Способ нагрева стекла и печь для его осуществления

 

Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов, к технологии получения оптических стекол, применяемых в качестве плиток, линз, призм. С целью ускорения процесса нагрев стекла ведут путем воздействия электромагнитным излучением с длиной волны 0,3 - 3,5 мкм до температуры, соответствующей вязкости стекла 10<SP POS="POST">13</SP> - 10<SP POS="POST">11</SP> П. При этом плотность электромагнитного излучения 0,75 - 1,45Вт/см<SP POS="POST">3</SP>. Затем плотность излучения скачкообразно повышают до 5,5 - 6,3 Вт/см<SP POS="POST">3</SP>, далее заготовку моллируют на подложку в печи, которая представляет собой три секции с толкателем и V-образной водоохлаждаемой трубой. Последняя и заслонки укреплены на подвижной платформе, которая может перемещаться относительно третьей секции по станине 2. Куски стекла 1 нагревают в первой и второй секциях. В третьей секции заготовку моллируют. 2 с.п.ф-лы, 4 ил., 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспуБлик (!9) (!!у рl)5 С 03 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕОНЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М а 7В я

I Х

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4638034/33 (22) 17.01,89 (46) 15.08.91. Бюл. М 30 (72) К.И.Курилин (53) 666.1.037(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 895937, кл. С 03 В 25/02, 1980.

Зворыкин Д.Б. и др. Отражательные печи инфракрасного нагрева. М.: Машиностроение, 1985, с. 116-117. (54) СПОСОБ НАГРЕВА СТЕКЛА И ПЕЧЬ

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов, к технологии получения оптических стекол, применяемых в качестве плиток, линз, призм. С целью ускорения процесса нагрев стекла ведут путем воздействия электромагнитным излучением с длиной волны 0,3-3.5 мкм до температуоы, соответствующей вязко;ти стекла 10 — 10 П, При этом плот11 нос1ь электромагнитного излучения

0,75-1,45 Вт/см . Затем плотность излучез ния скачкообразно повышают до 5,5-6,3

Вт/см, далее заготовку моллируют на подложку в печи, которая представляет собой три секции с толкателем и U-образной водоохлаждаемой трубой. Последняя и заслонки укреплены на подвижной платформе, которая может перемещаться относительно

f ðåòüåé секции по станине 2. Куски стекла 1 нагревают в первой и второй секциях. 8 третьей секции заготовки моллируют. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.

1669877

Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов, к технологии получения оптических стекол, применяемых в качестве плиток, линз, призм.

Цель изобретения — ускорение процесса.

Способ заключается в том, что нагревают заготовку электромагнитным излучением в области 0,3-3,5 мкм с плотностью в объеме 0,75-1,45 Вт/см до температуры соответствующей вязкости стекла 10 — 10

1з

П, затем плотность электромагнитного излучения скачкообразно увеличивают до 5,5—

6,3 Вт/см, после чего моллируют заготовку з на подложке, которую после снятия с нее заготовки возвращают к месту подачи заготовок в печь, Примеры осуществления способа иллюстрируются табл, 1-4.

Разогрев куска стекла осуществляется во всем обьеме материала посредством электромагнитного излучения в обл сти полупроэрачности стекла, что позволяет нагревать материал с высокой скоростью без опасения его разрушения.

Оптимальным режимом нагрева стекла является двухступенчатый нагрев.

На фиг.1 представлена схема печи для нагрева стекла; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1; на фиг,З вЂ” разрез Б — Б на фиг.1; на фиг.4 — разрез  — В на фиг.1.

Печь состоит из трех секций и содержит куски стекла 1; общую для всех секций станину 2 печи, подвижную платформу 3, кварцевые подложки 4, U-образную водоохлаждаемую трубу 5, толкатель б, водоохлэждаемый корпус 7 секции I печи; источники 8 излучения — лампы КГТ 220-2200, водоохлаждаемые эллиптические сегменты

9 секции II печи, источники 10 излучения лампы КГ 220-5000-1, водоохлэждаемый корпус 11 секции lll печи, источники 12 излучения — лампы КГ 220 — 1000 — 1, заслонки

13 печи, наклонный желоб 14, кварцевую трубу 15. подвижную термопару 16, механизм 17 с электрическим приводом открытия и закрытия заслонок 13 и синхронного подъема и опускания подвижных термопар

