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E-유리(무알칼리 유리섬유)탱크로에서의 생산은 복잡한 고온 용융 공정입니다. 용융 온도 프로파일은 유리 품질, 용융 효율, 에너지 소비, 용광로 수명 및 최종 섬유 성능에 직접적인 영향을 미치는 중요한 공정 제어 요소입니다. 이러한 온도 프로파일은 주로 화염 특성 조정 및 전기 부스팅을 통해 구현됩니다.

I. E-유리의 용융 온도

1. 용융 온도 범위:

E-유리의 완전한 용융, 투명화 및 균질화에는 일반적으로 매우 높은 온도가 필요합니다. 일반적인 용융 영역(핫스팟) 온도는 1500°C에서 1600°C 사이입니다.

구체적인 목표 온도는 다음 요소에 따라 달라집니다.

* 배치 구성: 특정 배합(예: 불소 함유 여부, 붕소 함량 높음/낮음, 티타늄 함유 여부)은 용융 특성에 영향을 미칩니다.

* 용광로 설계: 용광로 유형, 크기, 단열 효율 및 버너 배치.

* 생산 목표: 원하는 용융 속도 및 유리 품질 요구 사항.

* 내화 재료: 고온에서 내화 재료의 부식 속도는 사용 가능 최고 온도를 제한합니다.

정제 구역의 온도는 일반적으로 기포 제거 및 유리 균질화를 용이하게 하기 위해 고온 지점 온도보다 약간 낮습니다(약 20~50°C 낮음).

작업부(전로) 온도는 상당히 낮아지며(일반적으로 1200°C~1350°C), 유리 용융물을 인발에 적합한 점도와 안정성으로 만듭니다.

2. 온도 조절의 중요성:

* 용융 효율: 충분히 높은 온도는 투입 재료(석영 모래, 파이로필라이트, 붕산/콜레마나이트, 석회석 등)의 완전한 반응, 모래 알갱이의 완전한 용해 및 가스 방출을 보장하는 데 매우 중요합니다. 온도가 충분하지 않으면 "원료" 잔류물(녹지 않은 석영 입자), 돌멩이 및 기포 증가가 발생할 수 있습니다.

* 유리 품질: 고온은 유리 용융물의 투명도와 균질화를 촉진하여 코드, 기포, 돌과 같은 결함을 줄입니다. 이러한 결함은 섬유 강도, 파손율 및 연속성에 심각한 영향을 미칩니다.

* 점도: 온도는 유리 용융물의 점도에 직접적인 영향을 미칩니다. 섬유 인발 공정에서는 유리 용융물이 특정 점도 범위 내에 있어야 합니다.

* 내화재 부식: 지나치게 높은 온도는 용광로 내화재(특히 전기융착 AZS 벽돌)의 부식을 급격히 가속화하여 용광로 수명을 단축시키고 내화석이 발생할 가능성을 높입니다.

* 에너지 소비: 고온 유지는 탱크로에서 에너지 소비의 주요 원인입니다(일반적으로 총 생산 에너지 소비량의 60% 이상을 차지). 과도한 온도를 방지하기 위한 정밀한 온도 제어는 에너지 절약의 핵심입니다.

II. 화염 조절

화염 조절은 용융 온도 분포를 제어하고, 효율적인 용융을 달성하며, 용광로 구조(특히 크라운)를 보호하는 핵심 수단입니다. 그 주된 목표는 이상적인 온도장과 분위기를 조성하는 것입니다.

1. 주요 규제 매개변수:

* 연료 대 공기 비율(화학양론적 비율) / 산소 대 연료 비율(산소 연료 분사 시스템의 경우):

* 목표: 완전 연소 달성. 불완전 연소는 연료 낭비, 화염 온도 저하, 유리 용융물을 오염시키는 검은 연기(그을음) 발생, 재생기/열교환기 막힘 현상을 초래합니다. 과잉 공기는 상당한 열을 빼앗아 열효율을 저하시키고, 크라운 산화 부식을 악화시킬 수 있습니다.

* 조정: 배기가스 분석(O₂, CO 함량)을 기반으로 공기-연료 비율을 정밀하게 제어합니다.E-유리탱크형 연소로는 일반적으로 연소 가스의 산소 함량을 약 1~3% 정도로 유지합니다(약간의 양압 연소).

* 분위기 영향: 공기 대 연료 비율은 용광로 분위기(산화 또는 환원)에도 영향을 미치며, 이는 특정 배치 구성 요소(예: 철)의 거동 및 유리 색상에 미묘한 영향을 줍니다. 그러나 무색 투명도가 요구되는 E-유리의 경우 이러한 영향은 상대적으로 미미합니다.

* 불꽃의 길이 및 모양:

* 목표: 용융 표면을 덮고, 일정한 강성을 가지며, 확산성이 좋은 불꽃을 형성한다.

* 긴 불꽃 vs. 짧은 불꽃:

* 롱 플레임: 넓은 영역을 커버하고 온도 분포가 비교적 균일하여 크라운에 가해지는 열 충격이 적습니다. 그러나 국부적인 온도 피크가 충분히 높지 않을 수 있으며, 배치 "드릴링" 영역으로의 침투가 불충분할 수 있습니다.

* 짧은 화염: 강한 강성, 높은 국부 온도, 배치층에 대한 강력한 침투력으로 "원료"의 빠른 용융에 유리합니다. 그러나 도포가 고르지 않아 국부적인 과열(더욱 두드러진 고온점)이 발생하기 쉽고, 크라운과 흉벽에 상당한 열 충격을 줄 수 있습니다.

* 조정: 버너 건 각도, 연료/공기 분출 속도(운동량 비율), 와류 강도를 조정하여 조정합니다. 최신 탱크형 용광로는 종종 다단계 조절식 버너를 사용합니다.

* 화염 방향(각도):

* 목표: 크라운이나 브레스트 월에 화염이 직접 닿지 않도록 하면서 배치 및 유리 용융 표면에 효과적으로 열을 전달합니다.

* 조정: 버너 건의 피치(수직) 및 요(수평) 각도를 조정하십시오.

* 피치 각도: 화염이 용융물 더미와 상호 작용하는 방식("용융물을 핥는 것") 및 용융 표면을 덮는 정도에 영향을 미칩니다. 각도가 너무 낮으면(화염이 너무 아래쪽으로 향하면) 용융 표면이나 용융물 더미를 긁어내어 용융물 덩어리가 흘러넘쳐 용광로 벽을 부식시킬 수 있습니다. 각도가 너무 높으면(화염이 너무 위쪽으로 향하면) 열효율이 낮아지고 용광로 상단이 과도하게 가열됩니다.

* 요각(Yaw Angle): 용광로 폭 전체에 걸친 화염 분포와 고온 지점 위치에 영향을 미칩니다.

2. 화염 조절의 목표:

* 효율적인 고온 영역 형성: 용융 탱크의 후방(일반적으로 도그하우스 뒤쪽)에 가장 높은 온도 영역(고온 영역)을 만듭니다. 이 영역은 유리의 투명화 및 균질화에 매우 중요하며, 유리 용융물의 흐름(고온 영역에서 배치 충전기 및 작업 끝단 방향으로)을 제어하는 ​​"엔진" 역할을 합니다.

* 균일한 용융 표면 가열: 국부적인 과열 또는 과냉각을 방지하여 온도 구배로 인한 불균일한 대류 및 "데드 존"을 줄입니다.

* 용광로 구조 보호: 화염이 용광로 상단과 벽면에 직접 닿지 않도록 하여 국부적인 과열을 방지하고, 이로 인해 내화물 부식이 가속화되는 것을 막습니다.

* 효율적인 열 전달: 화염에서 배치 및 유리 용융 표면으로의 복사 및 대류 열 전달 효율을 극대화합니다.

* 안정적인 온도 분포: 온도 변동을 최소화하여 안정적인 유리 품질을 보장합니다.

III. 용융 온도 및 화염 조절의 통합 제어

1. 온도가 목표이고, 화염은 수단이다: 화염 조절은 용광로 내부의 온도 분포, 특히 고온 지점의 위치와 온도를 제어하는 ​​주요 방법이다.

2. 온도 측정 및 피드백: 열전대, 적외선 온도계 및 기타 계측기를 사용하여 용광로 내 주요 위치(배치 장입구, 용융 구역, 고온 지점, 정제 구역, 전로)에 지속적인 온도 모니터링을 실시합니다. 이러한 측정값은 화염 조정의 기초 자료로 사용됩니다.

3. 자동 제어 시스템: 최신 대형 탱크로는 DCS/PLC 시스템을 널리 사용합니다. 이러한 시스템은 사전 설정된 온도 곡선과 실시간 측정값을 기반으로 연료 유량, 연소 공기 유량, 버너 각도/댐퍼와 같은 매개변수를 조정하여 화염과 온도를 자동으로 제어합니다.

4. 공정 균형: 유리 품질 확보(고온 용융, 우수한 투명화 및 균질화)와 용광로 보호(과열 방지, 화염 직접 접촉 방지)를 동시에 달성하고 에너지 소비를 줄이는 최적의 균형을 찾는 것이 중요합니다.