Способы переработки расплава в волокно

Способы переработки расплава в волокно основаны на расщеплении струи расплава, вытекающей из печи, на тончайшие струи и их вытягивании в волокна.

Существуют различные способы переработки силикатных расплавов в волокно. По принципу воздействия энергоносителя на струю расплава, истекающего из плавильного агрегата, их можно разделить на три основных способа:

§ дутьевой,

§ центробежный

§ комбинированный.

Дутьевой способ основан на воздействии энергоносителя (пара, горячих газов), движущегося с большой скоростью (400...800 м/с), на струю (струи) расплава. Энергоноситель расщепляет струю расплава и вытягивает образовавшиеся элементы в волокна.

По направлению струи энергоносителя дутьевой способ подразделяют на горизонтальный и вертикальный. При горизонтальном способе струя энергоносителя направлена на струю расплава под углом 15...20° к горизонту, а при вертикальном — под углом 10... 11° к вертикали, с двух сторон струи расплава.

Дутьевой способ основан на термодинамических закономерностях процесса истечения водяного пара и газов из сопл, когда их кинетическая энергия увеличивается за счет уменьшения потенциальной или тепловой энергии.

Сопло представляет собой узкий канал в дутьевой головке. Входное сужающееся отверстие во всяком сопле должно иметь плавно округленные кромки для превращения большей части потенциальной энергии в кинетическую и получения вследствие этого как можно большей скорости истечения энергоносителя. Существует два типа сопл: простое суживающееся и сопло Н. Лаваля.

По принципу воздействия на струю расплава дутьевые головки можно разделить на два типа — ударного и эжекционного действия. Эжекционные дутьевые головки работают по принципу всасывания струи расплава и расчленения ее на волокна внутри головки. Вакуум в головке образуется за счет очень высокой скорости движения энергоносителя. Такие головки позволяют получать волокна очень высокого качества толщиной 1...3 мкм. Однако их производительность мала для узлов переработки расплава в минеральную вату (180...200 кг/ч). Поэтому эжекционные сопла применяют главным образом при получении огнеупорных волокон.

Необходимо отметить, что горизонтальный дутьевой способ не обеспечивает получения высококачественной минеральной ваты, так как при его применении образуется много корольков, а волокна имеют большой разброс по диаметру. Это объясняется двумя основными причинами: во-первых, раздувается одна довольно толстая (7...10 мм) струя расплава; во-вторых, под действием гравитации часть элементов струи расплава попадает в периферийную зону струи энергоносителя, где скорость его движения меньше и энергии на вытягивание волокна из элементов струи не хватает. В настоящее время этот способ в чистом виде не применяют.

При вертикальном раздуве с помощью фильер расплав разделяют на более тонкие струи (не более 2 мм), что существенно облегчает процесс волокнообразования. Этот способ широко применяют на практике, особенно при получении стеклянной ваты.

Центробежный способ основан на использовании центробежной силы вращающихся элементов центрифуг, на которые подается расплав. При производстве минеральной ваты используют центробежные установки различных конструкций, отличающиеся между собой количеством вращающихся органов, их формой и расположением в пространстве. Центробежные установки могут быть одноступенчатыми, когда расплав обрабатывается на одной центрифуге, и многоступенчатыми, если переработку расплава в волокно осуществляют последовательно на нескольких центрифугах. По форме рабочего органа центрифуги могут быть дисковыми, чашечными и валковыми, а по расположению плоскости вращения - горизонтальными и вертикальными. В одноступенчатой установке используют диск из жаростойкой стали или огнеупора, который вращается вокруг вертикальной оси с частотой вращения 10 000 мин^-1. Расплав, попадая на диск с бортом, распределяется по его поверхности в виде пленки, которая благодаря центробежной силе перемещается к краю диска, сходит с него и под действием поверхностного натяжения распадается на струйки, из которых образуется волокно.

Наибольшее распространение в мировой практике получил центробежно-валковый способ. В этом случае рабочим органом являются последовательно расположенные валки, вращающиеся вокруг горизонтальных осей.

Комбинированные способы основаны на использовании как центробежной ^силы, так и кинетической энергии пара или газа. В промышленности наиболее широкое применение получили центробежно-дутьевой и центробежно-фильерно-дутьевой способы.

Центробежно-дутьевой способ (ЦДС) предусматривает превращение струи расплава в пленку и струйки с помощью вращающейся чаши и последующее вытягивание струек в волокна под воздействием энергоносителя.

Центробежно-фильерно-дутьевой способ (ЦФД) основан на диспергировании струи расплава в тонкие струйки, на которые затем воздействует энергоноситель.

Этот способ позволяет получать практически бескорольковую вату с диаметром волокон до 1...2 мкм. Однако производительность установки не превышает 250 кг/ч. [1]

Для производства минерального волокна используем центробежно-фильерно-дутьевой способ.

Дата добавления: 2015-08-21