nieuws

E-glas (alkalivrije glasvezel)Productie in tankovens is een complex smeltproces bij hoge temperaturen. Het smelttemperatuurprofiel is een kritisch procescontrolepunt en heeft directe invloed op de glaskwaliteit, smeltefficiëntie, energieverbruik, levensduur van de oven en de uiteindelijke vezelprestaties. Dit temperatuurprofiel wordt voornamelijk bereikt door aanpassing van de vlameigenschappen en elektrische versterking.

I. Smelttemperatuur van E-glas

1. Smelttemperatuurbereik:

Het volledig smelten, klaren en homogeniseren van e-glas vereist doorgaans extreem hoge temperaturen. De typische smeltzonetemperatuur (hotspot) ligt doorgaans tussen de 1500 en 1600 °C.

De specifieke doeltemperatuur hangt af van:

* Batchsamenstelling: Specifieke formuleringen (bijv. aanwezigheid van fluor, hoog/laag boorgehalte, aanwezigheid van titanium) beïnvloeden de smeltkarakteristieken.

* Ontwerp van de oven: type oven, grootte, isolatie-effectiviteit en branderopstelling.

* Productiedoelstellingen: Gewenste smeltsnelheid en kwaliteitseisen voor het glas.

* Refractaire materialen: De corrosiesnelheid van vuurvaste materialen bij hoge temperaturen beperkt de boventemperatuur.

De temperatuur in de klaringszone ligt doorgaans iets lager dan de temperatuur van de hot spot (ongeveer 20-50°C lager), zodat de luchtbellen gemakkelijker kunnen worden verwijderd en het glas zich kan homogeniseren.

De temperatuur aan het werkuiteinde (voorhaard) is aanzienlijk lager (meestal 1200°C – 1350°C), waardoor het gesmolten glas de juiste viscositeit en stabiliteit voor het trekken krijgt.

2. Het belang van temperatuurregeling:

* Smeltrendement: Voldoende hoge temperaturen zijn cruciaal voor een volledige reactie van de grondstoffen (kwartszand, pyrofylliet, boorzuur/colemaniet, kalksteen, enz.), volledige oplossing van de zandkorrels en een volledige gasafgifte. Een te lage temperatuur kan leiden tot resten van "grondstof" (ongesmolten kwartsdeeltjes), stenen en meer luchtbellen.

* Glaskwaliteit: Hoge temperaturen bevorderen de helderheid en homogenisatie van de glassmelt, waardoor defecten zoals koorden, luchtbellen en steentjes worden verminderd. Deze defecten hebben een grote invloed op de sterkte, breuksnelheid en continuïteit van de vezel.

* Viscositeit: Temperatuur heeft een directe invloed op de viscositeit van de glassmelt. Voor het trekken van vezels moet de glassmelt zich binnen een specifiek viscositeitsbereik bevinden.

* Corrosie van vuurvaste materialen: extreem hoge temperaturen versnellen de corrosie van vuurvaste materialen in de oven (met name elektrolytisch gesmolten AZS-stenen), waardoor de levensduur van de oven wordt verkort en er mogelijk vuurvaste stenen in terechtkomen.

* Energieverbruik: Het handhaven van hoge temperaturen is de belangrijkste bron van energieverbruik in tankovens (doorgaans goed voor meer dan 60% van het totale energieverbruik bij de productie). Nauwkeurige temperatuurregeling om overmatige temperaturen te voorkomen, is essentieel voor energiebesparing.

II. Vlamregeling

Vlamregeling is een belangrijk middel om de smelttemperatuurverdeling te regelen, efficiënt te smelten en de ovenstructuur (met name de kroon) te beschermen. Het belangrijkste doel is het creëren van een ideaal temperatuurveld en een ideale atmosfeer.

1. Belangrijkste regelparameters:

* Brandstof-luchtverhouding (stoichiometrische verhouding) / zuurstof-brandstofverhouding (voor oxy-fuelsystemen):

* Doel: Volledige verbranding bereiken. Onvolledige verbranding verspilt brandstof, verlaagt de vlamtemperatuur en produceert zwarte rook (roet) die het glassmelt verontreinigt en regeneratoren/warmtewisselaars verstopt. Overtollige lucht voert aanzienlijke warmte af, waardoor het thermisch rendement afneemt en corrosie door oxidatie van de kroon kan verergeren.

* Afstelling: Regel nauwkeurig de lucht-brandstofverhouding op basis van rookgasanalyse (O₂-, CO-gehalte).E-glasTankovens houden het O₂-gehalte van de rookgassen doorgaans op ongeveer 1-3% (verbranding met licht positieve druk).