16, кварцевый сегмент 18, служащий опорой для U-образной водоохлаждаемой трубы 5, ролики 19 для перемещения платформы 3 по общей станине 2 печи, направляющий ролик 20 механизма синхронного подъема и опускания термопар 16, коллектор 21 подачи воды в эллиптические сегменты 9, никелевый кран 22, моллировочную плиту 23 из кварца марки КИ, заслонку 24 секции III, смотровое окно 25 из темного кварца, боко- вой упор 26 моллировочного окна, моллиро10

30 дб

55 вочный столик 27, к которому крепится наклонный желоб 14.

Процесс в печи осуществляют следую i образом.

На кварцевые подложки 4 укладывают куски стекла 1, при этом толкатель б находится в крайнем левом положении. С помощью механизма 17 подъема и заслонок и термопар поднимают заслонки 13 и термопары 16 в I u II секциях печи. Включают привод толкателя 13 и термопары 16 в и II секциях печи. Включают привод толкателя

6, кварцевые подложки 4, находящиеся на

U-образной водоохлаждаемой трубе 5, проталкиваются в секцию печи. Включают привод механизма подъема заслонок и термопар 17 и закрывают заслонки 13, при этом термопары 16 опускаются в рабочее положение. Включают источники излучения 8 секции I печи. Включают привод толкателя

6 и возвращают толкатель в крайнее левое положение. Нагревают куски стекла в секции до температуры, соответствующей вязкости 10 — 10 П, за это время следующие тз куски стекла укладывают на подложки 4 перед I секцией, После нагрева включают механизм 17 подъема заслонок и термопар, поднимают заслонки 13 и .термопары 16, толкатели б проталкивают одну подложку 4 со стеклом в секцию, при этом крайний правый или первый кусок стекла 1 на подложке перемещается во II секцию, затем заслонки 13 опускают, термопары 16 приходят в рабочее положение, Включают II секцию печи, т.е. на источники 10 излучения подают номинальное напряжение и разогревают кусок стекла, находящийся Bo !! секции, до температуры моллирования. Г1осле этого включают механизм 17, заслонки

13 и термопары 16 поднимаются, при этом автоматически в секции II напряжение на источниках излучения уменьшается до 5060 В (зто необходимо для того, чтобы избежать ослепления моллировщикэ при открытой заслонке 13). Далее включают толкатель, проталкивают следующий кусок стекла 1 на подложке 4 a I секцию, при этом разогретый до температуры моллирования кусок стекла, продвигаясь в II секции, по

0-образной трубе 5 попадает на моллировочную плиту 23 в секции III. Причем, секцию Ill включают еще до того момента, когда первую партию кусков стекла подают в I секцию, поэтому секция III постоянно находится в разогретом состоянии. После того, как подложка 4 с разогретым куском стекла

1 попадает в секцию III, заслонки 13 опускают, термопары 16 при этом приходят в рабочее положение, а напряжение нэ источниках

10 вновь становится номинальным. Молли1669877 ровщик лопатками моллирует кусок стекла что соответствовало напряжению 100 В. По1 на кварцевой подложке 4, поворачивая сле этого с помощью толкателя загружали саму подложку 4 на моллировочной плите 2. секцию печи, для чего первоначально подПосле моллирования кусок стекла на лопат- нимали заслонки, а затем толкатель возвраке подают в пресс-форму и прессуют, а под- 5 щали в первоначальное положение и снова ложку 4 сдвигают на моллировочный столик устанавливали три подложки и три куска

