本實(shí)用新型涉及硫系紅外玻璃制備技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備。
背景技術(shù):
硫系紅外玻璃是指以S、Se、Te等第VIA族元素為主并引入其他元素所形成的一類非氧化物玻璃。硫系紅外玻璃具有類似于單晶鍺的中遠(yuǎn)紅外透過性能,透過波段(0.9~15μm)覆蓋三個紅外大氣窗口。同時,硫系紅外玻璃具有較好的光-熱穩(wěn)定特性,折射率溫度系數(shù)只有單晶鍺的10%~30%,有利于提高紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)的溫度自適應(yīng)能力,滿足無熱化設(shè)計要求。硫系紅外玻璃可采用精密模壓技術(shù)成形,加工成本低?;谝陨贤怀鎏匦?,硫系紅外玻璃已被視為新一代無熱化紅外成像光學(xué)系統(tǒng)核心透鏡材料,在紅外成像制導(dǎo)、夜視槍瞄、汽車夜視輔助駕駛、安防監(jiān)控等國防、民用紅外技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。隨著硫系紅外玻璃市場需求的不斷加大,低成本、大批量和高均勻成為高質(zhì)量硫系紅外玻璃制備技術(shù)的發(fā)展方向。
硫系紅外玻璃的熔煉具有很強(qiáng)的工藝特殊性,必須在真空或氣氛保護(hù)環(huán)境下進(jìn)行,以防止氧化及環(huán)境雜質(zhì)的污染對紅外透過性能的影響。目前,硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備通常通過真空安瓿瓶法,即將硫系紅外玻璃所需原料真空密封在石英安瓿瓶中,然后將石英安瓿瓶在搖擺爐內(nèi)升溫熔化,期間通過爐體的搖擺來對安瓿瓶內(nèi)的玻璃液進(jìn)行均化,熔煉完成后對安瓿瓶進(jìn)行淬冷降溫,得到硫系紅外玻璃毛坯。但是受到石英安瓿瓶及搖擺熔化的限制,現(xiàn)有的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備屬于間歇式生產(chǎn)設(shè)備,生產(chǎn)周期長、產(chǎn)能小、制品尺寸小、光學(xué)均勻性差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本實(shí)用新型的主要目的在于,提供一種硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,目的是形成了連續(xù)的生產(chǎn)線,生產(chǎn)周期短、產(chǎn)能大、產(chǎn)品尺寸可選、光學(xué)均勻性高。
為達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型主要提供如下技術(shù)方案:
一方面,本實(shí)用新型提供一種硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,所述硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備包括:
至少兩個熔化裝置,所述熔化裝置具有第一出料口;所述熔化裝置用于將玻璃原料提純并熔化成玻璃液;
均化裝置,所述均化裝置具有第一進(jìn)料口和第二出料口,所述第一進(jìn)料口與所述第一出料口連接;所述均化裝置用于澄清和均化經(jīng)所述第一進(jìn)料口流入的玻璃液;
成形裝置,所述成形裝置具有第二進(jìn)料口、第三出料口和成形部,所述第二進(jìn)料口與所述第二出料口連接,所述第三出料口與所述成形部連接,用于對均化后玻璃液的漏料出料,冷卻成型得到玻璃毛坯;
退火裝置,所述退火裝置包括傳送機(jī)構(gòu)和退火結(jié)構(gòu),所述傳送機(jī)構(gòu)置于所述成形部下方,所述退火結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述傳送機(jī)構(gòu)上方用于降溫通過所述傳送機(jī)構(gòu)傳送的玻璃毛坯;
其中,所述至少兩個熔化裝置連續(xù)為所述均化裝置提供所述玻璃液。
本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
