光学玻璃熔炼培训文件

℃12801320℃1280℃1080℃鼓泡6060HZ30HZ加料阶段化料阶段高搅阶段澄清除泡快速降温通管排料可见，T炉的工艺分为加料阶段、化料阶段、高速搅拌阶段、澄清除泡阶段、快速降温阶段、通管排料阶段，总时间约20小时，计算升温的时间，大约一天熔炼一埚玻璃。加料阶段：通常用液相线以上100—200摄氏度的工艺温度加料5小时左右完成该过程，其间混合化工原料发生复杂的物化反应形成玻璃熔液。由于结构决定了搅拌器不能提升且搅拌间隙很小，因此要采用特殊的加料方式避免原料挤压搅拌器引起变形；化料阶段：使用与上一阶段相同的温度0.5—1小时,目的是让化工原料充分熔化同时粘度减小，以利搅拌；高速搅拌阶段：适当降低温度再保温进行搅拌和鼓泡约5小时，使整埚玻璃液均匀一致，在该过程结束前进行取样、折射率测定、校正等操作。澄清出泡阶段：在玻璃液静止状态下使用不低于上阶段的温度保温4小时左右，目的是让气泡自由聚集、上浮、逸出；快速降温阶段：用断电降温的方式降温至析晶上限以上的合适温度再保温约1小时，同时进行较快的搅拌，目的是使整埚玻璃液均匀地具有适合成型的粘度；通管排料阶段：停止搅拌升出料管温度至玻璃液温度以上50—100℃，再加热出料管管口，玻璃液流出后通过控制出料管温度得到合适的流量，待通管产生的气泡由坩埚逸出后重新开始搅拌，整个过程约4小时；5.4.1.4T型全铂单坩埚成型的工艺特点对于容积仅30L的T炉来说，由于温度、流量、液位等处于不断变化之中，因此具有随机应变的工艺特点，也就意味着对操作者技能及经验的依赖性较强，实际操作中不会下达具体的成型工艺，而是采用专人进行操作，当然也存在一些大的原则，以下作简要介绍：

开始阶段：由于整个成型过程只有4小时，要求操作者作好充分的准备工作，在玻璃液排出后10分钟内将成型状态调整正常。成型阶段：由于成型过程中液位及玻璃液温度逐渐下降，操作者要连续观察流量的变化，逐渐调整熔炉温度及牵引速度，保持成型规格；5.4.1.5T型全铂单坩埚炉的应用与发展T型炉主要应用于稀粘度、侵蚀性强的光学玻璃牌号的熔炼，包括大部分镧系玻璃和具有类似性质的光学玻璃，但由于均化能力相对较弱及硅碳棒加热器的温度限制，对粘度相对大的镧系玻璃（一般是含钡的镧玻璃）及需要1450℃以上熔炼温度的玻璃是不适合的。T炉经过多年的不断改进，由于斜出料管型稳定性、操作性更强，逐渐由直出料管型向斜出料管型发展。5.4.2L型全铂单坩埚熔炼5.4.2.1概述L炉可生产的光学玻璃牌号范围广，如K类、ZK类、ZF类、F类、LAK类、LAF类、ZBAF类，ZLAF类等光学玻璃，也可生产粘度较大的其它光学玻璃，如TQ1、K561、XIN-50、9856等，因此出料管管径设计范围宽，可根据所生产玻璃粘度的大小，出料管直径可设计范围为Ø4.5mm至Ø30mm,最初单坩埚生产玻璃，只有该炉型采用漏料方式，因此被命名为L（漏的声母）型炉。目前，在L炉及T炉的结构基础上，成功改造成了另一种T炉结构，如下“40L斜出料管T炉铂器示意图”所示。5.4.2.2L型全铂单坩埚的结构与功能L炉主要由炉架、炉体、加热器、套筒、铂器、搅拌机、成型机、牵引炉、动力控制系统组成，其中核心结构是铂器系统。各部分的功能简介如下：铂器系统：作为容器，完成化工原料的熔化，并将熔融液体均化、除泡、排出至成型机，材料全部采用铂及铂合金；套筒：由耐火材料构成，多采用刚玉莫莱石，功能是支撑高温强度差的铂器系统；加热器：由数根硅钼棒组成，受控加热炉体内空间，使炉内温度按需要变化；炉体：由高温耐火砖及非标耐火板砌筑而成，功能是利用其良好的绝热性能减少炉内热能的散失，保证炉外温度处于安全范围并能实现较快的降温；搅拌机：主要由钢件构成的悬臂式搅拌机，功能是带动搅拌器旋转；成型机：主要由钢件构成，功能是将高温熔液急速冷却为固态玻璃体并形成需要的形状；牵引炉：由传动系统、加热系统等组成，功能是将玻璃胚料进行初退火；炉架：主要由钢件构成，功能是支撑炉体、套筒、搅拌机、加热器等；动力控制系统：主要由电器元件构成，按需要为加热器提供电源。