ข่าว

อี-กลาส (ใยแก้วปราศจากด่าง)การผลิตในเตาหลอมแบบถังเป็นกระบวนการหลอมที่ซับซ้อนและใช้อุณหภูมิสูง โปรไฟล์อุณหภูมิการหลอมเป็นจุดควบคุมกระบวนการที่สำคัญ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของแก้ว ประสิทธิภาพการหลอม การใช้พลังงาน อายุการใช้งานของเตาหลอม และประสิทธิภาพของเส้นใยขั้นสุดท้าย โปรไฟล์อุณหภูมินี้ส่วนใหญ่ได้มาจากการปรับลักษณะของเปลวไฟและการเพิ่มกำลังไฟฟ้า

I. อุณหภูมิหลอมเหลวของแก้วอี

1. ช่วงอุณหภูมิหลอมเหลว:

โดยทั่วไปแล้ว การหลอม การทำให้ใส และการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมบูรณ์ของแก้วอี (E-glass) ต้องใช้ความร้อนสูงมาก อุณหภูมิบริเวณจุดหลอมเหลว (จุดร้อน) โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 1500 ถึง 1600 องศาเซลเซียส

อุณหภูมิเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจงนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยดังต่อไปนี้:

* ส่วนประกอบของแต่ละชุดการผลิต: สูตรเฉพาะ (เช่น การมีอยู่ของฟลูออรีน ปริมาณโบรอนสูง/ต่ำ การมีอยู่ของไทเทเนียม) ส่งผลต่อลักษณะการหลอมเหลว

* การออกแบบเตา: ประเภทเตา ขนาด ประสิทธิภาพการเป็นฉนวน และการจัดเรียงหัวเผา

* เป้าหมายการผลิต: อัตราการหลอมที่ต้องการและคุณภาพของแก้วตามข้อกำหนด

* วัสดุทนไฟ: อัตราการกัดกร่อนของวัสดุทนไฟที่อุณหภูมิสูงเป็นข้อจำกัดของอุณหภูมิสูงสุด

โดยปกติอุณหภูมิในโซนการทำให้ใสจะต่ำกว่าอุณหภูมิจุดร้อนเล็กน้อย (ต่ำกว่าประมาณ 20-50°C) เพื่อช่วยในการกำจัดฟองอากาศและทำให้เนื้อแก้วเป็นเนื้อเดียวกัน

อุณหภูมิบริเวณปลายเตาหลอม (ด้านหน้าเตา) จะต่ำกว่ามาก (โดยทั่วไปอยู่ที่ 1200°C – 1350°C) ซึ่งจะทำให้แก้วหลอมเหลวมีความหนืดและความเสถียรที่เหมาะสมสำหรับการดึงขึ้นรูป

2. ความสำคัญของการควบคุมอุณหภูมิ:

* ประสิทธิภาพการหลอม: อุณหภูมิที่สูงเพียงพอเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการทำให้ส่วนผสมของวัสดุ (ทรายควอตซ์ ไพโรฟิลไลต์ กรดบอริก/โคลมาไนต์ หินปูน ฯลฯ) เกิดปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ เม็ดทรายละลายหมด และก๊าซถูกระบายออกอย่างทั่วถึง อุณหภูมิที่ไม่เพียงพออาจทำให้เกิดเศษ "วัตถุดิบ" (อนุภาคควอตซ์ที่ไม่หลอมละลาย) หิน และฟองอากาศเพิ่มมากขึ้น

* คุณภาพของแก้ว: อุณหภูมิสูงช่วยส่งเสริมความใสและความเป็นเนื้อเดียวกันของเนื้อแก้วหลอมเหลว ลดข้อบกพร่องต่างๆ เช่น เส้นใย ฟองอากาศ และหิน ซึ่งข้อบกพร่องเหล่านี้ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อความแข็งแรงของเส้นใย อัตราการแตกหัก และความต่อเนื่อง

* ความหนืด: อุณหภูมิมีผลโดยตรงต่อความหนืดของแก้วหลอมเหลว การดึงเส้นใยแก้วต้องใช้แก้วหลอมเหลวที่มีความหนืดอยู่ในช่วงที่กำหนด

* การกัดกร่อนของวัสดุทนไฟ: อุณหภูมิที่สูงเกินไปจะเร่งการกัดกร่อนของวัสดุทนไฟในเตาหลอม (โดยเฉพาะอิฐ AZS ที่หลอมด้วยไฟฟ้า) อย่างรุนแรง ทำให้เตาหลอมมีอายุการใช้งานสั้นลง และอาจทำให้เกิดหินทนไฟขึ้นได้

