E-cam (alkali içermeyen cam elyafı)Tank fırınlarında üretim, karmaşık ve yüksek sıcaklıkta bir erime işlemidir. Erime sıcaklığı profili, cam kalitesini, erime verimliliğini, enerji tüketimini, fırın ömrünü ve nihai elyaf performansını doğrudan etkileyen kritik bir proses kontrol noktasıdır. Bu sıcaklık profili, esas olarak alev özelliklerinin ve elektrik takviyesinin ayarlanmasıyla elde edilir.
I. E-Camın Erime Sıcaklığı
1. Erime Sıcaklığı Aralığı:
E-camın tamamen eritilmesi, berraklaştırılması ve homojenleştirilmesi genellikle son derece yüksek sıcaklıklar gerektirir. Tipik erime bölgesi (sıcak nokta) sıcaklığı genellikle 1500°C ile 1600°C arasında değişir.
Hedeflenen sıcaklık şunlara bağlıdır:
* Parti Bileşimi: Belirli formülasyonlar (örneğin, flor varlığı, yüksek/düşük bor içeriği, titanyum varlığı) erime özelliklerini etkiler.
* Fırın Tasarımı: Fırın tipi, boyutu, yalıtım etkinliği ve brülör düzeni.
* Üretim Hedefleri: İstenen erime hızı ve cam kalitesi gereksinimleri.
* Isıya Dayanıklı Malzemeler: Isıya dayanıklı malzemelerin yüksek sıcaklıklardaki korozyon oranı, üst sıcaklık sınırını belirler.
Kabarcıkların giderilmesini ve camın homojenleştirilmesini kolaylaştırmak için, arıtma bölgesinin sıcaklığı genellikle sıcak nokta sıcaklığından biraz daha düşüktür (yaklaşık 20-50°C daha düşük).
Çalışma ucu (ön ocak) sıcaklığı önemli ölçüde daha düşüktür (tipik olarak 1200°C – 1350°C), bu da cam eriyiğinin çekme işlemi için uygun viskozite ve kararlılığa ulaşmasını sağlar.
2. Sıcaklık Kontrolünün Önemi:
* Erime Verimliliği: Yeterince yüksek sıcaklıklar, karışım malzemelerinin (kuvars kumu, pirofillit, borik asit/kolemanit, kireç taşı vb.) tam reaksiyonunu, kum tanelerinin tamamen çözünmesini ve gazın tamamen salınmasını sağlamak için çok önemlidir. Yetersiz sıcaklık, "ham madde" kalıntısına (erimemiş kuvars parçacıkları), taşlara ve artan kabarcıklara yol açabilir.
* Cam Kalitesi: Yüksek sıcaklıklar, cam eriyiğinin berraklaşmasını ve homojenleşmesini sağlayarak lif, kabarcık ve taş gibi kusurları azaltır. Bu kusurlar, lif mukavemetini, kırılma oranını ve sürekliliğini ciddi şekilde etkiler.
* Viskozite: Sıcaklık, cam eriyiğinin viskozitesini doğrudan etkiler. Elyaf çekme işlemi, cam eriyiğinin belirli bir viskozite aralığında olmasını gerektirir.
* Refrakter Malzeme Korozyonu: Aşırı yüksek sıcaklıklar, fırın refrakter malzemelerinin (özellikle elektrofüzyon yöntemiyle üretilmiş AZS tuğlaların) korozyonunu önemli ölçüde hızlandırarak fırın ömrünü kısaltır ve potansiyel olarak refrakter taşlarının oluşmasına neden olur.
* Enerji Tüketimi: Yüksek sıcaklıkların korunması, tanklı fırınlarda enerji tüketiminin birincil kaynağıdır (genellikle toplam üretim enerji tüketiminin %60'ından fazlasını oluşturur). Aşırı sıcaklıklardan kaçınmak için hassas sıcaklık kontrolü, enerji tasarrufu için çok önemlidir.
II. Alev Düzenlemesi
Alev düzenlemesi, erime sıcaklığı dağılımını kontrol etmenin, verimli erimeyi sağlamanın ve fırın yapısını (özellikle tepe kısmını) korumanın temel bir yoludur. Ana amacı ideal bir sıcaklık alanı ve atmosfer oluşturmaktır.
1. Temel Düzenleme Parametreleri:
* Yakıt-Hava Oranı (Stoikiyometrik Oran) / Oksijen-Yakıt Oranı (oksijenli yakıt sistemleri için):
* Amaç: Tam yanmayı sağlamak. Eksik yanma yakıt israfına, alev sıcaklığının düşmesine, cam eriyiğini kirleten siyah duman (is) oluşumuna ve rejeneratörlerin/ısı eşanjörlerinin tıkanmasına neden olur. Fazla hava önemli miktarda ısıyı uzaklaştırarak termal verimliliği düşürür ve taç oksidasyon korozyonunu yoğunlaştırabilir.
* Ayarlama: Baca gazı analizine (O₂, CO içeriği) dayanarak hava-yakıt oranını hassas bir şekilde kontrol edin.E-camTanklı fırınlar genellikle baca gazındaki O₂ içeriğini %1-3 civarında tutar (hafif pozitif basınçlı yanma).
