專利名稱：高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高硅氧玻璃纖維紗的燒結(jié)工藝，具體涉及一種高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝。
背景技術(shù)：
高硅氧玻璃纖維是一種人造高性能無機(jī)纖維，它具有優(yōu)良化學(xué)性能和物理性能 如優(yōu)良耐酸性能，優(yōu)異耐高溫性能，優(yōu)異高溫隔熱和高溫介電性能。它在航天航空、國(guó)防軍工以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中高溫防熱隔熱、金屬冶煉鑄造、高溫氣體液體過濾、建筑防火等領(lǐng)域大顯身手，應(yīng)用領(lǐng)域和需求量日漸增加。玻璃纖維經(jīng)酸浙濾處理后，成為多孔疏松結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度低，且吸收大量水分，尺寸不穩(wěn)定，須經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，使微孔閉合，結(jié)構(gòu)緊密、定型。高溫?zé)Y(jié)定型是高硅氧玻璃纖維生產(chǎn)一個(gè)重要工序，其工藝和參數(shù)控制決定高硅氧玻璃纖維強(qiáng)度高低。熱燒結(jié)定型對(duì)高硅氧玻璃纖維強(qiáng)度影響因素較復(fù)雜，如燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間等均影響酸浙濾后高硅氧玻璃纖維吸收水分的排出，結(jié)構(gòu)水的析出、微孔閉合、表面裂紋及內(nèi)部微觀缺陷的消除或擴(kuò)大等，而這些均影響纖維強(qiáng)度，也就是說，燒結(jié)工藝對(duì)高硅氧玻璃纖維性能影響很大。目前國(guó)內(nèi)紗、線、繩類高硅氧玻璃纖維產(chǎn)品高溫?zé)Y(jié)定型大多采用隧道爐推進(jìn)式連續(xù)燒結(jié)工藝方法。但是紗、線大多卷裝在陶瓷質(zhì)圓筒上，而且多層纏繞卷裝，這種紗、線卷筒直接在爐內(nèi)燒結(jié)會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)問題①這種隧道爐大多采用電熱絲或硅碳棒加熱，爐腔內(nèi)以輻射傳熱為主(當(dāng)然也存在對(duì)流傳熱，紗、線和卷筒之間主要為熱傳導(dǎo))，紗、線多層纏繞在陶瓷圓筒上，各層受熱不均，難以燒結(jié)“透”。②在高溫?zé)Y(jié)過程中，首先是吸附水去除，后來是結(jié)構(gòu)水去除，由于多層纏繞，所以會(huì)使各層纖維去除水份程度不均勻。③經(jīng)酸浙濾后纖維組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，成為多孔狀骨架結(jié)構(gòu)，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，微孔閉合纖維收縮，由于多層卷繞，各層溫度有差異，微孔閉合可能有先后，閉合程度不一，纖維收縮可能不一，所以造成各層纖維產(chǎn)生大小不一的張力，在各層纖維收縮率不一，張力不一情況下，產(chǎn)生纖維內(nèi)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)損傷，增加一些微裂紋，所以產(chǎn)品強(qiáng)度保留率不均勻，即產(chǎn)品強(qiáng)度低且不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述不足，對(duì)高硅氧玻璃纖維紗的燒結(jié)工藝進(jìn)行了改進(jìn)，目的在于克服現(xiàn)有燒結(jié)工藝中高耗能、產(chǎn)品強(qiáng)度保留率低，產(chǎn)品力學(xué)性能不均勻、不穩(wěn)定的技術(shù)難題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝，所述燒結(jié)工藝分預(yù)熱、燒結(jié)和緩冷三個(gè)階段，所述預(yù)熱階段控制最高溫度< 60(TC ；所述燒結(jié)階段分為三個(gè)階段，第一段溫度控制在600 650°C，第二段溫度控制在650 750°C，時(shí)間，第三段溫度控制在750 800°C ；
