本發(fā)明涉及一種將玻璃棒加熱拉制成玻璃絲的方法和裝置，所制備的玻璃絲可滿足玻璃軟化點、退火點及應變點溫度測量使用。

背景技術(shù)：

玻璃是一種非晶態(tài)材料，在受熱過程中其性能表現(xiàn)出連續(xù)漸變特性，隨著溫度升高玻璃粘度逐步下降，其物質(zhì)狀態(tài)從剛性體轉(zhuǎn)變成塑性體，進而呈現(xiàn)液體流動特性。

玻璃熱成型是從玻璃熔體流動狀態(tài)快速冷卻定型為固體狀態(tài)，在玻璃熔體的冷卻過程中，導致玻璃內(nèi)部質(zhì)點偏移平衡位置，產(chǎn)生顯著的熱應力，必須對玻璃材料進行退火處理來消除熱應力，因此玻璃材料的應變點溫度和退火點溫度對于玻璃生產(chǎn)至關(guān)重要。

總之，玻璃黏度對玻璃制造和加工過程起著決定性作用，在玻璃加工制造過程中，因此必須嚴格參照玻璃的溫度-黏度特性曲線，才能保障玻璃的生產(chǎn)制造質(zhì)量，尤其對于光學玻璃、電子玻璃的應力消除成為關(guān)鍵。

玻璃黏度測量一般在高溫區(qū)采用同軸旋轉(zhuǎn)測量法(astmc-965measuringviscosityofglassabovethesofteningpoint；iso7884-2determinationofviscositybyrotationviscometers)，可測量10^1-5dpa·s黏度范圍；在中溫區(qū)采用纖維深長法(astmc336采用纖維伸長法的玻璃軟化點和應變點的試驗方法；astmc338玻璃軟化點的試驗方法)，可測量10^7.6、10¹³、10^14.5dpa·s黏度所對應的溫度。

目前，測量玻璃軟化點、退火點及應變點黏度(簡稱三點黏度)的玻璃試樣，要求制備成直徑0.65±0.10mm,長度235mm(軟化點測量所要求的長度)和305mm(退火點及應變點測量要求長度)，或者滿足一些特殊儀器，長度將達470mm，上述玻璃絲直徑偏差要求小于0.02mm,因此對玻璃絲的圓度和長度方向的均勻性提出較高要求，如果玻璃絲制作不符合尺寸要求，將對玻璃三點黏度所對應的溫度測量產(chǎn)生較大偏差，嚴重影響測量結(jié)果準確性，進而影響玻璃加工制備和熱應力消除。

現(xiàn)在，在工礦企業(yè)、科研院所和檢測機構(gòu)中，玻璃三點黏度測量用玻璃絲制備普遍采用手工拉制成形，操作人員左右手各持一把平頭或尖頭金屬鑷子，選取一塊尺寸適中的玻璃顆粒/棒/片，質(zhì)量大約3-10克，使用其中一只鑷子將其夾持起來，使用酒精噴燈或其他加熱火槍將玻璃顆粒/棒/片在火焰上加熱，保證加熱均勻待其軟化后成球，另外一把鑷子夾持軟化玻璃的一端，然后雙手緩慢向外側(cè)移動，控制移動速度，確保所拉制玻璃絲相對均勻，將拉制的玻璃絲冷卻后，截取長度500mm左右，將其放置在一起，重復上述拉絲工作，直至玻璃絲拉制結(jié)束，一次獲取20-30根左右，甚至更多，然后使用數(shù)字游標卡尺對玻璃絲直徑、圓度、長度方向均勻性進行評估，符合尺寸規(guī)格要求方可用于玻璃三點黏度測量使用，因玻璃絲拉制受操作者的經(jīng)驗、熟練程度、加熱源等因素干擾，一般良品率小于20％，經(jīng)常會出現(xiàn)玻璃絲圓度不好，玻璃絲斷面呈現(xiàn)扁形和橢圓，玻璃絲上下兩端呈現(xiàn)大小頭情況(俗稱圓錐絲)，如果使用這些不合格的玻璃絲測量玻璃軟化點、退火點及應變點溫度，測量偏差高達20-30℃，大于國內(nèi)外標準所規(guī)定的±(3～5)℃要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決人工(手工)拉絲法所拉制玻璃絲圓度不好，粗細不均勻，不能達到玻璃軟化點、退火點及應變點溫度測量對玻璃絲的均勻性要求。本發(fā)明提出一種可將玻璃棒拉加熱制成玻璃絲方法與裝置，滿足玻璃三點黏度測量使用。該方法與裝置采用機械自動拉制方式制備玻璃絲，玻璃絲不僅圓度好，粗細均勻，而且一次可制備大批規(guī)格一致玻璃絲。

