[发明专利]一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤加工技术领域，具体涉及一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法。

背景技术

由于石墨具有优良的热传导性能及热震稳定性，因此一直被用做拉丝炉中心管的最佳材料。但石墨材料也有其致命的弱点：高温下会和O2发生反应而被快速氧化。中心管的氧化不但会降低其使用寿命，而且氧化后产生的残留物会和预制棒及裸光纤接触，从而恶化光纤强度。

目前主流光纤产生厂商用于拉丝的预制棒直径越来越大，主要分布在160～200mm范围内。对于这种大尺寸的预制棒，拉丝收尾时提升尾棒的过程中很容易在中心管内产生很强的烟囱效应，从而导致一定量的O2从炉底被吸入到中心管内并对其进行氧化。另外，大尺寸的拉丝炉冷炉速率低，冷炉时间长，这样严重降低了拉丝塔的设备效率。

目前拉丝炉内使用的工艺气体主要是Ar和He的混合气体，或纯He。这两种气体特别是He的价格都比较高，已经成为光纤生产成本的重要组成部分。He由于被美国定义为战略物质而被限制出口，而美国又是He的最大产区和出口国，所以其气体来源越来越紧张，价格也有大幅上涨的趋势。

由于目前国内拉丝产能越来越大，而且工艺日渐成熟。光纤制造成本逐渐成为光纤的核心竞争力，而提高设备效率、减少光纤强度报废及减少Ar和He等工艺气体的用量是降低光纤成本的有效途径。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种降低预制棒拉丝收尾时石墨中心管氧化概率、提高拉丝炉冷却速率、减少冷却时间、降低非拉丝时间段内工艺气体Ar和He的消耗、降低光纤成本的降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其包括以下步骤：

（1）剪断光纤，保持尾棒位置不动，立即关闭拉丝炉加热装置使其自然冷却；

（2）拉丝炉温度低于1700℃时，向石墨中心管内喷吹大于60L/min的高纯氮气，同时减少拉丝炉内Ar和He的气体总流量至零；

（3）在大于60L/min的高纯氮气的保护下提升尾棒至炉外；

（4）拉丝炉温度降低到50℃时，将高纯氮气流量降低到25L/min；

（5）清洗拉丝炉，架装预制棒；

（6）打开拉丝炉加热装置；

（7）恢复Ar和He的气体总流量至25L/min，同时减少高纯氮气的流量至零。

上述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其所述的步骤（2）中高纯氮气是通过一个大流量MFC（质量流量计）或多个小流量的MFC引入并通过工艺气体分流环喷吹。

上述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其所述的MFC通过拉丝炉的主PLC或单独PLC对其开关或流量斜坡进行控制。

上述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其所述的步骤（2）、（4）、（7）中气体流量的调节均采用斜坡控制方法。

上述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其所述的斜坡长度大于30秒。

上述的一种降低石墨中心管氧化概率的冷炉方法，其所述的斜坡长度为2分钟。

有益效果：

本发明在拉丝收尾提升尾棒的过程中，采用大流量高纯氮气保护的方式，可以有效的防止和缓解石墨中心管的氧化，从而延长了石墨中心管的使用寿命，减少了光纤的强度报废比例。采用大流量高纯氮气吹扫的方式，可以大幅度减少拉丝炉冷却的时间，从而提高拉丝塔的设备使用效率。在拉丝炉冷却、架装预制棒、清洗或维修拉丝炉过程中，石墨中心管内价格较高He和Ar被价格低廉的氮气替代，大幅度降低了光纤生产成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的相应操作及炉温和气流变化示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

图1是本发明的工艺及操作过程示意图，用于说明在关炉降温过程中的相应操作、拉丝炉内的气体流量及气体类型变化、气体流量变化的斜坡控制以及整个过程的拉丝炉温度的变化。图1中包含了一个清炉的操作，该操作并非每次降温之后都要进行。

参照图1，本发明的操作步骤如下：