1600度小型水淬玻璃熔块炉
1 方案信息
文件标题：小型水淬玻璃熔块炉技术方案
文件号：STR-GLF-WC-2024-1105
版本号：V1.0
发布日期：2024-11-05
编制单位：洛阳赛特瑞智能装备
适用范围：仅限内部学习与技术交流
2 概述简介
本方案面向实验室及小批量特种玻璃生产，提供一套最高1600 ℃、容量1.6–18 L可选、集成连续水淬功能的玻璃熔块炉完整技术规范，满足高硼、高铝、乳浊等难熔配方的快速熔制与颗粒化需求。
3 遵循标准
| 序号 | 标准号 | 标准名称 |
|---|---|---|
| 1 | GB/T 10067.1-2019 | 电热装置基本技术条件 第1部分：通用部分 |
| 2 | GB/T 10066.1-2019 | 工业电热设备试验方法 第1部分：通用部分 |
| 3 | GB 5226.1-2019 | 机械电气安全 机械电气设备 第1部分：通用技术条件 |
| 4 | JB/T 8195.7-2007 | 实验电阻炉 第7部分：安全要求 |
4 用途
用于实验室配方验证、小批量釉料熔块、微晶玻璃、光学玻璃及特种封接玻璃的快速熔制与连续水淬颗粒化。
5 工作原理
玻璃原料置于坩埚内，由四周及底部发热元件辐射升温至设定温度并保温；熔融玻璃经底孔连续流出，进入下方可调速水淬池，在水流剪切与急冷作用下形成1–5 mm不规则颗粒，经螺旋提升脱水后收集，冷却水闭路循环。
6 主要技术参数
| 序号 | 项目 | 规格/指标 |
|---|---|---|
| 1 | 设备名称 | 小型水淬玻璃熔块炉 |
| 2 | 英文名称 | Small Water Quenching Glass Frit Furnace |
| 3 | 设备型号 | STR-WC-GF10-16（对应10 L坩埚） |
| 4 | 设备厂商 | 洛阳赛特瑞 |
| 5 | 设备结构 | 立式双层风冷炉壳+底卸式塞棒流料+水淬池 |
| 6 | 最高温度 | 1600 ℃（可选1700 ℃） |
| 7 | 工作区尺寸 | 约Φ280 mm×H300 mm（约10 L） |
| 8 | 坩埚容积 | 1.6 L、3 L、5 L、10 L、18 L可选 |
| 9 | 升温速率 | 1 ℃/h–10 ℃/min 可调 |
| 10 | 控温精度 | ±1 ℃ |
| 11 | 温场均匀性 | ±6℃（有效区） |
| 12 | 额定功率 | 18 kW（10 L炉型） |
| 13 | 电源 | AC380 V±10 %，50 Hz，三相五线 |
| 14 | 出来方式 | 提拉塞棒低处出料（手提或电动） |
| 14 | 底部加热 | 硅碳棒加热 |
| 15 | 表面温升 | ≤45 ℃ |
| 16 | 外形尺寸 | L1100×W800×H1900 mm（10 L示例） |
| 17 | 整机重量 | ≈650 kg |
7 可增选配置
| 序号 | 名称 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 1 | 回转烘干进料器 | 原料预热至120 ℃，去除吸附水 |
| 2 | 电动升降塞棒 | 伺服电机控制，实现流量闭环 |
| 3 | 搅拌系统 | 二次加料搅拌 |
| 4 | 高铝/铂金坩埚 | 高硼或含氟玻璃专用 |
8 结构特点
8.1 炉体模块
双层钢板风冷结构，夹层风速2 m/s，确保外壁低温；炉口法兰采用不锈钢精加工，嵌陶瓷纤维绳密封，可快速开启更换坩埚。
8.2 加热模块
六面加热：四周U型硅钼棒，底部两组直棒，分区可控；冷端自风冷，接线柱外置，维护无需停炉降温。
8.3 坩埚与流料模块
熔融石英整体坩埚，底孔Φ8 mm，配氧化锆陶瓷塞棒，手动/电动可选；塞棒与埚口间设陶瓷纤维导套，防止玻璃液渗漏。
8.4 水淬与收集模块
304不锈钢水淬池，倾斜角15°，内置可调速螺旋桨；出口配螺旋提升脱水机，颗粒含水率≤5 %，直接装袋。
8.5 电控模块
独立落地电控柜，内置SCR调功+PID程序仪，30段可编；配USB接口，支持温度曲线导出，RS485远程监控预留。
