一種紅外玻璃的真空熔化爐以及熔制系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種紅外玻璃的真空熔化爐，其結(jié)構(gòu)包括相互獨(dú)立、可根據(jù)需要進(jìn)行連通和隔斷封閉的上爐體和下爐體，從而通過在上爐體中實(shí)現(xiàn)紅外玻璃的真空熔化，徹底隔絕環(huán)境水分的影響，并利用真空負(fù)壓環(huán)境促進(jìn)結(jié)構(gòu)中羥基的分離，從而實(shí)現(xiàn)玻璃中羥基的驅(qū)除，之后在下爐體中進(jìn)行紅外玻璃熔體的常壓出料，能夠滿足大尺寸、異形的紅外玻璃制品成型的需要。本發(fā)明所述的紅外玻璃真空熔化爐，能夠獲得良好光譜透過性能的紅外玻璃，同時(shí)有效改善紅外玻璃的性能穩(wěn)定性和光學(xué)均勻性，并有利于大尺寸、異形紅外玻璃制品的成型制備。
【專利說明】一種紅外玻璃的真空熔化爐以及熔制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紅外玻璃的真空熔化爐以及熔制系統(tǒng)和方法，屬于紅外玻璃熔制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外玻璃具有良好的光學(xué)均勻性、較高的機(jī)械強(qiáng)度和表面硬度，制備和加工過程簡(jiǎn)單、制作成本低等特點(diǎn)，從而能夠用于直徑300mm以上口徑頭罩、光窗等大尺寸和異形紅外器件的成型和加工，并適用于作為各種導(dǎo)彈、吊艙的紅外整流罩和探測(cè)窗口等。目前的紅外玻璃主要包括石英玻璃、硅酸鹽玻璃、鍺酸鹽玻璃、碲酸鹽玻璃、鋁酸鈣玻璃和硫系玻璃等非氧化物玻璃。然而，紅外玻璃在制備的過程中，極易受到環(huán)境中水分的污染，從而使其紅外透過性能降低，從而如何消除玻璃制備過程中的水分成為獲得高質(zhì)量紅外玻璃的關(guān)鍵。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，中國專利文獻(xiàn)CN103232161A公開了一種Ge-Sb-Se硫系紅外玻璃的制備方法及用于該方法的氣氛保護(hù)裝置。該紅外玻璃的制備包括如下步驟:(I)準(zhǔn)備配合料:將Ge、Sb、Se玻璃原料和除氧劑混合形成配合料，進(jìn)行預(yù)處理；(2)第一次熔化:將該配合料在真空、850°C _900°C條件下熔化得到第一玻璃液，然后將該第一玻璃液降溫并進(jìn)行淬冷，形成玻璃熟料；(3)第二次熔化:將玻璃熟料移入氣氛保護(hù)制備裝置內(nèi)，熔制室溫度升高為650°C _750°C，開始進(jìn)行攪拌使所述玻璃熟料充分均化形成第二玻璃液；降溫后使第二玻璃液靜置一段時(shí)間即可用于漏料成型。進(jìn)一步，上述用于該方法的氣氛保護(hù)裝置，包括:(I)爐體，該爐體由熔制室和成型室組成，該熔制室是氣密的且位于成型室上部，該熔制室內(nèi)設(shè)有用于盛放玻 璃熔體的石英坩堝、攪拌器和測(cè)溫?zé)犭娕?，該坩堝下部設(shè)有漏料管且二者外部均設(shè)有加熱元件和保溫層，該漏料管下方為成型室；該攪拌器伸入石英坩堝內(nèi)部；該測(cè)溫?zé)犭娕忌烊胧③釄鍍?nèi)部且位于玻璃熔體上方；該成型室內(nèi)設(shè)有成型模具和能夠?qū)υ摮尚湍＞哌M(jìn)行加熱和溫控的溫控裝置；(2)抽真空裝置，其通過管道與該熔制室氣密連接；(3)氣氛生成和壓力控制系統(tǒng)，其通過管道與該熔制室氣密連接。上述方法通過抽真空來排除爐腔中的空氣，之后通入惰性氣體并在該惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行非氧化物硫系玻璃的熔化，從而有利于防止硫系紅外玻璃在熔化過程中發(fā)生氧化，然而，上述方法和裝置不適宜于鍺酸鹽、鋁酸鹽等氧化物紅外玻璃的制備，不能通過真空熔化有效消除玻璃結(jié)構(gòu)中水分，進(jìn)而難以制備得到高質(zhì)量的紅外玻璃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中紅外玻璃的真空熔制方法和裝置并不能有效消除玻璃結(jié)構(gòu)中的水分，進(jìn)而難以制備得到高質(zhì)量的紅外玻璃，從而提供一種用于制備具有良好紅外透過性能的紅外玻璃的真空熔化爐。