如前所述的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,其中,所述熔化裝置包括:
化料坩堝,所述化料坩堝用于容置所述玻璃原料;
第一加熱元件,所述第一加熱元件設(shè)置在所述化料坩堝的周邊,用于對所述化料坩堝加熱以熔化所述化料坩堝內(nèi)的所述玻璃原料;
溫控輸料管,所述溫控輸料管的一端與所述第一出料口連接,另一端與所述第一進(jìn)料口連接,用于輸送所述玻璃液;
其中,所述化料坩堝上設(shè)有第一進(jìn)氣口和第一出氣口,所述第一進(jìn)氣口連接氣源,所述第一出氣口連接大氣和真空系統(tǒng)。
如前所述的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,其中,所述均化裝置包括:
第一爐體;
均化池,所述均化池設(shè)置在所述第一爐體內(nèi);所述均化池上設(shè)有所述第一進(jìn)料口;所述溫控輸料管穿過所述第一爐體與所述第一進(jìn)料口連接;
第二加熱元件,所述第二加熱元件設(shè)置在所述均化池的周邊,用于對所述均化池加熱以控制所述均化池內(nèi)的溫度保持至均化溫度;
其中,所述第一爐體上設(shè)有第二進(jìn)氣口和第二出氣口,所述第二進(jìn)氣口連接氣源,所述第二出氣口連接大氣和真空系統(tǒng)。
如前所述的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,其中,所述均化裝置還包括:
第一攪拌器,所述第一攪拌器的攪拌端置于所述均化池內(nèi),所述第一攪拌器的驅(qū)動端置于所述第一爐體的外部。
如前所述的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,其中,所述成形裝置包括:
第二爐體;
漏料坩堝,所述漏料坩堝設(shè)置在所述第二爐體內(nèi);所述漏料坩堝上設(shè)有所述第二進(jìn)料口和所述第三出料口;
第三加熱元件,所述第三加熱元件設(shè)置在所述漏料坩堝的周邊,用于對所述漏料坩堝加熱以控制所述漏料坩堝內(nèi)的溫度保持至成形溫度;
漏料管,所述漏料管的一端與所述第三出料口連接,另一端與所述成形部連接,用于輸送玻璃液;
其中,所述第二爐體上設(shè)有第三進(jìn)氣口和第三出氣口,所述第三進(jìn)氣口連接氣源,所述第三出氣口連接大氣和真空系統(tǒng)。
如前所述的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,其中,成形裝置還包括:
第二攪拌器,所述第二攪拌器的攪拌端置于所述漏料坩堝內(nèi),所述第二攪拌器的驅(qū)動端置于所述第二爐體的外部。
如前所述的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,其中,所述第一爐體與所述第二爐體一體成型設(shè)置。
如前所述的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,其中,所述退火結(jié)構(gòu)具有至少四個退火部,所述至少四個退火部形成隧道式退火部。
另一方面,本實(shí)用新型提供一種制備硫系紅外玻璃的方法,采用上述所述的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,所述制備硫系紅外玻璃的方法包括:
第一步,提純?nèi)刍簩⒓兌取?9.999%的Ge、Sb和Se等硫系玻璃原料按照預(yù)定比例裝入熔化裝置的化料坩堝內(nèi);對化料坩堝進(jìn)行抽真空并在真空狀態(tài)下開始第一次升溫,使化料坩堝在300~350℃、1×10-2Pa條件下進(jìn)行加熱提純5~10h,提純后對化料坩堝充入干燥惰性氣體并進(jìn)行第二次升溫,使化料坩堝在800~900℃條件下進(jìn)行熔化10~20h形成玻璃液;
第二步,澄清均化:將均化池內(nèi)充滿惰性氣體,并保持在850~1000℃、2atm的條件下;然后所述玻璃液通過溫控輸料管流入所述均化池內(nèi),開啟攪拌器對所述玻璃液進(jìn)行連續(xù)攪拌,得到均化好的玻璃液;