3所述緩冷階段讓產(chǎn)品緩慢降低溫度至室溫。一種用于高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的設(shè)備，包括隧道爐、小車、軌道和支撐輥，所述隧道爐分為預(yù)熱區(qū)、燒結(jié)區(qū)和緩冷區(qū)，預(yù)熱區(qū)有一上、下開啟爐門，頭端設(shè)一排氣煙窗，燒結(jié)區(qū)分為三段，其爐壁兩側(cè)和爐底部三面設(shè)置加熱元件，緩冷區(qū)末端有一可上、下升降爐門；所述支撐輥設(shè)計(jì)為上面一根圓筒下面兩根圓筒結(jié)構(gòu)；所述小車兩側(cè)分別安裝一組支撐輥，小車底部安裝車輪，車輪與軌道吻合。所述隧道爐內(nèi)層采用耐火材料，中間層采用輕質(zhì)保溫磚，外層采用玻璃棉，保溫材料總厚度為300mm ；所述隧道爐中預(yù)熱區(qū)和燒結(jié)區(qū)長(zhǎng)度相同，緩冷區(qū)的長(zhǎng)度為燒結(jié)區(qū)的三分之一；所述加熱元件為電阻絲；所述圓筒為耐熱鋼管外套瓷管結(jié)構(gòu)；所述所述支撐輥為薄壁高鋁管材質(zhì)；本發(fā)明的有益效果本發(fā)明攻克了國(guó)內(nèi)高硅氧玻璃纖維高溫?zé)Y(jié)存在的技術(shù)難題，大大提高了高硅氧玻璃纖維紗線繩高溫?zé)Y(jié)強(qiáng)度保留率和產(chǎn)品強(qiáng)度均勻性，大大提高高硅氧玻璃纖維紗線繩力學(xué)性能，可以解決航空航天國(guó)防軍工對(duì)高硅氧紗線繩高力學(xué)性能的要求，對(duì)我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化也將發(fā)揮積極作用。


圖1為本發(fā)明隧道爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明卷繞筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示一種用于高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的設(shè)備，包括隧道爐1、 支撐架、軌道和卷繞筒，所述隧道爐1分為預(yù)熱區(qū)2、燒結(jié)區(qū)3和緩冷區(qū)4，預(yù)熱區(qū)有一上、下開啟爐門(未提供圖示)，頭端設(shè)一排氣煙窗2-1，燒結(jié)區(qū)分為三段，其爐壁兩側(cè)和爐底部三面設(shè)置加熱元件(未提供圖示)，緩冷區(qū)4末端有一可上、下升降爐門(未提供圖示)。隧道爐1中預(yù)熱區(qū)2和燒結(jié)區(qū)3長(zhǎng)度相同，緩冷區(qū)4的長(zhǎng)度為燒結(jié)區(qū)3的三分之一；如圖2所示卷繞筒設(shè)計(jì)為上面一根圓筒6-1下面兩根圓筒6-2，6-3設(shè)置，上面掛有高硅氧玻璃纖維紗5。燒結(jié)工藝流程主要如下首先將高硅氧玻璃纖維紗5通過支撐輥裝在小車上，小車沿隧道爐底軌道推入爐膛內(nèi)。本實(shí)施例中隧道爐1總長(zhǎng)14米，分三個(gè)區(qū)，即預(yù)熱區(qū)2，燒結(jié)區(qū)3，緩冷區(qū)4，燒結(jié)區(qū) 3分三個(gè)階段進(jìn)行階梯式分段控溫。預(yù)熱區(qū)2 長(zhǎng)6米，不設(shè)加熱元件，有一上、下開啟爐門，頭端設(shè)一排氣煙窗2-1。 