1.一種可將玻璃棒加熱拉制成玻璃絲的裝置，其特征在于，夾棒裝置下端用于夾持固定玻璃棒，夾棒裝置上端與柔性線相聯(lián)，柔性線繞過定滑輪固定在棘輪機構(gòu)上，棘輪機構(gòu)依靠送棒調(diào)速電機提供動力實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；熱電偶用于測量加熱爐爐膛內(nèi)溫度，控溫箱上的智能控溫儀表控制加熱爐溫度，加熱爐的下方設(shè)置有牽引調(diào)速電機，牽引調(diào)速電機帶動主動輪轉(zhuǎn)動，張緊輪將玻璃絲壓緊在主動輪上。

2.應用所述裝置的方法，其特征在于：控溫箱上的智能控溫儀表控制加熱爐升溫到設(shè)定溫度，玻璃棒加熱拉制形成玻璃絲后，被牽引出加熱爐；牽引調(diào)速電機帶動主動輪轉(zhuǎn)動，張緊輪將玻璃絲壓緊在主動輪上，主動輪帶動張緊輪一起轉(zhuǎn)動，將玻璃絲向下方牽引；當完成一根玻璃棒拉絲時，更換玻璃棒時反向轉(zhuǎn)動棘輪將夾棒裝置提起，達到一定高度，將殘余玻璃棒更換掉，然后換上一根待用玻璃棒，棘輪機構(gòu)正向轉(zhuǎn)動由電機驅(qū)動，將玻璃棒送入加熱爐內(nèi)。

3.進一步，玻璃拉絲的牽引速度為1～2m/min為，玻璃適宜的拉絲溫度所對應粘度范圍為10^4.7～10^5.0dpa.s。

4.進一步，送棒速度調(diào)節(jié)精度需達到0.01m/min，拉絲溫度調(diào)節(jié)精度達到1℃。

本發(fā)明針對背景技術(shù)關(guān)于玻璃絲人工(手工)制備所出現(xiàn)的問題，本發(fā)明是基于玻璃黏度漸變特性，采用玻璃棒再熱拉伸方式實現(xiàn)玻璃絲制備，首先要求原始玻璃試樣采用直徑6-10mm玻璃棒為佳，其直徑偏差小于0.10mm。采用一臺智能控溫的加熱爐加熱，加熱爐為管狀加熱形式，爐管直徑20-80mm，垂直放置在距離地面1.5-3m位置。夾棒裝置末端夾持垂玻璃棒送入加熱爐，將玻璃棒處于加熱爐中心位置，加熱爐升溫到到玻璃軟化點溫度以上，智能控溫儀表可方便快捷地調(diào)節(jié)加熱爐爐膛溫度。可調(diào)節(jié)夾棒裝置的速度，緩慢將玻璃棒自上而下送入加熱爐爐膛內(nèi)，送棒調(diào)速電機裝有棘輪機構(gòu)，在更換玻璃棒時可快速將玻璃棒提起。同樣能夠調(diào)速的牽引裝置將玻璃絲牽引下拉，將玻璃棒拉成玻璃細絲。

玻璃自動拉絲過程，關(guān)鍵影響要素包括玻璃絲牽引速度、送棒速度以及加熱爐溫度(俗稱拉絲溫度)。本方法需要配合人工來截取合適長度的玻璃絲，并輔助進行玻璃絲直徑、圓度測量與檢查，因此玻璃拉絲的牽引速度不能過快，以1～2m/min為宜。送棒速度過快會使拉出的玻璃絲直徑變大，反之則玻璃絲的直徑變小，當送棒速度和玻璃絲牽引速度匹配時，則滿足送入加熱爐的玻璃體積與出爐的玻璃體積相同，拉絲速度與送棒速度和玻璃絲截面積與玻璃棒截面積成反比，依據(jù)適宜的拉絲牽引速度可以推導計算出適宜的送棒速度。在適宜的拉絲牽引速度、送棒速度條件下，不同的拉絲溫度會對玻璃絲產(chǎn)生一定影響，拉絲溫度過高會造成拉制的玻璃絲直徑變細，拉絲溫度過低會造成拉制的玻璃絲直徑變粗，而且玻璃絲會變彎曲，這些都會影響拉制的玻璃絲質(zhì)量。造成玻璃絲質(zhì)量影響主要原因在于玻璃粘度變化，因為玻璃粘度與拉絲溫度之間關(guān)系為非線性變化規(guī)律，在玻璃溫度-粘度曲線上，隨著溫度升高，玻璃的粘度逐漸減小。經(jīng)過對不同種類玻璃的多次試驗，發(fā)現(xiàn)每種玻璃適宜的拉絲溫度所對應粘度范圍為10^4.7～10^5.0dpa.s。

