坩埚式拉丝技术

传统的坩埚拉丝控制对象主要包括：漏板控制、电熔控制、加球控制三方面。其控制方式对应为：漏板控制一般采用恒压控制，也有少数采用恒温控制方式；电熔控制基本是恒流仪表控制；加球控制多是不连续的间断式加球控制。这些控制方式虽然可以满足基本生产要求，但对于高质量要求的玻纤细纱来说，仍存在以下主要缺陷：(1)漏板电流电压控制精度不高，漏板温度波动大，纱的线密度波动较大。(2)各种现场应用的仪器仪表与生产工艺结合性较差，没有针对坩埚法玻璃熔制的特点进行生产过程的控制。(3)故障率较高，稳定性差等。因而需要生产过程进行精密控制，以提高产品质量及稳定性。

坩埚法玻璃纤维拉丝精密控制技术与现有技术相比，拉制过程的控制对象范围和控制要求精度更高，稳定性和可靠性更高。控制对象范围增加，包括：

(1)漏板恒温恒压控制。

(2)电熔控制与坩埚炉型的合理集合。

(3)加球控制要求采用连续式加球，以减小间断式加球对系统液位及温度的冲击而引起固有缺点。

(4)涂油器也要求变频调速控制以使内外层浸润济一致。

(5)拉丝机控制与漏板温度变化规律的结合等。不仅对以上控制对象增加要求，而且控制精度和控制效果也有更高要求。

坩埚式拉丝技术又称“坩埚式馈料拉丝技术”。制造光纤用材料在坩埚容器内重新熔融并从坩埚底部的喷嘴流出拉制成纤维的拉丝技术。制造无包层和塑料包层光纤时用单只坩埚馈送玻璃料拉丝。制造自聚焦型或梯度型光纤时，用两只同心套装的坩埚，中心坩埚馈送纤芯玻璃料，外层坩埚馈送包层玻璃料，拉丝时打开喷嘴，两种玻璃熔体一起由啧嘴流出并拉成纤维。

由于中心坩埚的喷嘴位于外层坩埚喷嘴的上方，两种玻璃熔体相互接触，玻璃内活动性离子就可渗透或扩散从而形成折射率分布的光纤。双坩埚拉丝技术与固态管棒法拉丝技术相比，制造的光纤的芯和包层界面质量高，容易制造梯度(渐变)型光纤。双坩埚拉丝技术已广泛用于制造多组份玻璃光纤、氟化物玻璃光纤和硫族玻璃光纤。

坩埚法拉丝作为我国特有的玻璃纤维生产技术，其投资少，生产调整灵活，在我国中小型玻纤企业应用广泛。近年来，坩埚法拉丝在增产增效、节能降耗等方面有了明显的进步，但在产品质量上，与池窑拉丝产品的差距越来越大，尤其体现在纤维基本性能上，如线密度、浸润剂涂覆的均匀性等方面。其原因不仅在于坩埚法生产固有的热容量小、工艺不易稳定的缺陷，而且与所采用的落后的生产过程控制技术有很大关系，尤其是目前坩埚法拉制的细纱产品，控制技术对产品质量的影响更大。

采用恒压、恒温及无扰动切换控制装置，采用性能、控制调节质量和稳定性更好的移相功率调节器调节漏板变压器的输出功率，取代传统的可控硅触发回路;采用5位高精度温度控制器，确保漏板温度精度高，周期震荡幅度小；电压信号的采样也使用独立的高精度真有效值电压变送器，保证电压采样信号不失真，这样即使是恒压控制时,系统也具有很好的稳定性。

与传统的恒压仪表控制相比，在电压信号采样、控制仪表的控制精度和输出功率触发等诸多环节上完全提高一大步，系统具有恒温、恒压与它们的串级控制，使得系统在信号抗干扰、信号漂移、触发稳定性和控制精度上都获得很大提高和改进。在系统升温和拉丝过程中方便地使用恒压控制和恒温控制的无扰动切换功能。

通常采用的封闭式镁合金熔炼坩埚的结构与普通的敞开式坩埚有较大的区别。为了通入保护气体，坩埚必须具有封闭的结构（非密闭会有保护气体泄漏）。下图所示为坩埚的结构示意图。

坩埚盖具有非常重要的功能。一方面，在它上面有加料口、清理口和熔池热电偶的入口，另一方面，它阻隔了金属镁液与周围的空气。坩埚盖的密封作用可防止空气进入熔化状态的镁液中，加上在坩埚内部通入保护性气体，从而避免了镁的氧化和燃烧，减少了金属镁的损失。

镁合金的熔炉大多采用双层坩埚结构。坩埚内层为耐热低合金钢板，外层为高镍铬不锈钢板。两层钢板最好是紧密结合的复合材料结构。这样，与镁液接触的内—层坩埚不含Ni等降低耐腐蚀性的元素，避免了对镁液的污染；另一方面，外层坩埚具有高温抗氧化性，虽然与空气接触，但不会产生氧化皮的脱落，没有剧烈的氧化，从而具有较长的寿命。

双层坩埚的另一突出优点是保证了安全性。即使内层坩埚产生裂纹等破坏现象而发生镁液泄漏时，由于有外层坩埚的阻挡作用，也不会发生镁液的燃烧。但是不足之处是传热效率会降低。

坩埚式电阻炉系周期作业式，坩埚式电阻炉的炉壳由优质钢板焊接而成圆柱体，内炉衬由碳化硅或聚轻高铝耐火材料制成。炉衬内加热元件由合金丝烧制而成，坩埚式电阻炉的电炉门通过铰链固定在电炉面板上，炉门开启灵活。坩埚式电阻炉的额定温度有1000~1600℃内的多种选择。

镁熔体不会像铝熔体一样与铁发生反应，因此可以用铁坩埚熔化镁合金并盛装熔体。通常采用低碳钢坩埚来熔炼镁合金和浇注铸件，特别是在制备大型镁合金铸件时，大多采用低碳钢坩埚，

熔炼镁合金的坩埚容量一般在50~350kg范围内。小型坩埚常常采用w<0.12%的低碳钢焊接件制作；镍和铜严重影响镁合金的耐蚀性，因此钢坩埚中这两种元素的（质量分数）应分别控制在0. 10%以下。熔炼镁合金之前，按下图要求准备坩埚。

旧坩埚可继续使用的最小壁厚要求见下图。

在镁合金的熔炼过程中，特别是采用熔剂熔炼工艺时，通常会在坩埚底部形成热导率较低的残渣。如果不定期清除这些残渣，则会导致坩埚局部过热，并且坩埚表面会生成过量的氧化皮。坩埚壁上沉积过量的氧化物也会导致坩埚局部过热。因此，记录每个坩埚熔化炉料的次数应当作为一项日常安全措施。坩埚必须定期用水浸泡，去除所有的结垢。通常无熔剂熔炼方法的结垢比较少。