本發(fā)明涉及石英玻璃氣煉，尤其涉及一種氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制設(shè)備及熔制工藝。

背景技術(shù)：

1、石英錠氣煉技術(shù)是目前石英玻璃錠的主要技術(shù)之一，采用氣煉法生產(chǎn)的石英玻璃純度高、氣泡少，產(chǎn)品質(zhì)量高?，F(xiàn)有的氣煉石英錠技術(shù)，是在一個(gè)下部開(kāi)放的熔爐內(nèi)在上部使用氫氧燃燒器加熱底錠并向其送料，氫氧燃燒器將石英粉原料融化，并使融化后的原料沉積在底錠上，同時(shí)在成型通道內(nèi)使底錠下降形成圓柱形石英錠。傳統(tǒng)氣煉技術(shù)生產(chǎn)成型的石英錠高度一般在300mm到600mm之間，為提高石英玻璃錠的成型高度并縮短成型時(shí)間，石英玻璃錠的氣煉連續(xù)熔制工藝成為行業(yè)研究重點(diǎn)。

2、本申請(qǐng)人在先公開(kāi)號(hào)為cn220597292u的專利文件，其公開(kāi)了“一種生產(chǎn)長(zhǎng)規(guī)格石英錠的熔爐結(jié)構(gòu)”，其加大了熔爐深度，并在爐膛下方設(shè)置了保溫腔和冷卻腔，使用爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔膺M(jìn)行保溫，可以在保證成型質(zhì)量的情況下生產(chǎn)出具有更高高度的石英錠產(chǎn)品，提高了生產(chǎn)石英錠的規(guī)格長(zhǎng)度，并且可以將已成型的石英錠在升降過(guò)程中進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)了對(duì)石英玻璃錠的連續(xù)熔制，減少能源消耗，節(jié)省石英錠的生長(zhǎng)時(shí)間，提高石英錠的生產(chǎn)效率。但是，該技術(shù)方案所生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格較為單一，而且其使用爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔鈱?duì)成型通道外的保溫腔進(jìn)行保溫，由于高溫?zé)煔獾臏囟炔⒉环€(wěn)定，成型通道上部的熔融石英玻璃可能因溫度過(guò)高或溫度過(guò)低而產(chǎn)生氣泡、波紋等缺陷，影響石英玻璃錠的成型質(zhì)量；同時(shí)，下行的高溫?zé)煔饬飨虮厍粫r(shí)，高溫?zé)煔鈨?nèi)含有的雜質(zhì)容易對(duì)成型通道上端的石英玻璃錠產(chǎn)生不良影響，造成石英玻璃錠的成型質(zhì)量較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的現(xiàn)有熔爐結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格較為單一，高溫?zé)煔獾臏囟炔环€(wěn)定以及高溫?zé)煔鈨?nèi)含有的雜質(zhì)造成石英玻璃錠成型質(zhì)量較差的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案。

2、本發(fā)明一種氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制設(shè)備，包括設(shè)有觀察窗的爐殼、隔熱保溫層、爐膛和進(jìn)料口的爐體，所述爐膛內(nèi)腔下部設(shè)有溶液池，所述溶液池底部向下延伸設(shè)有成型通道，所述爐體一側(cè)設(shè)有位于所述溶液池上方的連接有第一風(fēng)機(jī)的多向煙道，所述成型通道上下方向外周依次設(shè)有連接至所述多向煙道的位于所述爐膛下部的保溫腔和位于所述爐膛下方的降溫腔，所述保溫腔內(nèi)設(shè)有熱電偶和環(huán)繞所述成型通道外壁的電熱絲，所述成型通道正下方設(shè)有使石英玻璃錠緩慢下降生長(zhǎng)的緩降機(jī)構(gòu)。

3、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述多向煙道包括與所述第一風(fēng)機(jī)連通的排氣煙道和與所述保溫腔連通的保溫?zé)煹馈?/p>

4、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述保溫腔設(shè)有與所述降溫腔連通的溢流通道，所述降溫腔設(shè)有連接至外部風(fēng)機(jī)的氣體出口。

5、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述成型通道連接有可拆卸成型管，所述可拆卸成型管包括與所述成型通道內(nèi)壁貼合的成型壁，所述成型壁上下兩端分別連接有與所述溶液池連接的流入部和內(nèi)徑逐漸增大的脫離部。

6、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述降溫腔下方設(shè)有速冷腔，所述速冷腔連接有第二風(fēng)機(jī)。

7、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述爐體下端固定連接有加工支架，所述加工支架連接有上下分布的第一升降部件和第二升降部件，所述第一升降部件和所述第二升降部件分別設(shè)有可將石英玻璃錠夾緊的第一夾持環(huán)和第二夾持環(huán)，所述第一升降部件和所述第二升降部件與所述緩降機(jī)構(gòu)下降速度一致。

