správy

E-sklo (bezalkalické sklolaminátové sklo)Výroba vo vanových peciach je zložitý proces tavenia pri vysokej teplote. Profil teploty topenia je kritickým bodom riadenia procesu, ktorý priamo ovplyvňuje kvalitu skla, účinnosť tavenia, spotrebu energie, životnosť pece a konečný výkon vlákna. Tento teplotný profil sa dosahuje predovšetkým nastavením charakteristík plameňa a elektrickým zosilňovačom.

I. Teplota topenia E-skla

1. Rozsah teploty topenia:

Úplné roztavenie, vyčírenie a homogenizácia E-skla si zvyčajne vyžaduje extrémne vysoké teploty. Typická teplota taviacej zóny (horúceho miesta) sa vo všeobecnosti pohybuje od 1500 °C do 1600 °C.

Konkrétna cieľová teplota závisí od:

* Zloženie dávky: Charakteristiky topenia ovplyvňujú špecifické zloženia (napr. prítomnosť fluóru, vysoký/nízky obsah bóru, prítomnosť titánu).

* Konštrukcia pece: Typ pece, veľkosť, účinnosť izolácie a usporiadanie horákov.

* Ciele výroby: Požadovaná rýchlosť tavenia a požiadavky na kvalitu skla.

* Žiaruvzdorné materiály: Rýchlosť korózie žiaruvzdorných materiálov pri vysokých teplotách obmedzuje hornú teplotu.

Teplota číriacej zóny je zvyčajne o niečo nižšia ako teplota horúceho miesta (približne o 20 – 50 °C nižšia), aby sa uľahčilo odstránenie bublín a homogenizácia skla.

Teplota pracovného konca (predpecia) je výrazne nižšia (zvyčajne 1200 °C – 1350 °C), čím sa sklovina dostane do vhodnej viskozity a stability pre ťahanie.

2. Dôležitosť regulácie teploty:

* Účinnosť tavenia: Dostatočne vysoké teploty sú kľúčové pre zabezpečenie úplnej reakcie zložiek vsádzky (kremenný piesok, pyrofylit, kyselina boritá/kolemanit, vápenec atď.), úplného rozpustenia pieskových zŕn a dôkladného uvoľnenia plynu. Nedostatočná teplota môže viesť k zvyškom „suroviny“ (neroztavené kremenné častice), kameňom a zvýšenému množstvu bublín.

* Kvalita skla: Vysoké teploty podporujú čírenie a homogenizáciu skloviny, čím sa znižujú chyby, ako sú šnúry, bubliny a kamienky. Tieto chyby výrazne ovplyvňujú pevnosť vlákien, mieru lámania a kontinuitu.

* Viskozita: Teplota priamo ovplyvňuje viskozitu sklenenej taveniny. Ťahanie vlákien vyžaduje, aby sklenená tavenina mala špecifický rozsah viskozity.

* Korózia žiaruvzdorných materiálov: Príliš vysoké teploty drasticky urýchľujú koróziu žiaruvzdorných materiálov pece (najmä elektrolyticky tavených tehál AZS), čím skracujú životnosť pece a potenciálne spôsobujú usadzovanie žiaruvzdorných kameňov.

* Spotreba energie: Udržiavanie vysokých teplôt je hlavným zdrojom spotreby energie vo vanových peciach (zvyčajne predstavuje viac ako 60 % celkovej spotreby energie pri výrobe). Presná regulácia teploty, aby sa predišlo nadmerným teplotám, je kľúčom k úspore energie.

II. Regulácia plameňa

Regulácia plameňa je základným prostriedkom na riadenie rozloženia teploty topenia, dosiahnutie efektívneho tavenia a ochranu konštrukcie pece (najmä koruny). Jej hlavným cieľom je vytvoriť ideálne teplotné pole a atmosféru.

1. Kľúčové regulačné parametre:

* Pomer paliva a vzduchu (stechiometrický pomer) / Pomer kyslíka a paliva (pre kyslíkovo-palivové systémy):

* Cieľ: Dosiahnuť úplné spaľovanie. Nedokonalé spaľovanie plytvá palivom, znižuje teplotu plameňa, produkuje čierny dym (sadze), ktorý kontaminuje sklovinu a upcháva regenerátory/výmenníky tepla. Prebytočný vzduch odvádza značné množstvo tepla, čím znižuje tepelnú účinnosť a môže zintenzívniť koróziu spôsobenú oxidáciou koruny.

* Nastavenie: Presná regulácia pomeru vzduchu a paliva na základe analýzy spalín (obsah O₂, CO).E-skloTankové pece zvyčajne udržiavajú obsah O₂ v spalinách na úrovni okolo 1 – 3 % (spaľovanie s mierne pozitívnym tlakom).