第三步,漏料成形:將漏料坩堝內(nèi)充滿惰性氣體,并保持在400℃~600℃、2atm的條件下;然后所述均化好的玻璃液通過輸料管流入所述漏料坩堝內(nèi),開啟攪拌器對所述玻璃液進(jìn)行連續(xù)攪拌;將與漏料坩堝和成形部連接的漏料管升溫至玻璃原料熔化溫度以上,漏料坩堝內(nèi)的玻璃液通過所述漏料管流入成形部冷卻形成玻璃毛坯;
第四步,退火出品:傳送機(jī)構(gòu)將所述玻璃毛坯傳送至退火結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行降溫、退火,形成玻璃成品。
本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
如前所述的制備硫系紅外玻璃的方法,其中,第二步中所述的惰性氣體選自氮?dú)?、氬氣、氦氣或氖氣;第三步中所述的惰性氣體選自氮?dú)狻鍤?、氦氣或氖氣?/p>
借由上述技術(shù)方案,本實(shí)用新型提供的一種硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備至少具有下列優(yōu)點(diǎn):
本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,通過設(shè)有至少兩個熔化裝置,并將置于至少兩個熔化裝置內(nèi)的玻璃液連續(xù)從熔化裝置的第一出料口流入均化裝置內(nèi),均化裝置均化玻璃液,均化好的玻璃液通過均化裝置的第二出料口流入成形裝置,成形裝置的第三出料口將玻璃液導(dǎo)入成形部內(nèi)以獲得玻璃毛坯,退火裝置的傳送機(jī)構(gòu)將玻璃毛坯傳輸至退火結(jié)構(gòu)內(nèi)以對玻璃毛坯降溫,從而獲得玻璃成品。較現(xiàn)有技術(shù),本實(shí)用新型提供的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備使玻璃原料通過多個熔化裝置不斷添加,實(shí)現(xiàn)上述工作過程的持續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)行,從而實(shí)現(xiàn)硫系玻璃的連續(xù)熔制生產(chǎn),生產(chǎn)周期短,產(chǎn)能大,產(chǎn)品尺寸可選,光學(xué)均勻性高。
上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述,為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段,并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施,以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
附圖說明
為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的制備硫系紅外玻璃的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段及功效,以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例,對依據(jù)本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效,詳細(xì)說明如后。在下述說明中,不同的“一實(shí)施例”或“實(shí)施例”指的不一定是同一實(shí)施例。此外,一或多個實(shí)施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。
如圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示,所述硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備包括:至少一個熔化裝置1、均化裝置2、成形裝置3和退火裝置4。熔化裝置1用于將玻璃原料熔化成玻璃液。熔化裝置1具有第一出料口111,將玻璃原料提純并熔化成玻璃液。均化裝置2具有第一進(jìn)料口221和第二出料口222,第一進(jìn)料口221與第一出料口111連接,用于經(jīng)第一進(jìn)料口流入玻璃液的澄清和均化。均化裝置2用于均化從第一進(jìn)料口221流入的玻璃液。成形裝置3具有第二進(jìn)料口321、第三出料口322和成形部36,第二進(jìn)料口321與第二出料口222連接,第三出料口322與成形部36連接,用于均化后玻璃液的漏料出料,冷卻成型得到玻璃毛坯。其中,成形部36中的模具的尺寸規(guī)格可調(diào),以便形成不同規(guī)格尺寸的玻璃毛坯。退火裝置4包括傳送機(jī)構(gòu)41和退火結(jié)構(gòu)42,傳送機(jī)構(gòu)41置于成形部36下方,退火結(jié)構(gòu)42設(shè)置在傳送機(jī)構(gòu)41上方用于所述傳送機(jī)構(gòu)傳送的玻璃毛坯的降溫和退火。其中,至少兩個熔化裝置連續(xù)為均化裝置提供玻璃液。
具體工作過程為:將純度≥99.999%的Ge、Sb和Se等硫系玻璃原料按照預(yù)定比例裝入熔化裝置1內(nèi),熔化裝置1在一定的條件下將玻璃原料提純并熔化成玻璃液。玻璃液從熔化裝置1的第一出料口111流入均化裝置2內(nèi),均化裝置2將玻璃液澄清、均化,均化好的玻璃液通過均化裝置2的第二出料口222流入成形裝置3內(nèi),成形裝置3的第三出料口322將玻璃液經(jīng)漏料管導(dǎo)入成形部36內(nèi),以形成玻璃毛坯。退火裝置4的傳送機(jī)構(gòu)將玻璃毛坯轉(zhuǎn)送至退火結(jié)構(gòu)42內(nèi)以降溫、退火形成玻璃成品。因此,隨著玻璃的漏料成形、退火成品,玻璃原料也通過多個熔化裝置不斷添加,實(shí)現(xiàn)上述工作過程的持續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)行,從而實(shí)現(xiàn)硫系玻璃的連續(xù)熔制生產(chǎn),無需采用一次性石英安瓿瓶、無需反復(fù)升降溫操作、無需受石英安瓿瓶尺寸對產(chǎn)能限制,從而確保了產(chǎn)能,實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中,日產(chǎn)能可達(dá)到百公斤以上。
具體實(shí)施時,上述實(shí)用新型實(shí)施例中所述的熔化裝置1包括:化料坩堝11、第一加熱元件12和溫控輸料管13。以下分別對化料坩堝11、第一加熱元件12和溫控輸料管13進(jìn)行闡述:
化料坩堝11用于容置玻璃原料?;羡釄?1具有可開啟封蓋,化料坩堝11上設(shè)有第一進(jìn)氣口112和第一出氣口113,第一進(jìn)氣口112連接氣源,第一出氣口113連接大氣和真空系統(tǒng)。具體實(shí)施時,將純度≥99.999%的Ge、Sb和Se等硫系玻璃原料按照預(yù)定比例裝入化料坩堝11內(nèi),密封坩堝,對化料坩堝11進(jìn)行抽真空并在真空狀態(tài)下使化料坩堝11處于1×10-2Pa。這里需要補(bǔ)充的是,為了便于玻璃液流通,第一出料口111位于化料坩堝11的底部。
第一加熱元件12設(shè)置在化料坩堝11的周邊,用于對化料坩堝11加熱以熔化化料坩堝11內(nèi)的玻璃原料。具體實(shí)施時,在化料坩堝11處于真空狀態(tài)下,第一加熱元件12工作以加熱化料坩堝11,使化料坩堝11的溫度在玻璃原料的熔化溫度之上。其中,第一加熱元件12可以采用電阻,而電阻的阻值等參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際需求選取,本實(shí)用新型實(shí)施例不做具體限定。
溫控輸料管13的一端與第一出料口111連接,另一端與第一進(jìn)料口221連接,用于輸送玻璃液。其中,溫控輸料管13配有電阻加熱閥具有保溫和/或加熱的功能。當(dāng)?shù)谝患訜嵩?2將化料坩堝11的溫度升至玻璃原料的熔化溫度之上時,開啟電阻加熱閥,玻璃溶液可以通過溫控輸料管13流入均化裝置2內(nèi)。其中,溫控輸料管13的管徑規(guī)格、輸料溫度等參數(shù)應(yīng)根據(jù)硫系紅外玻璃成型粘度、最終制品形狀等進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
