RU201719U1

RU201719U1 - ANNEALING FURNACE FOR COMBINED HIGH-UNIFORM HEATING OF GLASS FIBER

Info

Publication number: RU201719U1
Application number: RU2020128546U
Authority: RU
Inventors: Сяовэй Ву
Original assignee: Тай'ань Шуньмао Нью Метериал Технолоджи Ко., Лтд.
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2020-12-29
Also published as: CN210825953U

Abstract

Полезная модель относится к печи отжига для комбинированного высокооднородного нагрева стекловолокна, которая включает корпус печи, состоящий из зоны плавления и зоны гомогенизации. Между зоной плавления и зоной гомогенизации расположен панельный кирпич. Нагревательные устройства расположены в зоне плавления и зоне гомогенизации. Нагревательные устройства в зоне гомогенизации включают нижние нагреватели, расположенные в расплавленном стекле, и верхние нагреватели, расположенные над расплавленным стеклом. Полезная модель обладает такими характеристиками, как отличная способность удаления пузырьков расплавленного стекла и отличный эффект гомогенизации стекла, а также высокая степень автоматизации, что может увеличить выход. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to an annealing furnace for combined highly uniform heating of glass fibers, which includes a furnace body consisting of a melting zone and a homogenization zone. Panel brick is located between the melting zone and the homogenizing zone. Heating devices are located in the melting zone and the homogenization zone. Heating devices in the homogenization zone include bottom heaters located in the molten glass and upper heaters located above the molten glass. The utility model has characteristics such as excellent bubble removal ability of molten glass and excellent glass homogenization effect, as well as a high degree of automation, which can increase the yield. 6 p.p. f-ly, 2 dwg

Description

Область техникиTechnology area

Полезная модель относится к области техники оборудования для производства стекловолокна, и в частности относится к печи отжига для комбинированного высокооднородного нагрева стекловолокна.The utility model relates to the field of equipment for the production of glass fiber, and in particular relates to an annealing furnace for combined highly uniform heating of glass fibers.

Уровень техникиState of the art

Стекловолокно - это неорганический неметаллический материал с отличными эксплуатационными характеристиками, имеет широкие разновидности, обладает преимуществами превосходных изолирующих свойств, высокой термостойкостью, отличной устойчивостью к коррозии и высокой механической прочностью, как правило, служит в качестве упрочняющего, электроизоляционного и теплоизоляционного материала в композитных материалах, а также широко применяется в области народного хозяйства, такой как печатные платы. В процессе производства стекловолокна два основных фактора, влияющих на качество стекловолокна, заключаются в следующем: эффект гомогенизации стекла и количество пузырьков, и в частности особенно важен эффект гомогенизации стекла. Эффект гомогенизации обычно обеспечивается регулированием температуры расплавленного стекла во время выгрузки, чтобы поддерживать расплавленное стекло в определенном диапазоне температур. Таким образом, предлагается более высокое требование к корпусу печи для нагрева и гомогенизации стекломатериала. Fiberglass is an inorganic non-metallic material with excellent performance, it has a wide variety, has the advantages of excellent insulating properties, high temperature resistance, excellent corrosion resistance and high mechanical strength, generally serves as a reinforcing, electrical insulating and thermal insulation material in composite materials, and also widely applied in the field of national economy, such as printed circuit boards. In the glass fiber production process, two main factors affecting the quality of the glass fiber are the glass homogenization effect and the number of bubbles, and in particular the glass homogenization effect is especially important. The homogenizing effect is usually achieved by controlling the temperature of the molten glass during discharge to keep the molten glass within a certain temperature range. Thus, a higher requirement for the furnace body is proposed for heating and homogenizing glass material.

В традиционном корпусе печи обычно расположены нагревательное устройство и изолирующее устройство, использующиеся для нагрева и гомогенизации стекломатериала и изоляции расплавленного стекла. Например, оборудование в китайском патенте с номером публикации 206014696U имеет следующие недостатки: оборудование расположено в зоне выхода жидкости, то есть в зоне гомогенизации, и может нагревать только поверхность расплавленного стекла, вызывая разницу температур между поверхностью расплавленного стекла и внутри него; из-за того, что температура поверхности выше, чем внутренняя температура, пузырьки внутри расплавленного стекла трудно устранить, так что расплавленное стекло имеет высокое количество пузырьков и плохой эффект гомогенизации; низкая эффективность нагрева, а также не может быть удовлетворено требование высокого показателя выхода.A traditional furnace body usually houses a heating device and an insulating device used to heat and homogenize the glass material and insulate the molten glass. For example, the equipment in Chinese patent publication number 206014696U has the following disadvantages: the equipment is located in the liquid outlet area, that is, in the homogenization area, and can only heat the surface of the molten glass, causing a temperature difference between the surface of the molten glass and within it; because the surface temperature is higher than the internal temperature, bubbles inside the molten glass are difficult to eliminate, so that the molten glass has a high number of bubbles and poor homogenization effect; low heating efficiency, and the requirement for a high output rate cannot be met.

