новости

Стекловолокно E-glass (бесщелочное стекловолокно)Производство в печах-резервуарах представляет собой сложный высокотемпературный процесс плавки. Профиль температуры плавления является критически важным параметром управления процессом, напрямую влияющим на качество стекла, эффективность плавки, энергопотребление, срок службы печи и конечные характеристики волокна. Этот температурный профиль достигается главным образом путем регулирования характеристик пламени и электрического повышения температуры.

I. Температура плавления E-стекла

1. Диапазон температур плавления:

Для полного плавления, осветления и гомогенизации E-стекла обычно требуются чрезвычайно высокие температуры. Типичная температура зоны плавления (горячей точки) обычно колеблется от 1500°C до 1600°C.

Конкретная целевая температура зависит от:

* Состав партии: Специфические параметры (например, наличие фтора, высокое/низкое содержание бора, наличие титана) влияют на характеристики плавления.

* Конструкция печи: тип печи, размер, эффективность теплоизоляции и расположение горелки.

* Цели производства: Желаемая скорость плавления и требования к качеству стекла.

* Огнеупорные материалы: Скорость коррозии огнеупорных материалов при высоких температурах ограничивает верхний температурный предел.

Температура в зоне осветления обычно немного ниже температуры в горячей точке (примерно на 20-50 °C ниже), чтобы облегчить удаление пузырьков и гомогенизацию стекла.

Температура рабочей части печи (переднего пода) значительно ниже (обычно 1200–1350 °C), что обеспечивает расплаву стекла необходимую вязкость и стабильность для волочения.

2. Важность контроля температуры:

* Эффективность плавления: Достаточно высокие температуры имеют решающее значение для обеспечения полного протекания реакции входящих в состав материалов (кварцевый песок, пирофиллит, борная кислота/колеманит, известняк и т. д.), полного растворения песчинок и тщательного выделения газов. Недостаточная температура может привести к образованию «сырьевых» остатков (нерасплавленных частиц кварца), камней и увеличению количества пузырьков.

* Качество стекла: Высокие температуры способствуют осветлению и гомогенизации расплава стекла, уменьшая количество дефектов, таких как нити, пузырьки и камни. Эти дефекты серьезно влияют на прочность волокон, скорость разрушения и целостность.

* Вязкость: Температура напрямую влияет на вязкость расплава стекла. Для вытягивания волокна необходимо, чтобы расплав стекла находился в определенном диапазоне вязкости.

* Коррозия огнеупорных материалов: Чрезмерно высокие температуры резко ускоряют коррозию огнеупорных материалов печи (особенно электроплавленых кирпичей AZS), сокращая срок службы печи и потенциально способствуя образованию огнеупорных камней.

* Энергопотребление: Поддержание высоких температур является основным источником потребления энергии в печах-резервуарах (как правило, на них приходится более 60% от общего энергопотребления в производстве). Точный контроль температуры во избежание перегрева является ключом к энергосбережению.

II. Регулирование пламени

Регулирование пламени является ключевым средством контроля распределения температуры плавления, обеспечения эффективного плавления и защиты конструкции печи (особенно верхней части). Его главная цель — создание идеального температурного поля и атмосферы.

1. Ключевые параметры регулирования:

* Соотношение топлива и воздуха (стехиометрическое соотношение) / Соотношение кислорода и топлива (для кислородно-топливных систем):

* Цель: Достичь полного сгорания. Неполное сгорание приводит к перерасходу топлива, снижению температуры пламени, образованию черного дыма (сажи), загрязняющего расплав стекла, и засорению регенераторов/теплообменников. Избыток воздуха отводит значительное количество тепла, снижая тепловую эффективность, и может усиливать коррозию, вызванную окислением коронки.

* Регулировка: Точный контроль соотношения воздуха и топлива на основе анализа дымовых газов (содержание O₂, CO).Стекло EВ печах с накопительным баком обычно поддерживают содержание кислорода в дымовых газах на уровне 1-3% (сжигание при слегка избыточном давлении).

