[实用新型]一种改善预制棒应力的退火装置

说明书

本实用新型提供一种改善预制棒应力的退火装置，包括塔架、退火炉和夹具平台，塔架上安装有退火炉，塔架的上部设置夹具平台，夹具平台可相对于塔架上下滑动；退火炉包括外罩、保温层、炉芯管、加热装置、盖板和底板，炉芯管包括上下分布的第一炉芯管和第二炉芯管，保温层和外罩均由上下竖直分布的四部分组成，每部分之间留有间隙，预制棒烧结结束后，转移至夹具平台处并与之固定连接，通过夹具平台向下滑动进入退火炉内进行退火操作。本实用新型当预制棒意外坠落时，只需要更换下部炉心管即可，而避免炉心管整体损坏，节省了炉心管的成本；夹具平台可相对于塔架水平方向或者竖直方向移动，可以实现夹具下方的预制棒和退火炉心管同心度的一致性。

技术领域

本实用新型属于光纤预制棒制造和研发技术领域，具体涉及一种改善预制棒应力的退火装置。

背景技术

从20世纪70年代末期以来，美国Corning 公司开发出了适合光纤大规模生产的管外汽相沉积法工艺，其后OVD工艺（管外汽相沉积法）又有不断改进，目前已开发出第7代工艺，使生产效率得到极大提高，生产成本大幅度降低。日本NTT推出了汽相轴相沉积法工艺，早期光纤预制棒的生产均采用“一步法”，即通过选定的工艺技术直接进行预制棒芯层及包层的生产，该方法受外围技术设备和工艺技术本身的制约，生产出的预制棒单棒可拉丝长度受到了极大地限制，妨碍了生产效率的提高。目前，预制棒的生产多采用“两步法”复合工艺技术，即先制造预制棒芯棒，然后在芯棒外采用不同技术制造外包层或直接套管，在不影响光纤性能的同时增加预制棒单棒可拉丝长度，提高生产效率，降低光纤生产成本。

目前VAD（汽相轴向沉积法）+OVD（管外汽相沉积法）是最常用的预制棒制备方法。VAD沉积工艺制备的多孔疏松体体经过高温烧结，SiO₂微粒间相互接触的部位先液化，并逐渐排除颗粒间隙气体，最终相互熔融，收缩成闭孔，然后闭孔继续收缩直至消失，制备出无气泡的透明的芯棒烧结体。一次成型的VAD芯棒烧结体都不可能做的太长，因此需要将芯棒烧结体拉伸到所需直径，再进入外包层工序。芯棒的质量直接关系到光纤预制棒和光纤光缆的质量，在芯棒的生产和加工过程中芯棒内部及表面的纯度或受污染程度对芯棒的质量有很大的影响。

OVD（管外汽相沉积法）将一根芯棒在水平车床上沿纵轴旋转并往复移动，将高纯度的原料化合物，如SiCl₄，GeCl₄等，通过氢氧焰或甲烷焰火炬喷到芯棒上，高温下水解产生的氧化物玻璃微粒粉尘，沉积在芯棒上，最终形成多孔预制棒疏松体，沉积结束后，将多孔预制棒疏松体送入高温烧结炉内，在1100~1200℃的高温下，进行脱水处理，即在氯气的作用下将预制棒疏松体中的羟基置换出来，然后在1450~1600℃的高温环境下烧缩成透明的无气泡的预制棒；最后进行退火处理以消除残余应力和残留的He。在烧结的过程中SiO₂微粒间相互接触的部位先液化，并逐渐排除颗粒间隙气体，最终相互熔融，收缩成闭孔，然后闭孔继续收缩直至消失，制备出无气泡的透明的预制棒。

传统的预制棒退火过程退火温度太低或者退火时间太短，退火结束后直接从退火炉内提出，随室温自然冷却，因炉内温度和炉外的温度差异较大，预制棒的表面温度和预制棒的内部温度有较大的温度差，在热胀冷缩的作用机理下，预制棒的芯棒和把棒接口处容易产生微裂纹，个别情况下会导致裂纹扩展，预制棒从芯棒和把棒接口处发生开裂，导致预制棒坠落炉心管。此外，采用恒温退火工艺进行退火的预制棒残余应力较大，预制棒虽经过长时间退火，棒身内部仍有较多的肉眼不可见的小气泡，在后续的运输和拉丝过程中气泡在高温条件下会导致光纤强度降低从而发生“拉丝塔断”现象，容易产生开裂和气线，含有气线的光纤制造成光缆，在光缆施工熔接过程中，容易发生无法融接或“炸缆”现象，造成重大质量事故；同时，若退火温度和升降温速度不合理会导致预制棒芯层和包层界面易析晶产生白色不透明组织影响预制棒强度，在拉丝过程中易塔断。