命较长。
附图说明
16.图1是本发明的生产装置的主视图的剖面图。
17.图2是本发明的生产装置的一种结构的俯视图。
18.图3是本发明的生产装置的另一种结构的俯视图。
具体实施方式
19.如图1-3所示，本发明的间隙式光学玻璃生产装置包括由耐火材料砖体构成的窑炉1，窑炉1的顶部设置有烟道口2，窑炉1上部设置有烧3,向窑炉1内部进行燃烧加热；窑炉1上部的正前方侧壁设置有加料口4，向窑炉1内投料；窑炉1下部设置有电极5，向玻璃液通电加热，窑炉1底部为池底6，在池底6上设置有鼓泡系统，向窑炉1内的玻璃液鼓泡；在窑炉1下部侧壁还连接铂金出料管8，通过铂金出料管8进行出料成型作业。
20.上述烧3可采用天然气空气助燃或全氧燃烧，优选采用天然气空气助燃；上述烟道口2根据燃烧量大小进行设计；上述鼓泡系统可采用鼓泡管7，对称均匀设置4只，每只鼓泡管7的中轴线离窑炉1最近的侧壁的垂直距离为200-400mm，鼓泡管7根据生产工艺要求进行鼓泡或闭泡作业，鼓泡管7优选铂金鼓泡管或刚玉鼓泡管；上述铂金出料管8采用直接加热方式，通过升降温控制玻璃液的流出与否以及出料量的大小，铂金出料管8的入口高度在距离池底6高度100-250mm处，入口位置在后墙的中心线上；上述窑炉1的上部和下部区域以及铂金出料管8均设置有热电偶装置，用于监控窑炉1上部的燃烧空间温度、窑炉1下部的玻璃液温度以及铂金出料管8的温度。
21.窑炉1侧壁的水平截面为六边形或八边形结构，当为六边形时，每层优选两组电极5，电极5的层数为1-3层，每层电极5均单独供电，图1-2中显示的电极5的层数为2层。电极5优选高温型sno2电极或铂金电极，选用sno2电极时采用scott变压器两组输出供电，选用铂金电极时采用中频电源两路输出供电。当为八边形时，如图3所示，每层优选三组电极5，电极5的层数为1-3层，每层电极5均单独供电。电极5优选高温型sno2电极或铂金电极，选用
sno2电极时采用三相变压器星型接线方式供电，选用铂金电极时采用中频电源三路输出供电。
22.窑炉1下部接触玻璃液的耐火材料砖体池壁，优选电熔刚玉砖azs41#砖或高锆砖，所述高锆砖指含锆量大于89％，如1195砖，池壁高度500-900mm。窑炉1的池底6采用耐火材料复合结构，由与窑炉1的池壁相同的第一层耐火材料砖体、第二层azs33#砖体或者azs41#砖体、第三层防泄漏捣打层和第四层保温砖层构成，如图1所示。
23.本发明装置在玻璃的熔化、澄清阶段所需要的主要能量均来自于窑炉1下部的电极5，充分利用电极加热玻璃时发热稳定、受控、加热效率高、速度快以及受外部影响小的特点。窑炉1上部的空间使用的烧3仅为辅助加热系统，主要起熔化气氛调节作用，满足不同配方熔化生产气氛的要求。
24.生产时，1)通过加料口4向窑炉1内投料达工艺要求的玻璃液位线9，投料时根据所生产的产品种类的配方特点进行燃烧空间温度以及烧3燃烧气氛的调整，如氧化性气氛、中性气氛、还原性气氛；2)投料结束后，通过提高电极5的功率升高玻璃液的温度至澄清温度，再降温至静置温度，完成玻璃熔化时产生的气泡的澄清；3)澄清结束后降低电极5的功率使玻璃温度降低至出料成型时的温度，调整铂金出料管8的温度开始出料成型，当玻璃的液位线9降低到工艺要求高度时，停止出料成型。完成出料成型后，重新开始投料，进行下一轮的生产。
25.上述步骤1)中，根据玻璃配方组成情况进行窑炉面积熔化率的计算，再与窑炉熔化面积相乘得到每天的熔化量，除以24小时后得到每小时的原料投入量；
26.粘度的定义是指面积为s的两平行液层以一定的速度梯度dv/dx移动时所产生的内摩擦力f。其单位为克/厘米
·
秒，即：
27.f＝ηs
·
dv/dx
28.根据弗连克力理论，对非缔和合性的液体，粘度与与温度成指数关系，并取对数后如下：
29.㏒
η＝a+eη/kt
30.其中，e为粘度的活化能，根据以上的关系式，不同组份的玻璃都可得到特定的玻璃粘度温度数据。
31.根据需要生产的玻璃配方的粘度温度数据，选择粘度为100-300dpas对应的温度为投料温度，优选粘度为200-250dpas对应的温度为投料温度。投料阶段开启鼓泡系统，通过鼓泡系统向玻璃液内鼓泡。
32.上述步骤2)中，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度为30-150dpas对应的温度为澄清温度，优选粘度为50-100dpas对应的温度为澄清温度。经过此阶段，玻璃液内的大气泡被充分澄清。澄清阶段关闭鼓泡系统，鼓泡系统不向玻璃液内鼓泡。
33.根据配方测试的粘度温度数据，选择粘度为400-800dpas对应的温度为静置温度，优选粘度为600-800dpas对应的温度为静置温度。经过此阶段，玻璃液内的小气泡被充分吸收。降温静置阶段关闭鼓泡系统，鼓泡系统不向玻璃液内鼓泡。
34.上述步骤3)中，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度为800-1500dpas对应的温度为出料温度，快速出料成型。出料成型阶段关闭鼓泡系统，鼓泡系统不向玻璃液内鼓泡。
35.本发明装置的鼓泡系统在投料整个时段、以及投料结束后玻璃液升温到澄清温度阶段开启，鼓泡系统在投料阶段能提高熔化过程中原料的熔化速度，促进熔化后的玻璃液充分混合均匀；鼓泡系统在投料结束后升温至澄清温度的这个阶段继续开启，带动窑炉底部的玻璃液迅速达到澄清温度，实现气泡的快速澄清；鼓泡系统在澄清工艺时段关闭，在澄清温度下实现玻璃气泡的静置澄清；鼓泡系统在降温静置工艺时段关闭，利用气泡在玻璃内的溶解度特性，实现在静置温度下玻璃内的微小气泡的吸收，进一步提升玻璃液的澄清质量。本发明的鼓泡系统能实现窑炉内的玻璃在熔化、澄清阶段的充分混合和均匀，提高玻璃液的均匀性和一致性。