以下重点介绍铂器系统的结构及功能：搅拌器搅拌器40L斜出料管T炉铂器示意图65L直出料管L炉铂器示意图埚体斜出料管直出料管埚体搅拌器搅拌器40L斜出料管T炉铂器示意图65L直出料管L炉铂器示意图埚体斜出料管直出料管埚体如上左图，L炉铂器主要由搅拌器、埚体、出料管三部分组成。上右图为65L直出料管L炉铂器示意图，上右图为40L斜出料管T炉铂器示意图。65L直出料管L炉采用直管漏料，搅拌器叶片为浆叶式，优势在于容积大，产量高，对生产粘度较大的玻璃，因为其搅拌器叶片为浆叶式，均化效果好，缺点在于对生产低粘度玻璃条纹质量不易控制。40L斜出料管T炉参考L炉及T炉进行改进，目前发展成40L斜出料管T炉铂器结构，起到了稳定条纹质量的效果，同时也适用于部分粘度极小的光学玻璃的生产，但是否对生产较高粘度及高粘度玻璃是否实用，目前还未在该炉型生产过高粘度玻璃，因此还有待进一步证实。搅拌器：由铂及铂铑合金构成的浆叶式搅拌装置，在搅拌机的带动下翻动玻璃使之均化；出料管：由铂构成的直管状装置，在熔炼过程完成后受控地将玻璃液排出进行成型过程；5.4.2.3L型全铂单坩埚熔炼工艺特点首先L型单坩埚炉具有单坩埚炉共同的工艺特点，即间歇式生产方式，其次又与T炉等单坩埚不同，因其搅拌器叶片为浆叶式，均化效果好，不需要鼓泡，加料时，搅拌器可提升，较以前30L直出料管T炉而言，工艺得以简化，因采用环形加热方式，使熔炉升温快，又容积较T炉大而熔化粉料面大，对熔炼相同牌号玻璃而言，所使用温度可比T炉使用温度低20-30℃，熔炼生产的光学玻璃，着色度较T炉好，因此对着色度质量要求高的光学玻璃，可考虑在L炉上生产，典型的工艺过程如下图：1320℃1340℃1150℃60HZ30HZ加料阶段化料阶段高搅阶段澄清除泡快速降温通管排料1320℃1340℃1150℃60HZ30HZ加料阶段化料阶段高搅阶段澄清除泡快速降温通管排料上图说明，L炉的工艺分为加料阶段、化料阶段、高速搅拌阶段、澄清阶段、快速降温阶段、通管排料阶段，总时间约26小时，计算升温的时间，大约28小时熔炼1埚玻璃。加料阶段：通常用液相线以上100—200摄氏度的工艺温度加料8小时左右完成该过程，其间混合化工原料发生复杂的物化反应形成玻璃熔液。化料阶段：使用与上一阶段相同的温度1.5—2.5小时,目的是让化工原料充分熔化同时粘度减小，以利搅拌；高速搅拌阶段：大部分光学玻璃生产适当提高温度再保温进行搅拌和鼓泡约4-5小时，使整埚玻璃液均匀一致，在该过程结束前进行取样、折射率测定、校正等操作。但对粘度大的玻璃，则在搅拌时，则需要提升搅拌器进行表面搅拌，半搅，全搅相结合的工艺，才能达到玻璃液均匀一致的效果。澄清出泡阶段：在玻璃液静止状态下使用不低于上阶段的温度保温4-5小时左右，目的是让气泡自由聚集、上浮、逸出；但对粘度大的玻璃，采用澄清阶段低速搅拌，由于其搅拌器叶片翻滚作用明显，低速搅拌利于气泡的上浮和逸出。快速降温阶段：大部分玻璃用断电降温的方式降温至析晶上限以上的合适温度再保温约1小时，同时进行由快到慢的搅拌，目的是使整埚玻璃液均匀具有适合成型的粘度；但对粘度大的玻璃，则采用4-6小时的低速搅拌，避免搅拌快产生条纹。通管排料阶段：停止搅拌升出料管温度至玻璃液温度以上50—100℃，再加热出料管管口，玻璃液流出后通过控制出料管温度得到合适的流量，待通管产生的气泡由坩埚逸出后重新开始搅拌，整个过程约4-6小时5.4.2.4L型全铂单坩埚成型的工艺特点对于容积仅65L的L炉来说，由于温度、流量、液位等处于不断变化之中，因此具有随机应变的工艺特点，也就意味着对操作者技能及经验的依赖性较强，实际操作中不会下达具体的成型工艺，而是采用专人进行操作，当然也存在一些大的原则，以下作简要介绍：开始阶段：由于整个成型过程只有4-6小时，要求操作者作好充分的准备工作，在玻璃液排出后10分钟内将成型状态调整正常。