Процесс волокнообразования при фильерном вертикальнодутьевом способе производства минеральной ваты

Изучение характера и основных закономерностей процесса волокнообразования при фильерном вертикально дутьевом способе переработки силикатных расплавов представляет практический интерес, так как этот способ уже внедрен в производство минеральной и стеклянной ваты.

Для исследования механизма волокнообразования во ВНИИНСМ была применена высокоскоростная киносъемка процесса аппаратом типа СКС-1М: частота киносъемки — 4000 кадров в 1 сек, время экспонирования 1/20000 сек; съемка производилась на 16-мм пленку при формате кадра 7,5Х XI 0.4 мм2.

Химический состав исследуемых минеральных расплавов находи ея в следующих пределах (по содержанию составляющих окислов в %): Si02—44,5—2, AI2O3—12,4—14,2; СаО —22.1—23,8; MgO — 8,8—9,6; Fe203—6,1 — 6,4; R20 ¦— 3,1—4,0; при этом соответственно модуль .кислотности расплавов находился в диапазоне 1,72—1,95.

Объектив аппарата в процессе киносъемки находился .на расстоянии 0,6— 0,7 м от торца дутьевой готовки. При этом использовалось собственное свечение объекта за счет высокой температуры поступающего на переработку расплава (1260—1320“С на поверхности струй в точке их начального соударения с потоком энергоносителя).

При просмотре кадров кинопленки с замедлением в 500 раз можно отчетливо наблюдать, как по истечении из фильерного питателя суживающиеся в виде «луковицы» струн расплава разную фирму и периодически разрыхлителя, образуя дугообразные частицы, концы которых вытягиваются в полете (•рис. 2).

Изучение процесса волокнообразования при раздуве минерального расплава производилась на промышленной установке Воскресенского завода. Технологические параметры опытов при скоростной киносъемке приведены ниже.



Киносъемка показала, что при параметре фильер до 1,8 мм струйки расплава с выработанной вязкостью 30— 50 пауз, быстро остывая, вытягиваются как струя стекла без расчленения в вертикальной плоскости, но под действием турбулентного потока энергоносителя образуют .петли н опирали, которые периодически разрываются (рис. 3). Что касается процесса волокно- образования при использовании питателей с диаметром фильер 2,2, 2,6 мм и более, то здесь процесс более сложен. Первой стадией процесса является некоторое сплющивание струйки двумя потоками энергоносителя, после что она расчленяется на отдельные микроструйки и пленки. При этом преобладает образование микроструек, образование пленок наблюдается значительно реже. Микроструйки, так же как в выше описанных случаях, под действием турбулентных потоков газа образуют петли и спирали и разрываются. Продолжительность расчленения и разрывов микроструек не превышает 1C- сек. Скорость вытягивания микроструек перед моментом их разрыва составляет в среднем 70—120 м/сск. Скорость движении оторвавшихся микроструек возрастает до 150—170 заилении энергоносителя 4—5). а затем постепенно гасится в диффузоре к шахте камеры, причем конечная скорость волокон зависит от разрежения, создаваемого в шахте.

Таким образом, для процесса образования волокон характерно волокно- образование струи и периодический разрыв с обращением дугообразных частиц, вытягивающихся в полете. Расчленение струек, выходящих из фильер, при высокой вязкости расплава не происходит. Чем меньше начальная вязкость расплава, тем легче расчленение струек и тем более тонким будут образующиеся волокна. Вместе с тем чем быстрее образовавшиеся волокна будут наращивать свою вязкость, а следовательно, и прочность, тем меньше вероятность их поперечного разрыва при дальнейшем движении в вихревом потоке энергоносителя. Волокна, получаемые из расплава стекла, более подвержены разрывающему действию энергоносителя. так как они толще, мед ценнее остывают и наращивают свою прочность. Этим, по-видимому, и объясняется их меньшая длина по сравнению с мине - рольным волокном.

Качественные показатели золокна, полученного нз исследованных расплавов, приведены в табл. 2.


Таким образом, можно сделать вывод, что Оля производства теплоизоляционного волокна фильерным верти кально-дутьевым способом, г tecooC- разно использовать силикатные засплавы, имеющие низкую вязкость.