可以将玻璃制造描述为这样一种方法：在高温下将原料转化成均相熔体，然后将该熔体递送通过合适的形成过程，提供产品，最后进行修整。一种示例性的用于玻璃制造的方法是美国专利第3338696号(“形成板的设备(Sheet Forming Apparatus)”，1967年8月29日公布)和美国专利第3682609号(“控制新拉制的玻璃板的厚度(Controlling Thickness of Newly Drawn Glass Sheet)”，1972年8月8日公布)中进一步描述的熔合法，它们的发明人都是Stuart M.Dockerty，都通过参考全文结合于此并构成本申请的一部分。
熔合法的一个部件是凹槽，一般称为溢流槽(isopipe)，熔融玻璃流过溢流槽的侧面，形成玻璃板。例如美国专利第6794786号(“用于通过熔合法制造玻璃板的溢流槽的下垂控制(Sag Control of Isopipes Used In Making Sheet Glass By The Fusion Process)”，2005年12月13日公布，Helfinstine等人)中进一步描述了溢流槽，该专利也通过参考全文结合于此并构成本申请的一部分。
用于制造玻璃板的熔合法或溢流法的耐火溢流槽或玻璃形成凹槽在工作时产生垂直温度梯度，以促进形成玻璃板(玻璃粘度随温度降低而增大)。溢流槽的上部是薄壁凹槽，其中装满熔融玻璃使其溢流，因此该薄壁凹槽工作时的温度是玻璃在一端进入时的温度。溢流槽的下部是三角形的耐火实心部分，玻璃从其外侧流下并冷却。因此，溢流槽具有变化的垂直温度曲线。要防止首次启用的新溢流槽出现玻璃流动问题，在熔融玻璃进入之前要将该溢流槽加热至其热曲线。这种温度曲线在耐火材料中产生非常大的热应力。这些应力会导致该材料开裂或断裂。溢流槽中的开裂对正在生产的玻璃板的品质产生负面影响，必须更换断裂的溢流槽，这一般是一个长而昂贵的过程。
因此需要一种能控制溢流槽加热过程、克服本领域中发现的一些如上所述的多种问题的方法。

一种克服上述一些问题的方法是设计一种加热方案，该方案实行一种规定的温度曲线，使得该材料的高温蠕变行为能够在热应力变得大到足以破坏溢流槽之前使热应力减小。本文描述了开发的加热方案的实施方式，该方案能及时地产生热曲线，同时又不会使溢流槽因为热应力而断裂。
本发明的一个方面是一种加热溢流槽的方法。该方法包括以下步骤：确定溢流槽的最大热应力，确定溢流槽的阈值温度(Tt)。Tt是溢流槽的高温蠕变机制开始使溢流槽的热应力减小的温度。以第一速率加热溢流槽，使得该溢流槽到大约Tt的温度的过程中经历一种基本均匀的热应变梯度，这种基本均匀的热应变梯度在溢流槽中产生的热应力小于最大热应力。在高于Tt的温度，以一种方式加热溢流槽，产生使该过程的性能令人满意所必需的垂直热梯度。Tt以上温度的加热速率使得能够通过该材料的高温蠕变将溢流槽中因为相当不均匀的热应变梯度而产生的热应力减小。在升温过程中，溢流槽中的热应力将明显低于最大允许热应力以避免溢流槽断裂。达到所需的垂直梯度之后，可以将溢流槽的总体温度调节至工艺目标值(根据玻璃组成)，因为通过均匀降低溢流槽所有位置的温度将不会产生另外的应力。
本发明的另一个方面是一种加热溢流槽的方法，该方法中的溢流槽包含一种或多种材料，具有给定的结构。确定溢流槽的最大热应力。该最大热应力至少部分地通过形成溢流槽的一种或多种材料以及溢流槽的给定结构确定。确定溢流槽的阈值温度(Tt)。Tt是形成溢流槽的一种或多种材料的高温蠕变机制开始使溢流槽的热应力减小的温度。将溢流槽加热至大约Tt的温度，使该溢流槽经历基本均匀的热应变梯度。这种基本均匀的热应变梯度在溢流槽中产生的热应力小于最大允许热应力。将溢流槽加热至高于Tt的温度，使得该溢流槽经历相当不均匀的热应变梯度。在高于Tt的温度进行的加热速率使得溢流槽在加热过程中同时经历应力减小，从而通过这种应力减小使溢流槽中因为相当不均匀的热应变梯度产生的热应力减小，溢流槽中产生的热应力小于最大允许热应力。