成型阶段：由于成型过程中液位及玻璃液温度逐渐下降，操作者要连续观察流量的变化，逐渐调整熔炉温度及牵引速度，保持成型规格；5.4.2.5L型全铂单坩埚炉的应用与发展L型炉不仅应用于稀粘度、侵蚀性强的光学玻璃牌号的熔炼，包括大部分镧系玻璃和具有类似性质的光学玻璃，也可应用于高粘度品种玻璃的生产，根据其结构特点，高粘度玻璃的条纹质量较低，一般只能达到C级以下，而低粘度玻璃的条纹质量较高，可达到B级；就低粘度玻璃的成型而言，斜出料管炉型比直出料管炉型好。需要1600℃以上熔炼温度的玻璃及对含铅量高的非环保玻璃是不适合生产的。L炉因可生产玻璃的品种多，有其保留和发展的价值，由于其直出料管型条纹质量不易控制，其搅拌器叶片结构对粘度大的玻璃均化效果不理想，因此，有待向斜管方式发展，以及对搅拌器进行改进，以适用于更广范围光学玻璃的生产。5.4.3全铂池炉二次连续熔炼5.4.3.1概述设计全铂池炉的目的主要是为了满足大批量稀粘度、侵蚀性强的光学玻璃生产需要。由于和玻璃液接触部分均用铂器制作，成本非常高，每台池炉大约需要铂金65公斤左右，所以池炉容积相对较小（我公司目前有200L/D和300L/D两种池炉）。2000年第一台全铂池炉在奥格公司建成投产，月生产能力约15--20吨，现中试部和奥格公司共有6条全铂池炉生产线，生产能力达到了1000吨/年。5.4.3.2全铂池炉的结构与功能全铂池炉主要由炉架、炉体、加热器、套筒、铂器、搅拌机、成型机、牵引炉、动力控制系统组成，其中核心结构是铂器系统。各部分的功能简介如下：铂器系统：作为容器，完成熟料的熔化，并将熔融液体均化、除泡、排出至成型机，材料全部采用铂及铂合金；套筒：由耐火材料构成，多采用刚玉莫来石，以保护铂器系统不受发热体侵蚀及避免铂器系统在高温下变形。加热器：由硅钼棒和硅碳棒间接加热，出料管部分采用直接通电加热，总功率100200KW。炉体：由高温耐火砖及非标耐火板砖砌筑而成，功能是利用其良好的绝热性能减少炉内热能的散失，保证炉外温度处于安全范围并能实现较快的降温。搅拌机：主要由钢件构成的桥式搅拌机和悬臂式搅拌机两种，功能是带动搅拌器旋转，使玻璃液能充分均化。成型机：主要由钢件构成，功能是将高温熔液急速冷却为固态玻璃体并形成需要的形状；牵引炉：由传动系统、加热系统等组成，功能是将玻璃胚料进行初退火；炉架：主要由钢件构成，功能是支撑炉体、套筒、搅拌机、加热器等；动力控制系统：主要由电器元件构成，按需要为加热器提供电源。以下重点介绍铂器系统的结构及功能：鼓泡管出料池搅拌器 出料管加料池澄清池连接管如上图，全铂池炉铂器主要由加料池、澄清池、连接管、出料池、搅拌器和出料管六部分组成。鼓泡管：由铂构成的管状装置，将洁净的空气或其它气体导入熔液中，使熔液翻腾，均化熔液；加料池：由前后两部分组成，有效容积50L。前半部分主要完成熟料的熔化，后半部分主要完成玻璃液的均化。澄清池：由铂构成的容器，有效容积30L。通过高温使玻璃内的大气泡溢出。连接管：由铂构成的容器，有效容积5L。通过降温使玻璃内的小气泡被充分吸收。出料池：由铂构成的容器，有效容积10L。调节合适的温度，使玻璃液达到适合出炉的粘度。搅拌器：由铂及铂铑合金构成的圆盘式搅拌装置，在搅拌机的带动下旋转切割、翻动玻璃使之均化。出料管：由铂构成的管状装置，在熔炼过程完成后，受控地将玻璃液排出进行成型过程。5.4.3.3全铂池炉二次连续熔炼工艺特点全铂池炉的工艺分为加料阶段、澄清除泡阶段、快速降温阶段、均化阶段、成型阶段。加料阶段：全铂池炉采用传送皮带，平稳、匀速地将熟料加入加料池内；加料温度比单坩埚直接加粉料的温度通常低100—150℃；通过前后两根鼓泡管辅助化料和均化，使玻璃液的常数稳定。澄清出泡阶段：通过高温，使气泡自由聚集、上浮、溢出；澄清时间大约2—4小时。快速降温阶段：通过连接管降温至析晶上限以上的合适温度，降温时间0.5小时左右。均化阶段：通过搅拌器搅拌、切割，消除玻璃液内的条纹，同时使玻璃液内的温度均匀。5.4.3.4全铂池炉二次连续熔炼成型的工艺特点为了使成型处于一个相对稳定的阶段，成型中必须恒温、恒流、恒速。同时对于低粘度易析晶的玻璃必须定时清、冲管，以清除管内和管口的析晶物，避免条纹的产生。以下作简要介绍：恒温：出料管各点的