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?tīng)t體，從而通過(guò)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?tīng)t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(guò)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(shuō)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(guò)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(guò)程中，極易受到環(huán)境中水分的污染，從而使其紅外透過(guò)性能降低，從而如何消除玻璃制備過(guò)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(guó)專利文獻(xiàn)CN103232161A公開(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)管道與該熔制室氣密連接。上述方法通過(guò)抽真空來(lái)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)性能的紅外玻璃的真空熔化爐。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)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?tīng)t體，所述上爐體的底部和所述下?tīng)t體的頂部通過(guò)連通通道連接，所述爐體設(shè)置有可封閉的爐門(mén)，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?tīng)t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(guò)；
[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?tīng)t體隔絕的插板閥，在所述下?tīng)t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?tīng)t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?tīng)t體內(nèi)均設(shè)置有熱電偶。
[0014]所述抽真空裝置通過(guò)上管道與所述上爐體連接，通過(guò)下管道與所述下?tīng)t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(guò)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(kāi)啟真空熔化爐的爐門(mén)，將所述紅外玻璃熟料加入坩堝內(nèi)；
[0021](3)開(kāi)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(mén)，利用抽真空裝置對(duì)所述上爐體和下?tīng)t體進(jìn)行抽真空，保持上爐體和下?tīng)t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(kāi)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?tīng)t體中，關(guān)閉插板閥并停止對(duì)所述下?tīng)t體抽真空，開(kāi)啟充氣口，向所述下?tīng)t體內(nèi)通入空氣，恢復(fù)常壓后開(kāi)啟爐門(mén)，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?tīng)t體進(jìn)行加熱，保持所述下?tīng)t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(kāi)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(mén)，對(duì)所述下?tīng)t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?tīng)t體，從而通過(guò)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(guò)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?tīng)t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?tīng)t體，打開(kāi)爐門(mén)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(shuō)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(shuō)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?tīng)t體，8-爐門(mén)，9-真空加料倉(cāng)，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?tīng)t體7，所述上爐體和下?tīng)t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?tīng)t體7的頂部通過(guò)連通通道連接，所述下?tīng)t體7設(shè)置有可封閉的爐門(mén)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(guò)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(guò)上管道與所述上爐體3連接，通過(guò)下管道與所述下?tīng)t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(guò)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(guò)，在所述連接通道上設(shè)置有用于將所述上爐體3和下?tīng)t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?tīng)t體7，并用于控制上爐體3和下?tīng)t體7的連通和隔斷，從而可以實(shí)現(xiàn)在下?tīng)t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(kāi)啟真空熔化爐的爐門(mén)8，將所述紅外玻璃熟料加入坩堝5內(nèi)；
[0046](3)開(kāi)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(mén)8，利用抽真空裝置13對(duì)所述上爐體3和下?tīng)t體7進(jìn)行抽真空，保持上爐體和下?tīng)t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(kāi)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?tīng)t體7中，關(guān)閉插板閥6并停止對(duì)所述下?tīng)t體7抽真空，開(kāi)啟充氣口 17，向所述下?tīng)t體7內(nèi)通入空氣，恢復(fù)常壓后開(kāi)啟爐門(mén)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?tīng)t體7，所述上爐體和下?tīng)t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?tīng)t體7的頂部通過(guò)連通通道連接，所述下?tīng)t體7設(shè)置有可封閉的爐門(mén)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(cāng)9 ;在所述下?tīng)t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?tīng)t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(guò)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(guò)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(guò)上管道與所述上爐體3連接，通過(guò)下管道與所述下?tīng)t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(guò)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(guò)，在所述連接通道上設(shè)置有用于將所述上爐體3和下?tīng)t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?tīng)t體7，并用于控制上爐體3和下?tīng)t體7的連通和隔斷，從而可以實(shí)現(xiàn)在下?tīng)t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?tīng)t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(guò)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(kāi)啟真空熔化爐的爐門(mén)8，將所述紅外玻璃熟料加入坩堝5內(nèi)；