8、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述第二升降部件下部設(shè)有可沿所述第二升降部件水平方向移動(dòng)的用于切割石英玻璃錠的切割部件。

9、本發(fā)明還包括一種氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制工藝，包括如下步驟：

10、s1：緩降機(jī)構(gòu)承載一個(gè)與成型通道相匹配的底錠，并上升至成型通道下端，同時(shí)將氫氧燃燒器安裝在進(jìn)料口，石英粉料倉(cāng)內(nèi)裝滿石英粉原料；

11、s2：預(yù)熱爐膛、熔液池和成型通道，預(yù)熱過(guò)程中，緩降機(jī)構(gòu)推動(dòng)底錠上升至成型通道上端；

12、s3：當(dāng)爐膛內(nèi)的溫度達(dá)到1750℃以上時(shí)，氫氧燃燒器繼續(xù)燃燒并融化石英粉原料，液態(tài)的石英玻璃溶液流向底錠上，開(kāi)始時(shí)給料量為每分鐘6-10克，從觀察窗觀察石英粉原料融化情況，當(dāng)原料熔化情況良好，錠面光滑透明，無(wú)氣泡時(shí)，隨著爐膛內(nèi)溫度的升高，增加給料量每分鐘1g-3g，直至給料量增加到每分鐘30g-35g；

13、s4：當(dāng)石英粉原料被充分熔化并從底錠溢流至熔液池時(shí)，緩降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)底錠開(kāi)始緩慢旋轉(zhuǎn)下降，并對(duì)保溫腔和降溫腔的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，直至成型的石英玻璃錠隨緩降機(jī)構(gòu)下降至成型通道下方；

14、s5：緩降機(jī)構(gòu)拉動(dòng)石英玻璃錠下降至第一升降部件和第二升降部件處時(shí)，第一升降部件和第二升降部件夾持石英玻璃錠并與緩降機(jī)構(gòu)保持同樣的旋轉(zhuǎn)下降速度，同時(shí)切割部件切除底錠，之后根據(jù)設(shè)定的石英玻璃錠的切割長(zhǎng)度，第二升降部件松開(kāi)石英玻璃錠，帶動(dòng)切割部件向上移動(dòng)，移動(dòng)至切割長(zhǎng)度后，第二升降部件夾持石英玻璃錠，并使切割部件對(duì)石英玻璃錠進(jìn)行切割，切割后，第二升降部件繼續(xù)拉動(dòng)石英玻璃錠，第一升降部件向上移動(dòng)并繼續(xù)拉動(dòng)石英玻璃錠，如此反復(fù)完成對(duì)石英玻璃錠的連續(xù)熔制切割。

15、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述步驟s2中，首先向氫氧燃燒器通入少量氫氧氣對(duì)爐膛、熔液池和成型通道進(jìn)行預(yù)熱，氫氧氣總量由每小時(shí)5立方米逐步增加，先快速升溫到1200℃，然后按照每小時(shí)10-20℃的升溫速度將爐膛內(nèi)溫度預(yù)熱到1750℃以上，穩(wěn)定后氫氧氣總量為每小時(shí)35立方米，氫氧氣比例為2：1。

16、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述步驟s4中，根據(jù)保溫腔和降溫腔內(nèi)熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)控的溫度，調(diào)節(jié)第一風(fēng)機(jī)對(duì)多向煙道的抽氣量以及出氣口的出氣量。

17、本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明的熔制設(shè)置的成型通道安裝有可拆卸成型管，可根據(jù)所需石英玻璃錠的形狀進(jìn)行更換不同規(guī)格的可拆卸成型管，提高產(chǎn)品生產(chǎn)的多樣性。爐體一側(cè)設(shè)有位于溶液池上方的多向煙道，多向煙道延伸有與第一風(fēng)機(jī)連通的排氣煙道和與保溫腔連通的保溫?zé)煹?，可?duì)高溫?zé)煔獾牧魍ㄟM(jìn)行控制，防止高溫?zé)煔鈱?duì)溶液池內(nèi)的石英玻璃溶液造成不良影響，使高溫?zé)煔馀懦龌蚋邷責(zé)煔馀欧胖帘厍贿M(jìn)行保溫，并配合保溫腔內(nèi)的電熱絲和熱電偶，實(shí)現(xiàn)保溫腔內(nèi)溫度的穩(wěn)定和精準(zhǔn)控制，保證石英玻璃錠的成型質(zhì)量。同時(shí)，保溫腔、降溫腔和速冷腔對(duì)石英玻璃錠的梯次降溫，保證石英玻璃錠的快速成型和切割，提高石英玻璃錠的生產(chǎn)效率。