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種紅外玻璃的真空熔化爐，包括:[0007]爐體，包括上爐體和位于所述上爐體下方的下爐體，所述上爐體的底部和所述下爐體的頂部通過連通通道連接，所述爐體設(shè)置有可封閉的爐門，在所述爐體的側(cè)壁上設(shè)置有發(fā)熱體；
[0008]抽真空裝置，分別與所述上爐體和所述下爐體連接；
[0009]坩堝，設(shè)置在所述爐體內(nèi)；
[0010]升降裝置，與所述坩堝連接設(shè)置，適宜于帶動(dòng)所述坩堝在爐體內(nèi)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)；其中，所述連通通道的尺寸適宜于所述坩堝通過；
[0011]攪拌器，設(shè)置在所述上爐體內(nèi)，當(dāng)所述坩堝升至所述上爐體內(nèi)時(shí)，所述攪拌器適宜于伸入所述坩堝內(nèi)進(jìn)行攪拌；
[0012]在所述連接通道上設(shè)置有用于將所述上爐體和下爐體隔絕的插板閥，在所述下爐體上設(shè)置有充氣口。
[0013]在所述上爐體的爐壁內(nèi)側(cè)設(shè)置有上發(fā)熱體，在所述下爐體的爐壁內(nèi)側(cè)設(shè)置有下發(fā)熱體，在所述上爐體和所述下爐體內(nèi)均設(shè)置有熱電偶。
[0014]所述抽真空裝置通過上管道與所述上爐體連接，通過下管道與所述下爐體連接，在所述上管道上設(shè)置有上真空閥，在所述下管道上設(shè)置有下真空閥。
[0015]所述上發(fā)熱體和下發(fā)熱體均采用電阻發(fā)熱體，所述電阻發(fā)熱體通過銅電極與三相供電系統(tǒng)連接；所述下發(fā)熱體為高溫鐵鉻鋁發(fā)熱絲。
[0016]在所述上發(fā)熱體的外側(cè)還設(shè)置有隔熱屏。
[0017]一種紅外玻璃的熔制系統(tǒng)，包括常壓熔化爐和所述的真空熔化爐。
[0018]一種采用所述系統(tǒng)進(jìn)行紅外玻璃熔制的方法，其包括如下步驟:
[0019](I)稱取各種玻璃原料，混合制得玻璃配合料，將所述玻璃配合料置于常壓熔化爐中，在常壓條件熔化成液態(tài)玻璃液，所述玻璃液經(jīng)冷卻、粉碎即得到真空熔化用紅外玻璃熟料；
[0020](2)開啟真空熔化爐的爐門，將所述紅外玻璃熟料加入坩堝內(nèi)；
[0021](3)開啟插板閥，利用升降裝置將所述坩堝升入上爐體內(nèi)，關(guān)閉爐門，利用抽真空裝置對(duì)所述上爐體和下爐體進(jìn)行抽真空，保持上爐體和下爐體中的真空度為0.1-1Pa ；
[0022](4)利用發(fā)熱體對(duì)所述上爐體進(jìn)行加熱，保持所述上爐體的內(nèi)部溫度為1300-1400°C，直至所述紅外玻璃熟料完全熔化；
[0023](5)所述紅外玻璃熟料完全熔化后，開啟攪拌器，使所述紅外玻璃均化和澄清；
[0024](6)完成步驟(5)后，利用升降裝置將坩堝下降至下爐體中，關(guān)閉插板閥并停止對(duì)所述下爐體抽真空，開啟充氣口，向所述下爐體內(nèi)通入空氣，恢復(fù)常壓后開啟爐門，取出坩堝進(jìn)行常壓出料。
[0025]所述步驟(6 )中，利用發(fā)熱體對(duì)所述下爐體進(jìn)行加熱，保持所述下爐體的內(nèi)部溫度為 800-1200。C。
[0026]步驟(5)中，所述紅外玻璃熟料完全熔化后，將所述上爐體內(nèi)的真空度提高至0.001-0.01Pa，溫度提高至1400-1600°C，再開啟攪拌器；在步驟(6)中關(guān)閉所述插板閥后，再將所述上爐體的真空度恢復(fù)至0.1-1Pa.
