CN104496168A - 用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉 - Google Patents

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喻克洪
曹柏青
杨侨
王涓
杨慧君
朱智慧
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Abstract

本发明公开了一种用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，它包括炉架，在所述炉架内部设置有炉腔，所述炉腔一侧壁上开设有观察口、另一侧壁上开设有排烟通道，所述炉腔底部分别设有第一电加热器和下料流道，在所述下料流道两侧分别安装有第二电加热器，所述炉腔顶部分别设有加料口、第一燃烧器和第二燃烧器，本发明的有益效果为：使玄武岩高温溶液的品质得到保证，使生产更加稳定。

Description

用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉
技术领域
本发明涉及矿石熔炉，具体涉及一种用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉。
背景技术
玄武岩连续纤维是以玄武岩矿石为原料，在1450℃-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，除具有高强度、高模量等特点外，还具有耐高/低温性、耐酸碱、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、防火阻燃等优异性能，因此，玄武岩纤维可以广泛应用于消防、环保、航空航天、军工、汽车船舶制造、工程塑料及建筑等领域。
玄武岩矿石熔化炉是生产玄武岩连续纤维的主要装置，其作用是将玄武岩矿石熔融并均化，为生产玄武岩连续纤维提供适合拉丝成型工艺要求的熔体。专利号为ZL200620036099.1，授权公告日为2007年10月17日，专利名称为用于生产玄武岩连续纤维的矿石熔炉，包括炉体和排气烟囱，在炉体顶部设置有进料口和燃烧器，出料口位于炉体底部，其特征是：所述炉体上设置有第二进料口，在炉体顶部还设置有相对于燃烧器间隔的第二燃烧器，本专利中的矿石熔炉在生产过程中当玄武岩溶液液位较高时，由于玄武岩热传导性较差，这时玄武岩溶液内部会产生较大的温度梯度，极易出现析晶现象，析出的晶粒会影响纤维成型，在拉丝过程中容易出现断头，从而导致生产工艺不稳定，当玄武岩溶液液位较低时，也会存在熔化率低、漏板上方玄武岩溶液压力不够等缺点，从而影响生产工艺的稳定。
发明内容
本发明克服了现有技术中的矿石熔炉生产过程中存在玄武岩溶液容易出现析晶现象导致生产工艺不稳定的不足，提供一种使玄武岩高温溶液的品质得到保证，生产更加稳定的用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，它包括炉架，在所述炉架上方安装有炉腔，所述炉腔一侧壁上开设有观察口、另一侧壁上开设有排烟通道，所述炉腔底部分别设有第一电加热器和下料流道，在所述下料流道两侧分别安装有第二电加热器，所述炉腔顶部分别设有加料口、第一燃烧器和第二燃烧器。
本技术方案中通过设置在炉腔底部的第一燃烧器和第二燃烧器，设置在炉腔下方的第一电加热器和第二电加热器，从而实现了对炉腔内部的玄武岩溶液电和气加热的结合，通过第一电加热器和第二电加热器达到一个辅助加热熔化和保温的效果，使炉腔内的玄武岩溶液在炉内不能形成明显的温度梯度，并使炉腔内玄武岩溶液各个部分的温度保持一致，从而使玄武岩溶液不具备析晶的条件(析晶条件是指在炉腔和下料流道内避开析晶温度区间或缩短溶液在析晶温度区停留的时间)，从而使玄武岩高温溶液的品质得到保证，使生产更加稳定。
更进一步的技术方案是，所述第一电加热器均匀分布在炉腔的底部，并且所述第一电加热器一端向上延伸至炉腔内部。
更进一步的技术方案是，所述第一电加热器向上延伸的高度低于炉腔内部玄武岩溶液的深度。
本技术方案中炉腔的底部均匀分布有第一电加热器，第一电加热器是对炉腔内部的玄武岩溶液(矿石熔化区)进行辅助加热熔化，对玄武岩溶液具有保温、均化的作用(均化定义为：通过采用一定的工艺措施，达到降低物料化学成分的波动幅度，使物料的化学成分均匀一致的过程。在这里所指的均化是不仅是化学成分均匀一致，还有溶液中的各点温度分布均匀的作用)，同时通过将第一电加热器一端向上延伸至炉腔内部的玄武岩溶液中，在通电的作用下将玄武岩溶液加热到所需的温度(1400-1450℃)，所述第一加热器向上延伸的高度低于玄武岩溶液的深度，主要是为了对玄武岩溶液下层进行辅助加热。