技術(shù)特征：

1.一種氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制設(shè)備，包括設(shè)有觀察窗(105)的爐殼(101)、隔熱保溫層(102)、爐膛(103)和進(jìn)料口(104)的爐體(1)，其特征在于：所述爐膛(103)內(nèi)腔下部設(shè)有溶液池(4)，所述溶液池(4)底部向下延伸設(shè)有成型通道(5)，所述爐體(1)一側(cè)設(shè)有位于所述溶液池(4)上方的連接有第一風(fēng)機(jī)(3)的多向煙道(2)，所述成型通道(5)上下方向外周依次設(shè)有連接至所述多向煙道(2)的位于所述爐膛(103)下部的保溫腔(7)和位于所述爐膛(103)下方的降溫腔(8)，所述保溫腔(7)內(nèi)設(shè)有熱電偶(19)和環(huán)繞所述成型通道(5)外壁的電熱絲(18)，所述成型通道(5)正下方設(shè)有使石英玻璃錠緩慢下降生長(zhǎng)的緩降機(jī)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制設(shè)備，其特征在于：所述多向煙道(2)包括與所述第一風(fēng)機(jī)(3)連通的排氣煙道(201)和與所述保溫腔(7)連通的保溫?zé)煹?202)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制設(shè)備，其特征在于：所述保溫腔(7)設(shè)有與所述降溫腔(8)連通的溢流通道(701)，所述降溫腔(8)設(shè)有連接至外部風(fēng)機(jī)的氣體出口(16)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制設(shè)備，其特征在于：所述成型通道(5)連接有可拆卸成型管(6)，所述可拆卸成型管(6)包括與所述成型通道(5)內(nèi)壁貼合的成型壁(602)，所述成型壁(602)上下兩端分別連接有與所述溶液池(4)連接的流入部(601)和內(nèi)徑逐漸增大的脫離部(603)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制設(shè)備，其特征在于：所述降溫腔(8)下方設(shè)有速冷腔(9)，所述速冷腔(9)連接有第二風(fēng)機(jī)(17)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制設(shè)備，其特征在于：所述爐體(1)下端固定連接有加工支架(15)，所述加工支架(15)連接有上下分布的第一升降部件(10)和第二升降部件(12)，所述第一升降部件(10)和所述第二升降部件(12)分別設(shè)有可將石英玻璃錠夾緊的第一夾持環(huán)(11)和第二夾持環(huán)(13)，所述第一升降部件(10)和所述第二升降部件(12)與所述緩降機(jī)構(gòu)下降速度一致。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制設(shè)備，其特征在于：所述第二升降部件(12)下部設(shè)有可沿所述第二升降部件(12)水平方向移動(dòng)的用于切割石英玻璃錠的切割部件(14)。

8.一種氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制工藝，其特征在于，包括如下步驟

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制工藝，其特征在于：所述步驟s2中，首先向氫氧燃燒器通入少量氫氧氣對(duì)爐膛(103)、熔液池(4)和成型通道(5)進(jìn)行預(yù)熱，氫氧氣總量由每小時(shí)5立方米逐步增加，先快速升溫到1200℃，然后按照每小時(shí)10-20℃的升溫速度將爐膛103內(nèi)溫度預(yù)熱到1750℃以上，穩(wěn)定后氫氧氣總量為每小時(shí)35立方米，氫氧氣比例為2：1。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制工藝，其特征在于：所述步驟s4中，根據(jù)保溫腔(7)和降溫腔(8)內(nèi)的熱電偶(19)實(shí)時(shí)監(jiān)控的溫度，調(diào)節(jié)第一風(fēng)機(jī)(3)對(duì)多向煙道(2)的抽氣量以及出氣口(16)的出氣量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣煉連續(xù)熔制透明石英玻璃錠的熔制設(shè)備及熔制工藝，其中熔制設(shè)備包括設(shè)有觀察窗的爐殼、隔熱保溫層、爐膛和進(jìn)料口的爐體，爐膛內(nèi)腔下部設(shè)有溶液池，溶液池底部向下延伸設(shè)有成型通道，爐體一側(cè)設(shè)有位于溶液池上方的連接有第一風(fēng)機(jī)的多向煙道，成型通道上下方向外周依次設(shè)有連接至多向煙道的位于爐膛下部的保溫腔和位于爐膛下方的降溫腔，保溫腔內(nèi)設(shè)有熱電偶和環(huán)繞成型通道外壁的電熱絲，成型通道正下方設(shè)有使石英玻璃錠緩慢下降生長(zhǎng)的緩降機(jī)構(gòu)。本發(fā)明可提高產(chǎn)品生產(chǎn)的多樣性，可實(shí)現(xiàn)保溫腔內(nèi)溫度的穩(wěn)定和精準(zhǔn)控制，保溫腔、降溫腔和速冷腔對(duì)石英玻璃錠的梯次降溫，保證石英玻璃錠的成型質(zhì)量，提高石英玻璃錠的生產(chǎn)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：夏志貴,冉詩(shī)鵬,桑澳,王剛,馬欣欣,蔡朋根,陳孝碧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：潛江菲利華石英玻璃材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15