* Atmosferische impact: De lucht-brandstofverhouding beïnvloedt ook de ovenatmosfeer (oxiderend of reducerend), wat subtiele effecten heeft op het gedrag van bepaalde batchcomponenten (zoals ijzer) en de kleur van het glas. Voor E-glas (waarvoor kleurloze transparantie vereist is) is deze impact echter relatief gering.

* Lengte en vorm van de vlam:

* Doel: Een vlam vormen die het gesmolten oppervlak bedekt, een bepaalde stijfheid bezit en goed verspreidbaar is.

* Lange vlam vs. korte vlam:

* Lange vlam: bestrijkt een groot oppervlak, de temperatuurverdeling is relatief gelijkmatig en veroorzaakt minder thermische schokken op de kroon. Lokale temperatuurpieken zijn echter mogelijk niet hoog genoeg en de penetratie in de "boorzone" van de batch is mogelijk onvoldoende.

* Korte vlam: Sterke stijfheid, hoge lokale temperatuur, sterke penetratie in de batchlaag, bevorderlijk voor snel smelten van "grondstoffen". De dekking is echter ongelijkmatig, wat gemakkelijk lokale oververhitting (meer uitgesproken hotspots) en aanzienlijke thermische schokken in de kroon en borstwand veroorzaakt.

* Aanpassing: Bereikt door de hoek van het branderpistool, de uitstroomsnelheid van brandstof/lucht (momentumverhouding) en de wervelintensiteit aan te passen. Moderne tankovens gebruiken vaak meertraps instelbare branders.

* Vlamrichting (hoek):

* Doel: Effectieve warmteoverdracht naar het mengsel en het gesmolten glassmeltoppervlak, waarbij direct contact van de vlam met de kroon of borstwand wordt vermeden.

* Afstelling: Pas de verticale en horizontale hellingshoek van het branderpistool aan.

* Hellingshoek: beïnvloedt de interactie van de vlam met de batchstapel ("het likken van de batch") en de dekking van het smeltoppervlak. Een te lage hoek (vlam te neerwaarts gericht) kan het smeltoppervlak of de batchstapel beschadigen, wat leidt tot carry-over die de borstwand corrodeert. Een te hoge hoek (vlam te opwaarts gericht) resulteert in een laag thermisch rendement en overmatige verhitting van de kroon.

* Gierhoek: beïnvloedt de vlamverdeling over de breedte van de oven en de positie van de hotspot.

2. Doelen van vlamregulering:

* Vorm een rationele hotspot: creëer de zone met de hoogste temperatuur (hotspot) in het achterste deel van de smeltbak (meestal na het hondenhok). Dit is de cruciale plek voor het klaren en homogeniseren van glas en fungeert als de "motor" die de stroom van het gesmolten glas regelt (van de hotspot naar de batch-lader en het werkeinde).

* Uniforme verhitting van het smeltoppervlak: voorkom plaatselijke oververhitting of onderkoeling, verminder ongelijkmatige convectie en “dode zones” veroorzaakt door temperatuurgradiënten.

* Bescherm de ovenstructuur: voorkom dat vlammen de kroon en de borstwand raken, zodat plaatselijke oververhitting wordt vermeden, wat leidt tot versnelde corrosie van het vuurvaste materiaal.

* Efficiënte warmteoverdracht: maximaliseer de efficiëntie van stralings- en convectiewarmteoverdracht van de vlam naar het mengsel en het glassmeltoppervlak.

* Stabiel temperatuurveld: Verminder schommelingen om een stabiele glaskwaliteit te garanderen.

III. Geïntegreerde regeling van smelttemperatuur en vlamregeling

1. Temperatuur is het doel, vlam is het middel: vlamregeling is de primaire methode om de temperatuurverdeling in de oven te regelen, met name de positie van de hotspot en de temperatuur.

2. Temperatuurmeting en feedback: Continue temperatuurbewaking vindt plaats met behulp van thermokoppels, infraroodpyrometers en andere instrumenten die op belangrijke locaties in de oven zijn geplaatst (batchlader, smeltzone, hot spot, klaringszone, voorhaard). Deze metingen dienen als basis voor de vlamregeling.

3. Automatische regelsystemen: Moderne grootschalige tankovens maken veelvuldig gebruik van DCS/PLC-systemen. Deze systemen regelen automatisch de vlam en temperatuur door parameters zoals brandstofstroom, verbrandingsluchtstroom, branderhoek/kleppen aan te passen op basis van vooraf ingestelde temperatuurcurven en realtime metingen.

4. Procesbalans: Het is essentieel om een optimale balans te vinden tussen het garanderen van de glaskwaliteit (smelten bij hoge temperatuur, goede klaring en homogenisatie) en het beschermen van de oven (voorkomen van te hoge temperaturen en vlamcontact), terwijl tegelijkertijd het energieverbruik wordt beperkt.