一种红外玻璃的真空熔化炉以及熔制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种红外玻璃的真空熔化炉，其结构包括相互独立、可根据需要进行连通和隔断封闭的上炉体和下炉体，从而通过在上炉体中实现红外玻璃的真空熔化，彻底隔绝环境水分的影响，并利用真空负压环境促进结构中羟基的分离，从而实现玻璃中羟基的驱除，之后在下炉体中进行红外玻璃熔体的常压出料，能够满足大尺寸、异形的红外玻璃制品成型的需要。本发明专利技术所述的红外玻璃真空熔化炉，能够获得良好光谱透过性能的红外玻璃，同时有效改善红外玻璃的性能稳定性和光学均匀性，并有利于大尺寸、异形红外玻璃制品的成型制备。

【技术实现步骤摘要】
一种红外玻璃的真空熔化炉以及熔制系统和方法
本专利技术涉及一种红外玻璃的真空熔化炉以及熔制系统和方法，属于红外玻璃熔制

技术介绍
红外玻璃具有良好的光学均匀性、较高的机械强度和表面硬度，制备和加工过程简单、制作成本低等特点，从而能够用于直径300mm以上口径头罩、光窗等大尺寸和异形红外器件的成型和加工，并适用于作为各种导弹、吊舱的红外整流罩和探测窗口等。目前的红外玻璃主要包括石英玻璃、硅酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、铝酸钙玻璃和硫系玻璃等非氧化物玻璃。然而，红外玻璃在制备的过程中，极易受到环境中水分的污染，从而使其红外透过性能降低，从而如何消除玻璃制备过程中的水分成为获得高质量红外玻璃的关键。现有技术中，中国专利文献CN103232161A公开了一种Ge-Sb-Se硫系红外玻璃的制备方法及用于该方法的气氛保护装置。该红外玻璃的制备包括如下步骤：（1）准备配合料：将Ge、Sb、Se玻璃原料和除氧剂混合形成配合料，进行预处理；（2）第一次熔化：将该配合料在真空、850℃-900℃条件下熔化得到第一玻璃液，然后将该第一玻璃液降温并进行淬冷，形成玻璃熟料；（3）第二次熔化：将玻璃熟料移入气氛保护制备装置内，熔制室温度升高为650℃-750℃，开始进行搅拌使所述玻璃熟料充分均化形成第二玻璃液；降温后使第二玻璃液静置一段时间即可用于漏料成型。进一步，上述用于该方法的气氛保护装置，包括：（1）炉体，该炉体由熔制室和成型室组成，该熔制室是气密的且位于成型室上部，该熔制室内设有用于盛放玻璃熔体的石英坩埚、搅拌器和测温热电偶，该坩埚下部设有漏料管且二者外部均设有加热元件和保温层，该漏料管下方为成型室；该搅拌器伸入石英坩埚内部；该测温热电偶伸入石英坩埚内部且位于玻璃熔体上方；该成型室内设有成型模具和能够对该成型模具进行加热和温控的温控装置；（2）抽真空装置，其通过管道与该熔制室气密连接；（3）气氛生成和压力控制系统，其通过管道与该熔制室气密连接。上述方法通过抽真空来排除炉腔中的空气，之后通入惰性气体并在该惰性气体的保护下进行非氧化物硫系玻璃的熔化，从而有利于防止硫系红外玻璃在熔化过程中发生氧化，然而，上述方法和装置不适宜于锗酸盐、铝酸盐等氧化物红外玻璃的制备，不能通过真空熔化有效消除玻璃结构中水分，进而难以制备得到高质量的红外玻璃。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中红外玻璃的真空熔制方法和装置并不能有效消除玻璃结构中的水分，进而难以制备得到高质量的红外玻璃，从而提供一种用于制备具有良好红外透过性能的红外玻璃的真空熔化炉。