該區(qū)功能為對(duì)酸浙濾后高硅氧玻璃纖維進(jìn)行預(yù)熱。纖維紗線推進(jìn)后，溫度升高，當(dāng)達(dá)到 IOO0C以上時(shí)，吸附水開始汽化、排出，當(dāng)溫度繼續(xù)升高，結(jié)構(gòu)水也開始排出。由于結(jié)構(gòu)水要全部排出需較長(zhǎng)時(shí)間，所以本區(qū)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度與燒結(jié)區(qū)相同，以便纖維在本區(qū)基本完成充分脫水，利于進(jìn)入燒結(jié)區(qū)進(jìn)行微孔閉合、收縮、定型。由于該區(qū)主要任務(wù)為脫水，所以溫度不用太高，該區(qū)不設(shè)加熱元件，其熱量靠燒結(jié)區(qū)傳遞過來的熱量。因?yàn)樵搮^(qū)端部爐頂設(shè)一排氣煙窗，它除了把該區(qū)水蒸氣排出以減小爐內(nèi)相對(duì)濕度，加快排出水進(jìn)程，而且由于它的抽吸作用，可以使燒結(jié)區(qū)3熱量傳遞過來，這樣使該區(qū)從爐口到預(yù)熱區(qū)2尾部形成一溫度梯度。燒結(jié)區(qū)3 長(zhǎng)6米，兩側(cè)和爐底部三面設(shè)置加熱元件，該區(qū)爐腔寬度較寬，以利于爐腔內(nèi)熱氣流加熱均勻。該區(qū)分三個(gè)溫度段，每段2米長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)階梯式控溫，從第一段到第三段，溫度遞增，由于該區(qū)功能為完成微孔閉合收縮定型，需要的溫度較高，所以采用電阻絲加熱。本設(shè)計(jì)燒結(jié)區(qū)3分三段，進(jìn)行三段階梯式溫控。第一段3-1溫度控制在600 650°C，第二段3-2溫度控制在650 750°C，第三段3_3溫度控制在750 800°C。這樣第一階段主要使纖維結(jié)構(gòu)水析出和細(xì)小微孔閉合，第二階段主要使纖維基本完成結(jié)構(gòu)水析出，微小孔繼續(xù)閉合，第三階段完成微孔閉合纖維收縮定型。緩冷區(qū)4:長(zhǎng)2米，末端有一可上、下升降爐門，該區(qū)不設(shè)加熱元件，該區(qū)熱量由燒結(jié)區(qū)傳遞過來，以維持一定溫度，由于預(yù)熱區(qū)2設(shè)排氣煙窗，而該區(qū)不設(shè)排氣煙窗，所以隧道爐內(nèi)由于預(yù)熱區(qū)煙窗抽拔作用，形成一定氣流，即少量冷空氣從緩冷區(qū)4爐門縫隙進(jìn)入經(jīng)燒結(jié)3區(qū)再到預(yù)熱區(qū)2，所以該區(qū)溫度低于燒結(jié)區(qū)3，且越近爐門溫度越低，該區(qū)功能是使高溫?zé)Y(jié)定型后的高硅氧玻璃纖維紗緩慢冷卻，以便出爐時(shí)溫度不至于過高，這既可防止纖維急速冷卻，造成較大殘留熱應(yīng)力，也利于操作。在燒結(jié)工藝過程中，圓筒6-1支撐高硅氧玻璃纖維紗5的上半部，圓筒6-2和6_3 圓筒支撐中部，高硅氧玻璃纖維紗5的下半部分自由懸垂。由于沒筒體阻隔，這樣高硅氧玻璃纖維紗5大部分都能均勻受熱，這樣吸附水和結(jié)構(gòu)水排出快且均勻。由于各層纖維均勻受熱，各處微孔閉合均勻，且由于高硅氧玻璃纖維紗5可伸縮自由，所以熱燒結(jié)產(chǎn)生纖維收縮不會(huì)產(chǎn)生較大張力，對(duì)纖維造成損傷較小，因此采用這種方法進(jìn)行燒結(jié)定型處理，產(chǎn)品強(qiáng)度保留率較高，產(chǎn)品強(qiáng)度較均勻。本工藝及設(shè)備不僅適用于高硅氧玻璃纖維紗，而且同樣適用于其它高硅氧玻璃纖維制品，比如高硅氧玻璃纖維繩、高硅氧玻璃纖維線等。凡是采用發(fā)明相似結(jié)構(gòu)設(shè)備及工藝或其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝，所述燒結(jié)工藝分預(yù)熱、燒結(jié)和緩冷三個(gè)階段，其特征在于所述預(yù)熱階段控制最高溫度< 60(TC;所述燒結(jié)階段分為三個(gè)階段，第一段溫度控制在600 650°C，第二段溫度控制在650 750°C，時(shí)間，第三段溫度控制在750 SOO0C ；所述緩冷階段讓產(chǎn)品緩慢降低溫度至室溫。
2.一種用于高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的設(shè)備，包括隧道爐、小車、軌道和支撐輥，其特征在于所述隧道爐分為預(yù)熱區(qū)、燒結(jié)區(qū)和緩冷區(qū)，預(yù)熱區(qū)有一上、下開啟爐門，頭端設(shè)一排氣煙窗，燒結(jié)區(qū)分為三段，其爐壁兩側(cè)和爐底部三面設(shè)置加熱元件，緩冷區(qū)末端有一可上、下升降爐門；所述支撐輥設(shè)計(jì)為上面一根圓筒下面兩根圓筒結(jié)構(gòu)；所述小車兩側(cè)分別安裝一組支撐輥，小車底部安裝車輪，車輪與軌道吻合。
3.如權(quán)利要求2所述的用于高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的設(shè)備，其特征在于 所述隧道爐內(nèi)層采用耐火材料，中間層采用輕質(zhì)保溫磚，外層采用玻璃棉，保溫材料總厚度為 300mmo
4.如權(quán)利要求2所述的用于高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的設(shè)備，其特征在于 所述隧道爐中預(yù)熱區(qū)和燒結(jié)區(qū)長(zhǎng)度相同，緩冷區(qū)的長(zhǎng)度為燒結(jié)區(qū)的三分之一。
5.如權(quán)利要求2所述的用于高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的設(shè)備，其特征在于 所述加熱元件為電阻絲。
6.如權(quán)利要求2所述的用于高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的設(shè)備，其特征在于 所述圓筒為耐熱鋼管外套瓷管結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求2所述的用于高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的設(shè)備，其特征在于 所述支撐輥為薄壁高鋁管材質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝和一種用于高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的設(shè)備，所述燒結(jié)工藝分預(yù)熱、燒結(jié)和緩冷三個(gè)階段，所述預(yù)熱階段控制最高溫度≤600℃；所述燒結(jié)階段分為三個(gè)階段；所述一種用于高硅氧玻璃纖維紗推進(jìn)式燒結(jié)工藝的設(shè)備，所述隧道爐分為預(yù)熱區(qū)、燒結(jié)區(qū)和緩冷區(qū)，預(yù)熱區(qū)有一上、下開啟爐門，頭端設(shè)一排氣煙窗，燒結(jié)區(qū)分為三段，其爐壁兩側(cè)和爐底部三面設(shè)置加熱元件，緩冷區(qū)末端有一可上、下升降爐門；本發(fā)明大大提高了高硅氧玻璃纖維紗線繩高溫?zé)Y(jié)強(qiáng)度保留率和產(chǎn)品強(qiáng)度均勻性，大大提高高硅氧玻璃纖維紗線繩力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C03B37/10GK102320737SQ201110197928
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者丁群, 周利亞, 尤勇, 楊巧燕, 楊繼喜, 賀廣東, 賀新民, 鐘英杰, 錢欣 申請(qǐng)人:江蘇恒州特種玻璃纖維材料有限公司