本發(fā)明涉及一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)爐及其燒結(jié)方法，屬于光纖。

背景技術(shù)：

1、光纖預(yù)制棒是制造光纖的基礎(chǔ)材料，其內(nèi)部折射率能有效控制光的傳播，其結(jié)構(gòu)直接決定了光纖的最終傳輸性能。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，其制備精細(xì)度越來越高，目前其一般采用兩步法進(jìn)行制備，具體而言，先制備芯棒，然后在芯棒外面沉積包層或者設(shè)置套管；沉積包層一般采用軸向氣相沉積法或者外部氣相沉積法，這兩種方案均會涉及脫水燒結(jié)工序和退火脫氣工序。其中脫水燒結(jié)工序的具體作用是將密度小不透明的芯棒疏松體經(jīng)過高溫轉(zhuǎn)化為致密化透明化的玻璃體，退火脫氣工序是利用高溫下氣體的熱擴(kuò)散原理去除芯棒中的微氣泡，其中前一工序關(guān)系到光纖預(yù)制棒是否為低水峰光纖預(yù)制棒，后一工序關(guān)系到光纖拉絲過程中的韌性和直徑波動情況，二者均必不可少。

2、業(yè)內(nèi)采用的主流工藝為脫水-燒結(jié)-退火脫氣工序三段式設(shè)計(jì)以保證每個步驟具有充分的反應(yīng)時(shí)間。

3、這種工藝中存在三個問題：其一設(shè)備過多，需要極大面積的廠房進(jìn)行設(shè)備布置，占地面積大且成本投入過高；其二各流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)之間工時(shí)過長，典型工藝整體時(shí)長為35～42小時(shí)之間，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率；其三退火脫氣環(huán)節(jié)中使用的高成本氦氣回收率過低，導(dǎo)致生產(chǎn)流程整體成本提升。

4、為了提升效率，申請?zhí)枮?018221531108的中國專利對脫水-燒結(jié)進(jìn)行打通，設(shè)計(jì)了一種上下結(jié)構(gòu)的脫水燒結(jié)爐，但其未能實(shí)現(xiàn)上下爐燒結(jié)時(shí)間的精確控制，且由于制備工藝過于復(fù)雜，再生產(chǎn)過程中往往由于工藝控制偏差導(dǎo)致光纖預(yù)制棒中氣泡過高而無法進(jìn)行拉伸，這一現(xiàn)象嚴(yán)重影響了產(chǎn)品良率。

5、光纖預(yù)制棒行業(yè)是重資產(chǎn)行業(yè)，其地皮占地面積大、設(shè)備多，生產(chǎn)周期長，這些都對公司資金流帶來巨大壓力。在光纖預(yù)制棒的制備工藝中，其主流的，

6、脫水燒結(jié)工序中一般將疏松體在10-12mm/min的速度下進(jìn)行脫水，然后在3-4mm/min的速度下進(jìn)行燒結(jié)，然再將完成燒結(jié)的疏松體惰性氣體保護(hù)下沉積22-26h。該工藝中，脫水燒結(jié)之前需要對燒結(jié)爐進(jìn)行預(yù)熱處理，完成燒結(jié)后的沉積過程中燒結(jié)爐一般待機(jī)處理，其待機(jī)溫度普遍為800℃，過程中需要消耗大量能源進(jìn)行維持。如何處理好工藝之間的銜接關(guān)系，利用燒結(jié)與沉積之間的時(shí)間差，成為提升企業(yè)生產(chǎn)率需要解決的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)爐及其燒結(jié)方法以解決上述背景中的技術(shù)問題。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)爐的技術(shù)方案是：

3、包括激光收發(fā)器、石英爐芯管、燒結(jié)爐，所述燒結(jié)爐包括同心設(shè)置的上燒結(jié)爐與下燒結(jié)爐，所述石英爐芯管同心設(shè)置在燒結(jié)爐內(nèi)；

4、所述石英爐芯管下方設(shè)有進(jìn)氣口，上方設(shè)有出氣口；

5、所述石英爐芯管中心設(shè)有燒結(jié)引桿，所述石英爐芯管與燒結(jié)引桿上分別設(shè)有配套的固定裝置；

6、所述激光收發(fā)器設(shè)置在上燒結(jié)爐頂端及石英爐芯管入口。

7、上述結(jié)構(gòu)中，進(jìn)氣口通入氣體為氯氣、氧氣、氦氣等工藝氣體；出氣口設(shè)有抽風(fēng)裝置，抽出廢氣通往廢氣處理系統(tǒng)。

