RU2217393C1

RU2217393C1 - Multidrawing nozzle feeders for production of mineral fibers out of melt of rock

Info

Publication number: RU2217393C1
Application number: RU2002117264/03A
Authority: RU
Inventors: Б.К. Громков; ков С.Г. Чебр; С.Г. Чебряков; В.В. Виноградов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Минеральное волокно"
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2003-11-27

Abstract

FIELD: production of mineral fibers. SUBSTANCE: invention relates to the sphere of production of mineral fibers from melts of rock, that is to the sphere of the drawing nozzle feeders for production of a continuous mineral fiber, and it may be used at production of filaments by means of high-temperature processing of a mineral rock formation. The feeder contains a body, in the low part of which there is the bushing plate with dies. Bodies of the dies are made in the form of a truncated cone. Under the dies there is a cooler with lamellas, and between the bottom the bushing plate and top of the cooler there are supporting members placed across the bushing plate and spaced apart by 0.3-2.5 width of the bushing plate from each other and from butts of the body. Distance from a lamella of the cooler with the support members up to the smaller header of the body of the nearest die is 3-15 mm. EFFECT: decrease of the cost price of mineral fibers. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области производства минеральных волокон из расплавов горных пород, а именно к области фильерных питателей для производства непрерывного минерального волокна, и может быть использовано при получении волокон посредством высокотемпературной переработки минеральных горных пород.The invention relates to the field of production of mineral fibers from molten rocks, and in particular to the field of spinneret feeders for the production of continuous mineral fibers, and can be used to obtain fibers through high-temperature processing of mineral rocks.

Известен фильерный питатель для формования волокна из базальтовых расплавов (SU, авторское свидетельство 1098917, С 03 В 37/08, 1984). Указанный фильерный питатель содержит изготовленные из железосодержащих сплавов электрообогреваемую фильерную пластину и фильеры, выполненные с центральным каналом цилиндрической формы, причем каждая фильера в зоне выхода расплава выполнена в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием к фильерному полю.Known spinneret feeder for forming fibers from basaltic melts (SU, copyright certificate 1098917, C 03 In 37/08, 1984). The specified die feeder contains an electrically heated die plate made of iron-containing alloys and dies made with a central channel of cylindrical shape, each die in the melt exit zone made in the form of a truncated cone, facing a large base to the die field.

Хотя известная конструкция и обладает достаточной эксплуатационной надежностью, но ее недостатком следует признать отсутствие элементов, стабилизирующих распределение тепла в зоне формирования волокон, что препятствует получению непрерывного волокна.Although the known design has sufficient operational reliability, its lack should be recognized as the absence of elements stabilizing the heat distribution in the fiber formation zone, which prevents the production of continuous fiber.

Известна также конструкция многофильерного питателя для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород (RU, патент 2087435, С 03 В 37/09. 1997). Указанный питатель содержит корпус, фильерную пластину с фильерами и токоподводы.Also known is the design of a multi-filler feeder for the manufacture of continuous fiber from a melt of rocks (RU, patent 2087435, C 03 B 37/09. 1997). The specified feeder contains a housing, a die plate with dies and current leads.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения может быть признана конструкция фильерного питателя для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород (RU, патент 2087435, С 03 В 37/09, 1997). Известный питатель содержит корпус, фильерную пластину с фильерами, токоподводы, расположенные перпендикулярно продольной оси симметрии фильерной пластины, и перфорированный экран, установленный над фильерной пластиной.The closest analogue of the proposed invention can be recognized as the design of a spinneret feeder for the manufacture of continuous fiber from a melt of rocks (RU, patent 2087435, 03 03 37/09, 1997). The known feeder comprises a housing, a die plate with dies, current leads arranged perpendicular to the longitudinal axis of symmetry of the die plate, and a perforated screen mounted above the die plate.

Известный питатель работает следующим образом.A well-known feeder operates as follows.