因此,本實(shí)用新型實(shí)施例提供的連續(xù)硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備,首先在真空密閉容器中提純、熔化,將高揮發(fā)性組分如Se與其它原料充分反應(yīng)形成玻璃,又在惰性氣體保護(hù)正壓(2atm)下進(jìn)一步澄清均化,更加有效的減少了玻璃原料揮發(fā),保證了硫系紅外玻璃組成和性能的一致性,避免了間歇式熔煉方法在不同爐次之間的性能波動。
具體實(shí)施時,上述實(shí)用新型實(shí)施例中所述的均化裝置2包括:第一爐體21、均化池22、第二加熱元件23。以下分別對第一爐體21、均化池22、第二加熱元件23進(jìn)行闡述:
第一爐體21上設(shè)有第二進(jìn)氣口211和第二出氣口212,第二進(jìn)氣口211連接氣源,第二出氣口212連接大氣和真空系統(tǒng)。具體實(shí)施時,對第一爐體21進(jìn)行抽真空,然后將第一爐體內(nèi)充滿惰性氣體(例如,氮?dú)?、氬氣、氦氣或氖?,使第一爐體21處于2atm的條件下。
均化池22設(shè)置在第一爐體內(nèi),與第一爐體保持同條件(如,同溫度、同壓強(qiáng)等)。均化池22上設(shè)有第一進(jìn)料口221。溫控輸料管13穿過第一爐體21與第一進(jìn)料口221連接。其中,均化池22采用石英玻璃材質(zhì),均化池22的上部覆蓋石英玻璃蓋板。為了使玻璃液在均化池22內(nèi)充分均化,優(yōu)選的,第二出料口222設(shè)置在遠(yuǎn)離第一進(jìn)料口221的側(cè)壁上,且第一進(jìn)料口221的中線與第二出料口222的中線垂直。
第二加熱元件23設(shè)置在均化池22的周邊,用于對均化池22加熱以控制均化池22內(nèi)的溫度保持至均化溫度。其中,均化溫度為850~1000℃。具體實(shí)施時,第二加熱元件23可以采用電阻,而電阻的阻值等參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際需求選取,本實(shí)用新型實(shí)施例不做具體限定。
為了有效的均化均化池22內(nèi)的玻璃液,上述實(shí)施例中所述的均化裝置2還包括:第一攪拌器24。第一攪拌器24的攪拌端置于均化池22內(nèi),第一攪拌器24的驅(qū)動端置于第一爐體21的外部。其中,第一攪拌器24采用石英玻璃攪拌器。具體實(shí)施時,第一攪拌器24穿過第一爐體21和均化池22上的石英玻璃蓋板伸入到均化池22內(nèi)。在實(shí)際應(yīng)用中,通過無級變速電機(jī)的驅(qū)動端與第一攪拌器24的驅(qū)動端連接,以驅(qū)動第一攪拌器24的攪拌端攪動。因此,本實(shí)用新型實(shí)施例提供的連續(xù)硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備通過高溫下持續(xù)的機(jī)械攪拌,有利于玻璃液的充分均化,降低了玻璃液內(nèi)在條紋、結(jié)石等缺陷,大幅提高了玻璃的均勻性和光學(xué)質(zhì)量。
具體實(shí)施時,上述實(shí)用新型實(shí)施例中所述的成形裝置3包括:第二爐體31、漏料坩堝32、第三加熱元件33和漏料管34。以下分別對第二爐體31、漏料坩堝32、第三加熱元件33和漏料管34進(jìn)行闡述:
第二爐體31上設(shè)有第三進(jìn)氣口311和第三出氣口312,第三進(jìn)氣口311連接氣源,第三出氣口312連接大氣和真空系統(tǒng)。具體實(shí)施時,對第二爐體31進(jìn)行抽真空,然后將第二爐體內(nèi)充滿惰性氣體(例如,氮?dú)?、氬氣、氦氣或氖?,使第一爐體21處于2atm的條件下。在實(shí)際應(yīng)用中,第二爐體31可以相對第一爐體21獨(dú)立,也可以與第一爐體21一體成型。具體如下所述:一、第二爐體31相對第一爐體21獨(dú)立:第一爐體21內(nèi)的均化池22的第二出料口222需要,通過溫控輸料管與第二爐體31內(nèi)的漏料坩堝32的第二進(jìn)料口321連通,可有效避免第一爐體21和第二爐體31之間的溫度較低致使玻璃液凝固;二、第二爐體31與第一爐體21一體成型:第一爐體21內(nèi)的均化池22的第二出料口222,與第二爐體31內(nèi)的漏料坩堝32的第二進(jìn)料口321之間的連接可采用普通管道,節(jié)省了成本。