拉絲的關(guān)鍵要素需要適宜的范圍內(nèi)，小范圍調(diào)節(jié)拉絲牽引速度、送棒速度和拉絲溫度，才能能夠得到符合要求的玻璃絲。這就要求拉絲裝置能夠精確地調(diào)整拉絲牽引速度、送棒速度和拉絲溫度，并且三者的控制裝置對該要素的控制要穩(wěn)定，不能出現(xiàn)較大的波動，拉絲牽引速度、送棒速度調(diào)節(jié)精度需達到0.01m/min，拉絲溫度調(diào)節(jié)精度達到1℃，否則就會出現(xiàn)玻璃絲的直徑忽大忽小，增大長度方向上的直徑偏差。

本發(fā)明的有益效果是，能夠制備圓度好，粗細均勻一致的玻璃絲，玻璃絲直徑范圍0.30-3.00mm,直徑偏差小于0.02mm，最佳玻璃絲直徑范圍0.50-0.80mm,直徑偏差小于0.01mm

附圖說明

圖1裝置系統(tǒng)圖

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明

1.送棒調(diào)速電機；2.棘輪機構(gòu)；3.柔性細線；4.定滑輪；5.夾棒裝置；6.玻璃棒；7.熱電偶；8.加熱爐；9.控溫箱；10.牽引調(diào)速電機；11.主動輪；12張緊輪；13.玻璃絲

具體實施方式

見圖1所示，夾棒裝置5下端用于夾持固定玻璃棒6，夾棒裝置5上端與柔性細線3相聯(lián)，柔性細線3繞過定滑輪4固定在棘輪機構(gòu)2上，棘輪機構(gòu)2依靠送棒調(diào)速電機1提供動力實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。熱電偶7用于測量加熱爐8爐膛內(nèi)溫度，控溫箱9上的智能控溫儀表控制加熱爐8升溫到設(shè)定溫度。牽引調(diào)速電機10帶動主動輪11轉(zhuǎn)動，張緊輪12將玻璃絲13壓緊在主動輪11上，主動輪11帶動張緊輪12一起轉(zhuǎn)動，將玻璃絲13向下方牽引。

牽引調(diào)速電機10帶動主動輪11轉(zhuǎn)動，張緊輪12將玻璃絲13壓緊在主動輪11上，主動輪11帶動張緊輪12一起轉(zhuǎn)動，將玻璃絲13向下方牽引。控溫箱9上的智能控溫儀表控制加熱爐8升溫到設(shè)定溫度。

玻璃拉絲的牽引速度為1～2m/min為，玻璃適宜的拉絲溫度所對應粘度范圍為10^4.7～10^5.0dpa.s。

送棒速度調(diào)節(jié)精度需達到0.01m/min，拉絲溫度調(diào)節(jié)精度達到1℃，

本發(fā)明的玻璃絲拉制過程中，為滿足玻璃絲的直徑調(diào)整到符合要求的尺寸范圍內(nèi)，送棒裝置和牽引裝置的速度設(shè)計成可調(diào)方式，本發(fā)明方法和裝置中采用的電機均為調(diào)速電機。送棒機構(gòu)、牽引機構(gòu)的線速度與玻璃棒、玻璃絲的截面積成反比。分別調(diào)節(jié)送棒機構(gòu)和牽引機構(gòu)電機的手動調(diào)速器，使送棒機構(gòu)和牽引機構(gòu)的線速度比值達到要求。

當完成一根玻璃棒拉絲時，本發(fā)明在送棒裝置中設(shè)計了棘輪機構(gòu)，更換玻璃棒時反向轉(zhuǎn)動棘輪將夾棒裝置快速提起，達到一定高度，將殘余玻璃棒更換掉，然后換上一根待用玻璃棒，棘輪機構(gòu)正向轉(zhuǎn)動由電機驅(qū)動，緩慢將玻璃棒送入加熱爐內(nèi)。

在玻璃棒加熱拉制形成玻璃絲時，被牽引出加熱爐時的溫度相對較高，溫度大致在300-500℃，因此牽引裝置的主動輪與張緊輪的材質(zhì)需要設(shè)計成可耐受一定溫度的材料，本發(fā)明的主動輪和張緊輪的材質(zhì)優(yōu)選石墨，不僅滿足耐溫高，還能防止玻璃絲與之粘連。

加熱爐需要隨牽引出的玻璃絲的狀態(tài)調(diào)整溫度，本發(fā)明利用智能溫控儀表，按pid方式控制加熱溫度，溫度調(diào)節(jié)方便且穩(wěn)定。