光学玻璃熟料的制造装置及制造方法与流程

1.本发明属于玻璃生产技术领域，具体涉及一种光学玻璃熟料的制造装置及制造方法。


背景技术：

2.氟磷酸盐光学玻璃由于具有低的色散和特殊色散性能，在光学设计中适宜用作消除高阶色差的透镜材料。此类玻璃因为含有较多的氟化物，很容易在熔炼过程中出现挥发，导致成份不稳定，所以生产过程中大部分都是先把氟磷酸盐光学玻璃原料熔炼成熟料，然后将熟料进行二次熔炼确保氟磷酸盐光学玻璃熔炼的稳定性。
3.目前，生产氟磷酸盐光学玻璃熟料的过程都是一锅一锅地间隔生产，每锅生产时先向单坩埚投入玻璃原料粉料，然后经高温熔炼均化、排料，制备成玻璃熟料。如图1所示，现有制造氟磷酸盐光学玻璃熟料的装置包括加料器1、熔炼容器2、上鼓泡管3、排料管5和冷却箱6，加料器1的出料口与熔炼容器2的进料口对应，熔炼容器2的熔炼腔中设有玻璃液位线4，上鼓泡管3的出气口伸入熔炼容器2的熔炼腔中并处于玻璃液位线4以下，排料管5设置在熔炼容器2的底部并与熔炼容器2的熔炼腔相连通，排料管5的排料口与冷却箱6的熟料槽相对应，冷却箱6内设有冷却腔，冷却箱6上设有分别与冷却腔相连通的冷却介质进口7和冷却介质出口8。
4.利用现有装置制造玻璃熟料过程中，每次生产投入玻璃原料后需要等待熔化，再通过上鼓泡管3鼓泡，然后升温排料管5进行排料，玻璃液排放完后在熟料槽中冷却成型为玻璃熟料；也即每一锅玻璃熟料的生产过程，中途不能投入玻璃原料。由于现有的装置只能一锅一锅地生产玻璃熟料，生产并不连续，且制成的玻璃熟料尺寸往往较大，还需要人工进行敲碎，不仅生产效率较低，人工劳动强度大，而且破碎的玻璃熟料容易飞溅导致投入产出率低；另外，生产多锅玻璃熟料过程中需要对熔炼容器2反复升温、降温，极易导致铂金材质的熔炼容器2受损，损坏后必须进行停炉修理，严重影响生产效率。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种光学玻璃熟料的制造装置，旨在解决现有制造氟磷酸盐光学玻璃熟料的装置生产效率较低的问题。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃熟料的制造装置，包括加料器、熔炼容器、排料管和下鼓泡管，所述加料器的出料口处于熔炼容器的上侧并与熔炼容器的进料口对应；所述熔炼容器的内腔中设置有竖隔板，所述竖隔板将熔炼容器的内腔分隔为熔炼区和放料区，且竖隔板的下部设有将熔炼区和放料区连通的玻璃液过孔，所述熔炼区的顶部开口为熔炼容器的进料口，所述下鼓泡管和排料管均设置在熔炼容器的底部并分别与熔炼区和放料区相连通。
7.进一步的是，该制造装置还包括带传送机构的牵引退火炉，所述牵引退火炉内设有冷却通道，所述冷却通道的顶部设置有至少两个沿冷却通道间隔分布的冷却风扇，所述
传送机构的传送网带穿过牵引退火炉的冷却通道设置，且传送网带的送料前端和送料末端分别与牵引退火炉的炉进口和炉出口对应，所述排料管的排料口处于传送网带的上侧并与传送网带的送料前端相对应。
8.进一步的是，任意相邻的两个冷却风扇之间均设置有处于传送网带上侧的温度传感器。
9.进一步的是，所述温度传感器为热电偶，所述热电偶的探头端穿过牵引退火炉的顶壁并伸入冷却通道中。
10.进一步的是，该制造装置还包括控制器，所述温度传感器和冷却风扇分别与控制器电性连接。
11.进一步的是，该制造装置还包括熟料箱，所述熟料箱处于传送网带的下侧，且熟料箱的进料口与传送网带的送料末端相对应。
12.本发明还提供了一种光学玻璃熟料的制造方法，该制造方法采用上述的光学玻璃熟料的制造装置生产制造光学玻璃熟料。
13.进一步的是，该制造方法包括下列步骤：