26 и прота. ивают на наклонный желоб 14. стекла. Благодаря тому, что спектр источниПо наклонному желобу 14 подложка 5 скол - <оэ излучения лежит в области полупрозрачзити возвращается ктолкателю. Гlри молли- ности стекла, т.е. 0,3-3,5 мкм, а объемная ровамии дугообразная заслонка 24 в 10 плотность составляла 1,45 Вт/см, в I секкрайнем верхнем положении, т.е. открыта, ции куски стекла разогревались равномерпослемоллированияеезакрывают. Подлож- но по всему объему до температуры, ку4снимаютснаклонногожелоба,усганав- соответствующей вязкости 10 П. т.е. ливают на Ч-образную трубу перед 435 С, После этого поднимали заслонки, с толкателем, и процесс моллирования повто- 15 помощью толкателя проталкивали одну подряется. Описанный процесс моллирования ложку со стеклом в I секции, при этом перипрессованияспомощьютерморадиацион- взя подложка с куском стекла ной печи может быть осуществлен в ручном, перемещалась во 11 секцию. Это довольно полуавтоматическом и полностью автомати- t, строе перемещение создавало скачкообческом режимах управления. При полуавго- 20 р;.зное увеличение объемной плотности изматическом режиме последовательность л, ения в куске стекла. Напряжение. всех операций, т.е. движение толкгтеля 6.:лд. ваемое на источники излучения tl секпродвижение подложек 4 с кусками cTpKë;. ц ., .к.личивали до номинального, равного

1, открытие и закрытие заслонок 13 и синх- : )О !., создавая таким образом объемную ронное с ними подьем и опускание термо- 25 плотность энергии, равную 6,3 Вт/см, купар 16, запрограммирована, моллировщик с сок стекла разогревался до температуры помощью только одной кнопки и тумблера " оллирования, т.е. 700 С. Загем с помощью дает или отменяет команду на выполнение толкателя проталкивали следующую поцкаждой операции отд льна, т.е. регулирует ложку со стеклом в t секции печи, при этом процесс разогрева стекла. При этом молли- 30 первая подложка с разогретым куском стекровщик с помощью регуляторов напряже- ла перемещалась на под II I секции печи. На ния ГНТТ (для каждой секции свой источникиизлучения111секции подавали норегулятор) устанавливает необходимую минальное напряжение 220 В, поддерживая температуру в секциях. При автоматиче- таким образом необходимую температуру ском режиме работы печи программа после- 35 куска стекла для моллирования. Моллировдовательности всех операций сохраняется, щик со стороны выреза в Ill секции лопаткаа регулирование разогрева и продвижения ми моллирова" кусок стекла на кварцевой подложек осуществляется по достижению подложке, поворачивая подложку на поду стеклом заданной температуры во II секции печи. Пад III секции представляет собой перед выходом в ill секцию. Размер подло- 40 кварцевую пластину толщиной 20 мм. После жек 4 согласуется с длиной пути их прохож- моллирования кусок стекла на лопатке подадения в печи таким образом, что при любой вали в форму и с помощью пневматического последовательности их проталкивания тол- пресса прессовали в форму диска. Затем кателем 6 заслонки 13 никогда не опустятся свободную подложку выталкивали с пода tlt на кусок стекла, а всегда только между под- 45 секции на наклонный желоб,о которому подложка возвращалась к тс i òåëþ. СекПример. На подложки из кварцевого ция III переводилась в "ждущий " режим. стекла марки КИ, которые расположены на Процесс разогрева, моллирования и прессоU-образной водоохлаждаемой трубе перед вания повторяли. толкателем, размещали 3 куска стекла мар- 50 Здесь описан пример процесса с ручки ОК-1 массой 5 кг каждый. Включали 1 ным регулированием, но то же самое. т.е. секцию печи на номинальную мощность. подача кусков сгекла в печь. подъем и спут,е. подавали напряжение на источники из- скание заслонок и подвижных термопар, пелучения 220 В, создавая таким образом ремещение подложек в зависимости от подьемную плотность энергии в (секции 55 достигнутой температуры стекла осуществз

1,45 Вт/см . Секци.о I! включали на 0,5 íî- гяли по заранее заданной программе, т.е. в минальH011 мощности, что соответствовало автоматичеСком режиме. объемной плотности излучения, равной 3,0 Время процесса разогрева куска стекла

BT/ñì, à III секцию включали на "ждущий" марки ОК-1 массой 5 кгдо температуры молрежим, т.е. на 0,25 номинальной мощности, лирования составляет 12 мин, а время всего

16б9877 процесса моллирования и прессования занимает 15 мин. Одновременно в печи могут находиться 5 кусков стекла. следовательно, через каждые 2 мин 24 с разогретый кусок стекла иэ II секции поступает в III секцию, Партию заготовок в 100 шт. можно отпрессовать за 5 ч.

