一种用于生产连续玄武石纤维的装置及方法与流程

文档序号:12588281阅读:405来源:国知局

本发明涉及一种连续玄武石纤维生产设备领域,具体涉及一种用于生产连续玄武石纤维的装置及方法。



背景技术:

连续玄武岩纤维CBF是碳纤维的低价替代品,具有一系列优异性能,尤为重要的是,由于它取自天然矿石而无任何添加剂,是目前为止唯一的无环境污染的不致癌的绿色健康玻璃质纤维产品。高技术纤维是国防军工建设和支撑高科技产业发展的重要基础材料,它直接关系到国防科技工业的建设和国民经济支柱产业的升级。CBF就是继碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维之后的第四大高技术纤维。以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料,在航空航天、火箭、导弹、战斗机、核潜艇等军舰、坦克等武器装备的国防军工领域有广泛的应用。

传统单元窑拉丝已不再是优势,小规模生产无法满足工业应用的需求,传统单元炉的电熔池比较浅,存在死角,单台窑炉产量较小,玄武石纤维质量不均匀,常常会导致断丝情况,产品品质低,工作效率低。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是:提供一种用于生产连续玄武石纤维的装置及方法,该装置及方法采用多层电极加热以及深液面全电熔加热,使玄武岩石料充分熔融,实现大规模高质量生产。

本发明的目的是以下述方式实现的:

一种用于生产连续玄武石纤维的装置及方法,该装置包括窑炉盖、窑炉、加料装置、流液洞、供料道、拉丝装置、电极组件和热电偶组件,窑炉盖位于窑炉的上部;窑炉与供料道连接,拉丝装置位于供料道的侧面,且供料道设置有多个拉丝装置,电极组件和热电偶组件固定连接在窑炉、流液洞和供料道中。

所述的窑炉由炉底和两个相对的炉壁组成,窑炉设置有连通孔,连通孔连通窑炉和流液洞,窑炉和流液洞、供料道呈一字型结构。

所述的窑炉的高度为0.6m~1.5m。

所述的窑炉的炉壁和炉底采用耐热材料制成多层墙体结构,所述的炉壁选用的耐火材料从内到外是烙砖、莫来石、高铝砖、粘土砖和轻质保温砖,所述的炉底选用耐火材料从内到外是铬砖、莫来石砖、高铝砖、粘土砖、石棉板、捣打料和轻质保温砖。

所述的窑炉的窑炉盖外层包裹钢板,钢板内填充的耐火材料是铬砖、氧化铝空心球、莫来石、高铝砖、耐火泥和轻质保温砖中的一种或几种。

所述的流液洞包括洞底、洞壁和洞顶,流液洞中设置有电极和温控装置,洞底、洞壁和洞顶均为多层结构,洞底和洞壁的材质为耐火材料,洞顶的最外层包覆有钢板,该钢板内部填充耐火材料。

所述的流液洞的洞底从内到外依次为铬砖、莫来石砖、高铝砖、粘土砖、石棉板、捣打料和轻质保温砖。所述的流液洞的洞壁从内到外依次为铬砖、莫来石砖、高铝砖、粘土砖和轻质保温砖。所述的流液洞的洞顶最外层包裹有钢板,钢板内部填充的耐火材料从内到外依次为铬砖、莫来石砖、高铝砖、粘土砖、氧化铝空心球、耐火泥和轻质保温砖。

所述的拉丝装置,包括拉丝漏板和位于拉丝漏板下方的拉丝装置本体,拉丝装置本体由上到下依次为涂油器、集束轮和拉丝机,其中,涂油器的出油嘴与集束轮相接触,拉丝机由排线轮和设置在转轴上的绕丝筒组成。

所述的电极组件与温控制装置交叉设置在流液洞的洞壁上。所述的电极组件包括多个电极组,每个电极组件由两个电极构成,电极的极性是相异的,电极组件在窑炉中是多层的,布设在窑炉相对的两个炉壁上,每层固定连接有热电阻组件。

所述的温控制装置采用热电偶。

本发明的一种用于生产连续玄武石纤维的装置及方法的拉丝方法是:

第一:烤炉:向窑炉中加入添炉料,添炉料不是玄武岩,而是普通玻璃纤维,达到导通电流后,向电极组件通电;

第二:通过多孔加料装置向窑炉中加入玄武岩石料, 然后移开加料装置,将窑炉盖移到窑炉上面,窑炉盖可以防止窑炉热量散失;

第三:根据热电偶组件反馈的窑炉各处的温度信息,调节电极的功率,使窑炉温度达到玄武岩石料的热点,保持在1400~1700℃,使玄武岩石料充分熔融成均匀的熔体;

第四:熔体流到流液洞,流液洞内的电极对熔体进一步加热,而流液洞的洞底、洞壁和洞顶的结构和材质对熔体进行保温,保证了熔体的均化;

第五:熔体经流液洞流入供料道,供料道内的电极对熔体进一步加热,而供料道的结构和材质对熔体进行保温,进一步保证了熔体的均化;

第六:熔体供料道进入拉丝装置,从拉丝漏板中稳定的流出并引下成丝,经过集束轮,涂油器的出油嘴与集束轮相接触,因此集束轮上涂满了浸润剂,经过集束轮的玄武岩纤维也被涂上浸润剂,随后绕在排线轮的缝内,旋转的排线轮使丝束卷绕在绕丝筒上,待布满绕丝筒后,卡断丝束,将丝束绕在其余的绕丝筒上,并从转轴上取下绕满玄武岩纤维的绕丝筒,随后再安装上新的绕丝筒,并重复上述的过程,实现玄武岩纤维的连续拉丝,减少玄武岩纤维的废品率,提高了玄武岩纤维的质量和产量。

相对于现有技术,本发明的有益效果是:

(1)本发明采用多孔加料装置,且窑炉深度为0.6~1.5m,窑炉体积大大提高,使得一次融化玄武岩石料的量增大,单台设备日产量,工作效率显著提高,实现了大规模生产;

(2)熔化窑炉盖部设置有窑炉盖,能够有效防止炉内热量散失,节省了能量;窑炉四周固定安装有电极组件,电极组件在窑炉中是多层的,层数为3~9层,实现了玄武岩石料均匀熔化,提高了玄武石纤维的拉丝质量;

(3)流液洞利用耐火材料代替铂铑合金,不仅耐高温和冲刷,还节省了成本,流液洞内设置了加热装置—电极,并利用温控装置来调节流液洞内的温度,保证了熔体的均化,从而可以生产出质量均匀的玄武石纤维;

(4)拉丝装置在拉丝漏板的下方设置有冷却装置,可以对拉丝漏板中拉出的丝冷却,实现玄武岩纤维的连续拉丝,减少玄武岩纤维的废品率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中,1是窑炉盖 ;2是窑炉;3是连接杆;4是加料装置;5是炉壁;6是电极;7是炉底;8是热电偶;9是流液洞;10是供料道;11是拉丝漏板;12是涂油器;13是集束轮;14是排线轮;15是绕丝筒。

具体实施方式

下面结合附图,对本发明的技术方案进行详细说明。

如附图1所示,本发明的一种用于生产连续玄武石纤维的装置及方法,该装置及方法包括窑炉盖1、窑炉2、加料装置4、流液洞9、供料道10、拉丝装置、电极组件和温控装置,窑炉盖1与加料装置4的底部通过连接杆3固定连接,加料装置4设置有多个加料孔,窑炉盖1与加料装置4位于窑炉2的上部;窑炉2与供料道10之间设置有流液洞9,流液洞9连通窑炉2和供料道10;供料道10的侧面布设有多个拉丝装置,每个拉丝装置的底部安装有漏板11,电极组件和温控装置固定连接在窑炉2、流液洞9、供料道10中。

