ştiri

E-glass (fibră de sticlă fără alcali)Producția în cuptoare cu rezervor este un proces complex de topire la temperatură înaltă. Profilul temperaturii de topire este un punct critic de control al procesului, influențând direct calitatea sticlei, eficiența topirii, consumul de energie, durata de viață a cuptorului și performanța finală a fibrei. Acest profil de temperatură se obține în principal prin ajustarea caracteristicilor flăcării și prin amplificarea energiei electrice.

I. Temperatura de topire a sticlei electrostatice

1. Intervalul temperaturii de topire:

Topirea, clarificarea și omogenizarea completă a sticlei E necesită de obicei temperaturi extrem de ridicate. Temperatura tipică a zonei de topire (punctul fierbinte) variază în general între 1500°C și 1600°C.

Temperatura țintă specifică depinde de:

* Compoziția lotului: Formulele specifice (de exemplu, prezența fluorului, conținut ridicat/scăzut de bor, prezența titanului) afectează caracteristicile de topire.

* Proiectarea cuptorului: Tipul cuptorului, dimensiunea, eficiența izolației și dispunerea arzătorului.

Obiective de producție: Rata de topire dorită și cerințele de calitate a sticlei.

* Materiale refractare: Rata de coroziune a materialelor refractare la temperaturi ridicate limitează temperatura superioară.

Temperatura zonei de limpezire este de obicei puțin mai mică decât temperatura punctului fierbinte (cu aproximativ 20-50°C mai mică) pentru a facilita îndepărtarea bulelor și omogenizarea sticlei.

Temperatura capătului de lucru (avantfocar) este semnificativ mai scăzută (de obicei 1200°C – 1350°C), aducând topitura de sticlă la vâscozitatea și stabilitatea adecvate pentru tragere.

2. Importanța controlului temperaturii:

* Eficiența topirii: Temperaturile suficient de ridicate sunt cruciale pentru a asigura reacția completă a materialelor din amestec (nisip cuarțos, pirofilit, acid boric/colemanit, calcar etc.), dizolvarea completă a granulelor de nisip și eliberarea completă a gazelor. O temperatură insuficientă poate duce la reziduuri de „materie primă” (particule de cuarț netopit), pietre și creșterea numărului de bule.

* Calitatea sticlei: Temperaturile ridicate promovează clarificarea și omogenizarea sticlei topite, reducând defecte precum corzi, bulele și pietrele. Aceste defecte au un impact sever asupra rezistenței fibrelor, ratei de rupere și continuității.

* Vâscozitate: Temperatura influențează direct vâscozitatea sticlei topite. Tragerea fibrelor necesită ca sticla topită să se încadreze într-un anumit interval de vâscozitate.

Coroziunea materialelor refractare: Temperaturile excesiv de ridicate accelerează drastic coroziunea materialelor refractare ale cuptorului (în special a cărămizilor AZS electrofuzate), scurtând durata de viață a cuptorului și introducând potențial pietre refractare.

* Consum de energie: Menținerea temperaturilor ridicate este principala sursă de consum de energie în cuptoarele cu rezervor (reprezentând de obicei peste 60% din consumul total de energie pentru producție). Controlul precis al temperaturii pentru a evita temperaturile excesive este esențial pentru economisirea energiei.

II. Reglarea flăcării

Reglarea flăcării este un mijloc esențial de control al distribuției temperaturii de topire, de realizare a unei topiri eficiente și de protejare a structurii cuptorului (în special a coroanei). Scopul său principal este de a crea un câmp de temperatură și o atmosferă ideale.

1. Parametri cheie de reglementare:

* Raportul combustibil-aer (raport stoichiometric) / Raportul oxigen-combustibil (pentru sistemele oxi-combustibil):

* Scop: Obținerea unei arderi complete. Arderea incompletă irosește combustibil, scade temperatura flăcării, produce fum negru (funingine) care contaminează topitura de sticlă și înfundă regeneratoarele/schimbătoarele de căldură. Excesul de aer transportă o cantitate semnificativă de căldură, reducând eficiența termică și poate intensifica coroziunea prin oxidare a coroanei.

* Reglare: Controlează cu precizie raportul aer-combustibil pe baza analizei gazelor de ardere (conținut de O₂, CO).Sticlă electronicăCuptoarele cu rezervor mențin de obicei conținutul de O₂ din gazele de ardere la aproximativ 1-3% (combustie la presiune ușor pozitivă).

Impactul asupra atmosferei: Raportul aer-combustibil influențează, de asemenea, atmosfera cuptorului (oxidând sau reducând), ceea ce are efecte subtile asupra comportamentului anumitor componente ale amestecului (cum ar fi fierul) și a culorii sticlei. Cu toate acestea, pentru sticla E (care necesită transparență incoloră), acest impact este relativ minor.

