книги из ГПНТБ / Производство стеклянных волокон и тканей

200-фильерных промышленных стеклоплавильных сосудов с высо­ той корпуса 15 см рекомендуемые соотношения между диаметрами волокна и фильер, а также возможной производительностью уста­ новок представлены ниже:

Зависимость неровноты нити по толщине от диаметра фильер можно проследить на рис. 8.13, из которого видно, что пределы изменения неровноты нитей, выработанных на сосудах с различным диаметром фильер, примерно одинаковы. В то же время одинако­ вая неровнота нитей для разных диаметров фильер соответствует различному расходу стекломассы — большему при большем диа­ метре фильер. Таким образом, одинаковые по неровноте нити можно получить при более высокой производительности на филье­ рах большего диаметра.

Условия работы цехов электропечей отдельных заводов стек­ лянного волокна существенно различаются. Эти различия могут зависеть от качества стекла и вспомогательных материалов, от параметров воды в системе оборотного водоснабжения цеха, со­ стояния оборудования и резервов мощностей по производству во­ локна, от квалификации обслуживающего персонала, подготовки кадров и т. д. В результате при типовых одинаковых технологиче­ ских режимах выработки волокна показатели работы цехов элек­ тропечей на разных заводах различны. Следовательно, каждому заводу должны быть заданы приемлемые показатели производи­ тельности электропечей и определены соответствующие им опти­ мальные технологические режимы выработки волокна. При этом будет обеспечена работа электропечей с наименьшими затратами труда и материалов при заданных производительности оборудова­ ния и объеме производства волокна.

По степени интенсивности технологические режимы можно раз­ делить на средний и заниженный. Средний технологический режим рекомендуется для предприятий с благоприятными условиями работы при достаточном количестве рабочих высокой квалифи­ кации. Для средних режимов диаметр фильер стеклоплавиль­ ных сосудов подбирается, как указано выше. При обслуживании 2—3 установок производительность электропечей может достигать приведенных выше показателей; если обслуживается 3—4 установ­ ки, производительность каждой электропечи снижается на 10-15%.

При отсутствии необходимого числа операторов, низкой их ква­ лификации или других неблагоприятных условиях работы задается заниженный технологический режим выработки волокна. Диаметр фильер принимается соответственно меньше на 0,1 мм. Волокно вырабатывается при скорости вытягивания на 15—20% ниже, чем при средних режимах, а производительность каждой из установок

140

снижается на 20—25% по сравнению с приведенной выше. Зона обслуживания составляет 3—5 печей.

При наладке технологических режимов работы электропечей

отдельных элементов. Поэтому параметры выработки волокна на однотипных сосудах могут быть различными.

На одних и тех же стеклоплавильных сосудах могут вырабаты­ ваться нити из волокон различного диаметра. Достигается это изменением скорости вытягивания волокна на работающей элек­ тропечи. Скорость вытягивания подбирается из следующих соот­ ношений:

иволокон диаметром d2.

Впроцессе длительной эксплуатации стеклоплавильных сосудов следует корректировать технологические параметры для сохране­ ния, а в ряде случаев — для повышения производительности уста­ новок.

ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ПРОЦЕСС ФОРМОВАНИЯ ВОЛОКНА И КАЧЕСТВО НИТИ

Технологические параметры в процессе работы установок для выработки волокна колеблются относительно заданных значений. Эти колебания могут быть постоянными и разовыми. Синхронно с колебаниями, пропорционально их величине изменяется диаметр каждого волокна и толщина нити. Изменение диаметра волокна и толщины нити, частота и амплитуда основных составляющих ко­ лебаний описаны ранее. Ниже рассматривается связь между основ­ ными составляющими колебаний и отклонениями технологических параметров (температуры фильерной пластины, уровня стекломас­ сы в сосуде и скорости вытягивания волокна).

Влияние изменений температуры фильерной пластины (вязко­ сти стекломассы). На промышленной установке температура стек­ ломассы в стеклоплавильном сосуде поддерживается постоянной при заданных значениях автоматическими регуляторами. Неболь­ шие отклонения температуры фильерной пластины в процессе эксплуатации сосудов наблюдаются постоянно и могут быть вы­ званы следующими причинами: колебаниями напряжения тока пи­ тающей сети, которые влияют в пределах, обусловленных точ­ ностью автоматических регуляторов температуры; регулярной за­ грузкой холодных стеклянных шариков; неравномерностью загруз­ ки стеклянных шариков; изменением температуры воздуха в цехе.

141

В л и я н и е к о л е б а н и я н а п р я ж е н и я т о к а , п и т а ю ­ щ е г о п е ч ь . Электропечь, как и любой тепловой агрегат, облада­ ет тепловой инерцией. Изменение количества тепла, поступающего к печи, сказывается на ее температуре не сразу — тепловое равно­ весие на новом уровне устанавливается только через некоторое время.

