SU791670A1 - Устройство дл производства стекловолокна - Google Patents

Description

;54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛЬКНА

t

Изобретенке относитс  к прог 5ышленности строительных материалов, в частности к оборудованию заводов стекл нного волокна.

Известно устройство дл  производства стекловолокна, в котором с целью повышени  температуры нагрева стекломассы стеклоплавильного платинового сосуда, на его стенки к днище нанос т многослойное плотное высокоогнеупорное покрытие, способствующее снижению скорости износа металла в результате испарени  и уменьшающее величину деформации днища С 1 .

У звимость металлических электронагревателей , в частности изготовленных из платины и ее сплаков, как наиболее высокотемператур-ных материалов дл  применени  в кислородсодержащей газовой атмосфере при нагревании, заключаетс  в интенсивном испарен-ии металла . При температурах выше 150Q°C потери платины в результате испарени  настолько существенны, что нарушаютс  электрические характеристики электронагревател  и, следовательно, тепловое поле. Механизм износа платиновых электронагревателей св зан с поверхностным окислением металла, последующим испарением и конвективным уносом продуктов испарени . Защитные покрыти , наносимые на платине в качестве газоплотного отражающего экрана, увеличива  сроки службы электронагревателей, не решают пробле -1Ы коренным образом. Наблюдаема  при этом неравномерность износа  вл етс  дополнительным отрицательным фактором, сказывающимс  на качестве вырабатываемого волокна. Главными причинами неравномерности износа электронагревателей  вл ютс  трудноконтролируемые отклонени  по толиине электронагревател , покрыти ,

15 неоднородности структуры того и другого .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  устройство

20 дл  производства стекловолокна, включающее стеклоплавильный сосуд из высокоогнеупорного материала с фильерами в его днище, холодильник, расположенный под днидем между фильерами,

25 дл  регулировани  температуры выт гиваемых нитей на выходе из фельер металлический электронагреватель с токоподвод щими электродами дл  нагрева стеклоплавильного сосуда к наход щейс  в нем стекломассы- металлический корпус печи с внутренней огнеупорной футеровкой дл  размещени  стеклоплавильного сосуда, дозатор дл  питани  стеклоплавильного сосуда и механизм дл  намотки стекловолокна .

Отличительной особенностью этого устройства  вл етс  конструкци  стеклоплавильного сосуда, объединенна  в одно целое с электронагревателем, суть которой заключаетс  в следующем Стеклоплавильный сосуд изготовлен из высокоогнеупорного материала, способного работать при высоких температурах , достаточных дл  производства тугоплавкого стекловолокна. На боковые стенки его снаружи нанесен металлический электропровод щий слой хромоникелевого сплава/ играющего роль электронагревател , к которому присоединены токоподвод щие электроды. Электропровод щий слой защищен газоплотным покрытием, предохран ющим его от окислени  2.

Существенными недостатками данного устройства дл  производства стекловолокна  вл ютс  низка  .температура нагрева стеклоплавильного сосуда, недостаточна  дл  изготовлени  волокна из тугоплавких стекол, и низкое качество волокна.

Низка  температура нагрева стеклоплавильного сосуда обусловлена тем что в качестве электронагревательного элемента используетс  токоподво-д щее металлическое покрытие стенок стеклоплавильного сосуда, температура службы которого существенно ниже огнеупорности материала, из которого изготовлен сам сосуд, В конкретном примере исполнени  стеклоплавильный сосуд может быть нагрет до температуры не выше , что св зано с применением хромоникелевого сплава дл  изготовлени  электронагревател .

Даже если использовать в качестве конструкционного материала электронагревател  платину, то рабоча  температура стеклоплавильного сосуда не может быть превышена IGOOc, что также недостаточно дл  производства стекловолокна из тугоплавких материалов .

Другим важнььм недостатком известного устройства  вл етс  принцип совмещени  в одну.конструкцию двух различных по функциональному назначению элементов устройства: стеклоплавильного сосуда и электронагревател . Существо этого недостатка заключаетс  в том, что источник тепла расположен в непосредственной близости к обогреваемой им стекломассе и поэтому температурное поле содержимого сосудом чрезвычайно чувствительноок изменению режима работы нагревател , ко всем неоднородност м температурного пол  на самой тепловыдел ющей поверхности электронагревател . Сказанное станет пон тнб, если обратить внимание на технологию газопламенно.го напылени  мeтaлJшчecкиx покры-. ,тий, котора  практически не может гарантировать равномерной толщины покрыти , наносимого на большие площади боковых поверхностей ти-гл .

Таким образом, близкое расположение электронагревател  к стекломассе , неравномерность создаваема им температурного пол  в стеклососуде, обусловленна  как свойствами примен емых дл  их изготовлени  материалов, так и технологией изготовлени  покрыти , приводит к нарушению темS пературного режима в процессе выт ж-ки волокна, что в конечном счете снижает его качество.