* Lungimea și forma flăcării:

* Scop: Formarea unei flăcări care acoperă suprafața topiturii, posedă o anumită rigiditate și are o bună dispersie.

* Flacără lungă vs. flacără scurtă:

* Flacără lungă: Acoperă o suprafață mare, distribuția temperaturii este relativ uniformă și provoacă mai puțin șoc termic la nivelul coroanei. Cu toate acestea, vârfurile locale de temperatură ar putea să nu fie suficient de mari, iar penetrarea în zona de „găurire” a lotului ar putea fi insuficientă.

* Flacără scurtă: Rigiditate puternică, temperatură locală ridicată, penetrare puternică în stratul de amestec, favorizând topirea rapidă a „materiilor prime”. Cu toate acestea, acoperirea este neuniformă, provocând cu ușurință supraîncălzire localizată (puncte fierbinți mai pronunțate) și șocuri termice semnificative la nivelul coroanei și peretelui mamar.

* Reglare: Se realizează prin reglarea unghiului armei arzătorului, a vitezei de ieșire combustibil/aer (raportul impuls) și a intensității turbionării. Cuptoarele moderne cu rezervor utilizează adesea arzătoare reglabile în mai multe etape.

* Direcția flăcării (unghi):

* Scop: Transferul eficient al căldurii către amestec și suprafața de sticlă topită, evitând impactul direct al flăcării pe coroană sau pe peretele sânului.

* Reglare: Reglați unghiurile de înclinare (verticală) și de girație (orizontală) ale pistolului arzător.

* Unghiul de înclinare: Afectează interacțiunea flăcării cu grămada de material („linge grămada”) și acoperirea suprafeței topiturii. Un unghi prea mic (flacăra prea îndreptată în jos) ar putea abraza suprafața topiturii sau grămada de material, provocând o tragere care corodează peretele superior. Un unghi prea mare (flacăra prea îndreptată în sus) are ca rezultat o eficiență termică scăzută și o încălzire excesivă a coroanei.

* Unghiul de girație: Afectează distribuția flăcării pe lățimea cuptorului și poziția punctului fierbinte.

2. Obiectivele reglării flăcării:

* Formați un punct fierbinte rațional: Creați zona cu cea mai ridicată temperatură (punct fierbinte) în partea din spate a rezervorului de topire (de obicei, după compartimentul de topire). Aceasta este zona critică pentru clarificarea și omogenizarea sticlei și acționează ca „motor” care controlează fluxul de sticlă topită (de la punctul fierbinte către încărcătorul de lot și capătul de lucru).

Încălzirea uniformă a suprafeței topitei: Evitați supraîncălzirea sau subrăcirea localizată, reducând convecția neuniformă și „zonele moarte” cauzate de gradienții de temperatură.

* Protejați structura cuptorului: Preveniți impactul flăcării asupra coroanei și peretelui superior, evitând supraîncălzirea localizată care duce la coroziunea refractară accelerată.

* Transfer eficient de căldură: Maximizați eficiența transferului de căldură radiant și convectiv de la flacără la suprafața amestecului și a sticlei topite.

* Câmp de temperatură stabil: Reduceți fluctuațiile pentru a asigura o calitate stabilă a sticlei.

III. Controlul integrat al temperaturii de topire și al reglării flăcării

1. Temperatura este scopul, flacăra este mijlocul: Reglarea flăcării este principala metodă de control al distribuției temperaturii în interiorul cuptorului, în special a poziției punctului fierbinte și a temperaturii.

2. Măsurarea temperaturii și feedback: Monitorizarea continuă a temperaturii se efectuează folosind termocupluri, pirometre cu infraroșu și alte instrumente poziționate în locații cheie din cuptor (încărcătorul de lot, zona de topire, punctul fierbinte, zona de afinare, antefocul). Aceste măsurători servesc drept bază pentru reglarea flăcării.

3. Sisteme de control automat: Cuptoarele moderne cu rezervor de mari dimensiuni utilizează pe scară largă sisteme DCS/PLC. Aceste sisteme controlează automat flacăra și temperatura prin ajustarea unor parametri precum debitul de combustibil, debitul de aer de ardere, unghiul/clapetele arzătorului, pe baza curbelor de temperatură prestabilite și a măsurătorilor în timp real.

4. Echilibrul procesului: Este esențial să se găsească un echilibru optim între asigurarea calității sticlei (topire la temperatură înaltă, clarificare și omogenizare bună) și protejarea cuptorului (evitarea temperaturilor excesive, a impactului cu flacăra), reducând în același timp consumul de energie.