Измерение температуры фильерной пластины приборами высо­ кого класса точности показало, что при постоянстве всех техноло­ гических параметров температура пластины колеблется в пределах 1—2 °С с периодом 1—3 мин. Расход стекломассы в этих же усло­ виях колеблется в значительно более широких пределах.

Изменение напряжения тока, питающего сосуд, на 6% (что примерно в 10 раз больше колебаний напряжения тока, наблюдае­ мых при нормальной работе печи) в зависимости от длительности этого изменения дает следующую картину. Кратковременные толч­ ки напряжения (1—7 сек) практически не меняют амплитуду и частоту колебаний температуры фильерный пластины и расход стекломассы. При продолжительности импульса 15 сек изменение температуры достигает 5—6°С и длится 1,5 мин, а изменение рас­ хода составляет около 8% от среднего. Отклонение температуры фильерной пластины при длительных выдержках (15 мин и более) достигает 60—80°С (4—5%) от исходной (рис. 8.14, а), а расход Стекломассы изменяется почти вдвое.

При длительном отклонении напряжения на 1% происходит плавное изменение расхода стекломассы на 10—15% и температу­ ры на 13—23°С в течение 14—18 мин (рис. 8.14, б).

Таким образом, изменение напряжения тока не сразу сказы­ вается на расходе стекломассы. Требуется по крайней мере 15 сек, чтобы изменение расхода вышло за пределы его постоянных коле­ баний. Окончательно изменение напряжения проявляется через 14—25 мин. При понижении напряжения изменение расхода стекло­ массы происходит несколько быстрее, чем при повышении. Измене­

создает температурный удар в стеклоплавильном сосуде. Измене­ ние массы отрезков нити длиной 100 м и зафиксированные при ее намотке моменты загрузки шариков .приведены на рис. 8.15, а. Загрузка происходила через 60—65 сек.

При устойчивой работе загрузочного устройства и уровне стек­ ломассы более 100 мм температурные толчки от загрузки холодных

142

загрузки были произведены нормально, а затем загрузка была прекращена. Из рисунка видно, что первые 4—5 мин после от­ ключения загрузки масса отрезков нити незначительно снижалась (в пределах 2%), т. е. уменьшение уровня в этот период влияло на расход стекломассы сильнее, чем ее разогрев в зоне плавления ша­ риков. Затем масса отрезков нити начинала увеличиваться. Очевид-

1250

то

^пзо

о

g 1220

Ѣ

массы отрезков нити имеет вид одиночной волны с периодом 6 мин. Колебания массы отрезков нити длиной 100 м на первой бобине после выхода из строя загрузочного устройства находятся в преде­

ся и только через 6—7 мин (14—16 мин после прекращения загруз­ ки) становится постоянной. Это подтверждает приведенные ранее данные о том, что тепловое равновесие в стеклоплавильном сосуде устанавливается чгрез 15—25 мин после изменения количества по­ ступающего или отводимого тепла. Увеличение массы отрезков

143

Случай, когда отсутствие загрузки в течение намотки одной бо­ бины компенсируется на последующей, представлен на рис. 8.15, г. Из рисунка видно, что первые 1—2 мин масса отрезков нити резко увеличивается (на 10—12%). Здесь влияние быстрого увеличения уровня стекломассы в сосуде в результате непрерывной загрузки стеклянных шариков влияет сильнее, чем постепенное понижение температуры. Последующие 5—6 мин масса отрезков нити плавно, но значительно понижается (на 25—30%), а затем, когда действие теплового толчка кончается, снова начинает увеличиваться. Коле­

3—4 мин вырабатываются нити, в которых колебания массы отрез­ ков длиной 100 м составляют 0,03 гц.

Следовательно, колебания температуры фильерной пластины, вызванные неисправностью загрузочного устройства, могут быть причиной возникновения составляющих колебаний массы нити по ее длине с частотой <0,03 гц.

вц е х е . Температура воздуха в цехе выработки в течение суток

Однако эти изменения происходят плавно и чрезвычайно медленно, и влияние их не может проявиться во время намотки нити на одну бобину. Следовательно, подобные изменения температуры окру­ жающей среды не могут быть источником ни одного из основных составляющих колебаний нити.

Влияние колебаний линейной скорости вытягивания стеклян­ ного волокна на колебания диаметра волокна и толщины нити.

Линейная скорость вытягивания стеклянного волокна колеблется в результате изменения диаметра паковки, биения бобин, биения шпинделя бобинодержателя и проскальзывания текстропного ремня.