所述的窑炉2由炉底和两个相对的炉壁组成,窑炉2设置有连通孔,连通孔连通窑炉2和流液洞9,整个装置呈一字型结构。所述的窑炉2的高度为0.6m -1.5m。

所述的窑炉2的炉壁5和炉底7采用耐热材料制成多层墙体结构,所述的炉壁5选用的耐火材料从内到外是烙砖、莫来石、高铝砖、粘土砖和轻质保温砖,所述的炉底7选用耐火材料从内到外是铬砖、莫来石砖、高铝砖、粘土砖、石棉板、捣打料和轻质保温砖,所述的窑炉的窑炉盖外层包裹钢板,钢板内填充的耐火材料是铬砖、氧化铝空心球、莫来石、高铝砖、耐火泥和轻质保温砖中的一种或几种。

所述的电极组件包括多个电极组件,每个电极组件由4~8根电极6构成,每两根电极6的极性是相异的,或每三根电极6的极性是相异的。

在水平方向上,相邻两个电极6之间的距离为0.55~1.5m,在竖直方向上,相邻两个电极6之间的距离为0.3~0.45m。

所述的电极组件在窑炉中是多层的,层数为3~9层。

所述的电极组件和温控装置交叉安装在窑炉2上,温控装置采用热电偶8。

所述的流液洞9包括洞底、洞壁和洞顶,流液洞中设置有电极组件和温控装置,洞底、洞壁和洞顶均为多层结构,所述的洞底从内到外依次为铬砖、莫来石砖、高铝砖、粘土砖、石棉板、捣打料和轻质保温砖。所述的洞壁从内到外依次为铬砖、莫来石砖、高铝砖、粘土砖和轻质保温砖。所述的洞顶钢板内部填充的耐火材料从内到外依次为铬砖、莫来石砖、高铝砖、粘土砖、氧化铝空心球、耐火泥和轻质保温砖。

所述的电极组件与温控制装置交叉设置在流液洞9的洞壁上。所述的电极组件包括多个电极组,每个电极组件由两个电极6构成,电极6的极性是相异的,电极组件在窑炉2中是多层的,布设在窑炉相对的两个炉壁5上,每层固定连接有温控装置。

所述的拉丝装置,包括拉丝漏板11和位于拉丝漏板下方的拉丝装置本体,拉丝装置本体由上到下依次为涂油器12、集束轮13和拉丝机,其中,涂油器12的出油嘴与集束轮13相接触,拉丝机由排线轮15和设置在转轴上的绕丝筒15组成。

本发明的一种用于生产连续玄武石纤维的装置及方法的拉丝方法是:

第一:烤炉:向窑炉2中加入添炉料,添炉料不是玄武岩,而是普通玻璃纤维,达到导通电流后,向电极组件通电;

第二:通过加料装置4向窑炉中加入玄武岩石料, 然后移开加料装置4,将窑炉盖1移到窑炉2上面,窑炉盖1可以防止窑炉热量散失;

第三:根据热电偶组件反馈的窑炉2各处的温度信息,调节电极6的功率,使窑炉2温度达到玄武岩石料的热点,保持在1400~1700℃,使玄武岩石料充分熔融成均匀的熔体;

第四:熔体流到流液洞9,流液洞9内的电极6对熔体进一步加热,而流液洞9的洞底、洞壁和洞顶的结构和材质对熔体进行保温,保证了熔体的均化;

第五:熔体经流液洞9流入供料道10,供料道10内的电极6对熔体进一步加热,而供料道的结构和材质对熔体进行保温,进一步保证了熔体的均化;

第六:熔体供料道10进入拉丝装置,从拉丝漏板11中稳定的流出并引下成丝,经过集束轮13,涂油器12的出油嘴与集束轮13相接触,因此集束轮13上涂满了浸润剂,经过集束轮13的玄武岩纤维也被涂上浸润剂,随后绕在排线轮14的缝内,旋转的排线轮14使丝束卷绕在绕丝筒15上,待布满绕丝筒15后,卡断丝束,将丝束绕在其余的绕丝筒上,并从转轴上取下绕满玄武岩纤维的绕丝筒,随后再安装上新的绕丝筒,并重复上述的过程,实现玄武岩纤维的连续拉丝,减少玄武岩纤维的废品率,提高了玄武岩纤维的质量和产量。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明整体构思前提下,还可以作出若干改变和改进,这些也应该视为本发明的保护范围。

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