Сущность полезной моделиThe essence of the utility model

Для устранения вышеуказанных недостатков, полезная модель предлагает печь отжига для комбинированного высокооднородного нагрева стекловолокна, что положительно устраняет пузырьки расплавленного стекла и оказывает превосходный эффект гомогенизации стекла.To eliminate the above disadvantages, the utility model proposes an annealing furnace for the combined highly uniform heating of glass fibers, which positively eliminates molten glass bubbles and has an excellent glass homogenization effect.

Технические решения полезной модели заключаются в следующем: печь отжига для комбинированного высокооднородного нагрева стекловолокна включает корпус печи, состоящий из зоны плавления и зоны гомогенизации. Между зоной плавления и зоной гомогенизации расположен панельный кирпич; нагревательные устройства расположены в зоне плавления и зоне гомогенизации; и нагревательные устройства в зоне гомогенизации включают нижние нагреватели, расположенные в объеме расплавленного стекла, и верхние нагреватели, расположенные над расплавленным стеклом.The technical solutions of the utility model are as follows: an annealing furnace for combined highly uniform heating of glass fiber includes a furnace body consisting of a melting zone and a homogenization zone. Panel brick is located between the melting zone and the homogenizing zone; heating devices are located in the melting zone and the homogenization zone; and heaters in the homogenization zone include lower heaters located in the molten glass volume and upper heaters located above the molten glass.

В качестве предпочтительного варианта полезной модели нижние нагреватели представляют собой пластинчатые молибденовые электродные нагреватели, а верхние – стержневые нагреватели из карбида кремния.As a preferred embodiment of the utility model, the lower heaters are plate molybdenum electrode heaters and the upper ones are silicon carbide rod heaters.

В качестве еще одного предпочтительного варианта полезной модели между верхними нагревателями и поверхностью расплавленного стекла расположена разделительная пластина.As another preferred embodiment of the utility model, a separating plate is located between the top heaters and the surface of the molten glass.

Кроме того, нагревательные устройства в зоне плавления представляют собой пластинчатые молибденовые электродные нагреватели и располагаются в расплавленном стекле.In addition, the heating devices in the melting zone are plate molybdenum electrode heaters and are located in the molten glass.

Кроме того, нижняя часть зоны гомогенизации выше, чем нижняя часть зоны плавления; и наклон расположен в нижней части корпуса печи и между двумя зонами.In addition, the lower part of the homogenization zone is higher than the lower part of the melting zone; and the slope is located at the bottom of the furnace body and between the two zones.

Кроме того, в зоне плавления и зоне гомогенизации расположены высокотемпературные термопары, а в зоне плавления – датчик уровня жидкости.In addition, high-temperature thermocouples are located in the melting zone and homogenization zone, and a liquid level sensor in the melting zone.

Кроме того, фильера с разъемным соединением расположена на выходе жидкости, расположенном в нижней части зоны гомогенизации.In addition, a detachable die is located at the liquid outlet located at the bottom of the homogenization zone.

Согласно полезной модели, нагреватели расположены над и в объеме расплавленного стекла в зоне гомогенизации; верхние нагреватели над расплавленным стеклом используются для нагрева поверхности расплавленного стекла, так что пузырьки в расплавленном стекле легко устраняются, а эффект осветления увеличивается; а нижние нагреватели в расплавленном стекле используются для непрерывного обеспечения достаточного тепла для расплавленного стекла так, чтобы получить высокооднородное расплавленное стекло, тем самым удовлетворяя требованиям эксплуатации стекловолокон DE-класса, D-класса или даже еще более тонких. Верхние и нижние нагреватели могут дополнительно повысить эффективность нагрева в зоне гомогенизации, увеличить способность к плавлению стекла и удовлетворить производственные требования высокого показателя выхода.According to the utility model, heaters are located above and in the volume of molten glass in the homogenization zone; overhead heaters above the molten glass are used to heat the surface of the molten glass so that bubbles in the molten glass are easily eliminated and the clarification effect is enhanced; and the bottom heaters in the molten glass are used to continuously provide sufficient heat to the molten glass so as to produce a highly uniform molten glass, thereby meeting the operating requirements of DE-grade, D-grade or even thinner glass fibers. The top and bottom heaters can further improve the heating efficiency in the homogenizing zone, increase the glass melting ability and meet the high yield production requirements.

