شیشه الکترونیکی (فایبرگلاس بدون قلیا)تولید در کورههای مخزنی یک فرآیند ذوب پیچیده و با دمای بالا است. پروفیل دمای ذوب یک نقطه کنترل فرآیند حیاتی است که مستقیماً بر کیفیت شیشه، راندمان ذوب، مصرف انرژی، عمر کوره و عملکرد نهایی الیاف تأثیر میگذارد. این پروفیل دما در درجه اول با تنظیم ویژگیهای شعله و تقویت الکتریکی حاصل میشود.
I. دمای ذوب شیشه الکترونیکی
۱. محدوده دمای ذوب:
ذوب کامل، شفافسازی و همگنسازی شیشه E معمولاً به دماهای بسیار بالایی نیاز دارد. دمای معمول منطقه ذوب (نقطه داغ) عموماً بین ۱۵۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد است.
دمای هدف خاص به موارد زیر بستگی دارد:
* ترکیب بچ: فرمولاسیونهای خاص (مثلاً وجود فلوئور، محتوای بور بالا/پایین، وجود تیتانیوم) بر ویژگیهای ذوب تأثیر میگذارند.
* طراحی کوره: نوع کوره، اندازه، اثربخشی عایقبندی و چیدمان مشعلها.
* اهداف تولید: نرخ ذوب مطلوب و الزامات کیفیت شیشه.
* مواد نسوز: سرعت خوردگی مواد نسوز در دماهای بالا، دمای بالایی را محدود میکند.
دمای ناحیهی ریزکننده معمولاً کمی پایینتر از دمای نقطهی داغ (تقریباً 20 تا 50 درجهی سانتیگراد پایینتر) است تا حذف حباب و همگنسازی شیشه تسهیل شود.
دمای انتهای کار (پیش کوره) به طور قابل توجهی پایینتر است (معمولاً ۱۲۰۰ تا ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد)، که باعث میشود مذاب شیشه به ویسکوزیته و پایداری مناسب برای کشش برسد.
۲. اهمیت کنترل دما:
* راندمان ذوب: دمای به اندازه کافی بالا برای اطمینان از واکنش کامل مواد اولیه (ماسه کوارتز، پیروفیلیت، اسید بوریک/کولمانیت، سنگ آهک و غیره)، انحلال کامل دانههای ماسه و آزادسازی کامل گاز بسیار مهم است. دمای ناکافی میتواند منجر به باقی ماندن «مواد اولیه» (ذرات کوارتز ذوب نشده)، سنگ و افزایش حبابها شود.
* کیفیت شیشه: دمای بالا باعث شفاف شدن و همگن شدن مذاب شیشه میشود و عیوبی مانند طناب، حباب و سنگ را کاهش میدهد. این عیوب به شدت بر استحکام الیاف، میزان شکست و پیوستگی تأثیر میگذارند.
* ویسکوزیته: دما مستقیماً بر ویسکوزیته مذاب شیشه تأثیر میگذارد. کشش الیاف مستلزم آن است که مذاب شیشه در محدوده ویسکوزیته خاصی قرار داشته باشد.
* خوردگی مواد نسوز: دمای بیش از حد بالا به طور چشمگیری خوردگی مواد نسوز کوره (به ویژه آجرهای AZS الکتروفیوژن شده) را تسریع میکند، عمر کوره را کوتاه میکند و به طور بالقوه سنگهای نسوز را ایجاد میکند.
* مصرف انرژی: حفظ دمای بالا منبع اصلی مصرف انرژی در کورههای مخزنی است (معمولاً بیش از 60٪ از کل مصرف انرژی تولید را تشکیل میدهد). کنترل دقیق دما برای جلوگیری از دمای بیش از حد، کلید صرفهجویی در انرژی است.
دوم. تنظیم شعله
تنظیم شعله، ابزار اصلی کنترل توزیع دمای ذوب، دستیابی به ذوب کارآمد و محافظت از ساختار کوره (بهویژه تاج) است. هدف اصلی آن ایجاد یک میدان دمایی و اتمسفر ایدهآل است.
۱. پارامترهای تنظیم کلیدی:
* نسبت سوخت به هوا (نسبت استوکیومتری) / نسبت اکسیژن به سوخت (برای سیستمهای سوخت اکسیژنی):
* هدف: دستیابی به احتراق کامل. احتراق ناقص باعث هدر رفتن سوخت، کاهش دمای شعله، تولید دود سیاه (دوده) میشود که شیشه مذاب را آلوده میکند و باعث مسدود شدن ریژنراتورها/مبدلهای حرارتی میشود. هوای اضافی گرمای قابل توجهی را از بین میبرد، راندمان حرارتی را کاهش میدهد و میتواند خوردگی اکسیداسیون تاج را تشدید کند.
* تنظیم: نسبت هوا به سوخت را بر اساس آنالیز گاز دودکش (میزان O₂، CO) به طور دقیق کنترل کنید.شیشه الکترونیکیکورههای مخزنی معمولاً میزان O₂ گاز دودکش را در حدود ۱ تا ۳ درصد (احتراق با فشار کمی مثبت) حفظ میکنند.