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种红外玻璃的真空熔化炉,包括：炉体，包括上炉体和位于所述上炉体下方的下炉体，所述上炉体的底部和所述下炉体的顶部通过连通通道连接，所述炉体设置有可封闭的炉门，在所述炉体的侧壁上设置有发热体；抽真空装置，分别与所述上炉体和所述下炉体连接；坩埚，设置在所述炉体内；升降装置，与所述坩埚连接设置，适宜于带动所述坩埚在炉体内进行升降运动；其中，所述连通通道的尺寸适宜于所述坩埚通过；搅拌器，设置在所述上炉体内，当所述坩埚升至所述上炉体内时，所述搅拌器适宜于伸入所述坩埚内进行搅拌；在所述连接通道上设置有用于将所述上炉体和下炉体隔绝的插板阀，在所述下炉体上设置有充气口。在所述上炉体的炉壁内侧设置有上发热体，在所述下炉体的炉壁内侧设置有下发热体，在所述上炉体和所述下炉体内均设置有热电偶。所述抽真空装置通过上管道与所述上炉体连接，通过下管道与所述下炉体连接，在所述上管道上设置有上真空阀，在所述下管道上设置有下真空阀。所述上发热体和下发热体均采用电阻发热体，所述电阻发热体通过铜电极与三相供电系统连接；所述下发热体为高温铁铬铝发热丝。在所述上发热体的外侧还设置有隔热屏。一种红外玻璃的熔制系统，包括常压熔化炉和所述的真空熔化炉。一种采用所述系统进行红外玻璃熔制的方法，其包括如下步骤：（1）称取各种玻璃原料，混合制得玻璃配合料，将所述玻璃配合料置于常压熔化炉中，在常压条件熔化成液态玻璃液，所述玻璃液经冷却、粉碎即得到真空熔化用红外玻璃熟料；（2）开启真空熔化炉的炉门，将所述红外玻璃熟料加入坩埚内；（3）开启插板阀，利用升降装置将所述坩埚升入上炉体内，关闭炉门，利用抽真空装置对所述上炉体和下炉体进行抽真空，保持上炉体和下炉体中的真空度为0.1-1Pa；（4）利用发热体对所述上炉体进行加热，保持所述上炉体的内部温度为1300-1400℃，直至所述红外玻璃熟料完全熔化；（5）所述红外玻璃熟料完全熔化后，开启搅拌器，使所述红外玻璃均化和澄清；（6）完成步骤（5）后，利用升降装置将坩埚下降至下炉体中，关闭插板阀并停止对所述下炉体抽真空，开启充气口，向所述下炉体内通入空气，恢复常压后开启炉门，取出坩埚进行常压出料。所述步骤（6）中，利用发热体对所述下炉体进行加热，保持所述下炉体的内部温度为800-1200℃。步骤（5）中，所述红外玻璃熟料完全熔化后，将所述上炉体内的真空度提高至0.001-0.01Pa，温度提高至1400-1600℃，再开启搅拌器；在步骤（6）中关闭所述插板阀后，再将所述上炉体的真空度恢复至0.1-1Pa。完成步骤（6）中所述的常压出料后，再将红外玻璃熟料加入坩埚内，关闭炉门，对所述下炉体进行抽真空，保持真空度为0.1-1Pa；然后重复步骤（3）-（6），实现连续生产。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：（1）本专利技术所述的红外玻璃的真空熔化炉，其结构包括相互独立、可根据需要进行连通和隔断封闭的上炉体和下炉体，从而通过在上炉体中实现红外玻璃的真空熔化，彻底隔绝环境水分的影响，并利用真空负压环境促进结构中羟基的分离，实现玻璃结构中羟基的驱除，从而真正消除玻璃制备过程中的水分以有利于制备得到高质量的红外玻璃；进一步，本专利技术所述装置中，所述坩埚能够在上下炉体之间进行上下移动，由此在真空熔化完成后，将盛有红外玻璃熔液的坩埚移动到下炉体，打开炉门使炉体与大气连通，最后将坩埚取出进行常压出料，从而有利于进行压制、浇铸、离心成型等各种加工操作，进而能够满足大尺寸、异形的红外玻璃制品成型的需要。