* การใช้พลังงาน: การรักษาอุณหภูมิสูงเป็นแหล่งการใช้พลังงานหลักในเตาหลอมแบบถัง (โดยทั่วไปคิดเป็นมากกว่า 60% ของการใช้พลังงานทั้งหมดในการผลิต) การควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงอุณหภูมิที่สูงเกินไปเป็นกุญแจสำคัญในการประหยัดพลังงาน

II. การควบคุมเปลวไฟ

การควบคุมเปลวไฟเป็นวิธีการหลักในการควบคุมการกระจายอุณหภูมิการหลอม เพื่อให้ได้การหลอมที่มีประสิทธิภาพ และปกป้องโครงสร้างของเตาหลอม (โดยเฉพาะส่วนบนสุด) เป้าหมายหลักคือการสร้างสนามอุณหภูมิและบรรยากาศที่เหมาะสม

1. พารามิเตอร์หลักของการกำกับดูแล:

* อัตราส่วนเชื้อเพลิงต่ออากาศ (อัตราส่วนสโตอิคิโอเมตริก) / อัตราส่วนออกซิเจนต่อเชื้อเพลิง (สำหรับระบบเชื้อเพลิงออกซิเจน):

* เป้าหมาย: การเผาไหม้ที่สมบูรณ์ การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์จะสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ลดอุณหภูมิของเปลวไฟ เกิดควันดำ (เขม่า) ที่ปนเปื้อนแก้วหลอมเหลว และอุดตันเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน/ตัวสร้างความร้อน อากาศส่วนเกินจะนำความร้อนออกไปมาก ทำให้ประสิทธิภาพทางความร้อนลดลง และอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนจากการออกซิเดชันของผิวแก้วรุนแรงขึ้น

* การปรับแต่ง: ควบคุมอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงอย่างแม่นยำโดยอิงจากการวิเคราะห์ก๊าซไอเสีย (ปริมาณ O₂ และ CO)อี-กลาสโดยทั่วไป เตาเผาแบบถังจะรักษาระดับปริมาณออกซิเจนในก๊าซไอเสียไว้ที่ประมาณ 1-3% (การเผาไหม้ที่มีแรงดันบวกเล็กน้อย)

* ผลกระทบจากบรรยากาศ: อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงยังมีผลต่อบรรยากาศภายในเตาหลอม (ออกซิไดซ์หรือรีดิวซ์) ซึ่งส่งผลกระทบเล็กน้อยต่อพฤติกรรมของส่วนประกอบบางอย่างในส่วนผสม (เช่น เหล็ก) และสีของแก้ว อย่างไรก็ตาม สำหรับแก้วอี (ที่ต้องการความโปร่งใสไร้สี) ผลกระทบนี้ค่อนข้างน้อย

* ความยาวและรูปทรงของเปลวไฟ:

* เป้าหมาย: สร้างเปลวไฟที่ปกคลุมพื้นผิวของวัสดุหลอมเหลว มีความแข็งแรงในระดับหนึ่ง และกระจายตัวได้ดี

* เปลวไฟยาว vs. เปลวไฟสั้น:

* เปลวไฟยาว: ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ การกระจายอุณหภูมิค่อนข้างสม่ำเสมอ และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันต่อวัสดุอุดฟันน้อยลง อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิสูงสุดเฉพาะจุดอาจไม่สูงพอ และการแทรกซึมเข้าไปในบริเวณ "การเจาะ" อาจไม่เพียงพอ

* เปลวไฟสั้น: มีความแข็งแรงสูง อุณหภูมิเฉพาะจุดสูง แทรกซึมเข้าสู่ชั้นเนื้อวัสดุได้ดี ทำให้ "วัตถุดิบ" หลอมละลายได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม การกระจายความร้อนไม่สม่ำเสมอ ทำให้เกิดความร้อนสูงเฉพาะจุดได้ง่าย (จุดร้อนที่เห็นได้ชัดมากขึ้น) และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันต่อส่วนบนและผนังเต้านม

* การปรับแต่ง: ทำได้โดยการปรับมุมของปืนเผาไหม้ ความเร็วของเชื้อเพลิง/อากาศที่ออกจากเตา (อัตราส่วนโมเมนตัม) และความเข้มของการหมุนวน เตาหลอมแบบถังสมัยใหม่มักใช้หัวเผาแบบปรับได้หลายระดับ

* ทิศทางเปลวไฟ (มุม):

* เป้าหมาย: ถ่ายเทความร้อนไปยังส่วนผสมและพื้นผิวของแก้วหลอมเหลวอย่างมีประสิทธิภาพ โดยหลีกเลี่ยงการสัมผัสเปลวไฟโดยตรงกับส่วนบนหรือผนังด้านในของแม่พิมพ์