本发明的另一个方面是一种用于加热溢流槽的控制系统。该控制系统包括第一控制模块，该控制模块在一个或多个处理器上运行，利用有限元分析程序(如ANSYS公司(ANSYS Inc.，Canonsburg，PA 15317)开发的一种程序)确定最大热应力，以及为包含一种或多种材料并具有给定结构的溢流槽确定阈值温度(通过测量材料蠕变确定)。阈值温度是形成溢流槽的一种或多种材料的高温蠕变机制开始使该溢流槽的热应力减小的温度。该系统进一步包括第二控制模块，该控制模块在一个或多个处理器上运行，控制用于加热该溢流槽的加热器件。控制该加热器件，使得该溢流槽在升温至大约Tt的过程经历基本均匀的热应变，控制加热使得这种基本均匀的热应变梯度在溢流槽中产生的热应力小于最大允许热应力。该控制系统进一步包括第三控制模块，该控制模块在一个或多个处理器上运行，在溢流槽达到高于或等于Tt的温度之后控制加热器件，该溢流槽经历相当不均匀的热应变梯度。控制加热使得该溢流槽在加热过程中同时经历应变减小，从而通过这种应变减小使溢流槽中因为相当不均匀的热应变梯度产生的应力减小，在溢流槽中产生的热应力小于最大允许热应力。
本发明的另一个方面是一种计算机程序产品，该产品包含计算装置的处理器能够执行的代码，用于执行控制对溢流槽的加热的任务。该计算机程序产品包含第一可执行代码部分，该部分设计用来确定溢流槽的阈值温度(Tt)和最大允许热应力。Tt是形成溢流槽的一种或多种材料的高温蠕变机制开始使该溢流槽的热应力减小的温度，最大允许热应力是一种热引发的应力水平，在高于该水平时将破坏溢流槽。该计算机程序产品进一步包含第二可执行代码部分，用于控制对溢流槽的加热，使得溢流槽在加热到大约Tt温度的过程经历基本均匀的热应变梯度。这种基本均匀的热应变梯度在溢流槽中产生的热应力小于最大允许热应力。该计算机程序产品进一步包括第三可执行代码部分，用于控制对溢流槽的加热，使得该溢流槽在达到高于或等于Tt的温度之后经历相当不均匀的热应变梯度。高于Tt的温度的加热速率使得溢流槽在加热过程中同时经历应力减小，从而通过这种应力减小使溢流槽中因为相当不均匀的热应变梯度产生的应力减小，在溢流槽中产生的热应力小于最大允许热应力。
本发明的其他优点部分将在以下说明中提出，通过这些说明，它们中的一部分将是显而易见的，或者可以通过实施本发明而了解。应该理解，以上概述和以下详述都只是示例性和说明性的，并非对本发明的限制。
附图简要描述
附图结合在本说明书中并构成说明书的一部分，说明本发明的一些方面，与说明书一起说明而非限制本发明的原理，其中使用的类似的附图标记表示各附图中类似的部分：
图1A说明用于实施优选实施方式的各方面的一种示例性计算装置；
图1B是图1A中所示的一种处理系统的备选实施方式，可用于根据本发明的实施方式中；
图2A是可以根据本发明一种实施方式进行加热的示例性溢流槽的侧视图。
图2B是图2A中所示的溢流槽沿线AA切开的截面图。
图3说明包括溢流槽的一种示例性熔合过程的一部分。
图4是说明用于预热根据本发明的一种实施方式的溢流槽的流程图；
图5是说明用于预热根据本发明的一种实施方式的溢流槽的备选示例性过程的流程图；
图6说明根据本发明一种实施方式提出的示例性加热曲线；
图7是说明在根据本发明一种实施方式的加热过程中，一种示例性溢流槽产生的应力的图；和
图8说明用于加热根据本发明的一种示例性溢流槽的控制系统的一种实施方式。
发明详述
通过以下发明详述、包括的实施例、附图以及之前和之后的说明，可以更容易地理解本发明。
在揭示和描述本发明的系统、制品、装置和/或方法之前，应该理解，本发明并不限于具体的系统、具体的装置、或者具体的方法，因此当然是可以变化的。还应该理解，本文使用的术语仅仅是为了描述具体实施方式的目的，并不意图进行限制。