漏料坩堝32設(shè)置在第二爐體內(nèi),與第二爐體保持同條件(如,同溫度、同壓強(qiáng)等)。漏料坩堝32上設(shè)有第二進(jìn)料口321和第三出料口322。其中,漏料坩堝32采用石英玻璃材質(zhì),漏料坩堝32的上部覆蓋石英玻璃蓋板。
第三加熱元件33設(shè)置在漏料坩堝32的周邊,用于對漏料坩堝32加熱以控制漏料坩堝32內(nèi)的溫度保持至成形溫度。其中,成形溫度為400℃~600℃。具體實(shí)施時,第三加熱元件33可以采用電阻,而電阻的阻值等參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際需求選取,本實(shí)用新型實(shí)施例不做具體限定。
漏料管34的一端與第三出料口322連接,另一端與成形部36連接,用于輸送玻璃液。其中,漏料管34配有電阻加熱閥具有保溫和/或加熱的功能。當(dāng)?shù)谌訜嵩?3將漏料坩堝32的溫度升至玻璃原料的熔化溫度之上時,開啟電阻加熱閥,玻璃溶液可以通過漏料管34流入成形部36內(nèi);待成型模具冷卻,漏料管34內(nèi)的玻璃液凝固成形。其中,漏料管34采用石英玻璃材質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用中,第三出料口322遠(yuǎn)離第二進(jìn)料口321設(shè)置,且第三出料口322的中線與第二進(jìn)料口321的中線垂直。其中,漏料管34的管徑規(guī)格、漏料溫度等參數(shù)應(yīng)根據(jù)硫系紅外玻璃成型粘度、最終制品形狀等進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
為了防止漏料坩堝32內(nèi)的玻璃液降溫過程中的溫度不均勻而產(chǎn)生溫差條紋,上述實(shí)施例中所述的成形裝置3還包括:第二攪拌器35。第二攪拌器35的攪拌端置于漏料坩堝32內(nèi),第二攪拌器35的驅(qū)動端置于第二爐體31的外部。其中,第二攪拌器35采用石英玻璃攪拌器。具體實(shí)施時,第二攪拌器35穿過第二爐體31和漏料坩堝32上的石英玻璃蓋板伸入到漏料坩堝32內(nèi)。在實(shí)際應(yīng)用中,通過無級變速電機(jī)的驅(qū)動端與第二攪拌器35的驅(qū)動端連接,以驅(qū)動第二攪拌器35的攪拌端攪動。因此,本實(shí)用新型實(shí)施例提供的連續(xù)硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備通過高溫下持續(xù)的機(jī)械攪拌,有利于玻璃液的充分均化,降低了玻璃液內(nèi)的溫差條紋等缺陷,大幅提高了玻璃的均勻性和光學(xué)質(zhì)量。
這里需要補(bǔ)充的是,為了防止玻璃毛坯成形時高溫氧化反應(yīng),上述實(shí)施例中所述的成形部36通入惰性氣體保護(hù)。
具體實(shí)施時,上述實(shí)用新型實(shí)施例中所述的退火裝置4設(shè)置在第二爐體31的下部。當(dāng)成形部36形成玻璃毛坯后,傳送機(jī)構(gòu)41通過電機(jī)帶動傳送帶,將玻璃毛坯傳送至退火結(jié)構(gòu)42內(nèi)。為了防止玻璃毛坯在降溫過程中出現(xiàn)炸裂的情況,優(yōu)選的,退火結(jié)構(gòu)42具有至少四個退火部421,至少四個退火部421形成隧道式退火部421。也就是說,退火結(jié)構(gòu)42采用多溫區(qū)控溫方式,可實(shí)現(xiàn)玻璃毛坯的梯度降溫,達(dá)到退火的目的。
如圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的制備硫系紅外玻璃的方法流程圖。所述制備硫系紅外玻璃的方法采用上述實(shí)施例中所述的硫系紅外玻璃的連續(xù)熔制設(shè)備。如圖2所示,所述方法包括:
第一步,提純?nèi)刍簩⒓兌取?9.999%的Ge、Sb和Se等硫系玻璃原料按照預(yù)定比例裝入熔化裝置的化料坩堝內(nèi);對化料坩堝進(jìn)行抽真空并在真空狀態(tài)下開始第一次升溫,使化料坩堝在300~350℃、1×10-2Pa條件下進(jìn)行烘烤5~10h提純后,對化料坩堝充入干燥惰性氣體并進(jìn)行第二次升溫,使化料坩堝在800~900℃條件下進(jìn)行熔化10~20h形成玻璃液。