Нижние нагреватели являются пластинчатыми молибденовыми электродными нагревателями, обладают характеристиками высокой прочности при высокой температуре, отличной стойкостью к высокотемпературному окислению и длительным сроком службы, а также подходят для использования в объеме расплавленного стекла, отличаются высокой надежностью и удобством изготовления и установки; а верхние нагреватели являются стержневыми нагревателями из карбида кремния, имеют высокую рабочую температуру стержней из карбида кремния, обладают характеристиками высокой термостойкости, стойкости к окислению, коррозионной стойкости, быстрого повышения температуры, длительного срока службы, небольшой высокотемпературной деформации и удобства в установке и обслуживании, а также обладают отличной химической стабильностью и могут способствовать легкому устранению пузырьков на верхней части расплавленного стекла. Таким образом, благодаря согласованному использованию верхних и нижних нагревателей однородность расплавленного стекла значительно повышается по сравнению с традиционной тигельной плавкой; более стабильно контролируется температура расплавленного стекла; и предотвращается разрыв волокон, вызванный такими проблемами, как пузырьки, колебания температуры и неоднородные компоненты. Нагреватели больше подходят для производства сверхтонких волокон, таких как D-класса, DE-класса или даже более тонких волокон.The bottom heaters are plate molybdenum electrode heaters, have the characteristics of high strength at high temperature, excellent resistance to high temperature oxidation and long service life, and are also suitable for use in the volume of molten glass, are highly reliable and convenient to manufacture and install; and the upper heaters are silicon carbide rod heaters, have a high operating temperature of silicon carbide rods, have the characteristics of high temperature resistance, oxidation resistance, corrosion resistance, rapid temperature rise, long service life, small high temperature deformation, and easy installation and maintenance, and also have excellent chemical stability and can easily remove bubbles on the top of the molten glass. Thus, through the coordinated use of upper and lower heaters, the homogeneity of the molten glass is significantly improved compared to traditional crucible melting; the temperature of the molten glass is more consistently controlled; and fiber breakage caused by problems such as bubbles, temperature fluctuations, and non-uniform components is prevented. Heaters are more suitable for the production of ultra-fine fibers such as D-grade, DE-grade or even finer fibers.

Нижняя часть зоны гомогенизации выше, чем нижняя часть зоны плавления, и в нижней части корпуса печи образуется наклонная структура, так что расплавленное стекло в зоне плавления образует восходящий канал, протекая в зону гомогенизации. Кроме того, по сравнению со структурой бобышки в предыдущем уровне техники, наклонная структура удлиняет восходящий канал, так что стекло полностью гомогенизируется. Благодаря наличию высокотемпературных термопар и датчика уровня жидкости температура и уровень расплавленного стекла в двух рабочих зонах могут быть отрегулированы по времени, и особенно точно может контролироваться температура расплавленного стекла в зоне гомогенизации. Поэтому расплавленное стекло выдерживается в определенном температурном диапазоне в течение длительного времени.The lower part of the homogenization zone is higher than the lower part of the melting zone, and an inclined structure is formed in the lower part of the furnace body, so that the molten glass in the melting zone forms an ascending channel, flowing into the homogenization zone. Moreover, compared with the boss structure in the prior art, the inclined structure lengthens the ascending channel so that the glass is completely homogenized. Due to the presence of high-temperature thermocouples and a liquid level sensor, the temperature and level of the molten glass in the two working zones can be adjusted in time, and the temperature of the molten glass in the homogenization zone can be precisely controlled. Therefore, the molten glass is kept in a certain temperature range for a long time.

Описание чертежейDescription of drawings

Фиг. 1 представляет собой структурную принципиальную схему первого варианта осуществления полезной модели; иFIG. 1 is a structural schematic diagram of a first embodiment of a utility model; and

Фиг. 2 представляет собой структурную принципиальную схему второго варианта осуществления полезной модели.FIG. 2 is a structural schematic diagram of a second embodiment of the utility model.

