一种电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置及方法与流程

本发明涉及一种电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置及方法，属于石英玻璃纤维生产。

背景技术：

1、石英纤维是一种高性能的无机非金属材料，具有耐高温、耐烧蚀、低介电常数、低介电损耗、高透波、高强度、易于加工等特性，常用于飞行器雷达罩、电磁窗等部件。

2、目前的石英纤维生产方法，采用燃气火焰熔融多根石英玻璃细棒的方式拉丝，工作效率低、生产连续性差、拉丝作业不稳定，石英纤维成本高。燃气火焰熔融石英玻璃棒的生产过程会导致羟基(-oh)渗入石英玻璃硅氧键结构中，导致石英玻璃纤维高温下黏度降低，耐烧蚀能力下降。同时，使用燃气火焰，需要配套的可燃气体使用、储存安全保障措施，加大了企业成本。

3、可见，为解决这些问题，亟需一种电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置及方法，以实现无羟基(-oh)引入同时具有高安全性、低生产成本特点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置及方法，通过采用电熔石英玻璃预制棒并经合金坩埚拉丝的方式，实现了无羟基(电加热)环境下的长时间稳定生产作业。有效避免了石英纤维生产过程中羟基(-oh)的引入。无需使用燃气，解决了现有火焰熔融工艺在安全性中生产隐患。

2、为达到上述目的/为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供一种电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，包括由上至下依次设置的进棒机构、电加热炉、环状喷雾装置、涂油器、集束槽和拉丝机，其中，

4、所述电加热炉由上至下贯穿设置有炉道，所述进棒机构用于固定石英玻璃预制棒并将其由电加热炉的炉口向炉道内进行送料；

5、所述电加热炉内设置有加热区域，所述炉道与加热区域对应处固定有合金坩埚熔池，用于将石英玻璃预制棒软化熔融为石英玻璃纤维，软石英玻璃纤维下滴至环状喷雾装置处进行降温冷却，降温完毕后经由涂油器涂覆并于集束槽处集束，所述拉丝机用于集束完毕后的石英玻璃纤维的拉丝。

6、进一步的，还包括进气法兰，所述进气法兰安装于炉口处并朝向炉道，用于向炉道内输送保护气体以保护合金坩埚熔池在高温下不会被氧化。

7、进一步的，所述保护气体为还原性气体或氦气、氩气、氮气中的一种或多种。

8、进一步的，还包括保护气体进气管路，所述保护气体进气管路用于连接进气法兰与外部气源。

9、进一步的，还包括冷却水管，所述冷却水管用于连接进气法兰与冷却水源。

10、进一步的，所述环状喷雾装置内侧均匀设置有若干个喷雾口，若干个所述喷雾口均朝向环状喷雾装置的圆心。

11、进一步的，所述合金坩埚熔池的底侧均匀连通有若干个导流嘴。

12、进一步的，还包括设置于加热区域内的钨钼加热棒，所述加热区域通过钨钼加热棒进行加热。

13、进一步的，还包括设置于炉壁内的保温材料，用于炉道内的保温。

14、第二方面，本发明提供一种适用于第一方面所述的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置的拉丝方法，包括以下步骤：

15、将一根直径为200mm的石英玻璃预制棒与进棒机构固定，通过进棒机构带动石英玻璃预制棒缓慢朝炉道运动；

16、石英玻璃预制棒进入加热区域后关闭进棒机构并开启电加热炉，按1～5℃/min的升温速度升温至500～600℃后打开进气法兰输送保护气体，继续升温至2000～2200℃，保温1h；

17、开启进棒机构，使石英玻璃预制棒以0.25～1.25mm/min的速度缓慢进入坩埚熔池；

18、待石英玻璃预制棒进入坩埚熔池内后软化熔融呈熔浆状，并经导流嘴滴下后，按5～20℃/min的降温速度降温至1800～2000℃；

19、开启环状喷雾装置对经导流嘴滴下熔浆状的石英玻璃纤维进行冷却；

20、操作人员将冷却后的石英玻璃纤维引丝经过涂油器、集束槽，集束后绕到拉丝机上进行拉丝操作；

21、连续生产至石英玻璃预制棒生产完，按5～10℃/min的降温速度降温，降温至500～600℃后关闭进气法兰，停止保护气体的输送，并上升进棒机构，待自然冷却后更换石英玻璃预制棒进行下一轮生产。

22、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

23、本实施例提供的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，通过采用电熔石英玻璃预制棒并经合金坩埚拉丝的方式，实现了无羟基(电加热)环境下的长时间稳定生产作业。有效避免了石英纤维生产过程中羟基(-oh)的引入。无需使用燃气，解决了现有火焰熔融工艺在安全性中生产隐患；

24、本发明提供的适用于电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置的拉丝方法，无需使用燃气，解决了现有火焰熔融工艺在安全性中生产隐患，同时，将连续生产时间由棒拉丝法的不足1小时提升为60～80小时，生产效率大幅提升，产品成本大幅降低。

技术特征：

1.一种电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，其特征在于，包括由上至下依次设置的进棒机构(1)、电加热炉(4)、环状喷雾装置(8)、涂油器(9)、集束槽(10)和拉丝机(11)，其中，

2.根据权利要求1所述的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，其特征在于，还包括进气法兰(3)，所述进气法兰(3)安装于炉口处并朝向炉道，用于向炉道内输送保护气体以保护合金坩埚熔池(7)在高温下不会被氧化。

3.根据权利要求2所述的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，其特征在于，所述保护气体为还原性气体或氦气、氩气、氮气中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，其特征在于，还包括保护气体进气管路(13)，所述保护气体进气管路(13)用于连接进气法兰(3)与外部气源。

5.根据权利要求2所述的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，其特征在于，还包括冷却水管(12)，所述冷却水管(12)用于连接进气法兰(3)与冷却水源。

6.根据权利要求1所述的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，其特征在于，所述环状喷雾装置(8)内侧均匀设置有若干个喷雾口(15)，若干个所述喷雾口(15)均朝向环状喷雾装置(8)的圆心。

7.根据权利要求1所述的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，其特征在于，所述合金坩埚熔池(7)的底侧均匀连通有若干个导流嘴(14)。

8.根据权利要求1所述的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，其特征在于，还包括设置于加热区域内的钨钼加热棒(6)，所述加热区域通过钨钼加热棒(6)进行加热。

9.根据权利要求1所述的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置，其特征在于，还包括设置于炉壁内的保温材料(5)，用于炉道内的保温。

10.一种适用于权利要求1-9任一项所述的电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置的拉丝方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置及方法，包括由上至下依次设置的进棒机构、电加热炉、环状喷雾装置、涂油器、集束槽和拉丝机，其中，所述电加热炉由上至下贯穿设置有炉道，所述进棒机构用于固定石英玻璃预制棒并将其由电加热炉的炉口向炉道内进行送料；所述电加热炉内设置有加热区域，所述炉道与加热区域对应处固定有合金坩埚熔池。该电熔石英玻璃预制棒拉制石英纤维装置及方法，通过采用电熔石英玻璃预制棒并经合金坩埚拉丝的方式，实现了无羟基(电加热)环境下的长时间稳定生产作业。有效避免了石英纤维生产过程中羟基(‑OH)的引入。无需使用燃气，解决了现有火焰熔融工艺在安全性中生产隐患。

技术研发人员：刘志浩
受保护的技术使用者：德宏电子（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13