一种利用高频感应炉制备光学玻璃的熔炼装置制造方法[0002]目前实验室制作小尺寸、多组分光学玻璃的方法主要采用硅碳棒电炉加热、模具浇注及退火工序等过程。玻璃在熔制过程中的化料、澄清、搅拌、均化等过程均在敞开的电炉加热环境中进行，极易引入空气中的粉尘、水蒸气等杂质，严重影响了玻璃的物理化学性质和光学性能。并且由于电炉加热速度较慢，玻璃熔制时间较长，使得多组分玻璃的结构成分，特别是一些含有易挥发性的物质，如磷酸盐、氟化物等，在熔制后的组分比例和原料配比相差较大，不利于光学玻璃成分的定量研究。[0003]实验室制备小块玻璃常使用的坩埚有刚玉坩埚、石英坩埚和钼金坩埚。受其本身性质的影响，各种坩埚的使用范围有限，如刚玉坩埚不耐稀土元素的侵蚀，同时制备的玻璃含有较多的气泡和条纹；石英坩埚可提高玻璃的良品率，但是不适用于高碱玻璃及含氟玻璃；钼金坩埚可以提高玻璃的光学均匀性降低坩埚对玻璃的污染，但无法熔制含有磷酸盐、硫、硒、碲及高含量氟化物的玻璃。[0004]本发明的光学玻璃熔炼装置采用玻璃碳坩埚，配合高频感应炉进行熔制，避免了坩埚对光学玻璃的污染，方便对熔体的淬冷，满足了一些玻璃快速冷却的要求；同时可以采用多种气氛保护，在熔制装置顶端预留搅拌端口，可以实现气氛保护下搅拌。是一种试用范围广，制备高质量高均匀度的光学玻璃熔制装置。
[0005]技术问题:本发明的目的在于，克服传统技术的不足，提供一种用于实验室中小尺寸高纯光学玻璃熔炼的装置。光学玻璃熔炼装置采用玻璃碳坩埚，配合高频感应炉进行熔制，避免了坩埚对光学玻璃的污染，方便对熔体的淬冷，满足了一些玻璃快速冷却的要求；同时可以采用多种气氛保护，在熔制装置顶端预留搅拌端口，可以实现气氛保护下搅拌。提高了玻璃的透明度，减少了条纹、气泡和结石的产生，减少玻璃的析晶和炸裂可能性，从而满足制作实验研究用光学玻璃的需求。[0006]技术方案:本发明的一种用于光学玻璃熔炼的装置，包括石英罩、玻璃碳坩埚和隔热板，所述石英罩由石英杯和石英盖组成，石英杯的下部设有一进气石英支管，石英杯内壁底部有一个带网状小孔的倒U型隔热板，隔热板上放置圆柱形玻璃碳坩埚，石英盖的下缘内径与石英杯的上缘外径相当，石英盖的顶端设有一个出气石英管。[0007]所述石英罩的进气支管孔径小于出气支管孔径，石英杯内部底部设有一倒U型隔热板，隔热板顶部为圆形平板，平板中心区域正下方为小半球体，周围是一带有网状小孔的环形区域，平板正上方放置一圆柱形坩埚，坩埚直径与小半球体上表面直径相当。
[0008] 所述的石英罩盖子和杯子结合处经过磨砂处理，达到气封效果。石英罩的弯角处均采用弧形设计，增加结构的稳定性。石英罩顶部的出气支管直径大于底部的进气支管，大小可提供搅拌的空间。位于石英罩底部的隔热板网状小孔总面积和石英杯底面积比例足够大，保证气流通畅。
[0009]所述的倒U型隔热板顶部为圆形平板，平板中心区域正下方为小半球体，周围是一带有网状小孔的环形区域，正上方放置一圆柱形坩埚，坩埚直径与圆环内径相当，保证气流在坩埚周围分布均匀，有利于急速降温时玻璃的成型。隔热板材质为氧化铝空心球，可耐温度 1800°C。
[0010]所述的坩埚材质为玻璃碳，具有气孔率低、高稳定性及化学惰性等优点。玻璃碳坩埚作为加热光学玻璃的容器，具有较好的热传导性，在高温下不与玻璃发生粘结，从而可实现玻璃在坩埚内的直接成型。玻璃碳坩埚的高温加热在惰性气体的保护中进行。
[0011]有益效果:与现有的技术相比，本发明的优点在于:
[0012](I)控温速度快，可实现快速升温和迅速降温过程。本发明采用高频炉作为加热元件，玻璃碳坩埚作为载体，升温效率高，低耗节能，从而减少玻璃熔制过程中造成的玻璃组分的挥发影响。通过气流载热实现对玻璃熔体的迅速降温，减少析晶的可能性。
[0013](2)本发明通过在进气口持续通入惰性气体，形成石英罩内外正压，使坩埚处于充分的惰性气体环境保护中，从而消除熔制过程中杂质的引入。
[0014](3)由于石英罩的透明性质，便于观察熔体的状态，石英罩的出气孔较大，可实现实时搅拌。
[0015](4)本发明采用直接成型法，避免了模具浇注过程中产生附加的气泡条纹。采用带网状小孔的隔热板，保证了石英罩内部的气体均匀向上流动，避免急速冷却下温度场横向不均匀变化造成的玻璃炸裂等现象。
[0016](5)结构简单、操作方便安全。本发明的光学玻璃熔制装置在高温工作均在石英罩内部进行，避免人体直接接触高温环境，操作方便安全。



[0017]图1是本发明的整体结构示意图。
[0018]图2是本发明的石英盖侧视示意图。
[0019]图3是本发明的石英杯剖视结构示意图。
[0020]图4是本发明的隔热板剖视结构示意图。
[0021]其中有:I石英盖，1-1出气支管，2石英杯，2-1进气支管，3隔热板，3-1网状小孔，3-2小半球体，4玻璃碳坩埚，5高频线圈。

[0022]下面结合附图对本发明的做进一步的详细说明。
[0023]本发明的一种利用高频感应炉制备光学玻璃的熔炼装置包括石英罩、倒U型隔热板和放置于隔热板之上的玻璃碳坩埚，石英罩由石英杯2和石英盖I构成，倒U型隔热板3位于石英杯内部底部，在隔热板正上方放置一玻璃碳坩埚4，作为加热容器。
[0024]所述的石英罩中，石英杯成圆柱体状，杯底中心有一进气石英支管2-1，石英盖的下缘内径和石英杯的上缘外径相当，石英盖和石英杯结合处经过磨砂处理，达到气封效果，位于石英盖顶部设有贯穿盖顶的大孔径石英短支管1-1，作为气体的出气口和搅拌位置，石英罩的弯角处都采用弧形设计，增加结构的稳定性。
[0025]所述的倒U型隔热板，顶部为圆形平板，平板中心区域正下方为小半球体3-2，周围是一带有网状小孔的环形区域3-1，网状小孔总面积和石英杯底面积比例足够大，保证气流通畅，隔热板侧壁与石英罩保持微小距离，隔热板材质为氧化铝空心球，可耐温度1800。。。
[0026]所述的玻璃碳坩埚为圆柱型，其直径与小半球体上表面直径相当，保证气流在坩埚周围分布均匀。
[0027]实例:
[0028]如图1、图2、图3和图4所示，该新型制备光学玻璃的熔炼装置包括石英盖、石英杯、隔热板和玻璃碳坩埚。
[0029]将石英罩置于高频炉感应线圈内的支架上，石英杯底的石英支管连接好氩气瓶的进气管。在玻璃熔制前，称取所需生料，充分混合均匀后加入玻璃碳坩埚，同时加入除水剂浸没坩埚内粉料，然后把坩埚置于隔热板上，将搅拌棒穿过石英盖出气孔，盖上石英盖，通入氩气IOmin后，高频机迅速升温至熔制温度，经澄清、搅拌、均化过程，关闭高频炉通入氩气迅速降温。取出坩埚置于已升温至玻璃转变温度的马弗炉中退火，获得除水后的高性能光学玻璃。
[0030]上面所述的实 施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明涉及构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。