[0027] 完成步驟(6)中所述的常壓出料后，再將紅外玻璃熟料加入坩堝內(nèi)，關(guān)閉爐門，對(duì)所述下爐體進(jìn)行抽真空，保持真空度為0.1-1Pa;然后重復(fù)步驟(3)- (6)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。[0028]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0029](1)本發(fā)明所述的紅外玻璃的真空熔化爐，其結(jié)構(gòu)包括相互獨(dú)立、可根據(jù)需要進(jìn)行連通和隔斷封閉的上爐體和下爐體，從而通過在上爐體中實(shí)現(xiàn)紅外玻璃的真空熔化，徹底隔絕環(huán)境水分的影響，并利用真空負(fù)壓環(huán)境促進(jìn)結(jié)構(gòu)中羥基的分離，實(shí)現(xiàn)玻璃結(jié)構(gòu)中羥基的驅(qū)除，從而真正消除玻璃制備過程中的水分以有利于制備得到高質(zhì)量的紅外玻璃；進(jìn)一步，本發(fā)明所述裝置中，所述坩堝能夠在上下爐體之間進(jìn)行上下移動(dòng)，由此在真空熔化完成后，將盛有紅外玻璃熔液的坩堝移動(dòng)到下爐體，打開爐門使?fàn)t體與大氣連通，最后將坩堝取出進(jìn)行常壓出料，從而有利于進(jìn)行壓制、澆鑄、離心成型等各種加工操作，進(jìn)而能夠滿足大尺寸、異形的紅外玻璃制品成型的需要。相較于現(xiàn)有技術(shù)中紅外玻璃的真空熔制方法和裝置并不能有效消除玻璃制備過程中的水分，進(jìn)而難以制備得到高質(zhì)量的紅外玻璃，采用本發(fā)明所述裝置進(jìn)行紅外玻璃的真空熔制，不僅有利于獲得具有良好紅外透過性能的紅外玻璃，同時(shí)還能夠根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)大尺寸紅外玻璃制品，以及各種異形如板狀、球罩狀、筒狀等紅外玻璃制品的制備。
[0030](2)本發(fā)明所述的紅外玻璃的真空熔化爐，采用電阻加熱方式，優(yōu)選采用熱電偶作為測(cè)溫系統(tǒng)，相較于現(xiàn)有技術(shù)中紅外玻璃熔制裝置中采用的光學(xué)測(cè)溫裝置，其溫度場(chǎng)均勻性較差，玻璃制品中容易產(chǎn)生溫差條紋和析晶，影響玻璃的光學(xué)均勻性，本發(fā)明裝置中采用的電阻加熱方式，保證了爐腔內(nèi)的溫度均勻，有效改善了紅外玻璃的光學(xué)均勻性和性能穩(wěn)定性，具有溫 度測(cè)量誤差小、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，有利于熔制過程溫度的精確控制和均勻性控制。
[0031](3)本發(fā)明所述的紅外玻璃的熔制方法，通過采用常壓熔化爐在常壓下對(duì)紅外玻璃原料的預(yù)處理，有效避免粉狀玻璃原料在進(jìn)行真空抽氣時(shí)由于極易被抽真空裝置抽走而造成的物料損失，同時(shí)還消除了玻璃原料直接在真空條件下進(jìn)行熔制時(shí)因反應(yīng)放氣劇烈而導(dǎo)致的飛濺，從而保證最終獲得玻璃制品其組成和性能的一致性。
[0032](4)本發(fā)明所述的紅外玻璃的熔制方法，通過將真空熔制后得到的紅外玻璃熔體在大氣環(huán)境下進(jìn)行常壓出料，有利于滿足大尺寸、異形紅外玻璃玻璃制品成型的需要，當(dāng)配合使用適宜的玻璃成形模具或設(shè)備之后，能夠?qū)崿F(xiàn)400 X 400mm尺寸光窗、直徑300mm以上口徑球罩等大尺寸及異形紅外玻璃制品的制備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中，