技术特征：

1.间隙式光学玻璃生产工艺方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)投料；2)升高玻璃液温度至澄清温度，再降温至静置温度，完成气泡的澄清；3)出料成型；其中，步骤2)所述澄清温度是，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度为30-150dpas对应的温度为澄清温度；所述静置温度是，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度为400-800dpas对应的温度为静置温度；步骤3)所述出料的温度是，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度为800-1500dpas对应的温度为出料温度。2.如权利要求1所述的间隙式光学玻璃生产工艺方法，其特征在于，步骤1)所述投料的投入量是，根据玻璃配方组成进行窑炉面积熔化率的计算，再与窑炉熔化面积相乘得到每天的熔化量，除以24小时后得到每小时的原料投入量。3.如权利要求1所述的间隙式光学玻璃生产工艺方法，其特征在于，步骤1)所述投料的温度是，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度为100-300dpas对应的温度为投料温度，优选粘度为200-250dpas对应的温度为投料温度。4.如权利要求1所述的间隙式光学玻璃生产工艺方法，其特征在于，步骤2)所述澄清温度是，选择粘度为50-100dpas对应的温度为澄清温度。5.如权利要求1所述的间隙式光学玻璃生产工艺方法，其特征在于，步骤2)所述静置温度是，选择粘度为600-800dpas对应的温度为静置温度。6.如权利要求1所述的间隙式光学玻璃生产工艺方法，其特征在于，投料阶段开启鼓泡系统，澄清阶段和出料成型阶段关闭鼓泡系统。7.间隙式光学玻璃生产装置，其特征在于，包括窑炉(1)，所述窑炉(1)的顶部设置有烟道口(2)，所述窑炉(1)上部设置有烧(3)；所述窑炉(1)上部的正前方侧壁设置有加料口(4)；所述窑炉(1)下部设置有电极(5)；在所述窑炉(1)底部的池底(6)上设置有鼓泡系统；在所述窑炉(1)下部侧壁连接有铂金出料管(8)。8.如权利要求7所述的间隙式光学玻璃生产装置，其特征在于，所述窑炉(1)的上部和下部区域以及铂金出料管(8)设置有热电偶装置。9.如权利要求7所述的间隙式光学玻璃生产装置，其特征在于，所述窑炉(1)侧壁的水平截面为六边形或八边形，当为六边形时，每层优选两组电极(5)，电极(5)的层数为1-3层，每层电极(5)均单独供电，电极(5)优选高温型sno2电极或铂金电极，选用sno2电极时采用scott变压器两组输出供电，选用铂金电极时采用中频电源两路输出供电；当为八边形时，每层优选三组电极(5)，电极(5)的层数为1-3层，每层电极(5)均单独供电，电极(5)优选高温型sno2电极或铂金电极，选用sno2电极时采用三相变压器星型接线方式供电，选用铂金电极时采用中频电源三路输出供电。10.如权利要求7所述的间隙式光学玻璃生产装置，其特征在于，所述窑炉(1)下部的电极(5)是在玻璃熔化、澄清阶段的主要加热系统，所述窑炉(1)上部的烧(3)为辅助加热系统，调节熔化气氛。

技术总结

本发明提供一种间隙式光学玻璃生产方法及其装置。间隙式光学玻璃生产方法，该方法包括以下步骤：1)投料；2)升高玻璃液温度至澄清温度，再降温至静置温度，完成气泡的澄清；3)出料成型；所述澄清温度是，根据玻璃配方测试的粘度温度数据，选择粘度为30-150dpas对应的温度为澄清温度；所述静置温度是，选择粘度为400-800dpas对应的温度为静置温度；所述出料的温度是，选择粘度800-1500dpas对应的温度为出料温度。本发明的生产工艺方法结合单坩埚生产工艺和连续熔炼生产工艺的特点，所生产的玻璃产品质量气泡质量好，产品均匀性和一致性好，生产装置使用寿命较长。生产装置使用寿命较长。生产装置使用寿命较长。