E{0}}klaaskiu tootmisel paakahjus, sulamistemperatuuri ja leegi reguleerimisel...

TootmineE-klaaskiud (leelise-vaba klaaskiud)paakahjus on keerukas kõrgel{0}}temperatuuril sulamisprotsess. Sulamistemperatuuri režiim on protsessi võtmepunkt, mis mõjutab otseselt sulaklaasi kvaliteeti, sulamistõhusust, energiatarbimist, ahju kasutusiga ja kiu lõplikke omadusi. See temperatuurirežiim saavutatakse leegi, elektrivoo jne reguleerimisega.

 

I. E-klaasi sulamistemperatuur

1. Sulamistemperatuuri vahemik: E-klaasi täielik sulatamine ja rafineerimine nõuab tavaliselt väga kõrgeid temperatuure. Selle tüüpiline sulamistsooni (kuuma täpi) temperatuur on tavaliselt vahemikus 1500 kraadi - 1600 kraadi.

Konkreetsed sihttemperatuurid sõltuvad:

* Partii koostis: konkreetsed koostised (nt kas see sisaldab fluori, boori tase, kas see sisaldab titaani jne) mõjutavad sulamisomadusi.

* Ahju disain: ahju tüüp, suurus, isolatsiooniefekt, põleti paigutus jne.

* Tootmiseesmärgid: sulamiskiirus, sulaklaasi kvaliteedinõuded.

* Tulekindlad materjalid: tulekindlate materjalide erosioonikiirus kõrgel temperatuuril piirab temperatuuri ülemist piiri. Mullide eemaldamise ja klaasi homogeniseerimise hõlbustamiseks on rafineerimistsooni temperatuur tavaliselt veidi madalam kuuma punkti temperatuurist (ligikaudu 20–50 kraadi madalam). Töötemperatuur on oluliselt madalam (tavaliselt vahemikus 1200 kuni 1350 kraadi), et viia klaas traadi tõmbamiseks sobiva viskoossuse ja stabiilsuseni.

 

2. Temperatuuri reguleerimise tähtsus: sulamistõhusus: piisavalt kõrged temperatuurid on üliolulised, et tagada partii materjalide (kvartsliiv, pürofüliit, boorhape/boraat, lubjakivi jne) täielik reaktsioon, liivaosakeste täielik lahustumine ja gaaside täielik eraldumine. Ebapiisav temperatuur põhjustab "tooraine" jääke (sulamata kvartsiosakesed), kive ja suurenenud mullid. Klaasi kvaliteet: kõrged temperatuurid soodustavad klaasi rafineerimist ja homogeniseerumist, vähendades selliseid defekte nagu triibud, mullid ja kivid. Need defektid mõjutavad tõsiselt kiu tugevust, purunemiskiirust ja järjepidevust. Viskoossus: temperatuur mõjutab otseselt klaasi viskoossust. Traadi tõmbamiseks on vaja kindlas viskoossusvahemikus klaasi. Tulekindlate materjalide erosioon: liiga kõrged temperatuurid kiirendavad drastiliselt ahju tulekindlate materjalide (eriti sulatatud tsirkoonium-korundtelliste, AZS) erosiooni, lühendades ahju eluiga ja potentsiaalselt kutsudes esile tulekindlate kivide moodustumist.

Energiatarbimine: kõrge temperatuuri hoidmine on basseiniahjude peamine energiatarbimise allikas (tavaliselt moodustab see üle 60% kogu tootmisenergia tarbimisest). Täpne temperatuuri reguleerimine, et vältida ülemääraseid temperatuure, on energiasäästu seisukohalt ülioluline.

 

II. Leegi reguleerimine

 

Leegi reguleerimine on põhimeetod sulamistemperatuuri jaotuse reguleerimiseks, tõhusa sulatamise saavutamiseks ja ahju struktuuri (eriti peakaare) kaitsmiseks. Selle peamine eesmärk on luua ideaalne temperatuuriväli ja atmosfäär.

 

1. Peamised regulatsiooniparameetrid: kütuse ja põlemisõhu suhe (õhk-kütuse suhe), tuntud ka kui hapniku-kütuse suhe puhta hapniku põlemissüsteemides: Eesmärk: saavutada täielik põlemine. Mittetäielik põlemine kulutab kütust, alandab leegi temperatuuri, tekitab musta suitsu (süsiniku ladestused), mis saastab sulaklaasi ja ummistab soojusvahetid; liigne õhk kannab ära suure hulga soojust, vähendades termilist efektiivsust ja potentsiaalselt võimendades kaare oksüdatsioonierosiooni. Reguleerimine: õhu{5}}kütuse suhet juhitakse täpselt suitsugaaside analüüsi (O₂, CO sisaldus) põhjal.