[0034]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所述的紅外玻璃真空熔化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例2所述的紅外玻璃真空熔化爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖中附圖標(biāo)記表示為:1_攪拌器，2-觀察窗，3-上爐體，4-熱電偶，5-坩禍，6-插板閥，下爐體，8-爐門，9-真空加料倉，10-隔熱屏，11-上發(fā)熱體，12-上真空閥，13-抽真空裝置，14-下真空閥，15-熱電偶，16-下發(fā)熱體，17-充氣口，18-升降裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0036]實(shí)施例1[0037]本實(shí)施例所述的紅外玻璃的真空熔化爐，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)包括:
[0038]爐體，包括上爐體3和位于所述上爐體下方的下爐體7，所述上爐體和下爐體均采用耐熱不銹鋼材料制成；所述上爐體3的底部和所述下爐體7的頂部通過連通通道連接，所述下爐體7設(shè)置有可封閉的爐門8和充氣口 17，在所述上爐體的側(cè)壁上設(shè)置有上發(fā)熱體11，所述上發(fā)熱體11通過水冷銅電極從爐體側(cè)面引出連接三相供電系統(tǒng)，其材質(zhì)為耐高溫金屬鎢，從而可在高溫下長(zhǎng)期使用，以保證紅外玻璃的真空熔化需要；
[0039]抽真空裝置13，所述抽真空裝置通過上管道與所述上爐體3連接，通過下管道與所述下爐體7連接，在所述上管道上設(shè)置有上真空閥12，在所述下管道上設(shè)置有下真空閥14 ；
[0040]坩堝5，設(shè)置在所述爐體內(nèi)，作為可以選擇的實(shí)施方式，所述坩堝5的材質(zhì)可選自耐高溫的陶瓷材料、鉬金、鉬銠合金中的任一種；在所述上爐體3頂部設(shè)置有攪拌器1，所述攪拌器I可伸入所述坩堝5內(nèi)部旋轉(zhuǎn)攪拌并可進(jìn)行垂直升降；
[0041]升降裝置18，與所述坩堝連接設(shè)置，適宜于帶動(dòng)所述坩堝在爐體內(nèi)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)；所述升降裝置18由耐熱不銹鋼材料制成，其頂部設(shè)有圓形平臺(tái)，用于支撐坩堝5，將所述坩堝5置于所述升降裝置18上，從而可通過爐體下部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)作用下與坩堝5 —起做垂直升降運(yùn)動(dòng)；
[0042]其中，所述連通通道的尺寸適宜于所述坩堝通過，在所述連接通道上設(shè)置有用于將所述上爐體3和下爐體7隔絕的插板閥6，所述插板閥6安裝于所述爐體的中間用以將所述爐體分隔成上爐體3和下爐體7，并用于控制上爐體3和下爐體7的連通和隔斷，從而可以實(shí)現(xiàn)在下爐體7接通大氣的情況下，上爐體3仍保持處于真空狀態(tài)。
[0043]進(jìn)一步，還提供一種紅外玻璃的熔制方法，其包括如下步驟:
[0044](I)準(zhǔn)確稱取如下玻璃原料:氧化鎵4.7g、碳酸鈣4.0kg、碳酸鋇1.2kg、氧化鍺0.8kg、氧化鎂0.5kg、碳酸鈉0.3kg，混合均勻后制得鎵酸鹽紅外玻璃配合料，將所述玻璃配合料置于常壓熔化爐中，在常壓條件熔化成液態(tài)玻璃液，所述玻璃液經(jīng)冷卻、粉碎即得紅外玻璃熟料；
[0045](2)開啟真空熔化爐的爐門8，將所述紅外玻璃熟料加入坩堝5內(nèi)；
[0046](3)開啟插板閥6，利用升降裝置將所述坩堝5升入上爐體3內(nèi)，關(guān)閉爐門8，利用抽真空裝置13對(duì)所述上爐體3和下爐體7進(jìn)行抽真空，保持上爐體和下爐體中的真空度為0.1Pa ；
[0047](4)利用所述上發(fā)熱體11對(duì)所述上爐體3進(jìn)行加熱，保持所述上爐體的內(nèi)部溫度為1300°C，直至所述紅外玻璃熟料完全熔化；
[0048](5)所述紅外玻璃熟料完全熔化后，開啟攪拌器1，使所述紅外玻璃均化和澄清；
[0049](6)完成步驟(5)后，利用升降裝置18將坩堝下降至下爐體7中，關(guān)閉插板閥6并停止對(duì)所述下爐體7抽真空，開啟充氣口 17，向所述下爐體7內(nèi)通入空氣，恢復(fù)常壓后開啟爐門8，取出坩堝5進(jìn)行常壓出料。
[0050]實(shí)施例2
