Erimiş silika merdaneleri yüksek sıcaklıktaki ortamlarda camın taşınmasında yaygın olarak kullanılır; tavlama fırını en zorlu işlemler arasındadır.

Gilbert Rancoule'e göre SO2 enjeksiyonunun geliştirilmesi, silindir çalışmasını etkileyen ve oluşturulan kimyasal reaksiyonların anlaşılmasını gerektiren benzersiz çalışma koşulları yaratıyor.

Termal sertleştirme işleminde cam, yumuşama noktasının hemen altındaki bir sıcaklığa kadar ısıtılır ve daha sonra hızla havada söndürülür.Camın dış kısmı hızla soğurken, iç kısmı daha yavaş büzülür ve soğur.Cam en sonunda düzgün bir sıcaklığa ulaştığında, yüzeyde bir basınç gerilimi oluşmuş olacak ve bunu telafi eden bir iç çekme gerilimi gelişmiş olacaktır.

Yüzey basınç gerilmesinin gerçek değerleri, cam kalınlığı, ısı transfer katsayısı gibi faktörlere ve ısıl işlem programına bağlıdır.Cam yüzeyin kalitesini değiştirebilecek dış faktörlerin sınırlandırılması, proses esnekliğinin sağlanmasının yanı sıra her zaman sektörün hedefi olmuştur.

Na iyonları ile enjekte edilen SO2 arasındaki reaksiyon, cam yüzeyinde normal çalışma koşulları altında stabil olan bir sülfat yüzeyi yaratıyor.Cam levhanın taşınması sırasında sodyum sülfat tozu cam levha ortamına aktarılır.

Metal sülfat oluşumunun ardından yuvarlanma yüzeyinin bozulması.

Cam ve konveyör rulolarının arayüzünde, temas yüzeyinin ömrü açısından potansiyel faydası olduğu düşünülen bir sülfat birikmesi gözlemlendi.Gerçekte, sodyum sülfat, cam kimyasına doğru sürekli bir nötr reaktivite arayüzü içinde yavaş yavaş gelişmektedir.Sürekli gaz etkileşimi, cam ısıl işlemleri için standart uygulama olan sıcaklıklarda stabil olan katı bir yağlayıcı Na2SO4'ün oluşturulmasına yol açar;tavlama veya tavlama bölgeleri.

Na2SO4 oluşumunun verimi doğrudan nem seviyesi, konsantrasyon ve sıcaklığa bağlıdır;Sodyum sülfatın etkisi iyi biliniyorsa, bazı reaksiyon ürünleri, özellikle düşük sıcaklıktaki geçici etki alanında, cam temas kalitesinde bazı olumsuz yönler ortaya koyabilir.Sodyum sülfatın yarı kararlı formları, çevresel koşulların bir fonksiyonu olarak üretilebilir ve sıcaklığın fonksiyonunda beklenmedik sonuçlara neden olabilecek karmaşık reaksiyonlara yol açabilir.

İstenmeyen çalışma koşullarını önlemek için düzeltici önlemler alınmazsa, stabil olmayan sodyum sülfat türleri oluşabilir ve fırın ortamıyla ve camla etkileşime girerek cam kusurları oluşturabilecek parçacıkları ve tozu yakalayabilir.Cam kalitesi ve ZYAROCK® rulo verimliliği, fırın ayarları gözlemlenerek artırılır.

CAM HATA MODLARI

Cam yüzeyinin gözlemlenmesi fırının çalışma ortamı ve çalışma koşulları hakkında yüksek düzeyde bilgi verir.Fırının zamanla ve sıcaklıkta bozulması, hem fırında hem de camda görülen kalite etkilerine yol açar.Fırın bakımı cam kalitesinin anahtarıdır ancak aynı zamanda en zorlu uygulamaların bir fonksiyonu olarak cam gereksiniminin gelişimini de analiz edebiliriz.

Etkili cam temizleme prosedürleri, fırın ve fabrika temizliği, bakım koşulları ve cam yüzey kalitesi arasındaki ilişki kesinlikle operasyon analiz edilirken tekrarlanması gereken bir araştırmadır.

(1) Cam birikintisi;(2) Mekanik girinti;(3) Boya birikintisi

İyi kaynaşmış silika silindir yüzeyleri, temas yüzeyine zarar vermemek için çalışma ortamının sıkı kontrolüyle korunur.Yalnızca rulo taşıma, aktarma ve temizlemeyle değil aynı zamanda temperleme öncesi cam hazırlamayla bağlantılı sodyum kirliliğini önlemek için önemli kurallara uyulmalıdır.