9 标准配置清单
| 序号 | 名称 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 1 | 炉体主机 | 1套 | 含炉壳、保温、加热元件 |
| 2 | 熔融石英坩埚 | 1只 | 与型号对应容积 |
| 3 | 水淬池+循环泵 | 1套 | 含1 m³水箱 |
| 4 | 电控柜+热电偶 | 1套 | B型双支热电偶 |
| 5 | 工具包 | 1套 | 塞棒钳、坩埚钩、耐高温手套 |
10 易损件与寿命
| 名称 | 寿命参考 | 备注 |
|---|---|---|
| 硅钼棒 | ≥2000 h（连续） | 可单支更换 |
| 熔融石英坩埚 | ≥150 炉次 | 避免急冷急热 |
| 氧化锆塞棒 | ≥100 炉次 | 轻拿轻放 |
| B型热电偶 | ≥6 个月 | 定期校准 |
11 售后质保
整机质保12个月（易损件除外）；质保期内免费更换非人为损坏零件；终身提供技术支持及配件供应，响应时间24 h，重大故障72 h到场。
12 包装运输
炉体覆缠绕膜+珍珠棉，木底托固定；电控柜独立木箱；水淬池及泵简易缠绕膜包裹，适合汽运/出口熏蒸木箱（可选）。
13 使用环境要求
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 环境温度 | 5–40 ℃ |
| 相对湿度 | ≤85 % RH，无凝露 |
| 海拔 | ≤1000 m（>1000 m降功率使用） |
| 电源 | AC380 V±10 %，50 Hz，容量≥25 kVA |
| 地基 | 混凝土水平地面，承重≥1 t |
| 通风 | 自然通风或顶排风，避免腐蚀性气体 |
14 使用注意事项（含加热元件）
1 硅钼棒在400–800 ℃存在脆化区，需快速通过，严禁长期停留。
2 初次启动或长期停机后再启用，必须进行2 h低温烘炉（200 ℃）排除潮气。
3 坩埚装入量≤额定容积80 %，防止溢流。
4 水淬池水位必须高于底流口50 mm，否则禁止放料。
5 放料结束后立即关闭塞棒，并开启池底排水阀清理碎玻璃，防止堵塞。
15 操作方法（SOP级）
15.1 开机前检查
检查电源、冷却水、塞棒密封、热电偶完好；确认水淬池水位正常。
15.2 装料
关闭电源，打开炉盖，将预混原料装入坩埚，记录批号；合盖并确认密封。
15.3 程序设定
在温控仪输入曲线：20 ℃→1200 ℃@10 ℃/min，保温30 min→1600 ℃@5 ℃/min，保温60 min；开启运行。
15.4 水淬准备
启动循环泵，调节水流速度至1 m/s，确认螺旋提升机运行。
15.5 放料
达到保温终点后，缓慢提起塞棒，观察熔体流线；保持均匀出料，颗粒经脱水后每10 kg装袋并标识。
15.6 停炉
出料完毕，关闭塞棒，停止加热；保持水淬池运行≥30 min直至无热颗粒；关闭所有电源及水源，清理现场。
16 本设备需要专业人员操作使用强调
本设备涉及高温、电气及机械运动部件，必须由经过培训并合格的专业技术人员操作；严禁单人作业，放料期间需两人以上值守，并穿戴耐高温防护服、面罩及防烫手套。
17 选型与采购提示
1 根据单次玻璃液需求量选择坩埚容积，建议富余20 %容量。
2 若配方含高硼或氟，务必选配高铝或铂金坩埚，并在询价时提供化学组成。
3 若后续需接入自动化线，请预留电动塞棒、RS485接口及SCADA模块，避免二次改造。
4 确认现场配电≥25 kVA、具备循环冷却水源；若水质硬度>200 mg/L，建议加纯水机防止水淬池结垢。
5 交货期：标准配置30个工作日，增选高铝/铂金坩埚需额外15个工作日；签订合同前请确认木箱出口要求及熏蒸证明。
增配简介
本方案在原有水淬玻璃熔块炉基础上，可新增顶部料斗连续进料系统、坩埚内机械搅拌系统及鼓泡气系统，实现连续加料、均化与高效排气，满足高均匀性、高产能实验及小批量生产需求。
3 增配主要技术参数
| 序号 | 项目 | 规格/指标 |
|---|---|---|
| 1 | 搅拌方式 | 底部插入式刚玉搅拌桨，伺服变频调速0–60 rpm |
