[發明專利]石英玻璃錠以及用于制造其的方法和設備

在審

• 申請號: 201911167922.0
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN111217516A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: A·芒迪;I·G·賽斯;B·格羅曼
• 申請（專利權）人: 賀利氏科納米英國有限公司
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00;C03B33/00;C03B33/09
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本申請涉及石英玻璃錠以及用于制造其的方法和設備。一種通過連續火焰熔融來制造具有大橫截面積的石英玻璃錠的方法和設備，其中通過以下步驟來確保所述錠的線上無裂紋切割：在穿過一或多個退火室的同時，利用所述錠的內熱來使得內部溫度與表面溫度達到平衡，從而確保可控地冷卻到能用水冷鋸切割所述錠的溫度。

技術領域

在第一方面中，本發明涉及一種連續制造石英玻璃錠的方法。在第二方面中，本發明涉及一種制造所主張方法中所用的石英玻璃錠的設備，且在第三方面中，本發明涉及一種根據所主張方法制備的石英玻璃錠。

背景技術

從現有技術中已知用于連續生產石英玻璃錠的方法和設備。這些方法不適用于連續生產在擠出之后切成較小區段的大型石英玻璃錠。詳細地說：

US 3,764,286公開了一種使石英在電加熱式耐火金屬坩堝中熔融、從爐底中的模拉出而制成棒和管的方法。從模中擠出的所得錠利用周圍空氣冷卻并且隨后線上(on-line)切割成適用長度。由于擠出錠具有相對小的尺寸和相對小的橫截面積，因此切割步驟不是至關重要的。

CN 102875007公開了一種用于連續制造固體錠的石英爐。通過將熔融石英從電加熱式耐火金屬坩堝中擠出而制備直徑長達180mm的棒并且隨后切割。同樣，由于錠直徑小，因此擠出棒在切割工藝中不存在任何問題的限定。

還已經在分批法中利用電熔融來制造大直徑熔融石英錠，參見例如US 2009/0100871 A，其描述了使石英粉末床在襯有耐火材料的坩堝內熔融以得到直徑1700mm和高度620mm的玻璃錠。所述方法遭受若干限制。已證實難以確保與石英晶粒結合(即，截留于石英粒子內，或石英粒子之間)的所有氣體完全排除，并且難以確保玻璃在熔融期間不存在流動，玻璃在熔融期間不存在流動意味著任何局部雜質沒有機會混合。因此，這種方法制成的石英玻璃的品質因存在氣泡和夾雜物而受到限制，所述氣泡和夾雜物對于最關鍵的應用來說是不能接受的。另外，這種多階段分批法的生產率因其涉及裝載、預加熱、熔融和后續冷卻而受到限制，并且減少周期時間的嘗試面臨著制造較低品質產品的風險。

US 7,305,852公開了一種使石英玻璃在旋轉式坩堝或耐火罐中進行火焰熔融的方法。即使所述方法希望制得具有大直徑的石英玻璃錠，所述方法也相當于經典的分批法，其不需要線上切割所得錠。

CN 101148311公開了利用氫氧火焰對石英進行連續火焰熔融，同時抽出錠且線上切割。所施加的熔融速率相對較低(1.2至1.8kg/h)，并且所得錠的最大尺寸對于單個燃燒器來說是300mm直徑。即使隨后線上切割所得的錠，也沒有跡象表明切割步驟存在任何問題，具體地說，因切割段錠中形成的裂紋所致的任何問題。

火焰熔融法避免了上文所述的一些以上缺點。因此，典型的火焰熔融法是弗諾依法(Verneuil process)的一種變化形式，在弗諾依法中傳遞石英粉末通過氫氧火焰且沖擊繞著水平軸或豎軸旋轉的錠的熔融端表面，且當其逐漸遠離離高溫區域時，將其緩慢地從熱區段中拉出(例如US 4,368,846)。

KR 2018/004353公開了一種使石英粉末在坩堝內進行氫氧熔融以形成大直徑熔體的方法。在這種方法中，坩堝是靜態的并且為了使錠達到更長的長度，在操作期間降低坩堝底，以便使擠出的玻璃在坩堝下方冷卻且凝固，并且使如此形成的錠容納于絕熱室內。雖然擠出錠由此可以爐役結束時在所述室內退火(通過使坩堝內的玻璃和懸掛于下方的玻璃逐漸地冷卻)，但是所述方法仍然是分批法，并且在技術上是復雜的。

US 2,398,952公開了一種連續生產石英玻璃產品的設備，其中所述設備包含底部具有模孔的耐火室、經由模豎直拉出軟化的石英玻璃團塊以提供錠的構件。