notícias

Fibra de vidro tipo E (fibra de vidro sem álcalis)A produção em fornos de tanque é um processo complexo de fusão em alta temperatura. O perfil de temperatura de fusão é um ponto crítico de controle do processo, influenciando diretamente a qualidade do vidro, a eficiência da fusão, o consumo de energia, a vida útil do forno e o desempenho final da fibra. Esse perfil de temperatura é obtido principalmente pelo ajuste das características da chama e pelo reforço elétrico.

I. Temperatura de fusão do vidro tipo E

1. Faixa de temperatura de fusão:

A fusão, clarificação e homogeneização completas do vidro tipo E geralmente requerem temperaturas extremamente altas. A temperatura típica da zona de fusão (ponto quente) varia normalmente de 1500 °C a 1600 °C.

A temperatura alvo específica depende de:

* Composição do lote: Formulações específicas (por exemplo, presença de flúor, alto/baixo teor de boro, presença de titânio) afetam as características de fusão.

* Projeto da Fornalha: Tipo de fornalha, tamanho, eficácia do isolamento e disposição dos queimadores.

* Objetivos de produção: Taxa de fusão desejada e requisitos de qualidade do vidro.

* Materiais refratários: A taxa de corrosão de materiais refratários em altas temperaturas limita a temperatura máxima.

A temperatura da zona de clarificação é geralmente ligeiramente inferior à temperatura do ponto quente (aproximadamente 20-50°C mais baixa) para facilitar a remoção de bolhas e a homogeneização do vidro.

A temperatura na extremidade de trabalho (anteforno) é significativamente mais baixa (normalmente entre 1200°C e 1350°C), levando a massa vítrea fundida à viscosidade e estabilidade adequadas para a trefilação.

2. Importância do controle de temperatura:

* Eficiência de Fusão: Temperaturas suficientemente altas são cruciais para garantir a reação completa dos materiais da mistura (areia de quartzo, pirofilita, ácido bórico/colemanita, calcário, etc.), a dissolução total dos grãos de areia e a liberação completa dos gases. Temperaturas insuficientes podem levar à formação de resíduos de "matéria-prima" (partículas de quartzo não fundidas), pedras e aumento da formação de bolhas.

Qualidade do vidro: Altas temperaturas promovem a clarificação e homogeneização da massa vítrea, reduzindo defeitos como cordões, bolhas e inclusões. Esses defeitos afetam severamente a resistência da fibra, a taxa de quebra e a continuidade.

* Viscosidade: A temperatura influencia diretamente a viscosidade do vidro fundido. A trefilação de fibras exige que o vidro fundido esteja dentro de uma faixa de viscosidade específica.

* Corrosão de materiais refratários: Temperaturas excessivamente altas aceleram drasticamente a corrosão de materiais refratários em fornos (especialmente tijolos AZS eletrofundidos), reduzindo a vida útil do forno e potencialmente introduzindo pedras refratárias.

* Consumo de energia: A manutenção de altas temperaturas é a principal fonte de consumo de energia em fornos de tanque (normalmente representando mais de 60% do consumo total de energia de produção). O controle preciso da temperatura para evitar temperaturas excessivas é fundamental para a economia de energia.

II. Regulagem da chama

A regulação da chama é um meio fundamental para controlar a distribuição da temperatura de fusão, alcançar uma fusão eficiente e proteger a estrutura do forno (especialmente a coroa). Seu principal objetivo é criar um campo de temperatura e uma atmosfera ideais.

1. Parâmetros regulatórios principais:

* Relação combustível-ar (relação estequiométrica) / Relação oxigênio-combustível (para sistemas de oxicombustão):

* Objetivo: Obter combustão completa. A combustão incompleta desperdiça combustível, reduz a temperatura da chama, produz fumaça preta (fuligem) que contamina o vidro fundido e entope regeneradores/trocadores de calor. O excesso de ar dissipa calor significativo, reduzindo a eficiência térmica e podendo intensificar a corrosão por oxidação da coroa.

* Ajuste: Controle preciso da relação ar-combustível com base na análise dos gases de combustão (teor de O₂ e CO).Vidro EOs fornos de tanque normalmente mantêm o teor de O₂ nos gases de combustão em torno de 1-3% (combustão com pressão ligeiramente positiva).