相较于现有技术中红外玻璃的真空熔制方法和装置并不能有效消除玻璃制备过程中的水分，进而难以制备得到高质量的红外玻璃，采用本专利技术所述装置进行红外玻璃的真空熔制，不仅有利于获得具有良好红外透过性能的红外玻璃，同时还能够根据需要实现大尺寸红外玻璃制品，以及各种异形如板状、球罩状、筒状等红外玻璃制品的制备。（2）本专利技术所述的红外玻璃的真空熔化炉，采用电阻加热方式，优选采用热电偶作为测温系统，相较于现有技术中红外玻璃熔制装置中采用的光学测温装置，其温度场均匀性较差，玻璃制品中容易产生温差条纹和析晶，影响玻璃的光学均匀性，本专利技术装置中采用的电阻加热方式，保证了炉腔内的温度均匀，有效改善了红外玻璃的光学均匀性和性能稳定性，具有温度测量误差小、控制精度高等优点，有利于熔制过程温度的精确控制和均匀性控制。（3）本专利技术所述的红外玻璃的熔制方法，通过采用常压熔化炉在常压下对红外玻璃原料的预处理，有效避免粉状玻璃原料在进行真空抽气时由于极易被抽真空装置抽走而造成的物料损失，同时还消除了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外玻璃的真空熔化炉,包括：炉体，包括上炉体和位于所述上炉体下方的下炉体，所述上炉体的底部和所述下炉体的顶部通过连通通道连接，所述炉体设置有可封闭的炉门，在所述炉体的侧壁上设置有发热体；抽真空装置，分别与所述上炉体和所述下炉体连接；坩埚，设置在所述炉体内；升降装置，与所述坩埚连接设置，适宜于带动所述坩埚在炉体内进行升降运动；其中，所述连通通道的尺寸适宜于所述坩埚通过；搅拌器，设置在所述上炉体内，当所述坩埚升至所述上炉体内时，所述搅拌器适宜于伸入所述坩埚内进行搅拌；其特征在于，在所述连接通道上设置有用于将所述上炉体和下炉体隔绝的插板阀，在所述下炉体上设置有充气口。

【技术特征摘要】
1.一种采用红外玻璃的熔制系统进行红外玻璃熔制的方法，所述红外玻璃的熔制系统包括常压熔化炉和真空熔化炉，所述真空熔化炉包括：炉体，包括上炉体和位于所述上炉体下方的下炉体，所述上炉体的底部和所述下炉体的顶部通过连通通道连接，所述炉体设置有可封闭的炉门，在所述炉体的侧壁上设置有发热体；抽真空装置，分别与所述上炉体和所述下炉体连接；坩埚，设置在所述炉体内；升降装置，与所述坩埚连接设置，适宜于带动所述坩埚在炉体内进行升降运动；其中，所述连通通道的尺寸适宜于所述坩埚通过；搅拌器，设置在所述上炉体内，当所述坩埚升至所述上炉体内时，所述搅拌器适宜于伸入所述坩埚内进行搅拌；在所述连通通道上设置有用于将所述上炉体和下炉体隔绝的插板阀，在所述下炉体上设置有充气口；其包括如下步骤：(1)称取各种玻璃原料，混合制得玻璃配合料，将所述玻璃配合料置于常压熔化炉中，在常压条件熔化成液态玻璃液，所述玻璃液经冷却、粉碎即得到真空熔化用红外玻璃熟料；(2)开启真空熔化炉的炉门，将所述红外玻璃熟料加入坩埚内；(3)开启插板阀，利用升降装置将所述坩埚升入上炉体内，关闭炉门，利用抽真空装置对所述上炉体和下炉体进行抽真空，保持上炉体和下炉体中的真空度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵慧峰，祖成奎，韩滨，刘永华，陈江，王衍行，金扬利，赵华，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11