[0051]本實(shí)施例所述的紅外玻璃的真空熔化爐，如圖2所示，其結(jié)構(gòu)包括:
[0052]爐體，包括上爐體3和位于所述上爐體下方的下爐體7，所述上爐體和下爐體均采用耐熱不銹鋼材料制成；所述上爐體3的底部和所述下爐體7的頂部通過連通通道連接，所述下爐體7設(shè)置有可封閉的爐門8和充氣口 17，在所述上爐體的側(cè)壁上設(shè)置有加料口、觀察窗2和上發(fā)熱體11，與所述加料口連接設(shè)置有真空加料倉9 ;在所述下爐體7的側(cè)壁上設(shè)置有下發(fā)熱體16，在所述上爐體和所述下爐體內(nèi)均設(shè)置有鎢錸熱電偶，所述熱電偶具有從室溫到高溫全過程精確控溫的功能；
[0053]所述上發(fā)熱體11和所述下發(fā)熱體均為通過水冷銅電極從爐體側(cè)面引出連接三相供電系統(tǒng)，所述上發(fā)熱體的材質(zhì)為能夠在1400°C下長(zhǎng)期使用的耐高溫金屬鑰，所述下發(fā)熱體16為高溫鐵鉻鋁發(fā)熱絲；在所述上發(fā)熱體11的外側(cè)還設(shè)置有隔熱屏10，所述隔熱屏10是由耐高溫金屬片組成的多層結(jié)構(gòu)，能夠在真空環(huán)境下將上發(fā)熱體11的熱輻射反射回爐內(nèi)，提聞了加熱效率；
[0054]抽真空裝置13，所述抽真空裝置通過上管道與所述上爐體3連接，通過下管道與所述下爐體7連接，在所述上管道上設(shè)置有上真空閥12，在所述下管道上設(shè)置有下真空閥14；
[0055]坩堝5，設(shè)置在所述爐體內(nèi)，作為可以選擇的實(shí)施方式，所述坩堝5的材質(zhì)可選自耐高溫的陶瓷材料、鉬金、鉬銠合金中的任一種；在所述上爐體3頂部設(shè)置有攪拌器1，所述攪拌器I可伸入所述坩堝5內(nèi)部旋轉(zhuǎn)攪拌并可進(jìn)行垂直升降；
[0056]升降裝置18，與所述坩堝連接設(shè)置，適宜于帶動(dòng)所述坩堝在爐體內(nèi)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)；所述升降裝置18由耐熱不銹鋼材料制成，其頂部設(shè)有圓形平臺(tái)，用于支撐坩堝5，將所述坩堝5置于所述升降裝置18上，從而可通過爐體下部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)作用下與坩堝5 —起做垂直升降運(yùn)動(dòng)；
[0057]其中，所述連通通道的尺寸適宜于所述坩堝通過，在所述連接通道上設(shè)置有用于將所述上爐體3和下爐體 7隔絕的插板閥6，所述插板閥6安裝于所述爐體的中間用以將所述爐體分隔成上爐體3和下爐體7，并用于控制上爐體3和下爐體7的連通和隔斷，從而可以實(shí)現(xiàn)在下爐體7接通大氣的情況下，上爐體3仍保持處于真空狀態(tài)。
[0058]為保證設(shè)備的正常工作狀態(tài)，所述上爐體、下爐體和升降裝置均設(shè)置成夾層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部通有冷卻循環(huán)水，以對(duì)整個(gè)爐體進(jìn)行降溫，其中，所述冷卻循環(huán)水的水壓范圍為
0.1Mpa，冷卻循環(huán)水的溫度不超過40°C。
[0059]進(jìn)一步，還提供一種紅外玻璃的熔制方法，其包括如下步驟:
[0060](I)準(zhǔn)確稱取如下玻璃原料:氧化鍺5.5kg、氧化鋁2.6kg、氧化鉛1.8kg、碳酸鋇
0.8kg、氧化鈦0.5kg、碳酸鈉0.4kg，混合均勻后制得鍺酸鹽紅外玻璃配合料，將所述玻璃配合料置于常壓熔化爐中，在常壓條件熔化成液態(tài)玻璃液，所述玻璃液經(jīng)冷卻、粉碎即得紅外玻璃熟料；
[0061](2)開啟真空熔化爐的爐門8，將所述紅外玻璃熟料加入坩堝5內(nèi)；
[0062](3)開啟插板閥6，利用升降裝置將所述坩堝5升入上爐體3內(nèi)，關(guān)閉爐門8，利用抽真空裝置13對(duì)所述上爐體3和下爐體7進(jìn)行抽真空，保持上爐體和下爐體中的真空度為IPa ；