* Impacto da atmosfera: A relação ar/combustível também influencia a atmosfera do forno (oxidante ou redutora), o que tem efeitos sutis no comportamento de certos componentes da mistura (como o ferro) e na cor do vidro. No entanto, para o vidro tipo E (que exige transparência incolor), esse impacto é relativamente pequeno.

* Comprimento e formato da chama:

* Objetivo: Formar uma chama que cubra a superfície da massa fundida, possua certa rigidez e tenha boa espalhabilidade.

* Chama longa vs. Chama curta:

* Chama longa: Abrange uma grande área, a distribuição de temperatura é relativamente uniforme e causa menos choque térmico na coroa. No entanto, os picos de temperatura locais podem não ser suficientemente altos e a penetração na zona de "perfuração" do lote pode ser insuficiente.

* Chama curta: Alta rigidez, alta temperatura local, forte penetração na camada de mistura, propiciando a fusão rápida das "matérias-primas". No entanto, a cobertura é irregular, causando facilmente superaquecimento localizado (pontos quentes mais pronunciados) e choque térmico significativo na coroa e na parede frontal.

* Ajuste: Obtido ajustando o ângulo do queimador, a velocidade de saída do combustível/ar (relação momento) e a intensidade da turbulência. Fornos de tanque modernos geralmente usam queimadores ajustáveis ​​de múltiplos estágios.

* Direção da chama (ângulo):

* Objetivo: Transferir calor de forma eficaz para a massa e para a superfície do vidro fundido, evitando o impacto direto da chama na coroa ou na parede frontal do forno.

* Ajuste: Ajuste os ângulos de inclinação (vertical) e de guinada (horizontal) do maçarico.

* Ângulo de inclinação: Afeta a interação da chama com a massa fundida ("lambendo a massa") e a cobertura da superfície do material fundido. Um ângulo muito baixo (chama muito para baixo) pode raspar a superfície do material fundido ou a massa fundida, causando arraste que corrói a parede do forno. Um ângulo muito alto (chama muito para cima) resulta em baixa eficiência térmica e aquecimento excessivo da coroa.

* Ângulo de guinada: Afeta a distribuição da chama ao longo da largura do forno e a posição do ponto quente.

2. Objetivos da regulação da chama:

* Forme um Ponto Quente Racional: Crie a zona de temperatura mais alta (ponto quente) na parte traseira do tanque de fusão (geralmente após a entrada de água). Esta é a área crítica para a clarificação e homogeneização do vidro e atua como o "motor" que controla o fluxo de vidro fundido (do ponto quente em direção ao alimentador de lote e à extremidade de trabalho).

* Aquecimento uniforme da superfície de fusão: Evita o superaquecimento ou o resfriamento insuficiente localizados, reduzindo a convecção irregular e as "zonas mortas" causadas por gradientes de temperatura.

* Proteger a estrutura do forno: Impedir o impacto direto da chama na parede superior e inferior do forno, evitando o superaquecimento localizado que leva à corrosão acelerada do material refratário.

* Transferência de calor eficiente: Maximizar a eficiência da transferência de calor radiante e convectiva da chama para a massa e a superfície do vidro fundido.

* Campo de temperatura estável: Reduz as flutuações para garantir a estabilidade da qualidade do vidro.

III. Controle integrado da temperatura de fusão e regulação da chama

1. A temperatura é o objetivo, a chama é o meio: A regulação da chama é o principal método para controlar a distribuição de temperatura dentro do forno, especialmente a posição e a temperatura do ponto quente.

2. Medição e Feedback de Temperatura: O monitoramento contínuo da temperatura é realizado utilizando termopares, pirômetros infravermelhos e outros instrumentos posicionados em locais estratégicos do forno (carregador de lote, zona de fusão, ponto quente, zona de refino, anteforno). Essas medições servem como base para o ajuste da chama.

3. Sistemas de Controle Automático: Os modernos fornos-tanque de grande escala utilizam amplamente sistemas DCS/PLC. Esses sistemas controlam automaticamente a chama e a temperatura, ajustando parâmetros como fluxo de combustível, fluxo de ar de combustão, ângulo do queimador/reguladores de temperatura, com base em curvas de temperatura predefinidas e medições em tempo real.

4. Equilíbrio do Processo: É essencial encontrar um equilíbrio ideal entre garantir a qualidade do vidro (fusão em alta temperatura, boa clarificação e homogeneização) e proteger o forno (evitando temperaturas excessivas e impacto direto da chama), reduzindo simultaneamente o consumo de energia.