Цель изобретени  - повышение температуры нагрева стеклоплавильного сосуда до 2000°С в кислородсодержащей газовой атмосфере и улучшение качества стекловолокна.

Достигаетс  это тем, что устройство дл  производства стекловолокна включающее стеклоплавильный сосуд из высокоогнеупорного материала с фильерами в его днище, холодильник, расположенный под днищем между фильерами дл  регулировани  температуры выт гиваемых нитей на выходе из фильер, электронагреватель с токоподвод щими .электродами дл  нагрева стеклоплавильного сосуда, металлический корпус печи с внутренней огнеупорной футеровкой дл  размещени  стеклоплавильного сосуда и средств нагрева , дозатор дл  питани  стеклоплавильного сосуда и механизм дл  намотки стекловолокна, снабжено резистивным окисным высокотемпературным электронагревателем со средствами предварительного нагрева его, расположенным с зазором снаружи стеклоплавильного сосуда.

Оснащение устройства окисным высокотемпературным электронагревателем , выполненным в виде раздельно скомпанованной от стеклоплавильного сосуда конструкции, имеет р д преимуществ .

Окисные электронагреватели, например , из двуокиси циркони , позво . л ют получать температуру до 2100С .в кислородсодержащей газовой среде, характеризуютс  устойчивостью электрических свойств в течение длительного времени эксплуатации, что позвол ет осуществл ть длительный нагре стеклоплавильного сосуда при высокой температуре в тепловом поле, устой .чивом во времени.

Отсутствие пр мого контакта окисного электронагревател  со стеклоплавильным сосудом, расположение нагревател  с наружной стороны его с воздушным зазором между излучающими плоскост ми электронагревател  и наружной поверхностью стеклоплавильного сосуда способствует выравниванию температуры нагрева сосуда и наход щейс  в нем стекломассы, исключает местный перегрев или охлаждени  стекломассы , что способствует повышению качества получаемого стекловолокна. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет достичь цели, увеличить температуру нагрева стеклоплавильного сосуда до уровн , необходимого дл  производства стекловолокна из тугоплавких стекол, и повысить качество волокна. На фиг. 1 изображено устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 окисный резистивный высокотемпературный электронагреватель. Устройство дл  производства стекловолокна содержит стеклоплавильный сосуд 1 с фильерами 2 в днище, изго товленный из высокоогнеупорных окиср ных материалов, например CaZrO ; 7гОд. Выступами 3 сосуд 1 опираетс  на опорную подставку 4, изготовленную из материала того же состава, что и сосуд, котора  одновременно играет роль теплового экра на, предохран ющего выт гиваемые ни ти 5 от пр мого теплового излучени  высокотемпературного резистивного окисного электронагревател  б. Нижн частью опорна  подставка 4 стоит на теплоизол ционной футеровке 7 подов части печи. Под сосудом 1 в подовой футеровке имеетс  сквозной канал 8 дл  размещени  холодильника и свобо дного прохох дени  выт гиваемых стек лонитей из фильер к механизму 9 намотки . Канал выполнен в виде трубопровода 10 с пластинчатыми элемента ми 11, которые располагаютс  между выступами фильер, но не касаютс  их Стеклоплавильный сосуд 1 в месте с опорной подставкой 4 находитс  внутри высокотемпературной рабочей камеры, образованной излучательной поверхностью плоскостей окисного вы сокотемпературного электронагревате б, не каса сь элементов нагревател  Окисный резистивный высокотемпературный электронагреватель 6 выпол нен в виде трех составных фигурных пластин из двуокиси циркони , стабилизированной окисью иттри . Две вертикально, ориентированные пластин 12 на нижнем конце имеют увеличенно го сс-:чени  выводную часть 13, высокотемпературную излучательную плоскость 14 и ребра 15 жесткости. Гори зонтально ориентированна  пластина 16 имеет также высокотемпературную излучательную плоскость 17 ребра 1 жесткости и отверстие 19 дл  трубь} 20 дозатора 21 стеклоплавильного со суда. Высокотемпературные излучател ные плоскости составных частей элеКТроНагревател  обращены Внутрь рабочей камеры. Вертикальные ориентировочные пластины 12 окисного электронагревател  выводами 13 установлены на токоподвод щих электродах 22, изготовленных из пластины хромита лантана или хромита меди. Дл  охла;эдени  токоподвод щих электродов 22 снизу печи подведены водоохлаждаемые холодильники 23 из нержавеющей стали. Между холодильником 23 и электродом 22находитс  керамическа  прокладка 24 из окиси алюмини , предназначенна  дл  электроизол ции электродов и см гчени  режима их охлаисдени . Сверху и сбоков окисный высокотемпературный электронагреватель закрыт отpaжaтeльныIvl высокоогнеупорным экраном 25 из Ид.О, ZrO или Са2гОз, предназначенным дл  теплоизол ции высокотемпературного электронагревател  и дл  защиты от перегревани  карбидокремниевых стержневых электронагревателей 26, используемых дл  пускового предварительного нагрева окисного высокотемпературного электронагревател  6. Металлический корпус печи 27 защищен теплоизол ционной футеровкой 7. Труба 20 дозатора 21 проходит сквозь отверстие теплоизол ционной футеровки крышки 28, через отверстие отражательного экрана 25 и отверстие горизонтальной пластины 16 окисного электронагревател . Дл  создани  более равномерного температурного пол  в стеклоплавильном сосуде 1, он может быть удлиненным с ограниченным количеством р дов фильер, расположенных в днище между продольными стенками, а окисный высокотемпературный электронагреватель б может состо ть из одной секции (фиг. 2), или нескольких секций, установленных параллельно с промежутком или без промежутка ме/кду секци ми . Во втором варианте исполнени  устройства дл  производства стекловолокна могут быть использованы известные стержневые окисные электронагре-. ватели, расположенные вр д вдоль боковых стенок стеклоплавильного сосуда . Втретьем варианте исполнени  устройства дл  производства стекловолокна стеклоплавильный сосуд может быт1 расположен внутри окисного высокотемпературного электронагревател , выполненного в виде вертикально расположенной трубы с внешними утолщени ми на концах, причем в поперечном сечении внутренний контур трубы может иметь любую форму, повтор ющую внешние очертани  боковых стенок стеклоплавильного сосуда, например пр моугольник .