[0063](4)利用所述上發(fā)熱體11對(duì)所述上爐體3進(jìn)行加熱，保持所述上爐體的內(nèi)部溫度為1400°C，直至所述紅外玻璃熟料完全熔化；未加入坩堝的玻璃熟料在坩堝內(nèi)原料熔化完全后通過真空加料倉9分多次加入，直至原料全部熔化；
[0064]同時(shí)還采用所述下發(fā)熱體16對(duì)所述下爐體7進(jìn)行加熱，保持所述下爐體內(nèi)部的溫度為800°C，從而能夠在出料階段坩堝下降至下爐體時(shí)對(duì)坩堝和玻璃進(jìn)行保溫，有效避免接通大氣后出料過程中玻璃溫度下降幅度過大，而玻璃溫度過低將會(huì)導(dǎo)致粘度上升，不宜倒出成型，另外溫度過低還會(huì)導(dǎo)致玻璃析晶失透，影響光譜透過率；
[0065](5)所述紅外玻璃熟料完全熔化后，將所述上爐體內(nèi)的真空度提高至0.001?&，溫度提高至140(TC，開啟攪拌器I，使所述紅外玻璃均化和澄清；
[0066](6)完成步驟(5)后，利用升降裝置18將坩堝下降至下爐體7中，關(guān)閉插板閥6所述上爐體的真空度恢復(fù)至0.1Pa，并停止對(duì)所述下爐體7抽真空，開啟充氣口 17，向所述下爐體7內(nèi)通入空氣，恢復(fù)常壓后開啟爐門8，取出坩堝5進(jìn)行常壓出料；常壓處理完成后，將紅外玻璃熟料加入坩堝內(nèi)，關(guān)閉爐門，對(duì)所述下爐體進(jìn)行抽真空，保持真空度為0.1Pa ;然后重復(fù)步驟(3)- (6)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0067]實(shí)施例3
[0068]本實(shí)施例所述的紅外玻璃的真空熔化爐，其結(jié)構(gòu)包括:
[0069]爐體，包括上爐體3和位于所述上爐體下方的下爐體7，所述上爐體和下爐體均采用耐熱不銹鋼材料制成；所述上爐體3的底部和所述下爐體7的頂部通過連通通道連接，所述下爐體7設(shè)置有可封閉的爐門8和充氣口 17，在所述上爐體的側(cè)壁上設(shè)置有加料口、觀察窗2和上發(fā)熱體11， 與所述加料口連接設(shè)置有真空加料倉9 ;在所述下爐體7的側(cè)壁上設(shè)置有下發(fā)熱體16，在所述上爐體和所述下爐體內(nèi)均設(shè)置有鎢錸熱電偶，所述熱電偶具有從室溫到高溫全過程精確控溫的功能；
[0070]所述上發(fā)熱體11和所述下發(fā)熱體均為通過水冷銅電極從爐體側(cè)面引出連接三相供電系統(tǒng)，所述上發(fā)熱體的材質(zhì)為能夠在1600°C下長(zhǎng)期使用的耐高溫金屬鑰，所述下發(fā)熱體16為高溫鐵鉻鋁發(fā)熱絲；在所述上發(fā)熱體11的外側(cè)還設(shè)置有隔熱屏10，所述隔熱屏10是由耐高溫金屬片組成的多層結(jié)構(gòu)，能夠在真空環(huán)境下將上發(fā)熱體11的熱輻射反射回爐內(nèi)，提聞了加熱效率；
[0071]抽真空裝置13，所述抽真空裝置通過上管道與所述上爐體3連接，通過下管道與所述下爐體7連接，在所述上管道上設(shè)置有上真空閥12，在所述下管道上設(shè)置有下真空閥14；
[0072]坩堝5，設(shè)置在所述爐體內(nèi)，作為可以選擇的實(shí)施方式，所述坩堝5的材質(zhì)可選自耐高溫的陶瓷材料、鉬金、鉬銠合金中的任一種；在所述上爐體3頂部設(shè)置有攪拌器I，所述攪拌器I可伸入所述坩堝5內(nèi)部旋轉(zhuǎn)攪拌并可進(jìn)行垂直升降；
[0073]升降裝置18，與所述坩堝連接設(shè)置，適宜于帶動(dòng)所述坩堝在爐體內(nèi)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)；所述升降裝置18由耐熱不銹鋼材料制成，其頂部設(shè)有圓形平臺(tái)，用于支撐坩堝5，將所述坩堝5置于所述升降裝置18上，從而可通過爐體下部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)作用下與坩堝5 —起做垂直升降運(yùn)動(dòng)；