Подробное описаниеDetailed description

Полезная модель будет далее описана в сочетании с чертежами. На фиг. 1 изображен первый вариант осуществления полезной модели. Печь отжига для комбинированного высокооднородного нагрева стекловолокна включает в себя корпус печи, состоящий из зоны плавления и зоны гомогенизации. В верхней части зоны плавления выполнено отверстие для подачи стеклянных шариков 1; разгрузочный канал автоматического устройства подачи шариков сообщен с отверстием для подачи шариков; зона плавления сообщена с зоной гомогенизации снизу; между зоной плавления и зоной гомогенизации расположен панельный кирпич 2; а нагревательные устройства расположены между зоной плавления и зоной гомогенизации. В полезной модели нагревательные устройства в зоне гомогенизации включают нижние нагреватели 4, расположенные в расплавленном стекле, и верхние нагреватели 3, расположенные над расплавленным стеклом. В настоящем варианте осуществления нижние нагреватели 4 являются пластинчатыми молибденовыми электродными нагревателями; верхние нагреватели 3 являются стержневыми нагревателями карбида кремния; разделительная пластина 5 расположена между верхними нагревателями 3 и поверхностью расплавленного стекла, и может быть выполнена из оксида алюминия и иметь толщину около 50 мм, таким образом, может быть предотвращено падение стержней из карбида кремния в расплавленное стекло и влияние на отжиг, обеспечивая более высокую надежность. Стержневые нагреватели из карбида кремния не должны непосредственно контактировать со стеклом; в противном случае это сильно повлияет на срок службы стержней из карбида кремния и загрязнение стекла. Поэтому в полезной модели в случае, когда разделительная пластина 5 не предусмотрена, стержневые нагреватели из карбида кремния должны находиться на расстоянии не менее 15 см или более от верхней поверхности расплавленного стекла. Нагревательные устройства в зоне плавления представляют собой пластинчатые молибденовые электродные нагреватели и расположены в расплавленном стекле. При установке нижних нагревателей 4 в зоне гомогенизации и нагревательных устройств в зоне плавления, как правило, плановая установка выполняется в соответствии с высотой корпуса печи или расчетной высотой поверхности расплавленного стекла. Например, когда расчетная высота поверхности расплавленного стекла составляет 150 мм, нижние нагреватели 4 и нагревательные устройства в зоне плавления обычно располагаются на высоте, которая составляет 20 мм от нижней поверхности корпуса печи, с тем чтобы обеспечить эффективность нагрева двух нагревателей.The utility model will be further described in conjunction with the drawings. FIG. 1 shows the first embodiment of the invention. The annealing furnace for combined highly uniform heating of glass fibers includes a furnace body consisting of a melting zone and a homogenization zone. An opening is made in the upper part of the melting zone for feeding glass balls 1; the discharge channel of the automatic ball feeding device is in communication with the ball feeding hole; the melting zone is in communication with the homogenization zone from below; panel brick 2 is located between the melting zone and the homogenization zone; and heating devices are located between the melting zone and the homogenizing zone. In the utility model, the heating devices in the homogenization zone include lower heaters 4 located in the molten glass and upper heaters 3 located above the molten glass. In the present embodiment, the bottom heaters 4 are plate molybdenum electrode heaters; the upper heaters 3 are silicon carbide rod heaters; the dividing plate 5 is located between the upper heaters 3 and the surface of the molten glass, and can be made of aluminum oxide and have a thickness of about 50 mm, thus, the silicon carbide rods can be prevented from falling into the molten glass and the effect on annealing, providing higher reliability ... Silicon carbide rod heaters should not come into direct contact with glass; otherwise, it will greatly affect the life of the silicon carbide rods and contamination of the glass. Therefore, in the utility model, in the case where the dividing plate 5 is not provided, the silicon carbide rod heaters must be at a distance of at least 15 cm or more from the upper surface of the molten glass. The heating devices in the melting zone are plate molybdenum electrode heaters and are located in the molten glass. When installing the bottom heaters 4 in the homogenization zone and heating devices in the melting zone, as a rule, the planned installation is performed in accordance with the height of the furnace body or the calculated height of the molten glass surface. For example, when the design height of the molten glass surface is 150 mm, the bottom heaters 4 and the heaters in the melting zone are usually located at a height that is 20 mm from the bottom surface of the furnace body in order to ensure heating efficiency of the two heaters.