8、使用時(shí)，將芯棒疏松體從上燒結(jié)爐放入，在燒結(jié)引桿的牽引下進(jìn)行縱向運(yùn)動，芯棒疏松體先后經(jīng)過上燒結(jié)爐與下燒結(jié)爐，利用激光收發(fā)器控制其下降高度，控制燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間，同時(shí)從進(jìn)氣口通入氣體，保持一段時(shí)間后即可完成燒結(jié)脫水工序和退火脫氣工序，制備完成后，將芯棒從石英爐芯管中取出即可。

9、上述結(jié)構(gòu)的一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)爐具有上下雙燒結(jié)構(gòu)，其上下布置，結(jié)構(gòu)簡約，有利于節(jié)約空間；其燒結(jié)爐的上半段進(jìn)行脫水的同時(shí)，下半段可以同時(shí)進(jìn)行燒結(jié)，其上燒結(jié)爐與下燒結(jié)爐可以連通，其下燒結(jié)爐升溫速度快，有利于提升燒結(jié)速度，提升生產(chǎn)效率；其結(jié)構(gòu)中的下燒結(jié)爐還可兼具脫氣功能，可在完成燒結(jié)后直接進(jìn)行脫氣處理，節(jié)約了脫氣設(shè)備。

10、本方案設(shè)計(jì)的一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)爐同時(shí)具備節(jié)約成本和簡化生產(chǎn)流程的作用。

11、進(jìn)一步或可選的，為了使燒結(jié)引桿在石英爐芯管中更好地進(jìn)行固定，所述配套固定裝置為最少二階的法蘭和石英環(huán)及連接套，其中所述法蘭設(shè)置在石英爐芯管上方并與其匹配，所述連接套設(shè)置在燒結(jié)引桿下方，所述石英環(huán)分為法蘭石英環(huán)及連接套石英環(huán)，所述法蘭石英環(huán)與燒結(jié)引桿垂直固定連接并與法蘭遠(yuǎn)離燒結(jié)引桿的一階內(nèi)環(huán)相匹配，所述連接套石英環(huán)設(shè)置在連接套上方并與石英爐芯管內(nèi)徑間隙匹配。

12、使用時(shí)，將芯棒疏松體掛在連接套上，然后將法蘭石英環(huán)放在法蘭內(nèi)，將連接套石英環(huán)放入石英爐芯管中，防止過程中注意芯棒疏松體垂直下降，在連接套石英環(huán)觸碰到石英爐芯管時(shí)及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免二者發(fā)生劇烈摩擦對石英爐芯管造成損壞。

13、進(jìn)一步或可選的，為了獲得更好的密封效果，所述法蘭為三階法蘭，所述法蘭石英環(huán)分為第一法蘭石英環(huán)與第二法蘭石英環(huán)，所述法蘭的第一階與第一石英環(huán)匹配，第二階與第二石英環(huán)匹配，第三階與石英爐芯管內(nèi)徑相同。

14、使用時(shí)直接將法蘭的第三階與石英爐芯管進(jìn)行連接，將第二法蘭石英環(huán)蓋在石英爐芯管開口處對其進(jìn)行密封。

15、上述所有法蘭及石英環(huán)結(jié)構(gòu)中，石英環(huán)表面均為磨砂材質(zhì)，第一法蘭石英環(huán)外徑400mm，第二法蘭石英環(huán)外徑320mm，連接套石英環(huán)外徑260mm；法蘭第一階內(nèi)徑450mm，第二階內(nèi)徑為360mm，第三階內(nèi)徑與石英爐芯管內(nèi)徑相同，均為300mm。

16、進(jìn)一步或可選的，為了使加熱溫度均勻性更好、使燒結(jié)爐壽命更長，所述燒結(jié)爐具有采用靜壓成型工藝制備的石墨加熱件，具體的，上燒結(jié)爐石墨加熱件高度為400mm；下燒結(jié)爐石墨加熱件高度為800mm。

17、本發(fā)明還提供一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)方法，其采用上述燒結(jié)爐進(jìn)行工作，具體包括以下步驟：

18、s1：將燒結(jié)引桿提升至石英爐芯管上方，將芯棒疏松體掛在燒結(jié)引桿上，調(diào)整直線度保證燒結(jié)引桿帶動芯棒疏松體旋轉(zhuǎn)過程中不會碰到石英爐芯管的側(cè)壁；