Расплав горной породы - базальта поступает в корпус питателя от фидера из плавильной печи, где плавление базальта осуществляют факельным нагревом. Расплав базальта с температурой примерно 1520°С поступает через вертикальный канал фидера на питатель, при этом высота столба расплава базальта составляет 0,12-0,2 м от плоскости фильерной пластины с фильерами. Поток расплава обтекает перфорированный экран, являющийся нагревательным элементом, и через отверстия его перфорации поступает на фильерную пластину. Благодаря разности пути, проходимому разными объемами расплава до плоскости фильерной пластины, расплав поступает на пластину нагретым по-разному. Через отверстие фильер расплав поступает на нижнюю часть, где и происходит формирование волокна.The molten rock - basalt enters the feeder body from the feeder from the melting furnace, where basalt is melted by flare heating. Basalt melt with a temperature of about 1520 ° C enters the feeder through a vertical channel of the feeder, while the height of the basalt melt column is 0.12-0.2 m from the plane of the die plate with dies. The melt flow flows around the perforated screen, which is a heating element, and through the holes of its perforation enters the die plate. Due to the difference in the path traveled by different volumes of the melt to the plane of the die plate, the melt enters the plate heated differently. Through the hole of the spinnerets, the melt enters the lower part, where the fiber is formed.

Недостатком известной конструкции, при достаточной эксплуатационной надежности, следует признать неконтролируемость прогиба фильерной пластины в процессе формования волокон, что приводит к увеличению возможности обрыва волокна в процессе формования его.A disadvantage of the known design, with sufficient operational reliability, should be recognized as the uncontrolled deflection of the die plate in the process of forming fibers, which leads to an increase in the possibility of fiber breakage in the process of forming it.

Техническая задача, решаемая посредством предложенного изобретения, состоит в увеличении времени выработки без обрыва минеральных волокон и увеличении ресурса работы устройства.The technical problem solved by the proposed invention is to increase the production time without breaking mineral fibers and increase the life of the device.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, состоит в уменьшении себестоимости получаемых из расплава горных пород минеральных волокон.The technical result obtained by the implementation of the proposed invention consists in reducing the cost of mineral fibers obtained from a rock melt.

Для получения указанного технического результата предложено использовать конструкцию многофильерного питателя для получения минерального волокна из расплава горных пород, содержащую корпус, в нижней части которого размещена фильерная пластина с фильерами, число которых составляет не менее 200, корпусы которых выходят за пределы нижней поверхности фильерной пластины, крышка корпуса фильерного питателя содержит загрузочную трубку, к торцевым сторонам корпуса подведены токоподводы, а внутри корпуса размещен перфорированный экран, причем корпусы фильер выполнены в форме усеченного конуса, под фильерами дополнительно размещен подфильерный холодильник с ламелями, причем между нижней частью фильерной пластины и верхней частью холодильника расположены опорные элементы, размещенные поперек фильерной пластины на расстоянии 0,3-2,5 ширины фильерной пластины друг от друга и от торцов корпуса, при этом опорные элементы размещены на ламелях холодильника, а расстояние от ламели холодильника с опорными элементами до меньшего основания корпуса ближайшей фильеры составляет от 3 до 15 мм. Преимущественно холодильник бывает выполнен из металлического сплава, поскольку металлические сплавы хорошо проводят тепло. Предпочтительно опорный элемент выполнен из огнеупорной непроводящей электричество керамики, причем форма выполнения элемента обеспечивает касание его с фильерной пластиной по прямой линии. Использование огнеупорной непроводящей керамики обеспечивает изоляцию холодильника от корпуса питателя, а касание по прямой линии обеспечивает минимальную площадь контакта между опорным элементом и фильерной пластиной. С учетом необходимого подвода энергии к расплаву в корпусе токоподводы желательно выполнять с возможностью подведения электрического тока мощностью от 4,0 до 40,0 кВт.To obtain the indicated technical result, it is proposed to use the design of a multi-filler feeder for producing mineral fiber from a rock melt containing a housing, in the lower part of which there is a die plate with dies, the number of which is at least 200, whose cases extend beyond the lower surface of the die plate, cover the housing of the spinneret feeder contains a loading tube, current leads are connected to the end sides of the housing, and a perforated screen is placed inside the housing, The die bodies are made in the shape of a truncated cone, a sub-filter cooler with lamellas is additionally placed under the dies, and between the lower part of the die plate and the upper part of the refrigerator there are support elements located across the die plate at a distance of 0.3-2.5 of the width of the die plate friend and from the ends of the case, while the supporting elements are placed on the lamellas of the refrigerator, and the distance from the lamella of the refrigerator with supporting elements to the smaller base of the closest die body is from 3 to 15 mm Mostly the refrigerator is made of a metal alloy, since metal alloys conduct heat well. Preferably, the support member is made of refractory non-conductive electricity ceramics, the embodiment of the member touching it with the die plate in a straight line. The use of refractory non-conductive ceramics provides isolation of the refrigerator from the feeder body, and touching in a straight line provides a minimum contact area between the support element and the die plate. Taking into account the necessary supply of energy to the melt in the housing, it is desirable to carry out current leads with the possibility of supplying an electric current with a power of 4.0 to 40.0 kW.