更进一步的技术方案是，所述下料流道两侧分别安装有两个第二电加热器，并且位于下料流道两侧的第二电加热器对应设置。
本技术方案中所述下料流道两侧分别安装有两个第二电加热器，作用为辅助保温，对玄武岩溶液有保温、调温的作用，第二电加热器布置在下料流道两侧，通过对第二电加热器通电加热，使其产生的热量辐射传递到下料流道内的玄武岩溶液中，使玄武岩溶液受到温度的影响，从而达到对玄武岩溶液保温调温的作用，使其在下料流道内形成具备玄武岩纤维成型工艺的温度(温度范围为1100-1300℃)，并且避免玄武岩溶液在下料流道里形成较大的温度梯度，避免析晶的产生，使玄武岩连续纤维生产更加稳定。
更进一步的技术方案是，所述下料流道一端与炉腔连通、另一端设有漏板安装口，所述漏板安装口内安装有铂铑合金拉丝漏板。
更进一步的技术方案是，所述加料口、第一燃烧器和第二燃烧器沿炉腔顶部的纵向中心线依次设置。
更进一步的技术方案是，所述第一燃烧器和第二燃烧器沿炉腔顶部的纵向中心线间隔设置，所述加料口可以位于第一燃烧器和第二燃烧器之间。
本技术方案中通过上述设置最大程度地提高玄武岩矿石原料在炉腔内的熔融和均化效果。
更进一步的技术方案是，所述炉架由相互焊接的金属钢板及型材组成。
更进一步的技术方案是，所述炉架与炉腔之间设有耐火保温层。
更进一步的技术方案是，所述排烟通道由水平设置的第一排烟通道和竖直设置的第二排烟通道组成，所述第一排烟通道一端与炉腔连通、另一端与第二排烟通道连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中除了使用天然气等可燃气体作为燃料熔化矿石以外，再进行电加热辅助熔化和保温，使其玄武岩高温溶液在炉内形成不了明显的温度梯度，使炉内各点的温度保持一致，使高温溶液不具备析晶的条件，从而使玄武岩高温溶液的品质得到保证，使生产更加稳定。
附图说明
图1为本发明的纵向剖视的结构示意图。
图2为本发明的横向剖视的结构示意图。
其中，对应的附图标记名称为：
1观察口，2炉腔，3加料口，4第一燃烧器，5第二燃烧器，6排烟通道，7炉架，8第一电加热器，9第二电加热器，10漏板安装口，11下料流道，12耐火保温层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
如图1和2所示的一种用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，它包括炉架7，在所述炉架7内部设置有炉腔2，所述炉腔2一侧壁上开设有观察口1、另一侧壁上开设有排烟通道6，所述炉腔2底部分别设有第一电加热器8和下料流道11，在所述下料流道11两侧分别安装有第二电加热器9，所述炉腔2顶部分别设有加料口3、第一燃烧器4和第二燃烧器5。所述第一电加热器8均匀分布在炉腔2的底部，并且所述第一电加热器8一端向上延伸至炉腔2内部，所述第一电加热器8向上延伸的高度低于炉腔2内部玄武岩溶液的深度，所述下料流道11两侧分别安装有两个第二电加热器9，并且位于下料流道11两侧的第二电加热器9对应设置，所述下料流道11一端与炉腔2连通、另一端设有漏板安装口10，所述漏板安装口10内安装有铂铑合金拉丝漏板，所述加料口3、第一燃烧器4和第二燃烧器5沿炉腔2顶部的纵向中心线依次设置，所述炉架7由相互焊接的金属钢板与型材组成，所述炉架7与炉腔2之间设有耐火保温层12，所述排烟通道6由水平设置的第一排烟通道和竖直设置的第二排烟通道组成，所述第一排烟通道一端与炉腔2连通、另一端与第二排烟通道连通。
根据本发明的一个实施例，所述第一燃烧器4和第二燃烧器5沿炉腔2顶部的纵向中心线间隔设置，所述加料口3可以位于第一燃烧器4和第二燃烧器5之间，也就是说加料口3和第一燃烧器4的位置可以互换。
本发明中的耐火保温层12主要由高温耐火材料(例如锆刚玉、氧化铬、刚玉莫来石等)及保温材料(例如粘土砖、高铝砖、保温砖等)组成，高温耐火材料其作用主要是既要使玄武岩在高温下熔化，而不使炉子烧坏，其主要应具备抗高温、耐腐蚀、耐冲刷等作用。保温材料的作用是尽量降低炉内的热量损失及降低炉子表面温度。
本发明中的第一燃烧器4和第二燃烧器5可以采用其它电加热装置替换，但必须满足工艺温度和使用寿命。
第一电加热器8，其作用是辅助加热熔化，对玄武岩高温溶液有保温、均化的作用，第二电加热器9，其作用是辅助保温，对玄武岩溶液有保温、调温的作用。使玄武岩溶液在下料流道11内具备玄武岩成型工艺的温度，提供温度保障。有效地提高炉体内玄武岩溶液的均匀性，使玄武岩矿石在熔腔内具有更为良好的熔融和均化的效果，从而有利于提高玄武岩连续纤维产品的质量。
