novice

E-steklo (steklena vlakna brez alkalij)Proizvodnja v rezervoarnih pečeh je kompleksen proces taljenja pri visokih temperaturah. Profil temperature taljenja je ključna nadzorna točka procesa, ki neposredno vpliva na kakovost stekla, učinkovitost taljenja, porabo energije, življenjsko dobo peči in končno zmogljivost vlaken. Ta temperaturni profil se doseže predvsem s prilagajanjem značilnosti plamena in električnim povečanjem temperature.

I. Temperatura taljenja E-stekla

1. Območje temperature taljenja:

Popolno taljenje, bistrenje in homogenizacija E-stekla običajno zahtevajo izjemno visoke temperature. Tipična temperatura tališča (vročih točk) se običajno giblje od 1500 °C do 1600 °C.

Specifična ciljna temperatura je odvisna od:

* Sestava serije: Specifične formulacije (npr. prisotnost fluora, visoka/nizka vsebnost bora, prisotnost titana) vplivajo na talilne lastnosti.

* Zasnova peči: Vrsta peči, velikost, učinkovitost izolacije in razporeditev gorilnikov.

* Proizvodni cilji: Želena hitrost taljenja in zahteve glede kakovosti stekla.

* Ognjevzdržni materiali: Hitrost korozije ognjevzdržnih materialov pri visokih temperaturah omejuje zgornjo temperaturo.

Temperatura območja bistrenja je običajno nekoliko nižja od temperature vroče točke (približno 20–50 °C nižja), da se olajša odstranjevanje mehurčkov in homogenizacija stekla.

Temperatura delovnega konca (predpečja) je bistveno nižja (običajno 1200 °C–1350 °C), zaradi česar steklena talina doseže ustrezno viskoznost in stabilnost za vlečenje.

2. Pomen nadzora temperature:

* Učinkovitost taljenja: Zadostno visoke temperature so ključne za zagotovitev popolne reakcije mešalnih materialov (kremenov pesek, pirofilit, borova kislina/kolemanit, apnenec itd.), popolno raztapljanje peščenih zrn in temeljito sproščanje plinov. Nezadostna temperatura lahko povzroči ostanke "surovine" (nestopljeni kremenčevi delci), kamenje in povečano količino mehurčkov.

* Kakovost stekla: Visoke temperature spodbujajo bistrenje in homogenizacijo steklene taline, kar zmanjšuje napake, kot so vrvice, mehurčki in kamenčki. Te napake močno vplivajo na trdnost vlaken, stopnjo loma in kontinuiteto.

* Viskoznost: Temperatura neposredno vpliva na viskoznost steklene taline. Vlečenje vlaken zahteva, da je steklena talina v določenem območju viskoznosti.

* Korozija ognjevzdržnih materialov: Pretirano visoke temperature drastično pospešijo korozijo ognjevzdržnih materialov peči (zlasti elektrotaljenih opek AZS), kar skrajša življenjsko dobo peči in lahko povzroči nastanek ognjevzdržnih kamnov.

* Poraba energije: Vzdrževanje visokih temperatur je glavni vir porabe energije v cisternah (običajno predstavlja več kot 60 % celotne porabe energije v proizvodnji). Natančen nadzor temperature za preprečevanje previsokih temperatur je ključnega pomena za varčevanje z energijo.

II. Regulacija plamena

Regulacija plamena je ključno sredstvo za nadzor porazdelitve temperature taljenja, doseganje učinkovitega taljenja in zaščito strukture peči (zlasti krone). Njen glavni cilj je ustvariti idealno temperaturno polje in atmosfero.

1. Ključni parametri regulacije:

* Razmerje med gorivom in zrakom (stehiometrično razmerje) / Razmerje med kisikom in gorivom (za sisteme s kisikom in gorivom):

* Cilj: Doseči popolno zgorevanje. Nepopolno zgorevanje povzroča zapravljanje goriva, znižuje temperaturo plamena, proizvaja črn dim (saje), ki onesnažuje stekleno talino in maši regeneratorje/izmenjevalnike toplote. Presežek zraka odnaša znatno količino toplote, kar zmanjšuje toplotno učinkovitost in lahko okrepi korozijo zaradi oksidacije krone.

* Nastavitev: Natančno uravnavanje razmerja med zrakom in gorivom na podlagi analize dimnih plinov (vsebnost O₂, CO).E-stekloPeči s rezervoarjem običajno vzdržujejo vsebnost O₂ v dimnih plinih na približno 1–3 % (zgorevanje z rahlo pozitivnim tlakom).

