气炼法生产不透明乳白石英玻璃制造技术

本发明专利技术提供了一种生产不透明乳白石英玻璃材料的新方法，其特点是以高热值可燃气体为能源，以白硅石或白硅石与水晶的混合粉料为原料，采用自动气炼机，通过逐层熔化、逐层加料的气炼生产工艺生产各种不透明乳白石英玻璃材料，如电阻瓷基体表面渗碳用不透明乳白石英玻璃炉管，其主要性能指标均达到或超过同类进口石英管的水平，还广泛适用于电阻瓷基体表面渗碳、彩色显像管荧光粉料烧结以及电子、化工、冶金、科研等领域。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

Production of opaque opal glass by gas refining

The present invention provides a new method for the production of opaque opal quartz glass material, which is characterized by high calorific value of combustible gas as energy, with mixed powder white or white crystalline silica and silica as raw material, using automatic gas mixer, the production process through the gas mixing layer, melting layer feed production opaque opal quartz glass materials, such as using opaque opal quartz glass tube resistance ceramic substrate surface carburizing, the main performance indicators have reached or exceeded the level of similar imported quartz tube, is also widely used in the resistance of porcelain substrate surface carburizing, color kinescope fluorescent powder sintering and electronic, chemical, metallurgy, scientific research and other fields.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种生产不透明乳白石英玻璃的新方法，属石英玻璃材料生产
目前生产不透明乳白石英玻璃的方法多采用真空电阻炉熔融法和单棒法，其共同特点是直接以电为能源，以石墨为发热体。真空电阻炉熔融法使用真空电阻炉，以筒形石墨为发热体，水晶或硅石为原料，经高温熔融，用拉管机或人工拉制成一定规格的乳白石英管材。这种石英管在加热过程中，普遍存在一种疵病-崩落，严重的可导致断裂，它们一般用着远红外加热材料。单棒法使用棒式电阻炉，不抽真空，用石墨棒做发热体，硅砂为原料，经高温熔化成石英玻璃，然后拨出石墨发热棒，将熔化好的石英玻璃料块夹出放在模型内吹制成不透明石英玻璃管材(毛坯)。这种毛坯外表面有浮砂，壁厚不易均匀，热稳定性较差，急冷急热易炸裂，它们主要用着绝缘和耐火材料。上述方法尚不能生产出电阻渗碳工艺中所需和不透明乳白石英管。至今国内外未见有采用气炼法生产不透明乳白石英玻璃管材的报道。本专利技术的目的是提供一种生产不透明乳白石英玻璃的新方法，以提高产品质量，扩大产品适用范围，从而克服现有技术的不足。本专利技术的要点是采用自动气炼机(也可用手动机)为生产设备，以高热值可燃气体为热源，以白硅石或白硅石与水晶的混合粉料为原料，通过逐层熔化、逐层加料的气炼生产工艺生产出各种不透明石英玻璃管材或其它不透明乳白石英玻璃材料。上述自动气炼机是指本申请人的89212180·7号专利申请技术。下面结合附图对本专利技术作进一步说明。附图说明图1是本专利技术的工艺流程框图;图2是本专利技术中所使用的自动气炼机整体结构示意图;图3是本专利技术实施例的微电控制系统原理框图;图4是本专利技术实施例的气体控制原理框图。图中1-双轨床体，2-走车机构，3-退车机构，4-托轮升降机构，5-螺旋加料机构，6-石英喷灯，7-耐火保温炉膛，8-支架，9-石英管产品，10-升降托杆。参照图2，该自动气炼机是由双轨床体(1)、带有夹具并可在双轨床体水平移动的走车机构(2)、控制走车机构水平移动的退车机构(3)、固定在双轨床体一端的托轮升降机构(4)、把粉料送进高温火焰的螺旋加料机构(5)，其下方是置于支架(8)上的耐火保温炉膛(7)，炉膛里设有燃烧可燃气体的石英喷灯(6)，其燃烧产生的高温火焰对着石英管产品(9)的头部。其中，托轮升降机构(4)包括一根受步进电机控制能上、下移动的升降托杆(10)，在托杆上部固定有一至二个托轮用以控制石英管产品(9)的外径，在托轮一端对应于石英管(9)的位置设有由限位块、偏心支块、金属杠杆、金属触板等组成的限位发讯器，所述限位块及金属杠杆固定于偏心支块的支点上，而金属触板则固定于托轮支架上，平时该装置借助于自身重量，使得金属杠杆与金属触板不相接触。但是当石英管(9)触动限位块时，金属杠杆就会产生一定偏移从而和金属触板相触产生开关量，微电控制系统立即发出退车指令。该自动气炼机床各部份的具体结构已在89212180·7申请中所详述，故这里不再赘述。参照图1，本专利技术包括加料、透烧、托升、成型、退车、托降、预烧等七个工艺程序。当过程处于动态平衡时，沿图1中虚线方向进行工艺循环。如果由于随机因素破坏了过程的动态平衡，则按实线方向进行工艺循环，直至新的平衡状态的建立。下面将对各个工艺程序作详细介绍。首先开机预热炉膛，炉膛里的石英喷灯燃烧高热值可燃气体，如氢、氧气体，炉温急剧上升，当炉温上升到2000℃左右时，再按下控制系统的工作开关，进行自动对位后，系统即进入工作程序。每一个正常状态下的工艺循环从加料开始。所谓加料，是借助于螺旋加料器将40-140目的石英粉料送入炉膛里的高温火焰，喷射到石英管管头。加料动作是间歇式进行的，实现逐层熔化、逐层加料，并可提高石英粉料的利用率。加料量则根据产品的规格由微机系统进行定量控制，加料时间一般控制在20～80秒范围。透烧是将沾附并熔化在石英管头的石英粉料，进一步在2000℃左右的高温下烧透变成玻璃态，透烧时间一般控制在5～30秒内。经过透烧以后，升降机构中的升降托杆在步进电机的控制下，将托轮装置从炉膛下部送入高温炉膛，直至托轮与石英管接触，并带动托轮转动。同时，当托轮进入到炉膛的某个位置时，炉膛内的石英喷灯自动熄灭，以保护托轮装置的安全。托升时间一般控制5～15秒内。成型当托轮装置上升到额定高度以后，再从石英母管尾端有节奏地送入高压氧气，氧气压力一般为1.5～3.5kg/cm2。由于石英管头受到托轮的限制，在高压氧气的作用下，熔融态的石英管头只能沿轴向不断延伸，使石英管(产品)不断加长。在石英管尾端应有输送高压氧气的装置，如电磁阀。成型时间一般控制在5～10秒范围。退车是指当向前延伸的石英管头，一旦触及限位发讯器中的限位块(即到位)时，控制系统即发出退车指令，使走车机构携带石英管向后移动某个长度。每次退车距离一般控制在5～15毫米，退车时间一般控制在3～8秒。托降退车以后，托轮装置在升降机构的控制下，回复到初始位置，托降时间一般控制在5～15秒内。当托轮装置下降到某个位置时，炉膛内的石英喷灯自动开火。预烧其目的是为下一个工艺循环作准备，使石英管头在2000℃左右高温下基本烧熔，为加料粘附创造条件。上述工艺程序是在动态平衡时的工艺过程。如果某种随机因素，破坏了这个平衡状态，将造成石英管头向前延伸的长度不够，触不到限位块，即不到位，这时，到额定的时间以后，托轮装置将自动下降，回复到初始状态，石英喷灯自动开火预烧。而这时的预烧则相当于“透烧”，托轮再次上升，继续下面的工艺程序，直至完成退车、托降、预烧，而后进行新的工艺循环，又从加料开始。为保持炉温基本恒定，石英喷灯所燃烧的可燃气体压力与流量必须稳定，因此工艺中必须要有气体控制装置，图4便是本专利技术实施例中采用的气体控制装置原理框图，它包括二极控制第一级为气体压力控制装置，第二级为气体流量及其自动开关装置。气体压力控制装置是由压力变送器、电动调节器、Q型操作器、电气转换器和气动薄膜调节阀等定型仪表组成，完成对气体压力的控制;气体流量控制装置是由二至四台流量计、四至六台电磁阀和多个阀门及三通组成，用于完成对气体的自动开关和流量控制。经过二级控制的气体供给石英喷灯燃烧，实现基本恒定的炉膛温度，满足动态平衡的要求。本专利技术采用天然白硅石粉料为原料，但最好采用白硅石与水晶的混合粉料为原料。水晶所占比例最好是10～50%(重量)，原料粒径均为40～140目。微电控制系采用微机为主体的控制系统，如TP801单板机(也可采用数字控制)，图3便是本专利技术实施例中采用TP801单板机的控制系统原理框图，系统软件是由初始化程序、主程序和若干子程序构成的，采用模块结构，调试修改灵活方便，简单易读，软件具有点动功能、工艺参数的线性变化功能、工艺参数的可调功能和闭环控制，其特点是程序控制和驱动系统组成一个紧凑的整体，根据气炼自动化工艺流程进行编程。源程序用磁带保存，使用时将程序输入到单板机的随机存贮器RAM中，只需将预定的工艺参数通过键盘写入到数据库即可生产出各种任意直径与壁厚的优质石英坯管，然后通过机械化二次整形即可得到优质石英管材及其制品。利用本专利技术方法生产的不透明乳白石英管材，其化学纯度、硬度、热稳定性和使用寿命等主要性能指标，均达到或超过进口石英的水平，已在全国渗碳生产线得到了广泛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不透明乳白石英玻璃的生产方法，其特征是以高热值可燃气体为热源，以４０—１４０目白硅石粉料为原料，并采用申请号为８９２１２１８０．７的自动气炼机为生产设备，通过逐层熔化、逐层加料的气炼生产工艺生产各种不透明乳白石英玻璃材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢裕安，
申请(专利权)人：长沙市电子材料二厂，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]