提供以下对本发明的说明作为目前已知的对本发明的最好的实施方式的描述。因此，本领域普通技术人员能够理解，可以在仍然获得本发明的有益结果的同时，对本发明的各方面进行各种变化。显然可以通过选择本发明的一些特征而不采用其他特征，来获得本发明的一些所需的益处。因此，本领域技术人员将会理解，可以对本发明进行许多修改和改进，在一些情况中甚至是需要的，它们构成本发明的一部分。因此，提供以下说明作为本发明原理的示例而非限制。
如说明书和所附权利要求中所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物的情况，除非上下文中有另外的清楚指示。因此，例如对“一种反射器”的引用包括两种或更多种此类反射器的情况，等等。
在本文中，范围可以表述为从“约”一个具体值，和/或至“约”另一个具体值。表述这样的一种范围时，另一方面包括从所述一个具体值和/或至所述另一个具体值。类似地，用近似值表述数值时，通过使用先行词“约”，可以将其理解为，所述具体值构成另一方面。应该进一步理解，各范围的端点在与另一个端点相关以及独立于另一个端点的情况下都是有意义的。还应该理解，本文揭示了一些数值，各数值都应该理解为其值本身以及“约”该具体值。例如，如果揭示了数值“10”，则应该认为也揭示了“约10”。还应该理解，当揭示一个数值是“小于或等于”某值、“大于或等于”某值时，则本领域普通技术人员应该认为也揭示了这些值之间的可能的范围。例如，如果揭示了数值“10”，则应该认为也揭示了“小于或等于10”以及“大于或等于10”。还应该理解，在本申请中，以不同格式的数字形式提供数据，这些数据代表终点和起点，以及数据点的任何组合的范围。例如，如果揭示了具体数据点“10”和具体数据点“15”，则应该理解，也揭示了大于、大于或等于、小于、小于或等于，以及等于10和15，以及10和15之间。还应该理解，也揭示了两个具体单元之间的各单元。例如，若揭示了“10”和“15”，则应该认为也揭示了“11”、“12”、“13”和“14”。
“任选的”或“任选地”表示随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，这种表述包括所述事件或情形发生的情况以及所述事件或情形不发生的情况。
本领域普通技术人员将会理解，本发明的实施方式可以作为方法、数据处理系统、或计算机程序产品进行实施。因此，实施方式可以采取完全硬件的实施方式、完全软件的实施方式、或组合了软件和硬件方面的实施方式。而且，优选实施方式可以采取计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式实施，所述存储介质具有在其中具体表现的计算机可读程序指令(如计算机软件)。更具体来说，实施方式可以采取通过网络实施的计算机软件的形式实施。可以采用任何合适的计算机可读存储介质，包括硬盘、CD-ROM、光学存储装置、或磁存储装置。
以下参考说明根据本发明一种实施方式的方法、设备(即系统)和计算机程序产品的框图和流程图描述根据本发明的各实施方式。应该理解，框图和流程图中的各个方框，以及框图和流程图中方框的组合，可以各自通过计算机程序指令实施。这些计算机程序指令可以加载在通用计算机、专用计算机或其他可编程的数据处理设备上，用于产生一种机制，使得在计算机或其他可编程的数据处理设备上执行的指令能够产生一种实施流程图或框图中规定的功能的方式。
这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中，这种存储器能够指挥计算机或其他可编程的数据处理设备以特定方式作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括计算机可读指令的制成品，用于实施流程图或框图中规定的功能。计算机程序指令也可以加载在计算机或其他可编程的数据处理设备上，从而在计算机或其他可编程的设备上进行一系列可操作的步骤，产生计算机实施过程，由此，在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实施流程图或框图中规定的功能的步骤。
因此，框图的方框和流程图的说明支持了用于进行规定功能的方式的组合，用于进行规定功能的步骤的组合，以及用于进行规定功能的程序指令方式。还应该理解，框图的各方框和流程图的各说明，以及框图中方框与流程图说明的组合，都可以通过专用的基于硬件的计算机系统实施，这些系统进行特定的功能或步骤，或者专用硬件和计算机指令的组合。
在本文参考的实施方式中，可以引用“计算机”、“计算装置”、“控制器”或“服务器”。这种计算机可以是例如大型计算机、台式计算机、笔记本计算机或膝上计算机、手持式装置如数据采集和存储装置，或者可以是位于另一个设备中的处理装置，例如作为控制系统的一部分的控制器。在一些情况下，所述计算机可以是用来获得数据的“哑”终端、或者网络上的处理器、或者具有有限处理能力的装置如控制器。参见图1A，该图说明一种计算装置的实施方式，可使用该装置实施根据本发明实施方式的各方面。在图1A中，使用处理器1(如微处理器)执行软件指令，从而进行指定步骤。该处理器从电源17接受能量，该电源17也按需要为其他部件提供能量。处理器1使用数据总线5进行通讯，该数据总线通常是16或32比特宽(例如，并行的)。数据总线5通常用于在处理器和存储器之间传输数据和程序指令。在该实施方式中，可以将存储器视作RAM或其他形式的主存储器2，该主存储器只在运行过程中保留存储内容，或者该存储器可以是非易失性存储器3，例如ROM、EPROM、EEPROM、FLASH或其他类型的存储器，这些存储器在所有时刻都保留存储内容。该存储器也可以是次存储器4，例如储存大量数据的存储盘。在一些实施方式中，存储盘可以使用另外的I/O总线6或专用总线(未显示)与处理器进行通讯。该次存储器可以是软盘、硬盘、CD盘、DVD或计算机领域普通技术人员已知的任何其他类型的大容量存储器。
处理器1还使用I/O总线6与各种外围或外部装置通讯。在该实施方式中，使用外围I/O控制器7提供标准接口，例如RS-232、RS422、DIN、USB或其他适合于各种输入/输出装置的接口。典型的输入/输出装置包括本地打印机18、监视器8、键盘9、和鼠标10或其他典型的指针式设备(如滚动球、触控板、游戏杆等)。
处理器1通常还使用通讯I/O控制器11与外部通讯网络进行通讯，可以使用各种接口，如数据通讯方向协议(data communication oriented protocol)12，例如X.25、ISDN、DSL、线缆调制解调器等。通讯控制器11也可以结合调制解调器(未显示)用于接口并与标准电话线13进行通讯。最后，通讯I/O控制器可以结合以太网接口14用于通过LAN进行通讯。可以采用任何这些接口来获得广域网络，例如互联网WWW、内网、LAN、或其他数据通讯设施。
最后，处理器1可以与无线接口16进行通讯，该无线接口以可操作的方式与天线15连接，用于与另一个装置进行无线通讯，进行无线通讯时例如采用以下的一种协议：IEEE 802.11协议、802.15.4协议，或标准3G无线电信协议，如CDMA20001x EV-DO、GPRS、W-CDMA、或其他协议。
