一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法
【专利摘要】本发明涉及光纤加工【技术领域】，具体涉及一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法。其包括关炉、喷吹大流量高纯氮气同时减少原工艺气体、提升预制棒、降低氮气流量、清洗拉丝炉、增加原工艺气体同时减少高纯氮气等步骤。本发明采用大流量高纯氮气保护的方式，可以有效的防止和缓解石墨中心管的氧化，从而延长了石墨中心管的使用寿命，减少了光纤的强度报废比例，同时还大幅度减少拉丝炉冷却的时间，从而提高拉丝塔的设备使用效率。在拉丝炉冷却、架装预制棒、清洗或维修拉丝炉过程中，石墨中心管内价格较高He和Ar被价格低廉的氮气替代，大幅度降低了光纤生产成本。
【专利说明】一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤加工【技术领域】，具体涉及一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法。
【背景技术】
[0002]由于石墨具有优良的热传导性能及热震稳定性，因此一直被用做拉丝炉中心管的最佳材料。但石墨材料也有其致命的弱点:高温下会和02发生反应而被快速氧化。中心管的氧化不但会降低其使用寿命，而且氧化后产生的残留物会和预制棒及裸光纤接触，从而恶化光纤强度。
[0003]目前主流光纤产生厂商用于拉丝的预制棒直径越来越大，主要分布在160~200mm范围内。对于这种大尺寸的预制棒，拉丝收尾时提升尾棒的过程中很容易在中心管内产生很强的烟囱效应，从而导致一定量的02从炉底被吸入到中心管内并对其进行氧化。另外，大尺寸的拉丝炉冷炉速率低，冷炉时间长，这样严重降低了拉丝塔的设备效率。
[0004]目前拉丝炉内使用的工艺气体主要是Ar和He的混合气体，或纯He。这两种气体特别是He的价格都比较高，已经成为光纤生产成本的重要组成部分。He由于被美国定义为战略物质而被限制出口，而美国又是He的最大产区和出口国，所以其气体来源越来越紧张，价格也有大幅上涨的趋势。
[0005]由于目前国内拉丝产能越来越大，而且工艺日渐成熟。光纤制造成本逐渐成为光纤的核心竞争力，而提高设备效率、减少光纤强度报废及减少Ar和He等工艺气体的用量是降低光纤成本的有效途径。
【发明内容】
[0006]针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种降低预制棒拉丝收尾时石墨中心管氧化概率、提高拉丝炉冷却速率、减少冷却时间、降低非拉丝时间段内工艺气体Ar和He的消耗、降低光纤成本的降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:
[0008]一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其包括以下步骤:
[0009](I)剪断光纤，保持尾棒位置不动，立即关闭拉丝炉加热装置使其自然冷却；
[0010](2)拉丝炉温度低于1700°C时，向石墨中心管内喷吹大于60L/min的高纯氮气，同时减少拉丝炉内Ar和He的气体总流量至零；
[0011](3)在大于60L/min的高纯氮气的保护下提升尾棒至炉外；
[0012](4)拉丝炉温度降低到50°C时，将高纯氮气流量降低到25L/min ；
[0013](5)清洗拉丝炉，架装预制棒；
[0014]( 6 )打开拉丝炉加热装置；
[0015](7)恢复Ar和He的气体总流量至25L/min,同时减少高纯氮气的流量至零。
[0016]上述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其所述的步骤(2)中高纯氮气是通过一个大流量MFC (质量流量计)或多个小流量的MFC引入并通过工艺气体分流环喷吹。
[0017]上述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其所述的MFC通过拉丝炉的主PLC或单独PLC对其开关或流量斜坡进行控制。
[0018]上述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其所述的步骤(2)、(4)、(7)中气体流量的调节均采用斜坡控制方法。
[0019]上述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其所述的斜坡长度大于30秒。
[0020]上述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其所述的斜坡长度为2分钟。
[0021]有益效果:
[0022]本发明在拉丝收尾提升尾棒的过程中，采用大流量高纯氮气保护的方式，可以有效的防止和缓解石墨中心管的氧化，从而延长了石墨中心管的使用寿命，减少了光纤的强度报废比例。采用大流量高纯氮气吹扫的方式，可以大幅度减少拉丝炉冷却的时间，从而提高拉丝塔的设备使用效率。在拉丝炉冷却、架装预制棒、清洗或维修拉丝炉过程中，石墨中心管内价格较高He和Ar被价格低廉的氮气替代，大幅度降低了光纤生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明；
[0024]图1为本发明的相应 操作及炉温和气流变化示意图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0026]图1是本发明的工艺及操作过程示意图，用于说明在关炉降温过程中的相应操作、拉丝炉内的气体流量及气体类型变化、气体流量变化的斜坡控制以及整个过程的拉丝炉温度的变化。图1中包含了一个清炉的操作，该操作并非每次降温之后都要进行。
[0027]参照图1，本发明的操作步骤如下:
[0028]在拉丝收尾阶段剪断光纤后，保持尾棒位置不动，立即关闭拉丝炉加热装置使其自然冷却；关炉约10分钟后，拉丝炉温度降低，一旦降低到1700°C以下时，主PLC通过大流量MFC向石墨中心管内喷吹高纯氮气，高纯氮气的流量从OL/min增加到60L/min，流量的增加采用斜坡控制方法，斜坡长度为2分钟，同时主PLC通过对应的MFC将拉丝炉内Ar和He的气体总流量从25L/min减少到OL/min，流量的减少采用斜坡控制方法，斜坡长度为2分钟。当该过程完成后，在大流量高纯氮气的保护下手动将预制棒尾棒缓慢升出拉丝炉外，尾棒上升过程中注意采用特殊的工装逐渐封闭拉丝炉的上炉口，避免拉丝炉串气。以上3个行动完成后，拉丝炉炉温会快速降低，约到第65分钟时拉丝炉温降低到50°C左右，该温度下可以非常安全的进行清洗拉丝炉及架装预制棒等操作。
[0029]第65分钟时，拉丝炉温度降低到50°C，主PLC通过氮气MFC将高纯氮气流量从60L/min降低到25L/min，流量的减少采用斜坡控制方法，斜坡长度为2分钟。这种设计一方面可以节约一部分N2的消耗，另一方面由于N2流量和原工艺气体流量相等，后续过程中再次将N2切换回工艺气体时拉丝炉内的气流及压力不会产生太大的波动。[0030]然后清洗拉丝炉，架装预制棒，在第95分钟时，一般情况下清洗拉丝炉及架装预制棒的操作会完成，此时当手动打开拉丝炉加热装置开关后，主PLC通过氮气MFC自动将高纯氮气的流量从25L/min降低到OL/min，流量的降低采用斜坡控制，斜坡长度为2分钟。同时主PLC通过对应的MFC将拉丝炉工艺气体(Ar+He)从OL/min还原到25L/min，工艺气体流量的增加采用斜坡控制，斜坡长度为2分钟。之后拉丝炉温度会按设定程序升高到目标温度。
[0031]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界 定。
【权利要求】
1.一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)剪断光纤，保持尾棒位置不动，立即关闭拉丝炉加热装置使其自然冷却； (2)拉丝炉温度低于1700°C时，向石墨中心管内喷吹大于60L/min的高纯氮气，同时减少拉丝炉内Ar和He的气体总流量至零； (3)在大于60L/min的高纯氮气的保护下提升尾棒至炉外； (4)拉丝炉温度降低到50°C以下时，将高纯氮气流量降低到原有工艺气体总流量； (5)清洗拉丝炉,架装预制棒； (6)打开拉丝炉加热装置； (7)恢复Ar和He的气体总流量至原有设定，同时减少高纯氮气的流量至零。
2.根据权利要求1所述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其特征在于，所述的步骤(2)中高纯氮气是通过一个大流量的质量流量计或多个小流量的质量流量计引入并通过工艺气体分流环喷吹。
3.根据权利要求2所述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其特征在于，所述的MFC通过拉丝炉的主PLC或单独PLC对其开关或流量斜坡进行控制。
4.根据权利要求1所述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其特征在于，所述的步骤(2)、(4)、(7)中气体流量的调节均采用斜坡控制方法。
5.根据权利要求4所述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其特征在于，所述的斜坡长度大于30秒。`
6.根据权利要求5所述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其特征在于，所述的斜坡长度为2分钟。
【文档编号】C03B37/025GK103880282SQ201410038803
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】沈小平, 向德成, 沈国锋, 孙谦, 何炳, 田锦成 申请人:江苏通鼎光棒技术有限公司