[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)玻璃纖維池窯拉絲方法及其裝置

有效

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• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN103011580A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勁松;祖群;鄭向陽;周建淼;黃松林;王振朋;郭仁賢
• 申請（專利權(quán)）人: 中材科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C03B37/022
• 分類號(hào): C03B37/022
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 蔣家華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)玻璃纖維池窯拉絲方法及其裝置。

背景技術(shù)

高強(qiáng)玻璃纖維是用硅-鋁-鎂系統(tǒng)的玻璃拉制的玻璃纖維，與常規(guī)E玻璃纖維相比，新生態(tài)強(qiáng)度高25%以上，具有彈性模量高、剛性好、斷裂伸長量大、抗沖擊性能好、抗疲勞強(qiáng)等優(yōu)異的機(jī)械性能，同時(shí)具有耐高溫、耐腐蝕、介電常數(shù)低、耐輻射等優(yōu)良的功能性。高強(qiáng)玻璃纖維產(chǎn)品主要應(yīng)用于更高性能要求的玻璃纖維增強(qiáng)先進(jìn)復(fù)合材料領(lǐng)域。

高強(qiáng)（HS）玻璃的主要成分中SiO₂、Al₂O₃、MgO合量在92%以上，輔以少量助溶劑和澄清劑。該類玻璃具有熔化溫度高、玻璃析晶上限溫度高、析晶速度快等特點(diǎn)，因此在生產(chǎn)中，玻璃熔制和纖維成型難度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通E玻璃纖維。

具體來說，在玻璃熔化方面，高強(qiáng)玻璃熔化溫度比E玻璃纖維高150℃以上，通常高強(qiáng)玻璃中引入氧化鐵、氧化鈦等助劑（如高強(qiáng)HS玻璃），使玻璃顏色深，玻璃透熱差，然而采用E玻璃纖維火焰輻射加熱的方法難以達(dá)到熔制溫度；在纖維成型方面，由于析晶上限溫度和纖維成型溫度比E玻璃纖維高200℃以上，纖維成型漏板溫度高，更接近于鉑銠合金熔點(diǎn)，漏板易變形，溫差大，加之高強(qiáng)玻璃易析晶，難以實(shí)現(xiàn)多排多孔漏板規(guī)模化生產(chǎn)。

目前，高強(qiáng)HS玻璃纖維生產(chǎn)采用的方法為二步法。即將高強(qiáng)HS玻璃原料先行熔化成玻璃，并冷卻制成玻璃球；然后，再投入到單個(gè)坩堝中，再次熔化成玻璃，然后流入每個(gè)坩堝底部設(shè)置的拉絲漏板，在拉絲機(jī)牽伸下拉制成高強(qiáng)HS玻璃纖維。其缺點(diǎn)是：

⑴能耗高，玻璃需要進(jìn)行二次熔化，而且玻璃通過二次高溫熔化后，帶來大量耐火材料二次污染，影響拉絲效率；

⑵由于玻璃熔化和拉絲溫度高，而坩堝熱容量低，難以采用大流量漏板，單臺(tái)坩堝的年生產(chǎn)能力僅能達(dá)到數(shù)十噸；

⑶由于坩堝拉絲過程中間斷有冷玻璃球投入到坩堝內(nèi)熔化，而坩堝熱容量小，流入到漏板內(nèi)的玻璃溫度變化較大，不但影響玻璃液的溫度均勻性，而且也會(huì)對纖維的質(zhì)量帶來較大影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)玻璃纖維池窯拉絲方法及其裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種高強(qiáng)玻璃纖維池窯拉絲方法，包括將高強(qiáng)玻璃一次熔融后直接拉絲，所采用的加熱方式為電熔電極加熱。

采用電熔電極加熱可將玻璃一次熔融后直接拉絲，能耗低、產(chǎn)量大、產(chǎn)品質(zhì)量高。

為了提高加熱效率，使高強(qiáng)玻璃液表面和內(nèi)部受熱均勻，所采用的加熱方式為電熔電極加熱和表面火焰加熱相結(jié)合的方式。

為了進(jìn)一步提高加熱效率，所述電熔電極為高純度鉬電熔電極，熔化部電極從窯爐底部插入，加熱高強(qiáng)玻璃并將溫度保持在玻璃析晶上限溫度以上溫度場分布。

為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，拉絲前去除高強(qiáng)玻璃液表面的生料和高強(qiáng)玻璃液底部的高溫侵蝕物。

為保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，拉絲前用電熔電極加熱至高強(qiáng)度玻璃液的溫度為1500℃以上，高于高強(qiáng)玻璃的析晶上限溫度并保持各拉絲區(qū)域溫度場的均勻性，放置玻璃液在漏板處析晶。

漏板為生產(chǎn)玻璃纖維的必要裝置，為了提高生產(chǎn)效率，拉絲所用漏板為400孔以上長期在高溫下作業(yè)的拉絲漏板，孔徑為0.9-2mm。

上述高強(qiáng)玻璃纖維池窯拉絲方法，通過采用電熔電極的加熱方式，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)玻璃纖維的一步法生產(chǎn)，即將玻璃一次熔融后直接拉絲，能耗低、產(chǎn)量大、產(chǎn)品質(zhì)量高。

上述高強(qiáng)玻璃纖維池窯拉絲方法，可利用如下裝置實(shí)現(xiàn):

一種高強(qiáng)玻璃纖維池窯拉絲裝置，包括順序相接的投料裝置、高溫窯爐和高溫作業(yè)通路，所述高溫作業(yè)通路底部設(shè)有高溫拉絲漏板，高溫拉絲漏板底部設(shè)有與其相對應(yīng)的拉絲機(jī)，所述高溫窯爐內(nèi)設(shè)有用來加熱的電熔電極。

高強(qiáng)玻璃纖維生產(chǎn)需要1500℃以上，而現(xiàn)有的玻璃纖維制備工藝由于窯爐裝置及加熱方式的限制，無法實(shí)現(xiàn)對高強(qiáng)玻璃纖維的一步法制備，申請人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，采用用本發(fā)明所屬裝置及電熔電極加熱可使高強(qiáng)玻璃液的溫度達(dá)到1500℃以上，可順利實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)玻璃纖維的一步法生產(chǎn)。

為了使高強(qiáng)玻璃液內(nèi)外受熱均勻，所述電熔電極設(shè)在高溫窯爐的底部，所述高溫窯爐內(nèi)還設(shè)有頂置燃燒裝置，以提高表面熔化率；所述高溫作業(yè)通路內(nèi)設(shè)有電熔電極。上述設(shè)在高溫窯爐內(nèi)和高溫作業(yè)通路內(nèi)的電熔電極的數(shù)量可根據(jù)玻璃保溫或加熱功率的需要而確定。

為了保證加熱效率，并節(jié)約資源，所述高溫窯爐內(nèi)部橫截面為長方形，長與寬的比為(1-4):1。