* Vpliv atmosfere: Razmerje med zrakom in gorivom vpliva tudi na atmosfero v peči (oksidacijo ali redukcijo), kar ima subtilne učinke na obnašanje nekaterih komponent zmesi (kot je železo) in barvo stekla. Vendar pa je pri E-steklu (ki zahteva brezbarvno prosojnost) ta vpliv relativno majhen.

* Dolžina in oblika plamena:

* Cilj: Oblikovati plamen, ki pokriva površino taline, ima določeno togost in dobro širljivost.

* Dolg plamen v primerjavi s kratkim plamenom:

* Dolg plamen: Pokriva veliko površino, porazdelitev temperature je relativno enakomerna in povzroča manjši toplotni šok na kroni. Vendar lokalni temperaturni vrhovi morda niso dovolj visoki in prodiranje v območje "vrtanja" šarže morda ni zadostno.

* Kratek plamen: Močna togost, visoka lokalna temperatura, močan prodor v plast mešanice, kar spodbuja hitro taljenje "surovin". Vendar je pokritost neenakomerna, kar zlahka povzroči lokalno pregrevanje (bolj izrazite vroče točke) in znaten toplotni šok na kroni in prsni steni.

* Nastavitev: Doseže se z nastavitvijo kota gorilnega pištole, izstopne hitrosti goriva/zraka (razmerja gibalne količine) in intenzivnosti vrtinčenja. Sodobne peči s rezervoarjem pogosto uporabljajo večstopenjsko nastavljive gorilnike.

* Smer plamena (kot):

* Cilj: Učinkovit prenos toplote na površino šarže in steklene taline, pri čemer se izognemo neposrednemu stiku plamena s krono ali prsno steno.

* Nastavitev: Prilagodite kot nagiba (navpični) in vodoravnega (zasučnega) kota gorilnika.

* Kot naklona: Vpliva na interakcijo plamena s kupom šarže (»lizanje šarže«) in pokritost površine taline. Prenizek kot (plamen preveč navzdol) lahko odrgne površino taline ali kup šarže, kar povzroči prenos, ki korodira prsno steno. Previsok kot (plamen preveč navzgor) povzroči nizko toplotno učinkovitost in prekomerno segrevanje krone.

* Kot nagiba: Vpliva na porazdelitev plamena po širini peči in položaj vroče točke.

2. Cilji regulacije plamena:

* Oblikujte racionalno vročo točko: Ustvarite območje z najvišjo temperaturo (vročo točko) v zadnjem delu talilne posode (običajno za lokom). To je ključno območje za bistrenje in homogenizacijo stekla ter deluje kot »motor«, ki nadzoruje pretok steklene taline (od vroče točke proti polnilniku in delovnemu koncu).

* Enakomerno segrevanje površine taline: Izogibajte se lokalnemu pregrevanju ali podhlajanju, s čimer zmanjšate neenakomerno konvekcijo in "mrtve cone", ki jih povzročajo temperaturni gradienti.

* Zaščita konstrukcije peči: Preprečite vpliv plamena na krono in prsno steno, s čimer se izognete lokalnemu pregrevanju, ki vodi do pospešene korozije ognjevzdržnih materialov.

* Učinkovit prenos toplote: Maksimizirajte učinkovitost sevalnega in konvektivnega prenosa toplote iz plamena na površino šarže in steklene taline.

* Stabilno temperaturno polje: Zmanjšajte nihanja za zagotovitev stabilne kakovosti stekla.

III. Integriran nadzor temperature taljenja in regulacije plamena

1. Temperatura je cilj, plamen je sredstvo: Regulacija plamena je glavna metoda za nadzor porazdelitve temperature v peči, zlasti položaja in temperature vroče točke.

2. Merjenje temperature in povratna informacija: Neprekinjeno spremljanje temperature se izvaja s termočleni, infrardečimi pirometri in drugimi instrumenti, nameščenimi na ključnih mestih v peči (polnilnik, talilna cona, vroča točka, cona bistrenja, predpeč). Te meritve služijo kot osnova za nastavitev plamena.

3. Avtomatski krmilni sistemi: Sodobne velike cisternske peči pogosto uporabljajo sisteme DCS/PLC. Ti sistemi samodejno krmilijo plamen in temperaturo s prilagajanjem parametrov, kot so pretok goriva, pretok zgorevalnega zraka, kot gorilnika/lopute, na podlagi vnaprej določenih temperaturnih krivulj in meritev v realnem času.

4. Ravnovesje procesa: Bistveno je najti optimalno ravnovesje med zagotavljanjem kakovosti stekla (visokotemperaturno taljenje, dobro bistrenje in homogenizacija) in zaščito peči (izogibanje previsokim temperaturam, vplivu plamena) ob hkratnem zmanjšanju porabe energije.