[发明专利]一种高强玻璃纤维池窑拉丝方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强玻璃纤维池窑拉丝方法及其装置。

背景技术

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玻璃纤维相比，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SiO₂、Al₂O₃、MgO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℃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℃以上，纤维成型漏板温度高，更接近于铂铑合金熔点，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。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强玻璃纤维池窑拉丝方法及其装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种高强玻璃纤维池窑拉丝方法，包括将高强玻璃一次熔融后直接拉丝，所采用的加热方式为电熔电极加热。

采用电熔电极加热可将玻璃一次熔融后直接拉丝，能耗低、产量大、产品质量高。

为了提高加热效率，使高强玻璃液表面和内部受热均匀，所采用的加热方式为电熔电极加热和表面火焰加热相结合的方式。

为了进一步提高加热效率，所述电熔电极为高纯度钼电熔电极，熔化部电极从窑炉底部插入，加热高强玻璃并将温度保持在玻璃析晶上限温度以上温度场分布。

为了提高产品质量，拉丝前去除高强玻璃液表面的生料和高强玻璃液底部的高温侵蚀物。

为保证生产的顺利进行，拉丝前用电熔电极加热至高强度玻璃液的温度为1500℃以上，高于高强玻璃的析晶上限温度并保持各拉丝区域温度场的均匀性，放置玻璃液在漏板处析晶。

漏板为生产玻璃纤维的必要装置，为了提高生产效率，拉丝所用漏板为400孔以上长期在高温下作业的拉丝漏板，孔径为0.9-2mm。

上述高强玻璃纤维池窑拉丝方法，通过采用电熔电极的加热方式，实现了高强玻璃纤维的一步法生产，即将玻璃一次熔融后直接拉丝，能耗低、产量大、产品质量高。

上述高强玻璃纤维池窑拉丝方法，可利用如下装置实现:

一种高强玻璃纤维池窑拉丝装置，包括顺序相接的投料装置、高温窑炉和高温作业通路，所述高温作业通路底部设有高温拉丝漏板，高温拉丝漏板底部设有与其相对应的拉丝机，所述高温窑炉内设有用来加热的电熔电极。

高强玻璃纤维生产需要1500℃以上，而现有的玻璃纤维制备工艺由于窑炉装置及加热方式的限制，无法实现对高强玻璃纤维的一步法制备，申请人经过研究发现，采用用本发明所属装置及电熔电极加热可使高强玻璃液的温度达到1500℃以上，可顺利实现高强玻璃纤维的一步法生产。

为了使高强玻璃液内外受热均匀，所述电熔电极设在高温窑炉的底部，所述高温窑炉内还设有顶置燃烧装置，以提高表面熔化率；所述高温作业通路内设有电熔电极。上述设在高温窑炉内和高温作业通路内的电熔电极的数量可根据玻璃保温或加热功率的需要而确定。

为了保证加热效率，并节约资源，所述高温窑炉内部横截面为长方形，长与宽的比为(1-4):1。