[0074]其中，所述連通通道的尺寸適宜于所述坩堝通過，在所述連接通道上設(shè)置有用于將所述上爐體3和下爐體7隔絕的插板閥6，所述插板閥6安裝于所述爐體的中間用以將所述爐體分隔成上爐體3和下爐體7，并用于控制上爐體3和下爐體7的連通和隔斷，從而可以實(shí)現(xiàn)在下爐體7接通大氣的情況下，上爐體3仍保持處于真空狀態(tài)。
[0075]為保證設(shè)備的正常工作狀態(tài)，所述上爐體、下爐體和升降裝置均設(shè)置成夾層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部通有冷卻循環(huán)水，以對(duì)整個(gè)爐體進(jìn)行降溫，其中，所述冷卻循環(huán)水的水壓范圍為0.3Mpa，冷卻循環(huán)水的溫度不超過40°C。
[0076]進(jìn)一步，還提供一種紅外玻璃的熔制方法，其包括如下步驟:
[0077](I)準(zhǔn)確稱取如下玻璃原料:碳酸鈣4.5kg、氧化鋁4.4kg、碳酸鋇1.6kg、氧化碲
0.8kg、氧化鑭0.4kg、氧化鎂0.5kg，混合均勻后制得鋁酸鹽紅外玻璃配合料，將所述玻璃配合料置于常壓熔化爐中，在常壓條件熔化成液態(tài)玻璃液，所述玻璃液經(jīng)冷卻、粉碎即得紅外玻璃熟料；
[0078](2)開啟真空熔化爐的爐門8，將所述紅外玻璃熟料加入坩堝5內(nèi)；
[0079](3)開啟插板閥6，利用升降裝置將所述坩堝5升入上爐體3內(nèi)，關(guān)閉爐門8，利用抽真空裝置13對(duì)所述上爐體3和下爐體7進(jìn)行抽真空，保持上爐體和下爐體中的真空度為IPa ；[0080](4)利用所述上發(fā)熱體11對(duì)所述上爐體3進(jìn)行加熱，保持所述上爐體的內(nèi)部溫度為1400°C，直至所述紅外玻璃熟料完全熔化；未加入坩堝的玻璃熟料在坩堝內(nèi)原料熔化完全后通過真空加料倉9分多次加入，直至原料全部熔化；
[0081]同時(shí)還采用所述下發(fā)熱體16對(duì)所述下爐體7進(jìn)行加熱，保持所述下爐體內(nèi)部的溫度為1200°C，從而能夠在出料階段坩堝下降至下爐體時(shí)對(duì)坩堝和玻璃進(jìn)行保溫，有效避免接通大氣后出料過程中玻璃溫度下降幅度過大，而玻璃溫度過低將會(huì)導(dǎo)致粘度上升，不宜倒出成型，另外溫度過低還會(huì)導(dǎo)致玻璃析晶失透，影響光譜透過率；
[0082](5)所述紅外玻璃熟料完全熔化后，將所述上爐體內(nèi)的真空度提高至0.01Pa，溫度提高至160(TC，開啟攪拌器I，使所述紅外玻璃均化和澄清；
[0083](6)完成步驟(5)后，利用升降裝置18將坩堝下降至下爐體7中，關(guān)閉插板閥6所述上爐體的真空度恢復(fù)至IPa，并停止對(duì)所述下爐體7抽真空，開啟充氣口 17，向所述下爐體7內(nèi)通入空氣，恢復(fù)常壓后開啟爐門8，取出坩堝5進(jìn)行常壓出料；常壓處理完成后，將紅外玻璃熟料加入坩堝內(nèi)，關(guān)閉爐門，對(duì)所述下爐體進(jìn)行抽真空，保持真空度為IPa ;然后重復(fù)步驟(3)- (6)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0084]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外玻璃的真空熔化爐，包括: 爐體,包括上爐體和位于所述上爐體下方的下爐體,所述上爐體的底部和所述下爐體的頂部通過連通通道連接，所述爐體設(shè)置有可封閉的爐門，在所述爐體的側(cè)壁上設(shè)置有發(fā)熱體； 抽真空裝置，分別與所述上爐體和所述下爐體連接； 坩堝，設(shè)置在所述爐體內(nèi)；升降裝置，與所述坩堝連接設(shè)置，適宜于帶動(dòng)所述坩堝在爐體內(nèi)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)；其中，所述連通通道的尺寸適宜于所述坩堝通過； 攪拌器，設(shè)置在所述上爐體內(nèi)，當(dāng)所述坩堝升至所述上爐體內(nèi)時(shí)，所述攪拌器適宜于伸入所述坩堝內(nèi)進(jìn)行攪拌； 其特征在于， 