| 2 | 搅拌桨材质 | 99刚玉，杆径Φ12 mm，桨径Φ80 mm |
| 3 | 搅拌升降行程 | 150 mm，电动丝杠升降，带冷却套 |
| 4 | 鼓泡气源 | 高纯氩/氮（99.99 %），0–2 L/min 质量流量控制 |
| 5 | 鼓泡管材质 | 铂金-铑毛细管，外径Φ2 mm，耐温1700 ℃ |
| 6 | 顶部料斗容积 | 30 L，304不锈钢，带密封盖及氮气保护接口 |
| 7 | 连续加料速度 | 10–200 g/min 可调，步进电机驱动螺旋给料 |
| 8 | 加料管冷却 | 水冷夹层，防止原料过早软化 |
4 可增选配置
| 序号 | 名称 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 1 | 搅拌桨铂金涂层 | 增强抗侵蚀，寿命提高50 % |
| 2 | 鼓泡气体预热器 | 将气体预热至300 ℃，减少温降 |
| 3 | 料斗振动破拱器 | 防止超细粉架桥 |
| 4 | 在线玻璃液位雷达 | 4–20 mA输出，实现液位-加料闭环 |
5 结构特点（增配模块）
5.1 搅拌系统
搅拌桨由炉盖中央插入，采用磁流体旋转密封，泄漏率≤1×10⁻⁹ Pa·m³/s；冷却套为双层不锈钢，循环软化水，入口温度≤25 ℃，保证轴系长期运行。
5.2 鼓泡系统
鼓泡管沿搅拌桨旁侧插入，出口位于坩埚底部1/3处，气泡直径1–3 mm，促进玻璃液均化与气泡排除；质量流量计与PLC联动，可按配方时段自动切换流量。
5.3 顶部料斗连续进料系统
料斗与炉盖间设波纹管软连接，消除热膨胀差异；螺旋给料机为垂直下插式，螺杆材质316 L，螺距10 mm，变频调速；加料口设氮气帘，防止空气倒吸。
6增加清单（仅列增配）
| 序号 | 名称 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 1 | 刚玉搅拌桨+磁流体密封 | 1套 | 含升降机构 |
| 2 | 伺服搅拌电机 | 1台 | 0.4 kW，变频调速 |
| 3 | 鼓泡气体质量流量控制器 | 1台 | 0–2 L/min，RS485 |
| 4 | 铂金-铑鼓泡管 | 2根 | 备用1根 |
| 5 | 30 L顶部料斗 | 1只 | 含密封盖、振动器 |
| 6 | 螺旋给料机 | 1套 | 316 L，变频电机 |
| 7 | 水冷加料管 | 1套 | 快速接头 |
7 易损件与寿命（增配部分）
| 名称 | 寿命参考 | 备注 |
|---|---|---|
| 刚玉搅拌桨 | ≥100 炉次 | 出现缺口即更换 |
| 磁流体密封芯 | ≥1 年 | 定期补磁液 |
| 铂金-铑鼓泡管 | ≥80 炉次 | 堵塞可用HF清洗 |
8 操作方法补充（SOP级）
8.1 搅拌启动
当温度升至1200 ℃，玻璃开始软化，以10 rpm启动搅拌，逐步升至30 rpm，避免冷态高速折断桨叶。
8.2 鼓泡启动
达到目标温度后，先以0.5 L/min预吹5 min，排尽管内空气，再按配方设定1–2 L/min运行；停机前逐步关闭，防止玻璃液倒灌。
8.3 连续加料
待玻璃液面降至70 %时启动螺旋给料，设定50 g/min，根据液位雷达反馈自动微调；加料期间保持搅拌与鼓泡运行，确保成分均匀。
9 安全注意事项（增配）
1 搅拌系统运行中严禁提升桨叶，必须停转且温度<800 ℃方可升降。
2 鼓泡气体须使用惰性气体，严禁通氧或压缩空气，防止高温氧化损坏铂金管。
3 料斗加料时先通氮气5 min，置换氧气浓度≤1 %，防止粉尘爆炸。
10 选型与采购提示（增配）
1 若配方含高比重易分层氧化物（如PbO、BaO），建议必配搅拌+鼓泡组合。
2 连续加料系统适合单次运行>4 h的工况，短周期实验可取消以降低成本。
3 磁流体密封为精密部件，订货周期6周，请提前规划。
4 顶部料斗如需防爆电机或ATEX认证，请在技术协议中注明。
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