可以采用的处理系统的另一种实施方式如图1B中所示。在该实施方式中，显示的分布的通讯和处理结构包括服务器20，该服务器与本地客户计算机26a或远程客户计算机26b进行通讯。服务器20通常包括处理器21和主存储器24，该处理器与数据库22进行通讯，该数据库可以看作一种形式的次存储器。该处理器还使用I/O控制器23与外部装置进行通讯，该I/O控制器通常与LAN 25连接。该LAN可以为联网打印机28和本地客户计算机26a提供本地连接。这些部件都可位于作为服务器的同一个设备中，不过不一定要求位于同一个房间中。与远程装置进行通讯通常通过将数据从LAN 25经由通讯设备传递至广域网络27如互联网而实现。远程客户计算机26b可以执行网页浏览器的功能，因此，远程客户计算机26b可以按需要通过经由广域网络27、LAN 25向服务器29传输数据而与服务器进行互动。
数据网络领域的普通技术人员将认识到，可以有许多其他的备选项和结构，它们可以用于实施根据本发明的实施方式。可以通过不同方式改进图1A和1B中所示的实施方式，这些改进方式也包括在本发明的范围之内。
可以将玻璃制造表述成这样一种过程，在该过程中，在高温下将原料转化成均相熔体，然后将该熔体输送通过合适的成形过程，提供产品，然后进行修整。在一种实施方式中，玻璃制造过程包括本领域普通技术人员已知的熔合过程。该熔合过程的一个组成部分是称为溢流槽的一般为凹槽形状的装置。一种示例性的溢流槽200如图2A和2B中所示，该溢流槽具有垂直轴208和水平轴210。在玻璃制造的熔合过程中，熔融玻璃溢流过溢流槽200的壁202，向下流到根部204，然后在底部再次熔合形成玻璃板。一种示例性的熔合过程的一部分包括图3所示的溢流槽200。溢流槽200的上部是薄壁凹槽206(称为堰)，该凹槽中装满熔融玻璃并形成溢流，因此该凹槽的工作温度等于进入该凹槽的玻璃的温度。溢流槽的下部(或根部)是三角形的耐火实心部分204，玻璃从其外侧流下并冷却。从堰206到根部204的转变部分212称为突变部(break)。因此在操作过程中，随着熔融玻璃从堰向着根部溢流和冷却，溢流槽具有变化的(不均匀的)垂直温度曲线(从堰到根部)。为了有助于减轻首次启用新的溢流槽时发生的玻璃流动问题，要在熔融玻璃进入该溢流槽之前将该溢流槽加热至其热曲线。这种类型的不均匀的温度曲线在耐火材料中产生热应力。如果不将这些应力充分减小至更安全的允许应力，则这种应力会导致材料开裂或者断裂。溢流槽的开裂会对正在制造的玻璃板的品质产生负面影响，必须更换断裂的溢流槽，这一般是一个耗时而昂贵的过程。
向一种材料施加相当不均匀的热应变梯度的时候，在该材料中产生热应力。通过对溢流槽200施加从堰206到根部204的不均匀的加热，在该溢流槽中引起不均匀的热应变梯度。换言之，向该溢流槽施加不均匀的垂直加热曲线。
相反，均匀的热应变梯度通常不会导致热应力。对溢流槽200进行均匀加热(从堰206到根部204)时，产生均匀的热应变梯度。[对于溢流槽的情况，在工作时，热引发的应变梯度可能非常大，超过该材料的静态疲劳强度]。因此，根据本发明的实施方式提供了一种对以下情况进行评价的方法，即，提出的预热溢流槽的加热方案是否使该溢流槽面临因为热应变梯度而发生损坏的风险。加热方案包括例如以下步骤：在一定温度水平将溢流槽加热(均匀或不均匀的)一定时间。例如，加热方案可以包括在加热溢流槽的过程中，只有在达到阈值温度之后，才允许产生相当不均匀的热应变梯度的第一步骤。该阈值是耐火材料中的高温蠕变机制能使热应力减少(一种一般称为应力减小的过程)的温度。第二步骤是缓慢升高所述相当不均匀的热应变梯度，使得最大热应力决不会过于接近该材料的破坏强度。使所述相当不均匀的热应变梯度的升高速率降低，从而减小最大热应力，原因在于，随着热应力因为非线性热梯度的增大而增大，该热应力同时因为耐火材料的蠕变而减小，综合的效果是，较为缓慢的升高使得能够有更多的时间用于因为蠕变发生的应力减小，从而使达到的最大热应力减小。第三步骤是尽可能缩短加热时间，使得不必延缓玻璃生产。