14.步骤一，将玻璃原料通过加料器添加入熔炼容器内腔的熔炼区中，然后通过加热装置对加入熔炼区中的玻璃原料进行加热使之熔化为玻璃液，继续加热玻璃液并通过下鼓泡管对熔炼区中的玻璃液鼓气使之均化；
15.步骤二，均化后的玻璃液从竖隔板下部的玻璃液过孔流入放料区中，之后通过排料管将放料区中的玻璃液排放至传送网带的送料前端上；
16.步骤三，通过加料器向熔炼容器内腔的熔炼区中持续添加玻璃原料；然后通过传送机构的传送网带对玻璃液进行牵引，同时打开冷却风扇风扇进行强制冷却，使得传送网带上的玻璃液在穿过冷却通道的过程中先冷却成型为大块熟料、再由大块熟料碎裂为小块熟料，最后被输送至传送网带的送料末端。
17.进一步的是，步骤一中将熔炼玻璃原料的温度控制在700～1100℃，步骤二中待放料区中的玻璃液达到玻璃液位线后再排放玻璃液。
18.进一步的是，步骤三还包括通过温度传感器实时检测冷却通道中的冷却温度并反馈给控制器，当检测到的冷却温度值低于控制器中预设的设定范围时，则由控制器控制冷却风扇减小输出功率；当检测到的冷却温度值高于控制器中预设的设定范围时，则由控制器控制冷却风扇增大输出功率。
19.本发明的有益效果是：该制造装置通过在熔炼容器的内腔中设置竖隔板将其分隔为熔炼区和放料区，并在竖隔板下部开设将熔炼区和放料区连通的玻璃液过孔，如此在熔炼区中可熔炼且均化玻璃液，之后通过玻璃液过孔流入放料区中，再由排料管排出生产玻璃熟料，因此生产过程中向熔炼区中投入玻璃原料，确保放料区中始终有玻璃液可供外排，即可实现不间断地生产玻璃熟料，大大提高了生产效率。而且，由于利用该制造装置能够连续生产玻璃熟料，大大减小了对熔炼容器的损伤，保证了生产效率，并节约了维护成本。通过设置具有冷却通道的牵引退火炉，能够通过传送机构的传送网带对玻璃液进行牵引穿过冷却通道，使排料管排出的玻璃液先快速成型为大块熟料，再由大块熟料快速冷却碎裂为小块熟料，不再需要人工进行熟料的破碎工作，进一步提高生产效率的同时大大降低了人工劳动强度，且碎裂的熟料不容易飞溅，提高了投入产出率，降低了制造成本。
附图说明
20.图1是现有制造氟磷酸盐光学玻璃熟料的装置的实施结构示意图；
21.图2是本发明中光学玻璃熟料的制造装置的实施结构示意图；
22.图中标记为：加料器1、熔炼容器2、上鼓泡管3、玻璃液位线4、排料管5、冷却箱6、冷却介质进口7、冷却介质出口8、竖隔板9、下鼓泡管10、传送网带11、牵引退火炉12、温度传感器13、冷却风扇14、熟料箱15。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
24.如图2所示，光学玻璃熟料的制造装置，包括加料器1、熔炼容器2、排料管5和下鼓泡管10，所述加料器1的出料口处于熔炼容器2的上侧并与熔炼容器2的进料口对应；所述熔炼容器2的内腔中设置有竖隔板9，所述竖隔板9将熔炼容器2的内腔分隔为熔炼区和放料区，且竖隔板9的下部设有将熔炼区和放料区连通的玻璃液过孔，所述熔炼区的顶部开口为熔炼容器2的进料口，所述下鼓泡管10和排料管5均设置在熔炼容器2的底部并分别与熔炼区和放料区相连通。
25.该制造装置通过在熔炼容器2的内腔中设置竖隔板9将其分隔为熔炼区和放料区，并在竖隔板9下部开设将熔炼区和放料区连通的玻璃液过孔，如此在熔炼区中可熔炼且均化玻璃液，之后通过玻璃液过孔流入放料区中，再由排料管5排出生产玻璃熟料，因此生产过程中只需向熔炼区中投入玻璃原料确保放料区中始终有玻璃液可供外排，即可实现不间断地生产玻璃熟料。