Указанный выше технический результат при использовании в качестве базового объекта, известного из патента RU №2087435, получают при дополнительном введении в известную конструкцию подфильерного холодильника с ламелями, размещенного под фильерами, причем между нижней частью фильерной пластины и верхней частью холодильника расположены опорные элементы, размещенные поперек фильерной пластины на расстоянии 0,3-2,5 ширины фильерной пластины друг от друга и от торцов корпуса, при этом опорные элементы размещены на ламелях холодильника, а расстояние от ламели холодильника с опорными элементами до меньшего основания корпуса ближайшей фильеры составляет от 3 до 15 мм при выполнении корпусов фильер в форме усеченного конуса. Наличие холодильника с вышеприведенными конструктивными особенностями приводит к уменьшению неконтролируемого прогиба фильерной пластины в процессе прохождения через фильеры расплава горных пород. Поскольку прогиб фильерной пластины и тепловой режим расправа остаются постоянными, то появляется возможность экспериментально подобрать оптимальные условия прохождения расплава через фильеры, обеспечивающие увеличение времени выработки без обрыва минеральных волокон, а это, в свою очередь, позволяет уменьшить себестоимость получаемых из расплава горных пород минеральных волокон и увеличить эксплуатационную надежность питателя.The above technical result when used as a base object known from patent RU No. 2087435 is obtained by additionally introducing into the known construction a subfilter refrigerator with lamellas located under the dies, and supporting elements located across between the lower part of the die plate and the upper part of the refrigerator die plate at a distance of 0.3-2.5 width of the die plate from each other and from the ends of the housing, while the supporting elements are placed on the lamellas of the refrigerator, and the distance The distance from the lamella of the refrigerator with supporting elements to the smaller base of the closest die body is 3 to 15 mm when the die bodies are made in the form of a truncated cone. The presence of a refrigerator with the above structural features leads to a decrease in uncontrolled deflection of the die plate during passage of rock melt through the die. Since the deflection of the spinneret plate and the thermal regime of the melt remain constant, it becomes possible to experimentally select the optimal conditions for the passage of the melt through the spinnerets, which increase the production time without breaking the mineral fibers, and this, in turn, allows to reduce the cost of the mineral fibers obtained from the melt of rocks and increase the operational reliability of the feeder.

На фиг.1 приведен вариант конструкции питателя. При этом использованы следующие обозначения: корпус питателя 1, фильерная пластина 2, фильеры 3, токоподвод 4, перфорированный экран 5, крышка 6, загрузочная трубка 7, холодильник 8, ламели 9, опорный элемент 10.Figure 1 shows a variant of the design of the feeder. The following notation was used: feeder housing 1, die plate 2, die 3, current lead 4, perforated screen 5, cover 6, loading tube 7, refrigerator 8, lamellas 9, support element 10.

Предложенный питатель работает следующим образом.The proposed feeder works as follows.