炉腔2侧壁设置有观察口1，有利于操作人员对炉内运行状态进行观察了解。
炉腔2顶部设置有加料口3、第一燃烧器4、第二燃烧器5、排烟通道6，根据窑炉结构大小与形式的不同，加料口3与第一燃烧器4、第二燃烧器5之间的位置可以互换，第一燃烧器4、第二燃烧器5的作用是用燃气对炉腔2进行加热至矿石熔化温度。排烟通道6是将燃烧后的废气通过排烟通道6排放至排烟系统。
漏板安装口10，作用是安装用于生产玄武岩纤维的拉丝漏板，并且能在炉膛2在高温状态下更换漏板。
下料流道11，作用是保障漏板内溶液的压力及为漏板提供更加稳定的玄武岩溶液。
本发明的工作原理如下：
首先将玄武岩矿石经过加料口3加入到炉腔2中，第一燃烧器4和第二燃烧器5通过燃气加热使玄武岩矿石熔化，熔化后就形成了玄武岩溶液，由于玄武岩溶液的温度梯度较大，所以在溶液内部容易出现析晶现象，故采用第一电加热器8对玄武岩溶液进行辅助加热熔化和保温，使玄武岩溶液的温度避开析晶温度区间，而当玄武岩溶液流入下料流道11后，由于下料流道11较长，所以玄武岩溶液在此区域内也容易形成较大的温度梯度，从而产生析晶现象，故在此采用第二电加热器9对下料流道11中的玄武岩溶液进行保温和调温，以达到生产稳定的目的，第一燃烧器4和第二燃烧器5产生的废气通过排烟通道6排出。
以上具体实施方式对本发明的实质进行详细说明，但并不能对本发明的保护范围进行限制，显而易见地，在本发明的启示下，本技术领域普通技术人员还可以进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，其特征在于：它包括炉架(7)，在所述炉架(7)内部设置有炉腔(2)，所述炉腔(2)一侧壁上开设有观察口(1)、另一侧壁上开设有排烟通道(6)，所述炉腔(2)底部分别设有第一电加热器(8)和下料流道(11)，在所述下料流道(11)两侧分别安装有第二电加热器(9)，所述炉腔(2)顶部分别设有加料口(3)、第一燃烧器(4)和第二燃烧器(5)。
2.根据权利要求1所述的用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，其特征在于，所述第一电加热器(8)均匀分布在炉腔(2)的底部，并且所述第一电加热器(8)一端向上延伸至炉腔(2)内部。
3.根据权利要求2所述的用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，其特征在于，所述第一电加热器(8)向上延伸的高度低于炉腔(2)内部玄武岩溶液的深度。
4.根据权利要求1所述的用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，其特征在于，所述下料流道(11)两侧分别安装有两个第二电加热器(9)，并且位于下料流道(11)两侧的第二电加热器(9)对应设置。
5.根据权利要求1所述的用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，其特征在于，所述下料流道(11)一端与炉腔(2)连通、另一端设有漏板安装口(10)，所述漏板安装口(10)内安装有铂铑合金拉丝漏板。
6.根据权利要求1所述的用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，其特征在于，所述加料口(3)、第一燃烧器(4)和第二燃烧器(5)沿炉腔(2)顶部的纵向中心线依次设置。
7.根据权利要求6所述的用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，其特征在于，所述第一燃烧器(4)和第二燃烧器(5)沿炉腔(2)顶部的纵向中心线间隔设置，所述加料口(3)可以位于第一燃烧器(4)和第二燃烧器(5)之间。
8.根据权利要求1所述的用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，其特征在于，所述炉架(7)由相互焊接的金属钢板及型材组成。
9.根据权利要求1所述的用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，其特征在于，所述炉架(7)与炉腔(2)之间设有耐火保温层(12)。
10.根据权利要求1所述的用于生产玄武岩连续纤维的电气结合熔化炉，其特征在于，所述排烟通道(6)由水平设置的第一排烟通道和竖直设置的第二排烟通道组成，所述第一排烟通道一端与炉腔(2)连通、另一端与第二排烟通道连通。
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