26.其中，加料器1用于向熔炼容器2内腔的熔炼区中投入玻璃原料，其可以为多种，优选为电动加料器；一般通过加料器1连续向熔炼区中投入玻璃原料，连续投料不会妨碍熔化玻璃液以一定流量连续从排料管5排出进入下一工序；在不妨碍熔化玻璃液以基本一定的流量连续从排料管5排出进入下一工序为限度，即确保连续生产玻璃熟料的前提下，也可以通过加料器1向熔炼容器2内腔的熔炼区中间歇地投入玻璃原料；该间歇投料过程，需要确保放料区中始终有玻璃液可供外排；优选使加入的玻璃原料与流出的玻璃液保持一个平衡，使熔炼容器2中的玻璃液的液位基本保持不变。加料器1的出料口与熔炼容器2的进料口对应是指从加料器1的出料口处送出的玻璃原料能够从熔炼容器2的进料口落入熔炼区中。
27.熔炼容器2主要用于熔炼玻璃原料，其容积优选为20～1000l；熔炼容器2一般采用耐高温、耐腐蚀的金属材料制作，优选由铂金或铂金合金制成；熔炼容器2可以为多种，优选为坩埚；为了提高坩埚的使用寿命并提高熔炼效果，优选在坩埚的内壁上设置由耐高温、耐腐蚀的耐火材料制成的内衬。熔炼容器2上通常设置有加热熔化玻璃原料的加热装置，加热装置可以为多种，优选为碳棒。
28.排料管5主要用于将放料区的均化玻璃液排出，以生产玻璃熟料；排料管5设置时，优选将其倾斜设置，以便控制玻璃液排出的流速。
29.竖隔板9主要将熔炼容器2的内腔分隔为熔炼区和放料区，且在竖隔板9的下部开设玻璃液过孔将熔炼区和放料区连通，如此可向熔炼区间歇或连续投入玻璃原料，将玻璃原料熔炼为玻璃液并使之均化后从玻璃液过孔流入放料区，放料区中的玻璃液能够连续排出，实现玻璃熟料的连续生产。
30.下鼓泡管10主要用于向熔炼区中的玻璃液鼓气，以使玻璃液均化。优选通过下鼓泡管10向熔炼区中的玻璃液通入氧气。
31.作为本发明中制造装置的一种优选方案，再如图2所示，该制造装置还包括带传送机构的牵引退火炉12，所述牵引退火炉12内设有冷却通道，所述冷却通道的顶部设置有至少两个沿冷却通道间隔分布的冷却风扇14，所述传送机构的传送网带11穿过牵引退火炉12的冷却通道设置，且传送网带11的送料前端和送料末端分别与牵引退火炉12的炉进口和炉出口对应，所述排料管5的排料口处于传送网带11的上侧并与传送网带11的送料前端相对应。
32.通过设置具有冷却通道的牵引退火炉12，能够通过传送机构的传送网带11对玻璃液进行牵引穿过冷却通道，使排料管5排出的玻璃液先快速成型为大块熟料，再快速降温利用玻璃热胀冷缩的原理使大块熟料碎裂为小块熟料，因此不再需要人工进行熟料的破碎工作，提高了玻璃熟料生产的自动化程度，进一步提高生产效率的同时大大降低了人工劳动强度，而且碎裂的熟料不容易飞溅，确保了熟料的出产量。
33.牵引退火炉12的传送机构主要用于将玻璃液从传送网带11的送料前端输送至从传送网带11的送料末端，从而制备小块熟料；小块熟料是尺寸与大块熟料相比尺寸较小的熟料；传送机构一般包括主动轮、从动轮、传送网带11和驱动装置，主动轮和从动轮可转动地设置，传送网带11套设在主动轮和从动轮上，驱动装置与主动轮传动连接。
34.冷却风扇14主要用于朝向传送网带11吹冷却风，以使传送网带11上的玻璃液成型为大块熟料，或是使传送网带11上的大块熟料快速冷却碎裂为小块熟料。
35.为了便于检测冷却通道中的冷却温度，通常在任意相邻的两个冷却风扇14之间均设置处于传送网带11上侧的温度传感器13。温度传感器13可以为多种，例如：红外传感器、测温仪、热电偶等；为了方便安装并节约成本，温度传感器13优选为热电偶，设置时将热电偶的探头端穿过牵引退火炉12的顶壁并伸入冷却通道中。
36.为了便于有效控制冷却风扇14的输出功率，以确保冷却通道的冷却温度，从而可使高温大块熟料有效碎裂为小块熟料，该制造装置还包括控制器，所述温度传感器13和冷却风扇14分别与控制器电性连接。控制时，通过温度传感器13实时检测冷却通道中的冷却温度并反馈给控制器，当检测到的冷却温度值低于控制器中预设的设定范围时，则由控制器控制冷却风扇14减小输出功率；当检测到的冷却温度值高于控制器中预设的设定范围时，则由控制器控制冷却风扇14增大输出功率。设定范围一般根据成型为大块熟料时的温度及该温度的大块熟料能够碎裂的温度差进行确定。当设置的温度传感器13为两个及以上时，可在控制器中预设降温曲线，并以此分别控制各冷却风扇14的输出功率，从而控制冷却通道内炉进口至炉出口之间的温度梯度。