* Atmosfer Etkisi: Hava-yakıt oranı, fırın atmosferini (oksitleyici veya indirgeyici) de etkiler ve bu da bazı parti bileşenlerinin (örneğin demir) davranışı ve cam rengi üzerinde ince etkilere sahiptir. Bununla birlikte, E-cam (renksiz şeffaflık gerektiren) için bu etki nispeten küçüktür.
* Alevin Uzunluğu ve Şekli:
* Amaç: Erime yüzeyini kaplayan, belirli bir sertliğe sahip ve iyi yayılabilen bir alev oluşturmak.
* Uzun Alev mi, Kısa Alev mi?
* Uzun Alev: Geniş bir alanı kaplar, sıcaklık dağılımı nispeten homojendir ve taç kısmına daha az termal şok uygular. Bununla birlikte, yerel sıcaklık zirveleri yeterince yüksek olmayabilir ve toplu "delme" bölgesine nüfuz etme yetersiz olabilir.
* Kısa Alev: Güçlü sertlik, yüksek yerel sıcaklık, katman içine güçlü nüfuz etme özelliği, "ham maddelerin" hızlı erimesine elverişlidir. Bununla birlikte, kaplama düzensizdir, kolayca lokal aşırı ısınmaya (daha belirgin sıcak noktalar) ve taç ve göğüs duvarında önemli termal şoka neden olabilir.
* Ayarlama: Brülör başlığı açısının, yakıt/hava çıkış hızının (momentum oranı) ve girdap yoğunluğunun ayarlanmasıyla sağlanır. Modern tanklı fırınlarda genellikle çok kademeli ayarlanabilir brülörler kullanılır.
* Alevin Yönü (Açısı):
* Amaç: Isıyı etkili bir şekilde kalıba ve cam eriyik yüzeyine aktarmak ve alevin doğrudan taç veya göğüs duvarına temas etmesini önlemek.
* Ayar: Brülör tabancasının eğim (dikey) ve sapma (yatay) açılarını ayarlayın.
* Eğim Açısı: Alevin eriyik yığınıyla etkileşimini ("yığına temas etmesi") ve eriyik yüzeyinin kaplanmasını etkiler. Çok düşük bir açı (alev çok aşağıya doğruysa) eriyik yüzeyini veya yığını aşındırarak göğüs duvarını aşındıran kalıntılara neden olabilir. Çok yüksek bir açı (alev çok yukarıya doğruysa) düşük termal verimliliğe ve tepe kısmının aşırı ısınmasına yol açar.
* Sapma Açısı: Fırın genişliği boyunca alev dağılımını ve sıcak nokta konumunu etkiler.
2. Alev Düzenlemesinin Amaçları:
* Rasyonel Bir Sıcak Nokta Oluşturun: Eritme tankının arka kısmında (genellikle köpek kulübesinden sonra) en yüksek sıcaklık bölgesini (sıcak nokta) oluşturun. Bu, camın berraklaştırılması ve homojenleştirilmesi için kritik alandır ve cam eriyik akışını (sıcak noktadan parti şarj cihazına ve çalışma ucuna doğru) kontrol eden "motor" görevi görür.
* Düzgün Erime Yüzeyi Isıtması: Yerel aşırı ısınmayı veya aşırı soğumayı önler, düzensiz konveksiyonu ve sıcaklık gradyanlarından kaynaklanan "ölü bölgeleri" azaltır.
* Fırın Yapısını Koruyun: Alevin fırın tepesine ve göğüs duvarına temasını engelleyerek, hızlandırılmış refrakter korozyonuna yol açan lokal aşırı ısınmayı önleyin.
* Verimli Isı Transferi: Alevden karışıma ve cam eriyik yüzeyine yayılan ve konveksiyon yoluyla gerçekleşen ısı transferinin verimliliğini en üst düzeye çıkarın.
* Sabit Sıcaklık Alanı: Cam kalitesinin istikrarlı olmasını sağlamak için sıcaklık dalgalanmalarını azaltır.
III. Erime Sıcaklığı ve Alev Düzenlemesinin Entegre Kontrolü
1. Sıcaklık Amaçtır, Alev Araçtır: Alev düzenlemesi, özellikle sıcak nokta konumu ve sıcaklığı olmak üzere, fırın içindeki sıcaklık dağılımını kontrol etmenin birincil yöntemidir.
2. Sıcaklık Ölçümü ve Geri Bildirim: Fırının kilit noktalarına (parti yükleyici, erime bölgesi, sıcak nokta, inceltme bölgesi, ön ocak) yerleştirilen termokupllar, kızılötesi pirometreler ve diğer cihazlar kullanılarak sürekli sıcaklık izleme yapılır. Bu ölçümler, alev ayarlaması için temel oluşturur.
3. Otomatik Kontrol Sistemleri: Modern büyük ölçekli tank fırınlarında yaygın olarak DCS/PLC sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemler, önceden belirlenmiş sıcaklık eğrilerine ve gerçek zamanlı ölçümlere dayanarak yakıt akışı, yanma havası akışı, brülör açısı/damperleri gibi parametreleri ayarlayarak alevi ve sıcaklığı otomatik olarak kontrol eder.
4. Proses Dengesi: Enerji tüketimini azaltırken cam kalitesini (yüksek sıcaklıkta eritme, iyi berraklaştırma ve homojenizasyon) sağlamak ve fırını korumak (aşırı sıcaklıklardan, alev temasından kaçınma) arasında optimum bir denge bulmak çok önemlidir.
Yayın tarihi: 18 Temmuz 2025