Экран и корпус питателя выполнены из платиново-родиевого сплава или любого другого электропроводящего и теплопроводящего материала, устойчивого при температуре плавления горных пород и инертного к материалу расплава, причем корпус питателя выполнен в форме параллелепипеда. Расплав горной породы (базальта), полученный любым известным способом, поступает от фидера в корпус питателя. Температура расплава составляет примерно 1380-1450°С. Поток расплава проходит через отверстия в экране. При прохождении потока через экран происходит гомогенизация потока с выравниванием его температуры по объему расплава, а также подогрев, поскольку перфорированный экран кроме функции гомогенизации расплава дополнительно выполняет функцию нагревателя. Затем расплав проходит через фильеры, причем образующееся минеральные волокна поступают в зону действия холодильника. При этом выполнение корпуса фильер в форме усеченного конуса, при дополнительном размещении под фильерами подфильерного холодильника с размещением между фильерной пластиной и верхней частью холодильника опорных элементов, размещенных на ламелях холодильника поперек фильерной пластины на расстоянии 0,3-2,5 ширины фильерной пластины друг от друга и от торцов корпуса, и расстоянии от ламели холодильника с опорными элементами до меньшего основания корпуса ближайшей фильеры составляет от 3 до 15 мм, позволяет увеличить в среднем время выработки без обрыва минеральных волокон до 0,5 часа, что позволило уменьшить себестоимость получаемых из расплава горных пород минеральных волокон в среднем на 14%.The screen and the body of the feeder are made of platinum-rhodium alloy or any other electrically conductive and heat-conducting material that is stable at a melting temperature of rocks and inert to the material melt, and the body of the feeder is made in the form of a parallelepiped. The molten rock (basalt) obtained by any known method is supplied from the feeder to the feeder body. The melt temperature is about 1380-1450 ° C. The melt flow passes through openings in the screen. When the stream passes through the screen, the stream is homogenized with its temperature equalized to the melt volume, as well as heated, since the perforated screen, in addition to the melt homogenization function, also serves as a heater. Then the melt passes through the die, and the resulting mineral fibers enter the zone of action of the refrigerator. In this case, the execution of the housing of the dies in the form of a truncated cone, when additionally placed under the dies of a subfilter refrigerator with placement between the spinneret plate and the upper part of the refrigerator of support elements placed on the lamellas of the refrigerator across the spinneret plate at a distance of 0.3-2.5 of the width of the spinneret plate from friend from the ends of the case, and the distance from the lamella of the refrigerator with supporting elements to the smaller base of the closest die body is from 3 to 15 mm, which allows to increase the average production time ki without breaking mineral fibers up to 0.5 hours, which allowed to reduce the cost of mineral fibers obtained from molten rocks by an average of 14%.

Конструктивные элементы, соответствующие признакам, введенным в зависимые пункты формулы изобретения, незначительно усиливают технический результат за счет дополнительной стабилизации теплового режима расплава горных пород в питателе.Structural elements corresponding to the features introduced in the dependent claims slightly enhance the technical result due to additional stabilization of the thermal regime of the rock melt in the feeder.

При реализации предложенной конструкции фильерного питателя происходит уменьшение себестоимости получаемых минеральных волокон за счет увеличения времени работы без обрыва минерального волокна.When the proposed design of the spinneret feeder is implemented, the cost of the resulting mineral fibers is reduced by increasing the operating time without breaking the mineral fiber.

Claims

1. A multifilter feeder for producing mineral fiber from a melt of rocks, comprising a housing, in the lower part of which a spinneret plate with spinnerets is placed, the housings of which extend beyond the lower surface of the spinneret plate; current leads are connected, and a perforated screen is placed inside the indicated case, characterized in that the die bodies are made in the form of a truncated cone; A subfilter cooler with lamellas is placed separately, and between the lower part of the die plate and the upper part of the refrigerator there are support elements located across the die plate at a distance of 0.3-2.5 of the width of the die plate from each other and from the ends of the housing, while the support elements are placed on the lamellas of the refrigerator, and the distance from the lamella of the refrigerator with supporting elements to the smaller base of the closest die body is 3 to 15 mm.

2. The feeder according to claim 1, characterized in that the supporting element is made of refractory ceramics, and the shape of the element ensures that it touches the die plate in a straight line.

3. The feeder according to claim 1 or 2, characterized in that the current leads are configured to supply a constant electric current with a power of 4.0 to 40.0 kW.