* Vplyv na atmosféru: Pomer vzduchu a paliva ovplyvňuje aj atmosféru pece (oxidačnú alebo redukčnú), čo má jemný vplyv na správanie určitých zložiek zmesi (ako je železo) a farbu skla. V prípade E-skla (vyžadujúceho bezfarebnú priehľadnosť) je však tento vplyv relatívne malý.

* Dĺžka a tvar plameňa:

* Cieľ: Vytvoriť plameň, ktorý pokrýva povrch taveniny, má určitú tuhosť a dobrú roztierateľnosť.

* Dlhý plameň vs. krátky plameň:

* Dlhý plameň: Pokrýva veľkú plochu, rozloženie teploty je relatívne rovnomerné a spôsobuje menší tepelný šok na korunku. Lokálne teplotné špičky však nemusia byť dostatočne vysoké a preniknutie do zóny „vŕtania“ dávky môže byť nedostatočné.

* Krátky plameň: Silná tuhosť, vysoká lokálna teplota, silný prienik do vrstvy zmesi, čo vedie k rýchlemu taveniu „surovín“. Pokrytie je však nerovnomerné, čo ľahko spôsobuje lokálne prehriatie (výraznejšie horúce miesta) a výrazný tepelný šok na korunku a prsnú stenu.

* Nastavenie: Dosiahne sa nastavením uhla horákového pištole, výstupnej rýchlosti paliva a vzduchu (pomer hybnosti) a intenzity vírenia. Moderné vaňové pece často používajú viacstupňovo nastaviteľné horáky.

* Smer plameňa (uhol):

* Cieľ: Efektívne prenášať teplo na vsádzku a povrch skloviny, pričom sa zabráni priamemu dopadu plameňa na korunku alebo hrudnú stenu.

* Nastavenie: Nastavte uhol sklonu (vertikálny) a uhol stáčania (horizontálny) horáka.

* Uhol sklonu: Ovplyvňuje interakciu plameňa s hromadou vsádzky („olizovanie vsádzky“) a pokrytie povrchu taveniny. Príliš nízky uhol (plameň smerujúci príliš nadol) môže odierať povrch taveniny alebo hromady vsádzky, čo spôsobuje prenos, ktorý koroduje stenu hrudníka. Príliš vysoký uhol (plameň smerujúci príliš nahor) má za následok nízku tepelnú účinnosť a nadmerné zahrievanie korunky.

* Uhol stáčania: Ovplyvňuje rozloženie plameňa po šírke pece a polohu horúceho miesta.

2. Ciele regulácie plameňa:

* Vytvorenie racionálneho horúceho miesta: Vytvorte zónu s najvyššou teplotou (horúce miesto) v zadnej časti taviacej nádrže (zvyčajne za psou búdkou). Toto je kritická oblasť pre čírenie a homogenizáciu skla a funguje ako „motor“ riadiaci tok taveniny skla (z horúceho miesta smerom k dávkovaciemu zariadeniu a pracovnému koncu).

* Rovnomerné zahrievanie povrchu taveniny: Zabráňte lokálnemu prehriatiu alebo podchladeniu, čím sa zníži nerovnomerná konvekcia a „mŕtve zóny“ spôsobené teplotnými gradientmi.

* Ochrana konštrukcie pece: Zabráňte dopadu plameňa na korunu a hrudnú stenu, čím sa predíde lokálnemu prehriatiu, ktoré vedie k zrýchlenej korózii žiaruvzdorných materiálov.

* Efektívny prenos tepla: Maximalizujte účinnosť sálavého a konvektívneho prenosu tepla z plameňa na vsádzku a povrch taveniny skloviny.

* Stabilné teplotné pole: Zníženie výkyvov pre zabezpečenie stabilnej kvality skla.

III. Integrovaná kontrola teploty topenia a regulácia plameňa

1. Teplota je cieľ, plameň je prostriedok: Regulácia plameňa je primárnou metódou na reguláciu rozloženia teploty v peci, najmä polohy a teploty horúceho miesta.

2. Meranie teploty a spätná väzba: Nepretržité monitorovanie teploty sa vykonáva pomocou termočlánkov, infračervených pyrometrov a iných prístrojov umiestnených na kľúčových miestach v peci (dávkovač, taviaca zóna, horúci bod, číriaca zóna, predpecie). Tieto merania slúžia ako základ pre nastavenie plameňa.

3. Automatické riadiace systémy: Moderné veľkokapacitné vanové pece široko využívajú systémy DCS/PLC. Tieto systémy automaticky riadia plameň a teplotu nastavením parametrov, ako je prietok paliva, prietok spaľovacieho vzduchu, uhol horáka/tlmiče, na základe prednastavených teplotných kriviek a meraní v reálnom čase.

4. Rovnováha procesu: Je nevyhnutné nájsť optimálnu rovnováhu medzi zabezpečením kvality skla (vysokoteplotné tavenie, dobré čírenie a homogenizácia) a ochranou pece (zabránenie nadmerným teplotám, pôsobeniu plameňa) a zároveň znížením spotreby energie.