Источниками излучения в печи служат галогенные лампы накаливания, В I секцию

КГТ 220-2000 (20 шт., во II секции КГ 220—

5000 — 1 18 шт„в I I I секции — КГТ 220-1000 — 1

15 шт. Температуру в каждой секции контролировали с помощью XA термопар. Необходимую температуру и объемную плотность излучения устанавливали, изменяя питающее напряжение, подаваемое на лампы с помощью трехфазных регуляторов напряжения РНТГ, причем для каждой секции был отдельный регулятор. При работе в автоматическом режиме регулирование всех трех секций было согласованным. Во время перемещения подложек со стеклом печные заслонки и соответственно подвижные термопары, поднимали, Материал подложки — кварц марки КИ был выбран в силу того, что он имеет высокую прозрачность (гораздо больше, чем стекло) в области излучения ламп накаливания, т.е. в области 0,3-3,5 мкм, а также является очень термостойким материалом. На кварцевой трубе в 1I! секции был закреплен экран толщиной 0,3 мм, выполненный из никеля, который имел продольные жалюзи, расположенные между лампами. Вырез в III секции, через который моллировщик моллирует стекло, закрыли заслонкой, которая по форме представляла вырез, но несколько большего диаметра, чем корпус секции, и по небольшим полозьям по краям секции перемещалась над корпусом секции. Заслонка имела окно иэ темного кварца и открыва5 лась только во время моллирования.

Формула изобретения

1, Способ нагрева стекла путем воздействия электромагнитным излучением с дли10 ной волны 03 — 3 5мкм, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью ускорения процесса, нагрев до температуры, соответствующей вязкости стекла 10 — 10 П, ведут при плот1 1 ности электромагнитного излучения 0,7515 1,45 Вт/си . а затем плотность излучения э скачкообразно повышают до 5,5-6,3 Вт/см, з

2. Печь для нагрева стекла. содержащая водоохлаждаемый отражатель, источники излучения, кварцевую трубу, заслонки, при20 чем источники излучения расположены по окружности между отражателем и кварцевой трубой и закреплены в торцовых фланцах печи. отличающаяся тем, что, с целью ускорения процесса, она выполнена

25 секционной, отражатель первой секции выполнен цилиндрическим, второй — в виде набора эллиптических сегментов, первые и вторые фокусы которых расположены на одинаковом расстоянии от центра осевой

30 линии печи, а источники излучения расположены в одном из фокусов и снабжены толкателем, расположенным перед первой секцией U-образной водоохлаждаемой трубкой, расположенной в секциях и на35 клонным желобом, причем первая и вторая секции, толкатель и U-образная труба укреплены на подвижной платформе.

1669877

ТвблХца 1

Зкспермчеитпльиь>е рекныиыо параметры нагрева кусков стекла марки ОЯ-I

5,7

I 0

1,О

1,3

0,75

5,$

Запредельное

6,0

S,7

0,75

I>45

Fj, 3

5,5 Ь,Э

I 3

1,4$

6>О

Прадельяое

tS 5

1 ° О

5 ° 7

О, $

5,5

0,7S

t,О

l,3

6,Э

16,5

l3,5

1>4$

5,5

12,5

Ь,Э l2

1,3

1,45 1Ь

1,0

17,$

5,5

0,75

Внутрипредельное

0,75

tS,5

1,0

6,3

13,S

1,Э

1,3

1,45

5,5

Ь,З

Ь,O

1,45

Прелель ое

5,7

0,75

5,5 18

1,0

1Ь

6,0

15>S

1,0 о>75

17 5

6>3

5,7

l3> 5

1,45

5,5 12, $ 1,3

Ь ° Э 12

1,3

Ь,O

IЭ

1> 45

Запредельное

1,0

1,0

5,5

Ь,Э

5,7

6,0

0,75

0,75

Проискоднт рас»