在所述連接通道上設(shè)置有用于將所述上爐體和下爐體隔絕的插板閥，在所述下爐體上設(shè)置有充氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外玻璃的真空熔化爐，其特征在于，在所述上爐體的爐壁內(nèi)側(cè)設(shè)置有上發(fā)熱體，在所述下爐體的爐壁內(nèi)側(cè)設(shè)置有下發(fā)熱體，在所述上爐體和所述下爐體內(nèi)均設(shè)置有熱電偶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或 2所述的紅外玻璃的真空熔化爐，其特征在于，所述抽真空裝置通過上管道與所述上爐體連接，通過下管道與所述下爐體連接，在所述上管道上設(shè)置有上真空閥，在所述下管道上設(shè)置有下真空閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的紅外玻璃的真空熔化爐，其特征在于，所述上發(fā)熱體和下發(fā)熱體均采用電阻發(fā)熱體，所述電阻發(fā)熱體通過銅電極與三相供電系統(tǒng)連接，所述下發(fā)熱體為高溫鐵鉻鋁發(fā)熱絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的紅外玻璃的真空熔化爐，其特征在于，在所述上發(fā)熱體的外側(cè)還設(shè)置有隔熱屏。
6.一種紅外玻璃的熔制系統(tǒng)，包括常壓熔化爐和權(quán)利要求1所述的真空熔化爐。
7.一種采用權(quán)利要求6所述系統(tǒng)進(jìn)行紅外玻璃熔制的方法，其包括如下步驟: (1)稱取各種玻璃原料，混合制得玻璃配合料，將所述玻璃配合料置于常壓熔化爐中，在常壓條件熔化成液態(tài)玻璃液，所述玻璃液經(jīng)冷卻、粉碎即得到真空熔化用紅外玻璃熟料； (2)開啟真空熔化爐的爐門，將所述紅外玻璃熟料加入坩堝內(nèi)； (3)開啟插板閥，利用升降裝置將所述坩堝升入上爐體內(nèi)，關(guān)閉爐門，利用抽真空裝置對(duì)所述上爐體和下爐體進(jìn)行抽真空，保持上爐體和下爐體中的真空度為0.1-1Pa ； (4)利用發(fā)熱體對(duì)所述上爐體進(jìn)行加熱，保持所述上爐體的內(nèi)部溫度為1300-1400°C，直至所述紅外玻璃熟料完全熔化； (5)所述紅外玻璃熟料完全熔化后，開啟攪拌器，使所述紅外玻璃均化和澄清； (6)完成步驟(5)后，利用升降裝置將坩堝下降至下爐體中，關(guān)閉插板閥并停止對(duì)所述下爐體抽真空，開啟充氣口，向所述下爐體內(nèi)通入空氣，恢復(fù)常壓后開啟爐門，取出坩堝進(jìn)行常壓出料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紅外玻璃的熔制方法，其特征在于，所述步驟(6)中，利用發(fā)熱體對(duì)所述下爐體進(jìn)行加熱，保持所述下爐體的內(nèi)部溫度為800-1200°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的紅外玻璃的熔制方法，其特征在于，步驟(5)中，所述紅外玻璃熟料完全熔化后，將所述上爐體內(nèi)的真空度提高至0.001-0.01Pa,溫度提高至1400-1600°C，再開啟攪拌器；在步驟(6)中關(guān)閉所述插板閥后，再將所述上爐體的真空度恢復(fù)至0.1-1Pa0
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一所述的紅外玻璃的熔制方法，其特征在于，完成步驟(6)中所述的常壓出料后，再將紅 外玻璃熟料加入坩堝內(nèi)，關(guān)閉爐門，對(duì)所述下爐體進(jìn)行抽真空，保持真空度為0.1-1Pa ;然后重復(fù)步驟(3) - (6)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
【文檔編號(hào)】C03B5/06GK103951158SQ201410106152
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】趙慧峰, 祖成奎, 韓濱, 劉永華, 陳江, 王衍行, 金揚(yáng)利, 趙華 申請(qǐng)人:中國建筑材料科學(xué)研究總院