* تأثیر اتمسفر: نسبت هوا به سوخت نیز بر اتمسفر کوره (اکسیدکننده یا کاهنده) تأثیر میگذارد، که تأثیرات نامحسوسی بر رفتار برخی از اجزای دسته (مانند آهن) و رنگ شیشه دارد. با این حال، برای شیشه E (که به شفافیت بیرنگ نیاز دارد)، این تأثیر نسبتاً جزئی است.
* طول و شکل شعله:
* هدف: تشکیل شعلهای که سطح مذاب را بپوشاند، از استحکام خاصی برخوردار باشد و قابلیت پخشپذیری خوبی داشته باشد.
* شعله بلند در مقابل شعله کوتاه:
* شعله بلند: ناحیه وسیعی را پوشش میدهد، توزیع دما نسبتاً یکنواخت است و شوک حرارتی کمتری به تاج وارد میکند. با این حال، ممکن است پیکهای دمایی محلی به اندازه کافی بالا نباشند و نفوذ به ناحیه «حفاری» دستهای ممکن است ناکافی باشد.
* شعله کوتاه: سفتی شدید، دمای موضعی بالا، نفوذ قوی به لایه بچ، منجر به ذوب سریع «مواد اولیه» میشود. با این حال، پوشش ناهموار است و به راحتی باعث گرم شدن بیش از حد موضعی (نقاط داغ برجستهتر) و شوک حرارتی قابل توجه به تاج و دیواره سینه میشود.
* تنظیم: با تنظیم زاویه تفنگ مشعل، سرعت خروج سوخت/هوا (نسبت تکانه) و شدت چرخش حاصل میشود. کورههای مخزنی مدرن اغلب از مشعلهای قابل تنظیم چند مرحلهای استفاده میکنند.
* جهت شعله (زاویه):
* هدف: انتقال مؤثر گرما به بچ و سطح مذاب شیشه، بدون برخورد مستقیم شعله به تاج یا دیواره سینه.
* تنظیم: زاویههای گام (عمودی) و انحراف (افقی) تفنگ مشعل را تنظیم کنید.
* زاویه گام: بر تعامل شعله با توده بچ ("لیسیدن بچ") و پوشش سطح مذاب تأثیر میگذارد. زاویهای که خیلی کم باشد (شعله خیلی رو به پایین باشد) ممکن است سطح مذاب یا توده بچ را بسوزاند و باعث انتقال حرارت شود که دیواره سینه را میخورد. زاویهای که خیلی زیاد باشد (شعله خیلی رو به بالا باشد) منجر به راندمان حرارتی پایین و گرمایش بیش از حد تاج میشود.
* زاویه انحراف: بر توزیع شعله در عرض کوره و موقعیت نقطه داغ تأثیر میگذارد.
۲. اهداف تنظیم شعله:
* ایجاد یک نقطه داغ منطقی: بالاترین ناحیه دما (نقطه داغ) را در قسمت عقب مخزن ذوب (معمولاً بعد از لانه سگ) ایجاد کنید. این ناحیه بحرانی برای شفافسازی و همگنسازی شیشه است و به عنوان "موتور" کنترل جریان مذاب شیشه (از نقطه داغ به سمت شارژر دستهای و انتهای کار) عمل میکند.
* گرمایش یکنواخت سطح مذاب: از گرم شدن بیش از حد یا سرد شدن بیش از حد موضعی جلوگیری کنید، همرفت ناهموار و "مناطق مرده" ناشی از گرادیان دما را کاهش دهید.
* محافظت از سازه کوره: جلوگیری از برخورد شعله به تاج و دیواره سینه، و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد موضعی که منجر به خوردگی سریع نسوز میشود.
* انتقال حرارت کارآمد: به حداکثر رساندن راندمان انتقال حرارت تابشی و همرفتی از شعله به بچ و سطح مذاب شیشه.
* میدان دمایی پایدار: نوسانات را کاهش دهید تا کیفیت شیشه پایدار تضمین شود.
III. کنترل یکپارچه دمای ذوب و تنظیم شعله
۱. دما هدف است، شعله وسیله: تنظیم شعله روش اصلی برای کنترل توزیع دما در کوره، به ویژه موقعیت و دمای نقطه داغ است.
۲. اندازهگیری دما و بازخورد: پایش مداوم دما با استفاده از ترموکوپلها، پیرومترهای مادون قرمز و سایر ابزارهایی که در مکانهای کلیدی کوره (شارژر بچ، منطقه ذوب، نقطه داغ، منطقه تصفیه، کوره اولیه) قرار گرفتهاند، انجام میشود. این اندازهگیریها به عنوان مبنایی برای تنظیم شعله عمل میکنند.
۳. سیستمهای کنترل خودکار: کورههای مخزنی مدرن در مقیاس بزرگ به طور گسترده از سیستمهای DCS/PLC استفاده میکنند. این سیستمها به طور خودکار شعله و دما را با تنظیم پارامترهایی مانند جریان سوخت، جریان هوای احتراق، زاویه/دمپرهای مشعل، بر اساس منحنیهای دمای از پیش تعیین شده و اندازهگیریهای بلادرنگ، کنترل میکنند.
۴. تعادل فرآیند: یافتن تعادل بهینه بین تضمین کیفیت شیشه (ذوب در دمای بالا، شفافسازی خوب و همگنسازی) و محافظت از کوره (اجتناب از دمای بیش از حد، برخورد شعله) ضمن کاهش مصرف انرژی، ضروری است.
زمان ارسال: ۱۸ ژوئیه ۲۰۲۵