° кение стекле по ьгчловке

I I секции

1,3

5,5

Ь,Э

5,7

1,45

I,Э

6,0

1>45

Таблнцв2>

Зкспер>а>вязальные ревимяые параметры нагрева кусков стекла марки Та>-1

Значение логариЬ ма ввзкости ло которой нагревают

° I секции

Прелельные значения

f>AoTno>: излучения °

Ят/см

Внутрипрелепьиые значения плотности излучения, Вт/см Э

1 секция 11 секция

1 nåêönn II секция

5 7

1,0

0,75

5,5

Запредельное

6,0

1 ° О

0,75

1 ° 45

1,45

6,3

1,3

1,3

S>7

6,0

5,5

Ь,З

Предельное

5,7

tÜ,5

1,0

0,75

О ° 75

Ь,Э

17,5

6,0

1,0

13,5

5,7

5,5

13,5

I>45

1,45

6,0

1,3

6,3

Виутрнпредель мое 12

5,7

Ь,О

l,O

0,7$

0,75

I7,5

5,5

1,0

6,3

1,3

1 ° Э

5,7

° 1,45

1,4S

5,5

IЭ

12,5

Ь,O

l2 >5

6,3

Предельное

S,7

16,5

17 5

0>75

0,7$

5,5

IЬ,5!

7,5

6>О

6,3

S,7

13,5

5,5

11,5

1,4$

t,4S

12,5

12,S

6,О

6,3

Запредельное

5,7

1,0

5,5

6,3

Промскоднт растекание стекла по поллокке ао Н секции

0,75 цпонсколнт пасте каине стекла по поплозке пп 11 .акции

1,0

l ° 3

1 ° 3

6 ° о

0,75

5,7

6,0

5,5

Ь,Э

1,45

I 45

Образуются трв»

° 1ИНЫ В КУСКЕ стекла прп нв» греке пп 11 секции

Происхолит растекание стекла по поплавке ао

II секции

Время нагрева до температуры прес сования, мии, и з>$>Ьгкт козлопствця

Образуются тре» цииы I> куске стекла при нагреке во II секции

t>0

I >0

1,3

1>3

6,0

S 7

Ь,O

5>7

6,0

5,7

Образуют в треаины в куске стекла np>f не грезе во 11 секции

Время нагрева до температуры прессования, мни ° и зфбект воздействия

Образуются тре» юинЬ> i куске стекла при нагавке во 11 с> >clp>M

1669877

Таблица

Экспер>е>ентллы>ь>е рез>иинь>е параметры нагрева кусков стекла марки К-8

II секцнл

1 секция

1 секция II секция

Запредельное

24

1,0

5>7

22,5

1,0

6,0

1,45

5,5

5,7

1,3

1,45 6,3

1,3

6,0

Предельное

0,75 5,5

1,0

5,7

1,0

6,0

1,3

5,7

1,45

6,3

1,3

Ь,О

Внутрипредельное 12

5,5

1,0

5,7

22,5

6,3

1,0

Ь,О

19

1,45

5,5

1,3

5,7

1,45

1,3

6,0

6,3

Предельное

0,75

5,5

23 5

1,0

5>7

0,75

23,5

1,0

6,3

6,0

1,45

5,5

1,3

5,7

1,45

6,3

1,3

6,0

Запредельное

1О

5;5

0,75

1,0

5,7

24,5

0,75

Ь,3

24,5

1,0

6,0

1,45

5,5

1,3

5,7

21,5

1,45

6,3

1,3

6,0

Значения логарифма вязкости, до которой нагревают в I секции

Предельные эначднил

IIJToTx0l. иэлуче нил> Вт/сма

0,75 5,5

0,75 6,3

0,75 6,3

1,45 5,5

0,75

0,75

Время нагрева ло температуры прес сования, мин

23,5

Внутрипрелельные значения плотности излучения, Вт/см

Время нагрева до температуры прессования, мин

1669877

Таблипа4

Экспериментальные режимные параметры нагрева кусков стекла разных марок

К-8

4,5

Запредельное 14 0,35

Ок-1

Образуются трещины по поверхности

4,5

0 35

Предельное 13

4,5

21,5

Внутрипредельное 12 О, 35

21,5

Происходит растекание по подложке

0,35 4,5

ТФ-1

Образуются трещины по поверхности

Предельное 11

Запредельное 10

13

12

11

0 35

0,35

1,75

1,75

0,35

0,35

О, 35

0,35

0,35

0 35

4,5

6,9

4,5

6,9

4,5

4,5

4,5

4,5

4,5

4,5

21

1Ь,2

20,0

20,5

20,5

Происходит растекание по подложке

1669877

E-b