本文描述的是一种根据测量的材料性质和计算机化的应力分析预测提出的加热方案是否符合以下步骤的示例性的方法：在溢流槽加热过程中，只有在到达阈值温度之后，才使得产生相当不均匀的热应变梯度；使所述相当不均匀的热应变梯度缓慢升高，使得最大热应力决不会过于接近该材料的破坏强度；尽可能缩短加热时间，使得不必延缓玻璃生产。这种预测在对溢流槽进行任何加热之前进行。由于在较低的温度下，形成溢流槽的材料的蠕变机制非常缓慢，所以要以基本均匀的方式进行加热，从而避免引起会导致损坏溢流槽并且不能通过该蠕变机制予以减小的热应力。例如，这种基本均匀的加热在堰和根部之间的温差(ΔT)约等于或小于30摄氏度。确定溢流槽的阈值温度(Tt)，该温度与构成该溢流槽的材料有关。Tt是构成溢流槽的材料的蠕变机制达到能够以一定速率减小加热过程中产生的热应变的速度的近似温度，所述一定速度使得能够对该溢流槽进行相当不均匀的(垂直)加热。例如，相当不均匀的加热使得堰和根部之间的ΔT约等于或大于100摄氏度。一种根据本发明的实施方式提供了用于对玻璃制造过程中的溢流槽预热过程进行控制的控制系统、方法和计算机程序产品，但是本发明的范围也包括可以应用于其他预热工作的工艺。
溢流槽的组成和尺寸影响其热曲线。溢流槽可包含一种或多种耐火材料，例如锆石。例如，美国专利公开第20050130830号(“用于玻璃制造系统中的耐蠕变性锆石耐火材料(Creep Resistant Zircon Refractory Material Used In A Glass Manufacturing System)”，序列号10/738425，2005年6月16日公布，通过参考结合于此并构成本申请的一部分)描述了一种包含锆石耐火材料的溢流槽。另外，溢流槽的形状会影响其热曲线。
图4是说明用于对根据本发明一种实施方式的溢流槽进行预热的示例性过程。在该附图中，附图标记和符号具有以下含义：
402：接收关于构成溢流槽的固有材料性质的信息；
404：产生提议的加热方案过程中经历的溢流槽应力的模型；
406：将提议的加热方案过程中预测的最大应力与测得的溢流槽材料的破坏强度进行比较；
408：是否可以接受提议的加热方案？
410：结束；
Y：是；
N：否。
为溢流槽确定可以接受的加热方案的过程包括：在步骤402，接收关于溢流槽固有性质的信息，这些性质例如是构成该溢流槽的材料的破坏强度，以及这些材料的高温蠕变率。在步骤404，对计算机化的应力分析采用有限元分析(FEA)技术，产生在提议的加热方案过程中遇到的溢流槽应力的模型。该模型包括对材料的线性弹性行为以及该材料的高温蠕变行为进行预测。对于任何特定的加热方案，所述FEA模型都根据温度、材料膨胀数据以及因为高温蠕变机制产生的应力减小对溢流槽中的最大应力进行预测。在步骤406，将预测的最大应力与测得的该材料的破坏强度进行比较，确定该加热方案的安全性。如本文定义的安全性表示确保所预测的最大应力在整个加热方案中小于该材料的破坏强度。在步骤408，确定评价的所提议加热方案是否可以接受。如果所提议的加热方案不能接受，则可以评价多个加热速率，选出一个能在“快速启用新设备”和“通过回到步骤404从而以安全方式施加必需热梯度”之间进行合理权衡的速率。在步骤408，如果所提议的加热方案是可以接受的，则该过程在步骤410结束。一般来说，该加热方案通过以下方式开发：随着按给定速率加热溢流槽，对在该溢流槽中引起的应力与该溢流槽的最大可接受应力进行比较，所述给定速率例如是，10摄氏度/小时、5摄氏度/小时、4摄氏度/小时、3摄氏度/小时、2摄氏度/小时等。最大可接受应力一般是通过实验确定的导致溢流槽损坏的应力值。例如，可能已经确定，一种示例性的溢流槽会在经历以下条件的情况下被破坏：1500-1600psi的热引发应力保持大约200小时、或者1600-1700psi的热引发应力保持大约150小时、等等。可以通过这种方式开发不会超过最大可接受应力的加热方案。
图5是说明用于对根据本发明一种实施方式的溢流槽进行预热的另一种示例性过程的流程图。该图中的附图标记具有以下含义：
502：确定一种示例性溢流槽的最大热应力；