[0062](3)開(kāi)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(mén)8，利用抽真空裝置13對(duì)所述上爐體3和下?tīng)t體7進(jìn)行抽真空，保持上爐體和下?tīng)t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(guò)真空加料倉(cāng)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?tīng)t體7進(jìn)行加熱，保持所述下?tīng)t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?tīng)t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(guò)程中玻璃溫度下降幅度過(guò)大，而玻璃溫度過(guò)低將會(huì)導(dǎo)致粘度上升，不宜倒出成型，另外溫度過(guò)低還會(huì)導(dǎo)致玻璃析晶失透，影響光譜透過(guò)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(kāi)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?tīng)t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?tīng)t體7抽真空，開(kāi)啟充氣口 17，向所述下?tīng)t體7內(nèi)通入空氣，恢復(fù)常壓后開(kāi)啟爐門(mén)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(mén)，對(duì)所述下?tīng)t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?tīng)t體7，所述上爐體和下?tīng)t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?tīng)t體7的頂部通過(guò)連通通道連接，所述下?tīng)t體7設(shè)置有可封閉的爐門(mén)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(cāng)9 ;在所述下?tīng)t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?tīng)t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(guò)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(guò)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(guò)上管道與所述上爐體3連接，通過(guò)下管道與所述下?tīng)t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(guò)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(guò)，在所述連接通道上設(shè)置有用于將所述上爐體3和下?tīng)t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?tīng)t體7，并用于控制上爐體3和下?tīng)t體7的連通和隔斷，從而可以實(shí)現(xiàn)在下?tīng)t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?tīng)t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(guò)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(kāi)啟真空熔化爐的爐門(mén)8，將所述紅外玻璃熟料加入坩堝5內(nèi)；
[0079](3)開(kāi)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(mén)8，利用抽真空裝置13對(duì)所述上爐體3和下?tīng)t體7進(jìn)行抽真空，保持上爐體和下?tīng)t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(guò)真空加料倉(cāng)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?tīng)t體7進(jìn)行加熱，保持所述下?tīng)t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?tīng)t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(guò)程中玻璃溫度下降幅度過(guò)大，而玻璃溫度過(guò)低將會(huì)導(dǎo)致粘度上升，不宜倒出成型，另外溫度過(guò)低還會(huì)導(dǎo)致玻璃析晶失透，影響光譜透過(guò)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(kāi)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?tīng)t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?tīng)t體7抽真空，開(kāi)啟充氣口 17，向所述下?tīng)t體7內(nèi)通入空氣，恢復(fù)常壓后開(kāi)啟爐門(mén)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(mén)，對(duì)所述下?tīng)t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(shuō)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(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)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(wú)需也無(wú)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(jiàn)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?tīng)t體,所述上爐體的底部和所述下?tīng)t體的頂部通過(guò)連通通道連接，所述爐體設(shè)置有可封閉的爐門(mén)，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?tīng)t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(guò)； 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?tīng)t體隔絕的插板閥，在所述下?tīng)t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?tīng)t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?tīng)t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(guò)上管道與所述上爐體連接，通過(guò)下管道與所述下?tīng)t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(guò)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(kāi)啟真空熔化爐的爐門(mén)，將所述紅外玻璃熟料加入坩堝內(nèi)； (3)開(kāi)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(mén)，利用抽真空裝置對(duì)所述上爐體和下?tīng)t體進(jìn)行抽真空，保持上爐體和下?tīng)t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(kāi)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?tīng)t體中，關(guān)閉插板閥并停止對(duì)所述下?tīng)t體抽真空，開(kāi)啟充氣口，向所述下?tīng)t體內(nèi)通入空氣，恢復(fù)常壓后開(kāi)啟爐門(mén)，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?tīng)t體進(jìn)行加熱，保持所述下?tīng)t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(kāi)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(mén)，對(duì)所述下?tīng)t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(kāi)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(guó)建筑材料科學(xué)研究總院