[发明专利]用于在玻璃制造工艺中控制含氧气氛的设备和方法

说明书

本发明公开用于降低外壳中的氧浓度的方法，所述外壳包括含铂容器，熔融玻璃流过所述含铂容器。所述方法包括将氢气注入含氧气氛中，所述含氧气氛在所述外壳与反应腔室之间流动。所述气氛在所述反应腔室中以加热元件加热，因此所述含氧气氛中的氧与所述氢反应。在其他实施例中，所述氢气和含氧气氛可暴露于包含铂的催化剂，所述包含铂的催化剂定位于所述反应腔室中。

相关申请的交叉引用

本申请案主张2018年4月20日申请的美国临时申请案第62/660,323号的优先权权益，本申请案依赖该美国临时申请案的内容且这些内容以引用的方式整体并入本文，如同下文充分地阐述。

技术领域

本发明是关于玻璃的制造，并且具体而言是包围包含玻璃制造设备的含铂容器的气氛中的氧的控制。

背景技术

已知氢交叉铂界限。跨于铂界限的氢的不平衡将使氢在朝向最低氢分压的方向上渗透铂界限。

例如在显示面板的制造中使用的玻璃薄片的光学品质玻璃制品的制造通常包含使熔融玻璃流过铂或铂合金容器。含于流动至容器中的熔融玻璃中的水表示大体上稳定的氢分压。若含铂容器的外部表面上的氢分压低于熔融玻璃中的氢分压，则由水的分解产生的含于熔融玻璃中的氢将通过铂容器渗透至外部气氛中。留在熔融玻璃中的氧可在熔融玻璃-铂界面处形成气泡，且这些气泡可经释放至熔融玻璃中，从而在完成的玻璃制品中产生不合需要的缺陷(起泡)。

为缓和氢渗透，通常将含铂容器定位于具有受控气氛的外壳内。外壳气氛循环穿过外壳且外壳气氛中的预定氢分压通常通过将水蒸气注入外壳气氛中加以维持。外壳气氛包含降低的氧含量以防止可导致容器故障的容器的腐蚀(例如，氧化)。鼓风机使气氛循环以冷却含铂容器。

尽管鼓风机可有效防止含铂容器的过度加热，但这些鼓风机也可引起系统中的低压区部，这些低压区部引起环境空气的渗入，因为难以使系统为气密的。为尽可能地降低气氛的氧含量，可注入氮(N₂)以稀释氧。但是，存在可将氧含量驱动成多低的实际限制，因为外壳泄漏难以避免，且通过氮气添加的熔化输送系统中的高压可引起铂的自由表面上的铂微粒缺陷，这些铂微粒缺陷随后可转向熔融玻璃。

这个解决方案的一替代性方案为不使用风扇的非循环系统。然而，非循环系统将限制可在工艺的冷却带中达成的冷却量。增加熔融玻璃的流动速率，例如以增加产量，增加运输系统的温度且需要更多冷却以满足用于熔融玻璃的目标温度(例如，黏度)。因此，可降低至系统的加热功率以促进冷却。然而，在极端情况下，熔融玻璃的流动可增加至加热功率降低至零的速率，从而导致作为控制参数的加热损失。作为控制参数的加热可通过增加穿过系统的气体流动以促进额外冷却重新获得。增加的气体流动(通过风扇速度助力)增加需来保持相同温度目标的功率。因此，在实践中，需要非零最小加热功率用于冷却带。超过最小的任何额外加热功率变得可利用来进一步增加穿过系统的玻璃流动。因而，加热和冷却的组合在冷却带中经用作工艺中的“制动器”(即，用以在需要时使玻璃流动缓慢或停止)。超过最小功率的保留或额外加热功率可用来致能流动增加，这些流动增加可转换成增加的产量。因此，尽管较低氧含量理论上可通过降低风扇速度达成，但此替代性方案成本高昂，并不具有经济上的吸引力。

另一替代性方案将使用燃烧灯燃烧过量氧。这种方法可显著地降低氧含量，但将强加额外的复杂化。一个此复杂化为管理反应以烧掉O₂且处理热和灯的火焰长度。使氧含量保持恒定经利用来维持气体的有效露点且燃烧可提供O₂含量的更多可变性。另一复杂化在于所得燃烧气体在含铂容器周围循环。因此，燃料和燃烧产物应与含铂容器和这些含铂容器内的熔融玻璃相容，从而不产生玻璃中的缺陷或使金属降级。例如，在碳基燃料的状况下，碳穿过铂系统的渗透可产生起泡缺陷。因此，不合需要的反应和火焰的积极管理使此替代性方案为可能的，但并非吸引人的。

移除氧的其他方法可使用化学吸附。然而，再次，此方法是不切实际的，因为其将使额外化学品添加至环境，需要维护，且增加操作成本。

发明内容