504：确定该示例性溢流槽的阈值温度范围(Tt)；
506：将该溢流槽均匀加热至大约Tt，使得该溢流槽不会经历超过该最大热应力的热应变梯度；
508：在该溢流槽的温度高于约Tt之后，对该溢流槽进行不均匀加热，使得该溢流槽中因为加热产生的热应力小于最大热应力；和
510：结束。
在步骤502，确定一种示例性溢流槽的最大热应力。在步骤504，确定该溢流槽的阈值温度(Tt)。Tt是该溢流槽中的高温蠕变机制开始以一定速率使该溢流槽的热应力减小的温度范围，所述热应力减小能抵消因为加热该溢流槽的速率所引起的应力。在步骤506，按一定速率均匀加热该溢流槽，所述速率例如是，10摄氏度/小时、5摄氏度/小时、4摄氏度/小时、3摄氏度/小时、2摄氏度/小时等。在这个加热阶段过程中，基本均匀地加热该溢流槽，使得堰和根部大致处于相同温度(即ΔT约等于或小于30摄氏度)，因此该溢流槽不会经历超过所确定的最大应力水平的热应变梯度。
图6显示提议的三种示例性的溢流槽加热方案。在该图中，6.1是顶部曲线，6.2是中间曲线，6.3是底部曲线。如图6中所示，在一种实施方式中，包括但并不限于，示例性的溢流槽的温度以约3摄氏度/小时的速率基本线性(且均匀地)地升高至约Tt，虽然可以以该第一速率进行加热，但是本发明范围中也设想了其他速率。
图7显示溢流槽中的最大应力随时间变化的曲线(曲线7.1)。该图顶部的虚直线(7.2)表示10小时静态破坏应力。同样如图7中所示，在一种实施方式中，但并不限于，随着根据图6将一种示例性溢流槽加热至Tt，预测的在该溢流槽中引起的应力以大约3.2psi/小时的速率基本线性地增大，虽然可以以该第一速率进行加热，但是本发明范围中还设想了其他速率。这种基本均匀的热应变梯度在溢流槽中产生的热应力小于最大热应力。而且，在步骤508，对该溢流槽进行不均匀的加热(即，使得堰和根部之间的ΔT变化成大约等于或大于100摄氏度)。这种做法是可行的，原因在于，构成溢流槽的材料的高温蠕变机制发生的速率足够快，足以消除这种不均匀加热引起的一部分应力，从而使溢流槽中引起的应力保持低于最大热应力。Tt是构成溢流槽的材料的蠕变机制达到一定速率从而能消除加热溢流槽所引起的一部分应力的温度范围。该过程在步骤510结束。
图6说明根据本发明一种实施方式提议的示例性的加热曲线。在图6中，提议的溢流槽加热方案显示了示例性溢流槽在顶部、在中间(大约向下一半的位置)和在底部(根部)的温度。在图6的示例性溢流槽中，确定阈值温度(Tt)约为800摄氏度。因此，如图6中所示，在溢流槽达到约800摄氏度之后，采用不均匀的加热速率。Tt的值取决于溢流槽材料的组成。
图7是说明根据本发明一种实施方式，对一种示例性溢流槽进行加热的过程中，所产生的应力的图。在图7中说明了对于图6中所示的提议的加热方案，在溢流槽中预测的最大应力。采用图4中所述的方法预测图7中所示的应力水平。图7中还显示，预计3000psi的静态应力如果施加超过约10小时，则会导致示例性溢流槽发生材料破坏。通过图7的图确定，图6提议的加热方案是安全的，因为该应力低于3000psi的应力水平。
图8说明用于根据本发明加热一种示例性溢流槽的控制系统的实施方式。该图中的附图标记具有以下含义：
801：溢流槽材料；
802：加热装置；
803：溢流槽结构；
804：溢流槽；
806：温度元件；
808：控制器；
810：控制模块1；
812：控制模块2；和
814：控制模块3。
在图8中，在示例性溢流槽804中连接一个或多个加热装置802，或将加热装置结合在溢流槽中。加热装置802可以是任何一种或多种经过设计能按照加热方案均匀或不均匀地加热溢流槽804的装置。这种一个或多个加热装置可以是例如，一个或多个电学元件、一个或多个气体燃烧器、或者任何其他经过设计能够按照加热方案均匀或不均匀地加热溢流槽804的装置。通过一个或多个温度元件806从溢流槽804获得热曲线，这些温度元件可以结合在溢流槽804中、与其连接、或者与其靠近。示例性的温度元件可以包括例如热电偶装置和红外温度计。
所述一个或多个加热装置802以及一个或多个温度元件806都以可操作的方式与控制器808连接。控制器808能够从一个或多个温度元件806接受信息，以确保按照加热方案对溢流槽804进行加热，并且按照加热方案控制一个或多个加热装置802的运行。所述一个或多个加热装置802、一个或多个温度元件806、以及控制器都按照在一个或多个计算装置上运行的一个或多个控制器模块运行。虽然图8中所示的实施方式说明了控制器808、控制模块1810、控制模块2812、控制模块3814和计算装置816的独立部件，但是应该理解，这些部件的全部或者其中的一个或多个可以进行组合，在单独一个计算装置或处理器上运行，或者可以是比图8中所示的在多个处理器上运行的更为分立的模块或装置。
图8的控制系统800的实施方式包括控制模块1810，该模块在计算装置816的一个或多个处理器上运行。控制模块1810根据输入信息或构成溢流槽804的材料及其结构确定该溢流槽的最大热应力和阈值温度(Tt)。Tt是构成溢流槽804的一种或多种材料中的高温蠕变机制开始以一定速率减小该溢流槽的热应力的温度范围，所述减小热应力的速率快到足以抵消至少一部分因为不均匀加热在该溢流槽中引起的热应力。控制系统800进一步包括控制模块2812，该模块在计算装置816的一个或多个处理器上运行。控制模块2812控制一个或多个用于加热溢流槽804的加热装置802，使得溢流槽804在加热至大约Tt的过程中经历基本均匀的热应变梯度(由基本均匀的垂直加热曲线造成)。这种加热进一步通过控制模块2812控制，使得这种基本均匀的热应变梯度在溢流槽804中产生的热应力小于最大热应力。控制系统800进一步包括控制模块3814，该模块在计算装置816的一个或多个处理器上运行。在溢流槽804以一定加热速率达到高于或等于Tt的温度之后，所述速率使得溢流槽804经历相当不均匀的热应变梯度(由相当不均匀的垂直加热曲线造成)，控制模块3对一个或多个加热装置802进行控制。另外，对溢流槽804的加热进行控制，使得溢流槽804在加热过程中同时经历因为构成溢流槽的材料的高温蠕变机制而产生的应力减小，从而通过这种应力减小使溢流槽804中因为相当不均匀的热应变梯度产生的应力降低，在溢流槽中产生小于允许的最大热应力的热应力。
用于控制如图8中所示的示例性控制系统800的指令可以通过计算机程序产品的形式在处理器上的计算机可执行代码中体现。该计算机程序产品可包括第一可执行代码部分，该部分设计用于确定溢流槽的阈值温度范围(Tt)和最大允许热应力。该计算机程序产品可包括第二可执行代码部分，该部分用于控制溢流槽的加热，使得溢流槽在加热至大约Tt的过程中经历基本均匀的热应变梯度，这种基本均匀的热应变梯度在溢流槽中产生的热应力小于最大允许热应力。该计算机程序产品可进一步包括第三可执行代码部分，该部分用于控制溢流槽的加热，使得溢流槽在达到高于或等于Tt的温度之后经历相当不均匀的热应变梯度，这种加热以一定速率进行，使得溢流槽在加热过程中同时经历应力减小，从而通过这种应力减小使溢流槽中因为相当不均匀的热应变梯度产生的应力降低，在溢流槽中产生的热应力小于最大允许热应力。
虽然已经在以上说明中揭示了本发明的一些方面，但是本领域普通技术人员应该理解，了解了以上说明和附图的内容之后，关于本发明可以想到许多改进和其他方面。所以应该理解，本发明并不限于本文揭示的具体方面，所附权利要求的范围中包括许多改进和其他方面。而且，虽然本文和以下权利要求中采用了一些具体术语，但是它们仅仅以一般和说明性的意义使用，其目的并不是限制所述的本发明。
本申请要求2007年11月30日提交的美国临时申请第61/004894号的优先权。