На фиг.2 изображена структурная принципиальная схема второго варианта осуществления полезной модели. В дополнение ко всем техническим особенностям варианта 1, вариант 2 дополнительно включает в себя следующие технические особенности: нижняя часть зоны гомогенизации находится выше нижней части зоны плавления; на стыке двух зон образована наклонная структура, то есть наклон 6 расположен в нижней части корпуса печи и между двумя зонами. Как правило, наклон 6 составляет 20-50 градусов. В настоящем варианте осуществления высокотемпературные термопары 7 расположены в зоне плавления и зоне гомогенизации, а датчик уровня жидкости 8 расположен в зоне плавления. Высокотемпературные термопары 7 и датчик уровня жидкости 8 соединены с контроллером цепью; контроллер соответственно соединен с каждым нагревательным устройством и автоматическим устройством подачи шариков цепями; высокотемпературные термопары 7 могут определять температуру расплавленного стекла, находятся примерно на 25 мм ниже поверхности расплавленного стекла, и могут передать данные о температуре в контроллер; а контроллер управляет включением нагревательных приборов таким образом, чтобы контролировать температуру плавления расплавленного стекла, обеспечивая тем самым высокое качество расплавленного стекла для операции отжига. Датчик уровня жидкости 8 обычно расположен в верхней части, близкой к панельному кирпичу 2 в зоне плавления. Высоту уровня расплавленного стекла можно обнаружить с помощью датчика уровня жидкости 8 для того, чтобы автоматически контролировать скорость подачи шариков устройством подачи шариков, таким образом поддерживая стабилизированный уровень расплавленного стекла. Высокотемпературные термопары 7, датчик уровня жидкости 8 и контроллер относятся к известному уровню техники, и их принципы работы здесь подробно не повторяются. В настоящем варианте осуществления фильера 9 с разъемным соединением расположена на выходе жидкости в нижней части зоны гомогенизации, и удобна для замены. Фильера 9 может быть выполнена с максимальным числом отверстий 1600. При условии значительного повышения плавильной способности корпуса печи, обеспечивается высокий выход.Figure 2 shows a structural schematic diagram of a second embodiment of the utility model. In addition to all the technical features of Option 1, Option 2 additionally includes the following technical features: the lower part of the homogenization zone is above the lower part of the melting zone; at the junction of the two zones, an inclined structure is formed, that is, the inclination 6 is located in the lower part of the furnace body and between the two zones. Typically, slope 6 is 20-50 degrees. In the present embodiment, the high temperature thermocouples 7 are located in the melting zone and the homogenizing zone, and the liquid level sensor 8 is located in the melting zone. High-temperature thermocouples 7 and liquid level sensor 8 are connected to the controller by a circuit; the controller is suitably connected to each heating device and the automatic ball feeder by chains; the high temperature thermocouples 7 can detect the temperature of the molten glass, are approximately 25 mm below the surface of the molten glass, and can transmit temperature data to the controller; and the controller controls the activation of the heaters so as to control the melting temperature of the molten glass, thereby ensuring high quality molten glass for the annealing operation. The liquid level sensor 8 is usually located in the upper part close to the panel brick 2 in the melting zone. The height of the molten glass level can be detected by the liquid level sensor 8 in order to automatically control the ball feed rate by the bead feeder, thus maintaining a stable level of the molten glass. High temperature thermocouples 7, liquid level sensor 8, and controller are prior art and are not repeated in detail here. In the present embodiment, a detachable die 9 is located at the liquid outlet at the bottom of the homogenization zone, and is convenient for replacement. The die 9 can be made with a maximum number of holes 1600. Provided that the melting capacity of the furnace body is significantly increased, a high yield is ensured.

Полезная модель обладает такими характеристиками, как отличная способность удаления пузырьков расплавленного стекла и отличный эффект гомогенизации стекла, а также высокая степень автоматизации, что может увеличить выход.The utility model has characteristics such as excellent bubble removal ability of molten glass and excellent glass homogenization effect, as well as a high degree of automation, which can increase the yield.

Claims

1. An annealing furnace for combined highly homogeneous heating of glass fiber, comprising a furnace body consisting of a melting zone and a homogenization zone, and between the melting zone and the homogenization zone is a panel brick; heating devices are located in the melting zone and the homogenization zone, and the heating devices in the homogenization zone comprise lower heaters located in the glass melt and upper heaters located above the molten glass.

2. Annealing furnace for combined highly uniform heating of glass fiber according to claim 1, characterized in that the lower heaters are plate molybdenum electrode heaters; and the top heaters are silicon carbide rod heaters.

3. Annealing furnace for combined highly uniform heating of glass fiber according to claim 2, characterized in that a separating plate is located between the upper heaters and the surface of the molten glass.

4. Annealing furnace for combined highly uniform heating of glass fiber according to claim 1, characterized in that the heating devices in the melting zone are plate molybdenum electrode heaters and are located in the molten glass.

5. Annealing furnace for combined highly uniform heating of glass fiber according to claim 1, characterized in that the lower part of the homogenization zone is located above the lower part of the melting zone; and a slope is located in the lower part of the furnace body between the two zones.

6. Annealing furnace for combined highly uniform heating of glass fiber according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that high-temperature thermocouples are located in the melting zone and the homogenization zone; and a liquid level sensor is located in the melting zone.

7. Annealing furnace for combined highly homogeneous heating of glass fiber according to claim 6, characterized in that the separable die is located at the liquid outlet located in the lower part of the homogenization zone.