19、s2：將燒結(jié)引桿下降直至芯棒疏松體達(dá)到上燒結(jié)爐上端；

20、s3：將燒結(jié)爐進(jìn)行升溫，自下部進(jìn)氣口充入氯氣和氧氣，燒結(jié)引桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊下降；

21、s4：當(dāng)下降至芯棒疏松體上端與下燒結(jié)爐上端齊平時(shí)關(guān)閉氧氣，改為通入氦氣與氯氣，同時(shí)燒結(jié)引桿繼續(xù)下降；

22、s5：當(dāng)芯棒疏松體上部與下燒結(jié)爐的加熱件平齊后燒結(jié)引桿停止下降，在一定時(shí)間內(nèi)保持溫度不變；

23、s6：對上燒結(jié)爐及下燒結(jié)爐進(jìn)行降溫，芯棒疏松體在燒結(jié)爐內(nèi)保持一定時(shí)間內(nèi)靜止。

24、進(jìn)一步或可選的，為了使得燒結(jié)效果更加致密化透明化，所述步驟s3中上燒結(jié)爐溫度為1100-1200℃，下燒結(jié)爐溫度為1500-1600℃，氯氣流量為0-1.5l/min，氧氣流量為0-1.2l/min；

25、所述步驟s4中氦氣流量為5-20l/min，氯氣流量為0-0.3l/min。

26、進(jìn)一步或可選的，為了使得燒結(jié)更均勻，所述步驟s3中燒結(jié)引桿旋轉(zhuǎn)速度為3-8rpm，下降速度為8-18mm/min；

27、所述步驟s4中燒結(jié)引桿下降速度3-8mm/min。

28、進(jìn)一步或可選的，為了使得去氣泡更充分，所述步驟s5中溫度保持時(shí)間為5-10min。

29、進(jìn)一步或可選的，活了獲得更好的沉積效果，所述步驟s6中，上燒結(jié)爐降溫至1150℃，下燒結(jié)爐降溫至待機(jī)溫度，芯棒疏松體靜止時(shí)間為8-14h。

30、采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果：

31、(1)本技術(shù)的一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)爐具有上下雙燒結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡約，有利于節(jié)約空間；其燒結(jié)爐的上半段進(jìn)行脫水的同時(shí)，下半段可以同時(shí)進(jìn)行燒結(jié)，其上燒結(jié)爐與下燒結(jié)爐可以連通，其下燒結(jié)爐升溫速度快，有利于提升燒結(jié)速度，提升生產(chǎn)效率；其結(jié)構(gòu)中的下燒結(jié)爐還可兼具脫氣功能，可在完成燒結(jié)后直接進(jìn)行脫氣處理，節(jié)約了脫氣設(shè)備和脫氣流程；總體而言，本方案設(shè)計(jì)的一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)爐同時(shí)具備節(jié)約成本和簡化生產(chǎn)流程的作用；氣泡個數(shù)可以穩(wěn)定控制在個位數(shù)，使得氣泡因素導(dǎo)致的報(bào)廢接近消除；且由于有效消除了氣泡，光纖整體衰減率大大降低，可極大程度上提升光纖的通信速率。采用本方案，氣泡個數(shù)可以穩(wěn)定控制在個位數(shù)，使得氣泡因素導(dǎo)致的報(bào)廢接近消除；且由于有效消除了氣泡，光纖整體衰減率大大降低，可極大程度上提升光纖的通信速率。

32、(2)本技術(shù)的一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)爐設(shè)置有法蘭和石英環(huán)及連接套，可以使燒結(jié)引桿在石英爐芯管中更好地進(jìn)行固定。

33、(3)本技術(shù)的一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)爐具有上下雙燒結(jié)構(gòu)還設(shè)置有三階法蘭結(jié)構(gòu)和具備密封效果的第二法蘭石英環(huán)，可以獲得更好的密封效果。

34、(4)本技術(shù)的一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)爐采用靜壓成型工藝制備的石墨加熱件，可以使加熱溫度均勻性更好、使燒結(jié)爐壽命更長。

35、(5)本技術(shù)還提供了一種一種光纖預(yù)制棒疏松體一體化燒結(jié)方法，其有效利用了沉積工序與燒結(jié)工序生產(chǎn)單位產(chǎn)品的時(shí)間差，省去了單獨(dú)的脫氣工序、流程和設(shè)備，減少設(shè)備閑置的時(shí)間，提高設(shè)備開機(jī)率，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。