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E-glass (fibra de vidro sem álcalis)A produção em fornos de tanque é um processo de fusão complexo e de alta temperatura. O perfil de temperatura de fusão é um ponto crítico de controle do processo, influenciando diretamente a qualidade do vidro, a eficiência de 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 normalmente requerem temperaturas extremamente altas. A temperatura típica da zona de fusão (ponto quente) geralmente varia 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 do forno: tipo de forno, tamanho, eficácia do isolamento e disposição do queimador.

* Metas 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 superior.

A temperatura da zona de refinação é geralmente um pouco menor que a temperatura do ponto quente (aproximadamente 20-50°C menor) para facilitar a remoção de bolhas e a homogeneização do vidro.

A temperatura da extremidade de trabalho (anteparo) é significativamente menor (tipicamente 1200°C – 1350°C), levando o vidro fundido à viscosidade e estabilidade adequadas para trefilação.

2. Importância do controle de temperatura:

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

* Qualidade do Vidro: Altas temperaturas promovem a clarificação e a homogeneização do vidro fundido, reduzindo defeitos como cordões, bolhas e pedras. Esses defeitos afetam severamente a resistência, a taxa de quebra e a continuidade das fibras.

* 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 de fornos (especialmente tijolos AZS eletrofundidos), encurtando a vida útil do forno e potencialmente introduzindo pedras refratárias.

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

II. Regulação da Chama

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

1. Parâmetros-chave de regulação:

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

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

* Ajuste: Controle com precisão a relação ar-combustível com base na análise dos gases de combustão (teor de O₂, CO).E-vidroOs fornos de tanque normalmente mantêm o teor de O₂ nos gases de combustão em torno de 1-3% (combustão com pressão ligeiramente positiva).

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

* Comprimento e formato da chama:

* Objetivo: Formar uma chama que cubra a superfície de fusão, possua certa rigidez e tenha boa espalhabilidade.

* Chama longa vs. Chama curta:

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

* Chama curta: forte rigidez, alta temperatura local, forte penetração na camada do lote, propícia à rápida fusão de "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 do peito.

* Ajuste: Obtido ajustando o ângulo do canhão do queimador, a velocidade de saída do combustível/ar (razão de momento) e a intensidade do turbilhão. Os fornos de tanque modernos costumam usar queimadores ajustáveis de vários estágios.

* Direção da chama (ângulo):

* Objetivo: Transferir calor de forma eficaz para o lote e para a superfície de fusão do vidro, evitando o impacto direto da chama na coroa ou na parede do peito.

* Ajuste: Ajuste os ângulos de inclinação (vertical) e guinada (horizontal) da pistola do queimador.

* Ângulo de inclinação: afeta a interação da chama com a pilha de massa ("lamber a massa") e a cobertura da superfície do fundido. Um ângulo muito baixo (chama muito para baixo) pode corroer a superfície do fundido ou a pilha de massa, causando arraste que corrói a parede peitoral. 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 na largura do forno e na posição do ponto quente.

2. Objetivos da Regulação da Chama:

* Formar um Ponto Quente Racional: Criar a zona de maior temperatura (ponto quente) na parte traseira do tanque de fusão (geralmente após a casinha do cachorro). Esta é a área crítica para a clarificação e homogeneização do vidro, e atua como o "motor" que controla o fluxo do vidro fundido (do ponto quente em direção ao carregador de lote e à extremidade de trabalho).

* Aquecimento uniforme da superfície de fusão: evita superaquecimento ou sub-resfriamento localizado, reduzindo convecção irregular e “zonas mortas” causadas por gradientes de temperatura.

* Protege a estrutura do forno: evita o impacto da chama na coroa e na parede do peito, evitando o superaquecimento localizado que leva à corrosão refratária acelerada.

* Transferência de calor eficiente: maximiza a eficiência da transferência de calor radiante e convectiva da chama para o lote e a superfície de fusão do vidro.

* Campo de temperatura estável: reduza as flutuações para garantir a qualidade estável 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 método principal para controlar a distribuição da temperatura dentro do forno, especialmente a posição do ponto quente e a temperatura.

2. Medição e feedback de temperatura: O monitoramento contínuo da temperatura é realizado por meio de termopares, pirômetros infravermelhos e outros instrumentos posicionados em locais-chave do forno (carregador de batelada, zona de fusão, ponto quente, zona de refinação, pré-forno). Essas medições servem de base para o ajuste da chama.

3. Sistemas de Controle Automático: Os modernos fornos de tanque de grande porte 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/amortecedores, 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 de chamas) e reduzindo o consumo de energia.

Controle de temperatura e regulação de chama na produção de fornos de tanque de vidro tipo E (fibra de vidro sem álcalis)


Data de publicação: 18 de julho de 2025