37.为了便于收集小块熟料，该制造装置还包括熟料箱15，所述熟料箱15处于传送网带11的下侧，且熟料箱15的进料口与传送网带11的送料末端相对应。
38.光学玻璃熟料的制造方法，该制作方法采用上述的光学玻璃熟料的制造装置生产制造光学玻璃熟料。
39.该制造方法包括下列步骤：
40.步骤一，将玻璃原料通过加料器1添加入熔炼容器2内腔的熔炼区中，然后通过加热装置对加入熔炼区中的玻璃原料进行加热使之熔化为玻璃液，继续加热玻璃液并通过下
鼓泡管10对熔炼区中的玻璃液鼓气使之均化；
41.步骤二，均化后的玻璃液从竖隔板9下部的玻璃液过孔流入放料区中，之后通过排料管5将放料区中的玻璃液排放至传送网带11的送料前端上；
42.步骤三，通过加料器1向熔炼容器2内腔的熔炼区中持续添加玻璃原料；然后通过传送机构的传送网带11对玻璃液进行牵引，同时打开冷却风扇14风扇进行强制冷却，使得传送网带11上的玻璃液在穿过冷却通道的过程中先冷却成型为大块熟料、再由大块熟料碎裂为小块熟料，最后被输送至传送网带11的送料末端。
43.该制造方法特别适用于含氟光学玻璃熟料的制造，优选制造如下成分的光学玻璃，以质量百分比计：
44.sio2：10％～30％及/或
45.bao：10％～30％及/或
46.f2：10％～30％及/或
47.na2o：2％～20％及/或
48.la2o3：1％～10％及/或
49.p2o5：2％～30％及/或
50.sb2o3：0％～1％及/或
51.nb2o5：2％～10％；
52.不含pbo、as2o3等非环保原料。
53.为了有效熔炼光学玻璃的玻璃原料，并提高生产的连续性，优选的，步骤一中将熔炼玻璃原料的温度控制在700～1100℃，步骤二中待放料区中的玻璃液达到玻璃液位线4后再排放玻璃液。
54.作为本发明中制造方法的一种优选方案，步骤三还包括通过温度传感器13实时检测冷却通道中的冷却温度并反馈给控制器，当检测到的冷却温度值低于控制器中预设的设定范围时，则由控制器控制冷却风扇14减小输出功率；当检测到的冷却温度值高于控制器中预设的设定范围时，则由控制器控制冷却风扇14增大输出功率。
55.实施例
56.采用本发明制造方法制造氟磷酸盐光学玻璃熟料，氟磷酸盐光学玻璃的成分以质量百分比计含sio2：30％、bao：20％、f：15％、p2o5：20％、la2o3：5％、na2o：5％、b2o3：5％，制造过程如下：
57.s1、将玻璃原料通过加料器1添加入熔炼容器2内腔的熔炼区中，然后通过加热装置对加入熔炼区中的玻璃原料进行加热使之熔化为玻璃液，继续加热玻璃液并通过下鼓泡管10对熔炼区中的玻璃液鼓气使之均化；
58.s2、均化后的玻璃液从竖隔板9下部的玻璃液过孔流入放料区中，之后通过排料管5将放料区中的玻璃液排放至传送网带11的送料前端上；
59.s3、通过加料器1向熔炼容器2内腔的熔炼区中持续添加玻璃原料；然后通过传送机构的传送网带11对玻璃液进行牵引，同时打开冷却风扇14风扇进行强制冷却，使得传送网带11上的玻璃液在穿过冷却通道的过程中先冷却成型为大块熟料、再由大块熟料碎裂为小块熟料，最后被输送至传送网带11的送料末端，落入熟料箱15中。
60.经检测，所制造的氟磷酸盐光学玻璃熟料的折射率为1.59280
±
0.00050，阿贝色
散系数为68.34
±
0.5％，投入产出率达到95％以上。