При использовании промышленных щелевых раскладчиков нити наматываются на паковки по крестовой послойно-конической схеме. Максимальное изменение линейной скорости вытягивания нити (в % ) составляет при этом

D„ — D f i

146

туры фильерной пластины невозможно получить нить, которая не колебалась бы по толщине, если не подобраны условия (термиче­ ские и конструктивные), обеспечивающие устойчивый характер те­ чения стекломассы в фильере и луковице.

Отсюда следует важный практический вывод о том, что точ­ ность систем автоматического регулирования температуры фильер­ ной пластины следует повышать до ± 0,5 °С. Для предупреждения появления составляющих колебаний с частотой < 0,03 гц доста­ точно, чтобы отклонение температуры фильерной пластины не пре­

щего аппарата и характером намотки нити на бобину, для устра­ нения этих составляющих необходимо разработать новые методы намотки нити (например, послойную с плавной вариацией скоро^ сти) или новые методы вытягивания волокна (с постоянной линей­ ной скоростью).

КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛЯННОЙ нити

Технологический режим выработки непрерывного стеклянного волокна устанавливается при пуске нового стеклоплавильного сосу­ да или при переналадке печи для получения нити другой толщины. При последующей эксплуатации установок периодически контро­ лируют технологические параметры.

Контроль температурного режима стеклоплавильного сосуда.

Температура и равномерность разогрева фильерной пластины про­ веряются 1 раз в 10 суток. Температура фильерной пластины из­ меряется оптическим пирометром в трех точках — по краям и в цент­ ре пластины. Максимальная разность температур в этих точках не должна превышать ± 5 ° С . Нить оптического пирометра необходимо визировать на участки пластины, не покрытые стекломассой.

Контроль уровня стекломассы. Правильность показаний регу­

жают вертикально через загрузочную трубку сосуда в стекломассу до упора на экран, затем осторожно удаляют его из трубки, не допуская стекания стекломассы на стенки трубки. Отсчет уровня ведут, пользуясь миллиметровой линейкой, или по делениям, на­ несенным на стержень; к полученному значению уровня прибав­ ляют расстояние от фильерной пластины до экрана.

Контроль скорости вытягивания волокна. Этот параметр конт­ ролируют каждую смену. Число оборотов каждого бобинодержателя наматывающего аппарата определяется контрольным перенос­ ным тахометром. Измерения производятся только после установле­ ния постоянной скорости вращения бобинодержателя.

Контроль работы установки. Непрерывное наблюдение за про­ цессом осуществляется оператором. Оператор непрерывно следит

148

за постоянством технологических параметров процесса. Он конт­ ролирует поступление стеклянных шариков из бункера в ручьи, непрерывность работы загрузочного устройства, обрывность воло­ кон в процессе работы установки. Допустимая обрывность на одну бобину не должна превышать 2% от числа фильер. Оператор сле­ дит за равномерностью и непрерывностью нанесения замасливателя. за состоянием и чистотой рабочих поверхностей раскладчика нити, за качеством намотки нити на паковку. Обнаружив брак нити (спуск, ребристость нити, плохую склейку, отклонение от заданной толщи­ ны, повышенную ворсистость и т. д.), оператор должен немедлен­ но устранить его причину, а если это невозможно — прекратить работу и поставить в известность бригадира-наладчика.

Контроль качества нити. Толщину нити проверяют после намот­ ки 5—10 бобин, отматывая моток нити длиной 25—100 м и взвеши­ вая его на весовом квадранте. При отклонении толщины за преде­ лы допуска отматывают еще два или четыре мотка и, если средняя масса мотка (по результатам трех или пяти взвешиваний) также отклоняется от нормы, немедленно сообщают об этом оператору.

Содержание замасливателя в нити и качество склейки волокон контролируется каждую смену в заводской лаборатории.

и СПА-Зс. Каждый агрегат объединяет в едином каркасе соответст­ венно 6 и 12 секций, каждая из которых представляет собой само­ стоятельную установку и включает: электропечь, систему загрузки и дозировки стеклянных шариков в электропечь, устройство для. замасливания волокон и склейки их в нить, силовое электрообору­ дование и приборы для автоматического регулирования технологи­ ческого режима печи, механизм для вытягивания волокна и намотки, нити на бобину.

До создания стеклопрядильных агрегатов стеклянные волокна получали на индивидуальных установках. Агрегаты, в которых объединены отдельные установки, имеют ряд преимуществ: ком­ пактное расположение отдельных узлов установки, более эконом­ ное использование производственных площадей, централизованную подачу стеклянных шариков, электроэнергии, воды, замасливателя и удаление отработанной воды и замасливателя; механизирован­ ную подачу бобин и транспортирование готовой продукции; расши­ ренный фронт обслуживания печей и улучшенные условия труда.

Переход от индивидуальных установок к агрегатам сопровож­ дался улучшением конструкций отдельных узлов и как следствие

149