本步驟中,提純?nèi)刍譃槿齻€階段,分別為:加料工序、提純工序和熔化工序。具體為:一、加料工序:將純度≥99.999%的Ge、Sb和Se等硫系玻璃原料按照預(yù)定比例裝入熔化裝置的化料坩堝內(nèi)。其中,純度≥99.999%的Ge、Sb和Se玻璃原料的粒徑為2~10mm;二、提純工序:對化料坩堝進(jìn)行抽真空并在真空狀態(tài)下開始第一次升溫,使化料坩堝在300~350℃、1×10-2Pa條件下進(jìn)行加熱提純5~10h。此過程中,除去玻璃原料中的殘余水分、氧氣及其他雜質(zhì)。三、熔化工序:對化料坩堝充入干燥惰性氣體并進(jìn)行第二次升溫,使化料坩堝在800~900℃條件下進(jìn)行熔化10~20h形成玻璃液。
第二步,澄清均化:將均化池內(nèi)充滿惰性氣體,并保持在850~1000℃、2atm的條件下;然后玻璃液通過溫控輸料管流入均化池內(nèi),開啟攪拌器對玻璃液進(jìn)行連續(xù)攪拌,得到均化好的玻璃液。
本步驟中,開啟攪拌器對玻璃液進(jìn)行連續(xù)攪拌,達(dá)到澄清、均化作用。其中,惰性氣體選自氮?dú)?、氬氣、氦氣或氖氣?/p>
第三步,漏料成形:將漏料坩堝內(nèi)充滿惰性氣體,并保持在400℃~600℃、2atm的條件下;然后均化好的玻璃液通過連通管道輸料管流入漏料坩堝內(nèi),開啟攪拌器對玻璃液進(jìn)行連續(xù)攪拌;將與漏料坩堝和成形部連接的漏料管升溫至玻璃原料熔化溫度以上,漏料坩堝內(nèi)的玻璃液通過漏料管流入成形部冷卻形成玻璃毛坯。
在本步驟中,隨著玻璃液的流入,漏料坩堝與漏料管中會充入玻璃液,由于漏料管接觸外界,溫度降低,漏料管中玻璃液冷卻自然封堵漏料管。當(dāng)需要成形玻璃毛坯時,啟動漏料管的電阻加熱,漏料管升溫到玻璃熔化溫度以上,玻璃液經(jīng)由漏料管流至成形部,在成型模具和惰性氣體保護(hù)下冷卻,凝固成型為規(guī)定形狀和尺寸的玻璃毛坯。其中,惰性氣體選自氮?dú)?、氬氣、氦氣或氖氣?/p>
第四步,退火出品:傳送機(jī)構(gòu)將玻璃毛坯傳送至退火結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行降溫、退火,形成玻璃成品。
在本步驟中,玻璃毛坯形成在傳送機(jī)構(gòu)的傳送鏈帶帶動下進(jìn)入退火結(jié)構(gòu)內(nèi)。其中,退火結(jié)構(gòu)采用隧道式退火爐。具體退火過程為:玻璃毛坯在隧道式退火爐中,在傳動機(jī)構(gòu)帶動下,緩慢經(jīng)過梯度降溫完成退火過程。
本實(shí)用新型實(shí)施例通過設(shè)有至少兩個熔化裝置,并將置于至少兩個熔化裝置內(nèi)的玻璃液連續(xù)從熔化裝置的第一出料口流入均化裝置內(nèi),均化裝置均化玻璃液,均化好的玻璃液通過均化裝置的第二出料口流入成形裝置,成形裝置的第三出料口將玻璃液導(dǎo)入成形部內(nèi)以獲得玻璃毛坯,退火裝置的傳送機(jī)構(gòu)將玻璃毛坯傳輸至退火結(jié)構(gòu)內(nèi)以對玻璃毛坯降溫,從而獲得玻璃成品。較現(xiàn)有技術(shù),玻璃原料通過多個熔化裝置不斷添加,實(shí)現(xiàn)上述工作過程的持續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)行,從而實(shí)現(xiàn)硫系玻璃的連續(xù)熔制生產(chǎn),生產(chǎn)周期短,產(chǎn)能大,產(chǎn)品尺寸可選,光學(xué)均勻性高。
應(yīng)該注意的是單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的部件或組件。位于部件或組件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的部件或組件。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序??蓪⑦@些單詞解釋為名稱。
以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。