 

E-klaasahjud reguleerivad tavaliselt O₂ sisaldust suitsugaasides umbes 1–3%-ni (kerge positiivse rõhuga põlemine). Mõju atmosfäärile:

 

Õhu{0}}kütuse suhe mõjutab ka ahju atmosfääri (oksüdeeriv või redutseeriv), millel on väike mõju teatud partii komponentide (nt raud) käitumisele ja klaasi värvile, kuid suhteliselt väike mõju E-klaasile endale (selleks on vaja värvitut ja läbipaistvat klaasi). Leegi pikkus ja kuju:

 

Eesmärk: Moodustada leek, mis katab sulamisbasseini pinda, millel on teatav jäikus ja levimisvõime. Long Flame vs. Short Flame:

 

Pikk leek: suur katvusala, suhteliselt ühtlane temperatuurijaotus, väiksem termiline šokk kaarele, kuid kohalikud temperatuuripiigid ei pruugi olla piisavalt kõrged ja tungimine partii "puurimise" tsooni võib olla ebapiisav. Lühike leek: kõrge jäikus, kõrge lokaalne temperatuur, tugev tungimine partii kihti, soodustab toormaterjalide kiiret sulamist, kuid ebaühtlane katvus, mis põhjustab kergesti lokaalset ülekuumenemist (kuumad kohad on silmatorkavamad) ja märkimisväärne termiline šokk kaare- ja rinnaseinale. Reguleerimine: saavutatakse põleti toru nurga, kütuse/õhu sissepritse kiiruse (impulsside suhe), keerise intensiivsuse jne reguleerimisega.

 

Kaasaegsetes paakahjudes kasutatakse tavaliselt mitmeastmelisi{0}}reguleeritavaid põleteid. Leegi suund (nurk): Eesmärk:

 

Soojuse tõhusaks ülekandmiseks partii ja klaasisulamispinnale, vältides leegi otsest mõju kaare või rinnaseinale. Reguleerimine: Põleti toru kalde ja horisontaalnurkade reguleerimine. Kaldenurk: mõjutab leegi mõju partiile ("lakkumine") ja vedeliku pinna katmist. Liiga madal nurk (leek liiga allapoole) võib vedeliku pinda või partii hõõruda, põhjustades lendava materjali rinnaseina erodeerimist; liiga kõrge nurk (leek liiga ülespoole suunatud) põhjustab madala termilise kasuteguri ja kaare liigse kuumenemise. Horisontaalne nurk: mõjutab leegi jaotumist ahju laiuses ja kuumade kohtade asukohta.

2. Leegi reguleerimise eesmärgid:

* **Mõistlike kuumade kohtade moodustamine:** kõrgeima temperatuuriga tsooni (kuum punkt) loomine sulamisbasseini tagaossa (tavaliselt pärast karterit). See on sulaklaasi selgitamise ja homogeniseerimise võtmepiirkond, samuti sulaklaasi voolusuunda reguleeriv "mootor" (kuumast kohast toite sisselaskeava ja tööosani).

* **Ühtne vedela pinna kuumutamine:** kohaliku ülekuumenemise või alajahtumise vältimine, konvektsiooni ebatasasuse ja temperatuurigradientidest põhjustatud "surnud tsoonide" vähendamine.

* **Ahju konstruktsiooni kaitsmine:** Leegi kaare ja rinnaseinte küürimise vältimine, kohaliku ülekuumenemise vältimine, mis põhjustab tulekindlate materjalide kiiret erosiooni.

* **Tõhus soojusülekanne:** leegi kiirguse ja konvektsiooni soojusülekande efektiivsuse maksimeerimine partii ja sulaklaasi pinnal.

* **Stabiilne temperatuuriväli:** kõikumiste vähendamine ja sulaklaasi stabiilse kvaliteedi tagamine.

 

III. Sulamistemperatuuri ja leegi reguleerimise põhjalik juhtimine

1. Temperatuur on eesmärk, leek on vahend: leegi reguleerimine on peamine viis temperatuuri jaotuse reguleerimiseks ahjus (eriti kuumade kohtade asukohta ja temperatuuri). 2. Temperatuuri mõõtmine ja tagasiside: pidev temperatuuri jälgimine termopaaride ja infrapunatermomeetrite abil, mis on paigutatud ahju peamistesse kohtadesse (sissevoolu sisselaskeava, kuumutustsoon, sulatusavad, sulatusavad) leegi reguleerimise alus.
3. Automaatne juhtimissüsteem: kaasaegsed suuremahulised{1}}paakahjud kasutavad tavaliselt DCS/PLC-süsteeme. Seadistatud temperatuurikõvera ja mõõdetud väärtuste põhjal saavutatakse leegi ja temperatuuri automaatne juhtimine, reguleerides selliseid parameetreid nagu kütuse kogus, põlemisõhu maht ja põleti nurk/siibr.
4. Protsessi tasakaal: optimaalse tasakaalu leidmine klaasisulatuse kvaliteedi tagamise (kõrg-temperatuuri sulamine, hea rafineerimine ja homogeniseerimine), ahju kaitsmise (vältige liiga kõrgeid temperatuure ja leegi erosiooni) ja energiatarbimise vahel on ülioluline.