专利名称:一种高强玻璃纤维池窑拉丝装置的制作方法高强玻璃纤维是用硅-铝-镁系统的玻璃拉制的玻璃纤维,与常规E玻璃纤维相t匕,新生态强度高25%以上,具有弹性模量高、刚性好、断裂伸长量大、抗冲击性能好、抗疲劳强等优异的机械性能,同时具有耐高温、耐腐蚀、介电常数低、耐辐射等优良的功能性。高强玻璃纤维产品主要应用于更高性能要求的玻璃纤维增强先进复合材料领域。高强(HS)玻璃的主要成分中Si02、Al203、Mg0合量在92%以上,辅以少量助溶剂和澄清剂。该类玻璃具有熔化温度高、玻璃析晶上限温度高、析晶速度快等特点,因此在生产中,玻璃熔制和纤维成型难度均远远高于普通E玻璃纤维。具体来说,在玻璃熔化方面,高强玻璃熔化温度比E玻璃纤维高150°C以上,通常高强玻璃中引入氧化铁、氧化钛等助剂(如高强HS玻璃),使玻璃颜色深,玻璃透热差,然而采用E玻璃纤维火焰辐射加热的方法难以达到熔制温度;在纤维成型方面,由于析晶上限温度和纤维成型温度比E玻璃纤维高200°C以上,纤维成型漏板温度高,更接近于钼铑合金熔点,漏板易变形,温差大,加之高强玻璃易析晶,难以实现多排多孔漏板规模化生产。目前,高强HS玻璃纤维生产采用的方法为二步法。即将高强HS玻璃原料先行熔化成玻璃,并冷却制成玻璃球;然后,再投入到单个坩埚中,再次熔化成玻璃,然后流入每个坩埚底部设置的100-200孔拉丝漏板,在拉丝机牵伸下拉制成高强HS玻璃纤维。其缺点是:⑴能耗高,玻璃需要进行二次熔化,而且玻璃通过二次高温熔化后,带来大量耐火材料二次污染,影响拉丝效率;⑵由于玻璃熔化和拉丝温度高,而坩埚热容量低,难以采用大流量漏板,单台坩埚的年生产能力仅能达到数十吨;⑶由于坩埚拉丝过程中间断有冷玻璃球投入到坩埚内熔化,而坩埚热容量小,流入到漏板内的玻璃温度变化较大,不但影响玻璃液的温度均匀性,而且也会对纤维的质量带来较大影响。
图1为本实用新型高强玻璃纤维池窑拉丝装置结构示意图。为了更好地理解本实用新型,下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容,但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1如图1所示的高强玻璃纤维池窑拉丝装置,包括顺序相接的连续自动投料装置1、高温窑炉2和高温作业通路6,所述高温作业通路6底部设有5-10块800孔的高温拉丝漏板7,每块高温拉丝漏板7底部设有与其相对应的拉丝机8,所述高温窑炉2底部设有用来加热的高纯度钥电熔电极4,顶部设有顶置燃烧装置3或只在底部设有高纯度钥电熔电极4 ;所述高温作业通路6内也设有高纯度钥电熔电极4,可将温度保持在玻璃析晶上限温度以上温度场分布;所述高温窑炉2由致密锆砖或铬刚玉砖制备而成。高纯度钥电熔电极4的形状为棒状。所述高温窑炉2内的底部低于高温作业通路6内的底部,所述高温窑炉2内的底部和高温作业通路6内的底部连接处通过台阶过渡。所述台阶的上方、高温窑炉2的顶部设有挡砖5,挡砖5和台阶之间留有玻璃液通道,挡砖5的底部不高于高温作业通路6内的底部,挡砖5的外表面包覆厚为3-8cm的钥板层或钼合金层。应用实施例1当高温窑炉2内的加热装置为高纯度钥电熔电极4时:通过连续自动投料装置I与液面控制仪连锁控制,在保证一定液面高度的条件下,使高强HS玻璃粉料自动、连续加入到高温窑炉2中。高强HS玻璃粉料的熔化能源采用电能,通过已熔化玻璃自身作为电阻发热体,通电加热,以高纯度钥电熔电极4作为引电电极,通过电熔加热,能使窑内高强HS玻璃液热点温度达到1550°C -1650°C,满足了高强HS玻璃熔化和均化的要求。高温窑炉2熔化部长宽比为2:1,耐火材料采用适合于电熔的耐高温耐火材料,如致密锆砖、铬刚玉砖等,其耐火材料厚度与窑炉设计寿命相匹配。同时,在高温窑炉2结构上,采用台阶过渡(多层爬坡),使得耐火材料高温侵蚀物停滞在高温窑炉2内而不进入高温作业通路6 ;同时设置挡砖5 (与台阶之间形成流液洞),进一步隔绝表面生料进入高温作业通路6。由于挡砖5的区域玻璃温度高,流速快,耐火材料易被侵蚀,因此采取了特殊的保护措施,用耐高强HS玻璃高温侵蚀的金属如钥板或钼合金包覆挡砖5进行保护。熔化澄清好的高强HS玻璃液经过挡砖5后,进入高温作业通路6,该部分的主要任务是维持整条通路的高强HS玻璃液热点温度在1500°C以上,并在垂直方向上,保持合理的温降,避免玻璃析晶。高强HS玻璃的保温和加热采用电熔方式。在高纯度钥电熔电极的设置上,避免了电极谐波电压叠加导致的对地电压增加,使得高温拉丝漏板7对地电压均控制在150伏以内,提高了高温拉丝漏板7使用安全性和可操作性。进入高温作业通路6的高强HS玻璃液经设置在高温作业通路6底的流槽砖进入高温拉丝漏板7。高温拉丝漏板7的漏嘴孔数为800孔,根据产品要求,通路上可设置5-10块高温拉丝漏板7。高温拉丝漏板7的特点是进入高温拉丝漏板7内的玻璃液温度高,达到14500C以上;高温拉丝漏板7在结构设计上需要满足高温玻璃对漏板温度均匀性的影响;另外,由于高温拉丝漏板7本身的温度较高,达到1450°C以上,在结构设计上还要保持一定的高温强度。进入高温拉丝漏板7的高强HS玻璃液通过漏嘴流出,经丝根冷却后,在拉丝机8的牵引下拉制成纤维。为满足不同原丝规格的要求,可采用单拉和多分拉的形式。应用实施例2当高温窑炉2内的加热装置为高纯度钥电熔电极4和顶置燃烧装置3:由于高强HS玻璃液色深,透热性差,如提高高温窑炉2单位面积熔化量,单纯采用电熔会导致表面温度偏低。为提高单位面积熔化能力,可以在高温窑炉2顶部安装顶置燃烧装置3,燃料为天然气,燃气用量与窑内火焰空间温度联锁,能自动调节燃气量,相应的助燃风量也按比例调节,保证燃烧完全,并使窑内呈微氧化状态(防止高强HS玻璃液内的氧化铁被还原)。通过高纯度钥电熔电极4并辅以顶置燃烧装置3的火焰加热,能使窑内高强HS玻璃液热点温度达到1550°C -1600°C,满足了高强HS玻璃熔化和均化的要求。其它步骤同应用实例I。实施例中没提及的技术均参照现有技术。通过上述方法生产高强HS玻璃纤维,可克服目前高强HS玻璃纤维采用二步法生产的缺点,满足了高强HS玻璃纤维规模化生产的要求,单条高强HS玻璃纤维池窑拉丝装置的生产能力可达千级,提高了生产效率,节能降耗效果显著。
一种高强玻璃纤维池窑拉丝装置制作方法
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