i.-..:..OOi а ;,с ганозк;-; осуществл ехч   следующим ибра зом,

Стеклогитавильный сосуд 1 загружают стекл нной шихтой до необходимого уровн . После этого включают карбидокремнневые электронагревател  26 м Е-агревают окисный резистивный высокотемпературный электронагреватель 6 со скоростью, не превышающей 60 град/ч. Когда окисный электронагреватель нагреетс  до температуры и станет достаточно электропроводным , на электроды 22 подают силовое электрическое питание из расчета, чтобы первоначальна  величина электрического тока не превьшала . У , во избежание локального перегрева на стыках электронагревател  к в области контакта с электродами.

После включени  окисного электронагревател  карбидо,кремниевь1е электронагреватели отключают. Температуру окисного электронагревател  регулированием режима электрического питани  поднимают до величины, например до , необходимой дл  расплавлени  тугоплавкой стекломассы- и ее свободного истечени  из фильер J Затем, .корректиру  вьщел емую мощность на нагревателе, положение наход щегос  под фильерами холодильника , режим расхода хладагента и скорость выт гивани  нитей, устанавливают нужный технологический режим выработки волокна, соответствующий требуемому качес.тву продукции. Пополнение расходуемой массы осуществл ют с помощью дозатора 21 через канал керамической трубы 20. .

По окончании процесса- получени  волокна выключение устройства производ т следующим образом.

Снижают температуру окисного электронагревател  до постепенным уменьшением электрической нагруз ки. Включают карбидокремниевые электронагреватели и поднимают на них температуру до , а затем отключают окисный высокотемпературный электронагреватель и охлаждают печь .до комнатной температуры, регулиру  скорость охлаждени  силитовыми электронагревател ми .

Скорость нагрева и охлаждени  окиного электронагревател , гарантирующа  надежкость его раб,оты и предотвращение растрескивани  в процессе изменени  на нем температуры, не должна превышать 60 град/ч на любом температурном интервале как при увеличении температуры,так и при ее снижении.

Устройство позвол ет.производить стекловолокно из тугоплавких стекол

при гемпературе до 21, в сочетани;-; с К1сслородсодержа1цей газовой средой рабочего пространства, что недоступно дл  других устройств, оснащенных любьЕЛи другими резистивными электрЬнагревател ми: карбидокремнр евыми дисплкцидмолибденоЕыми, на основе сплг1ьов платины с благородныь1и металлами .

Устойчивость электрических характеристик окисных электронагреваАЧ;лей , а также отсутствие пр мого кон такта стеклоплавильного сосуда с нагревателем, оригил; льна  конструкци  окисного электронагревател  обеспечивают стабильный режим процесса производства качеств liuoro стеклово7 окна в течение длительного времени.

Перечисленные прень-1уи1;зства устройства по достигаемому ге;к:1; ;ческоь1у

положительному эффеи-.;/ дополн ютог экономическим эффек1 ;м в результат экономии драгметалле). козюльaye.iiN в качестве конструкцко1;.-;с-.о Катг:ала высокотемпературных электрон;.-гревателей в известных ранее ycx-.JOiiствах .

Claims (2)

1.Патент США № 3685978, кл. 65-1. 1969.

2.За вкафРГ № 2328441, кл. 32а, 37/00, 1973.

27

18

ФигЛ

1апдл

16

1--JL

«