* การปรับแต่ง: ปรับมุมพิทช์ (แนวตั้ง) และมุมยอว์ (แนวนอน) ของปืนเผาไหม้

* มุมเอียงของเปลวไฟ: มีผลต่อการปฏิสัมพันธ์ของเปลวไฟกับกองวัสดุหลอมเหลว ("การเลียวัสดุ") และการครอบคลุมพื้นผิวของวัสดุหลอมเหลว มุมที่ต่ำเกินไป (เปลวไฟชี้ลงมากเกินไป) อาจกัดกร่อนพื้นผิวของวัสดุหลอมเหลวหรือกองวัสดุ ทำให้เกิดการกัดกร่อนผนังด้านใน มุมที่สูงเกินไป (เปลวไฟชี้ขึ้นมากเกินไป) ส่งผลให้ประสิทธิภาพทางความร้อนต่ำและทำให้ส่วนบนของเตาหลอมร้อนเกินไป

* มุมเอียง: มีผลต่อการกระจายตัวของเปลวไฟทั่วความกว้างของเตาหลอมและตำแหน่งของจุดร้อน

2. เป้าหมายของการควบคุมเปลวไฟ:

* สร้างจุดร้อนที่เหมาะสม: สร้างโซนที่มีอุณหภูมิสูงสุด (จุดร้อน) ในส่วนท้ายของถังหลอม (โดยปกติจะอยู่หลังห้องควบคุมการไหล) บริเวณนี้เป็นพื้นที่สำคัญสำหรับการทำให้แก้วใสและเป็นเนื้อเดียวกัน และทำหน้าที่เป็น "เครื่องยนต์" ควบคุมการไหลของแก้วหลอมเหลว (จากจุดร้อนไปยังตัวป้อนวัตถุดิบและส่วนปลายใช้งาน)

* การให้ความร้อนที่พื้นผิวหลอมเหลวอย่างสม่ำเสมอ: หลีกเลี่ยงการให้ความร้อนสูงหรือต่ำเกินไปในบริเวณใดบริเวณหนึ่ง ซึ่งจะช่วยลดการไหลเวียนของอากาศที่ไม่สม่ำเสมอและ "จุดอับ" ที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ

* ปกป้องโครงสร้างเตาเผา: ป้องกันเปลวไฟไม่ให้กระทบกับส่วนบนและผนังด้านหน้าของเตา เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเฉพาะจุดซึ่งจะนำไปสู่การกัดกร่อนของวัสดุทนไฟอย่างรวดเร็ว

* การถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ: เพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสีและแบบพาความร้อนจากเปลวไฟไปยังพื้นผิวของส่วนผสมและแก้วหลอมเหลวให้สูงสุด

* การควบคุมอุณหภูมิให้คงที่: ลดความผันผวนเพื่อให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพของกระจกที่คงที่

III. การควบคุมแบบบูรณาการของอุณหภูมิหลอมเหลวและการควบคุมเปลวไฟ

1. อุณหภูมิคือเป้าหมาย เปลวไฟคือเครื่องมือ: การควบคุมเปลวไฟเป็นวิธีการหลักในการควบคุมการกระจายอุณหภูมิภายในเตาหลอม โดยเฉพาะตำแหน่งและอุณหภูมิของจุดร้อน

2. การวัดและการป้อนข้อมูลอุณหภูมิ: มีการตรวจสอบอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องโดยใช้เทอร์โมคัปเปิล เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด และเครื่องมืออื่นๆ ที่ติดตั้งไว้ในตำแหน่งสำคัญต่างๆ ภายในเตาหลอม (จุดป้อนวัตถุดิบ จุดหลอมเหลว จุดร้อน จุดปรับผิวโลหะ บริเวณหน้าเตา) การวัดเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับการปรับเปลวไฟ

3. ระบบควบคุมอัตโนมัติ: เตาหลอมขนาดใหญ่ที่ทันสมัยในปัจจุบันใช้ระบบ DCS/PLC อย่างแพร่หลาย ระบบเหล่านี้จะควบคุมเปลวไฟและอุณหภูมิโดยอัตโนมัติ โดยปรับพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อัตราการไหลของเชื้อเพลิง อัตราการไหลของอากาศสำหรับการเผาไหม้ มุมของหัวเผา/วาล์วควบคุมอากาศ ตามเส้นโค้งอุณหภูมิที่ตั้งไว้ล่วงหน้าและการวัดแบบเรียลไทม์

4. ความสมดุลของกระบวนการ: การหาความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างการรับประกันคุณภาพของแก้ว (การหลอมที่อุณหภูมิสูง การทำให้ใสและการผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันที่ดี) และการปกป้องเตาหลอม (หลีกเลี่ยงอุณหภูมิที่สูงเกินไป การถูกเปลวไฟสัมผัส) ในขณะเดียวกันก็ต้องลดการใช้พลังงานลงด้วยนั้นเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง