助熔功率总和不少于72% ;电助熔电流不高于420A，电压不高于120V，电极采 用水循环冷却，冷却水套温度不能超过800°C.该玻璃组合物熔化均化后可以在生产E玻璃 适宜的铂铑合金漏板上直接拉丝成型。
[0015] 本发明的玻璃组合物的纤维化性能包括：纤维化温度、液相线温度和AT。纤维化 温度定义为粘度为1000泊的温度；降低纤维化温度，能够增长作业附件使用寿命，易于生 产，大大降低生产成本。液相线温度定义为玻璃液态与之基体晶体相之间平衡的最高温度， 低于该温度时易于形成晶体，使纤维成型中断。另一纤维化性能是AT，定义为纤维化温度 和液相线温度之差，较大的AT有利于纤维成型，降低了对工艺设施的控制要求，易于控制 降低生产成本。
[0016] 本发明玻璃的配合料优选包含以上所限定成分制成纤维具有低于约1300°C的纤 维化温度，和至少约70°C的AT。本玻璃组合物制备的纤维具有超过无碱玻璃纤维20%以 上的纤维拉伸强度。
[0017] 本玻璃组分由于完全去掉助熔能力很强的含氟矿物，玻璃的熔化澄清变得较困 难，经大量实验探索和参数模拟使用Fe203含量较低的煅烧氧化铝作为一种主原料，可有 效提高玻璃液的熔化能力。添加Ce02主要是在设计中考虑了高粘度玻璃液的澄清问题。 Ce02添加量小于0. 15%时，没有明显的效果，Ce02高于1%时，效果不大，且对玻璃的颜色也 会有一定的影响。与此同时具有较高活性的炼钢副产品一高炉渣作为一种主要原料也大大 改善了该玻璃的熔化和澄清。
[0018] 本发明中，除上述成分外，引入总量至多2%的Ti02、Sr0、Zn0、Fe203、P205、Mn02、 Zr02、Cr203、Y203等成分，这些成分的引入对玻璃高温稳定性起到积极地改善作用，也进一 步提高了玻璃纤维的拉伸强度。
[0019] 本发明还包括一种复合材料，该复合材料就是以上述玻璃纤维作为理想的增强基 材。该复合材料适用于在强度和刚度要求更高及低重量的应用中使用，包括国防军工、电子 应用、民用工业以及其他相关领域. 以下根据实施案例对本发明进行详细说明，表1中列出的实施例玻璃组成均是基于本 发明权利要求的成分。
[0020] 实施例1， 经去除杂质后的氧化铝在IKKTC左右充分煅烧后，控制水分在1. 0%以内，铁含量不大 约0. 15%，粒度控制在200目全通过； 从炼钢高炉经过1300°C以上高温急冷的高炉渣，进行除铁系统处理，检测控制铁含量 小于等于0.3%，用雷蒙磨粉碎，至玻璃纤维生产所需要的粒度（300目全通过)，粉磨的同时 根据检测的高炉渣的氧化还原性添加一定量的氧化性化合物调和，如，硫酸盐(大约1吨高 炉渣加入1到IOKg氧化性化合物)。
[0021] 称取150Kg煅烧氧化铝、IOOKg粉磨好的高炉渣，检测其成分，根据配方计算，添加 130Kg氧化镁、30Kg生石灰、620Kg硅砂等矿物原料配制成成分如表1的配合料1吨左右， 另外加入不大于总配料量重量比1%的Ce02作为澄清剂，在电助熔结构的池窑内熔融进行 熔制，经过充分澄清的玻璃均匀玻璃液经过通道直接输送到铂铑合金漏板上拉丝制成玻璃 纤维，检测玻璃纤维化温度1341°C，AT81°C;弹性模量93. 2Gpa，拉伸强度4450Mpa，纤 维弹性模量与普通无碱纤维相比提高约20%，拉伸强度提高约40%。 实施例2,如实施例1称取225Kg煅烧氧化铝、80Kg粉磨好的高炉渣，检测其成分，根 据配方计算，添加98Kg氧化镁55Kg生石灰、559Kg娃砂等矿物原料配制成成分如表1的配 合料1吨左右，在池窑内熔融进行熔制拉制玻璃纤维，检测玻璃纤维化温度1358°C，AT 93°C，弹性模量94. 2Gpa，拉伸强度4610Mpa。
[0022]表 1
按照上表所列各配方的化学组成计算出各种原料所需用量，准确称量后混合均匀配 制成配合料，将此配合料加入电助熔窑炉中，熔制温度在1490-1550 °C范围内，熔制好的玻 璃液借助铂铑合金漏板拉制成高强度玻璃纤维。本发明玻璃纤维单丝强度明显高于E玻璃 纤维和国外无硼无氟玻璃纤维，提高40%以上，弹性模量提高17%以上。
【主权项】
I. 一种高强度玻璃纤维组合物，其特征在于使用硅砂、锻烧氧化铝、煅烧炉渣、生石灰、 氧化镁组方制得，以重量计分别使用52-63%的硅砂、15-23. 5%的锻烧氧化铝、6-12%的高炉 渣、3-9. 5%的生石灰、4-12. 5%的氧化镁组合配料经熔融拉丝而制得； 其中，煅烧氧化铝占总配合料的14. 5-19. 5% ;高炉渣所占原料比例为6-12% ;使用原料 中完全不含硼和氟的化合物； 煅烧氧化铝是采用"拜耳法"制得的高纯度氧化铝原料，经950-1200°C的温度下煅烧而 得到a型氧化铝粉末；含水率彡1. 〇%，铁含量彡〇. 15% ; 配方原料中所采用的高炉渣是炼钢后的产物，经以下步骤处理后才能使用； 1) 采用的高炉渣是经过高温1300°C以上急冷水淬；该高炉渣中Fe的含量小于等于 0.3%，且完全不含硼和氟等有害成分； 2) 对急冷的高炉渣采用除铁设备去除含铁杂质后进行粉磨达到300目全通过的粒度 要求，然后在均化仓内进行均化； 其包含： 63% SiO2; 16. 7 % Al2O3; II. 5-23% R0,其中 RO 是 CaO、MgO、SrO 和 BaO 之和； 0-2. 5%的杂质。
【专利摘要】本发明涉及一种力学性能优异的高强度玻璃纤维及其制品。这种高强度玻璃纤维可以作为高性能复合材料的理想增强基材，广泛应用于比强度和比弹性模量要求更高的风车叶片、航天飞机等领域。其特征在于，用锻烧氧化铝作为主要原料之一，减少了玻璃成分中的杂质，从而提高玻璃液的透热性，降低能耗，大大提高了玻璃纤维拉丝作业稳定性。该组分的玻璃纤维需要在特定的池窑上直接拉丝生产，这种池窑的电助熔输入能量占总能量输入的20%以上，且电助熔能量的60%以上用于生料熔化区域。该纤维主要成份主要包括，56-65wt%SiO2，18.5-25.8wt%Al2O3，11.5-23.0wt%RO(RO是CaO、MgO、SrO和BaO之和)，0.1-1.0wt%CeO2，0.1-0.8？wt%Li2O。
【IPC分类】C03C13/00, C03C6/10
【公开号】CN105084767
【申请号】CN201510599514
【发明人】张志法, 刘颖, 赵恒刚, 李永艳, 寿业菲, 徐言超, 孟宪明, 王加芳
【申请人】泰山玻璃纤维有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月21日