* Влияние атмосферы: Соотношение воздуха и топлива также влияет на атмосферу в печи (окислительную или восстановительную), что оказывает незначительное воздействие на поведение некоторых компонентов смеси (например, железа) и цвет стекла. Однако для стекла E-класса (требующего бесцветной прозрачности) это влияние относительно незначительно.

* Длина и форма пламени:

* Цель: Сформировать пламя, покрывающее поверхность расплава, обладающее определенной жесткостью и хорошей растекаемостью.

* Длинное пламя против короткого пламени:

* Длинное пламя: охватывает большую площадь, распределение температуры относительно равномерное и вызывает меньший термический удар по верхней части изделия. Однако локальные пики температуры могут быть недостаточно высокими, а проникновение в зону «сверления» партии может быть недостаточным.

* Короткое пламя: Высокая жесткость, высокая локальная температура, глубокое проникновение в слой смеси, способствующее быстрому плавлению «сырья». Однако покрытие неравномерное, что легко приводит к локальному перегреву (более выраженные горячие точки) и значительному термическому шоку верхней и нижней стенок.

* Регулировка: Достигается путем регулировки угла наклона горелки, скорости выхода топлива/воздуха (коэффициента импульса) и интенсивности завихрения. В современных печах с баком часто используются многоступенчатые регулируемые горелки.

* Направление пламени (угол):

* Цель: Эффективно передавать тепло на расплавленный материал и поверхность стекла, избегая прямого воздействия пламени на верхнюю или нижнюю стенку изделия.

* Регулировка: Отрегулируйте углы наклона (по вертикали) и рыскания (по горизонтали) горелки.

* Угол наклона пламени: влияет на взаимодействие пламени с горкой расплава («облизывание горки») и покрытие поверхности расплава. Слишком малый угол (пламя направлено слишком вниз) может разъедать поверхность расплава или горку расплава, вызывая перенос расплавленного материала, который вызывает коррозию стенки горловины. Слишком большой угол (пламя направлено слишком вверх) приводит к низкой тепловой эффективности и чрезмерному нагреву верхней части горловины.

* Угол поворота: влияет на распределение пламени по ширине печи и положение горячей точки.

2. Цели регулирования пламени:

* Формирование рациональной зоны перегрева: Создайте зону с самой высокой температурой (зону перегрева) в задней части плавильной ванны (обычно после кожуха). Это критическая зона для осветления и гомогенизации стекла, которая действует как «двигатель», контролирующий поток расплава стекла (от зоны перегрева к загрузочному устройству и рабочему концу).

* Равномерный нагрев поверхности расплава: предотвращает локальный перегрев или переохлаждение, уменьшает неравномерную конвекцию и «мертвые зоны», вызванные температурными градиентами.

* Защита конструкции печи: предотвращение воздействия пламени на верхнюю и нижнюю стенки, избегание локального перегрева, который приводит к ускоренной коррозии огнеупорных материалов.

* Эффективная теплопередача: Максимально повысить эффективность лучистого и конвективного теплообмена от пламени к расплавленному материалу и поверхности стекла.

* Стабильное температурное поле: Снижение колебаний для обеспечения стабильного качества стекла.

III. Комплексное управление температурой плавления и регулированием пламени.

1. Температура — цель, пламя — средство: регулирование пламени является основным методом контроля распределения температуры внутри печи, особенно положения и температуры в горячей точке.

2. Измерение температуры и обратная связь: Непрерывный мониторинг температуры осуществляется с помощью термопар, инфракрасных пирометров и других приборов, расположенных в ключевых местах печи (загрузочная камера, зона плавки, горячая точка, зона осветления, подовая камера). Эти измерения служат основой для регулировки пламени.

3. Системы автоматического управления: В современных крупномасштабных печах с резервуарами широко используются системы DCS/PLC. Эти системы автоматически регулируют пламя и температуру, корректируя такие параметры, как расход топлива, поток воздуха для горения, угол наклона горелки/заслонки, на основе заданных температурных кривых и измерений в реальном времени.

4. Технологический баланс: Крайне важно найти оптимальный баланс между обеспечением качества стекла (высокотемпературное плавление, хорошее осветление и гомогенизация) и защитой печи (предотвращение чрезмерно высоких температур, воздействия пламени) при одновременном снижении энергопотребления.