Rulo temizliği sağlandığında bir sonraki adım, fırının termal tutarlılığına geçmeden önce toz oluşumu ve hava akışı kontrolü yoluyla fırının içine parçacıkların girmesini önlemek olmalıdır.

Sıcaklık ve atmosfer bağıl neminin sodyum sülfat stabilite fonksiyonu.

Sodyum sülfat sisteminin termodinamik analizi – 300.000°C'de Na-OS faz stabilite diyagramı.

SO2 buharı ortamında cam kimyası için termodinamik denge.

TERMAL PROFİL VE CAM ETKİLEŞİMİ

Fırındaki termal tutarlılığın kalitesi, yalnızca fırın ortamından cama ısı transferinin hızını değil, aynı zamanda fırın içindeki transfer sırasında cam levhanın göreceli fiziksel stabilitesini de belirler.Fırın girişinde en iyi çalışma koşullarını tanımlamak için cam türü ve kimyasının yanı sıra cam kalınlığı da dikkate alınmalıdır.

Silindirlerin sıcaklığı ve fırın girişi termal akışı, üst ve alt cam yüzeylerde en iyi homojenliği sağlamak için tanımlanan temel çalışma parametreleridir.Cam levhanın minimum deformasyonu, ısıtma profilinin başlangıç ​​aşamasında ısı akışının uyarlanması yoluyla dikkate alınmalıdır:

· Cam ısı emilimi (kalınlık, kimya, kaplama, doku).

· Alt/üst sıcaklık gradyanı (statik veya türbülanslı ısı akışı, konveksiyon modu, rulo tipi).

· Yansıtıcı ısı transferi (refrakterler).

· Cam temperleme tipine göre fırın tasarımı (mühendislik ve ısı kontrolü).

· Cam kenar efekti.

Camın termal genleşmesi cam iletkenliğine ve IR emilimine bağlı olduğundan, camın geometrik stabilitesi doğrudan termal profile bağlıdır.Konveksiyon ve radyatif ısı iletimi nedeniyle daha yüksek ısı transferi elde edilen cam levhanın kenarında zor bir denge elde edilir.

Yalıtım kalitesi, fırının çalışma ortamı göz önünde bulundurulduğunda birincil amaçtır, çünkü bu genellikle toz oluşumuna neden olan lifler veya parçacıklarla bağlantılıdır (fırın atmosferiyle potansiyel reaksiyon ararken kimyasal değişiklikleri içermediğinde).

Astarın bozulması aynı zamanda bir zaman ve sıcaklık meselesidir.Rulo contalarının tutarlılığı, maksimum termal kararlılığa ulaşmak ve mekanik aşınma ve ısı sızıntısından kaynaklanan tozu azaltmak için önemli bir parametredir.Mükemmel yalıtım, silindir uç kapağının aşırı ısınmasını önleyerek nakliye ve sıcak TIR sorunlarına yol açar.

ATMOSFER VE GAZ ETKİLEŞİMİ

Etkileyen parametreler, sodyum sülfat stabilitesinin anlaşılmasında anahtardır.Sodyum sülfat oluşumunun uygulama için gerçek bir avantaj olduğunu düşünürsek, ortamın ve konsantrasyonun değiştirilmesinin Na2SO4 oluşumunu nasıl etkileyeceğini anlamak önemlidir.

Na2SO4 oluşumuna ilişkin farklı parametreler arasında nemin kolektif etkisi, düşük sıcaklıkta işlem, yüksek konsantrasyonda SO2, cam kimyası etkileşimi ve yuvarlanma koşullandırma yer alır.

NEM VE DÜŞÜK SICAKLIK

Nem, fırın içindeki SO2'nin stabilitesini doğrudan etkileyecektir; sıcaklık ve nemin ikili etkisi ise SO2 konsantrasyonunu doğrudan etkileyecektir.Nem (nem, havadaki maksimum %10 su) fırın içindeki SO2 ile karıştırıldığında, düşük sıcaklık bölgesinde sodyum sülfat hidroksil oluşur.Bu, daha yüksek sıcaklıkta Na2SO4'e ayrışmadan önce, orta sıcaklık aralığında yarı kararlı bir Na2S2O7 fazının oluşmasına yol açabilir.

Aynı reaksiyonda, düşük sıcaklık bölgesinde hidroksil değişimiyle aynı zamana denk gelen potansiyel sülfürik asit oluşumu görülebilir.

SO2 KONSANTRASYONU

Daha yüksek oksidasyon durumundaki sodyum sülfata dönüşümü azaltmak için SO2'deki düşük konsantrasyonlar ve yüksek sıcaklıktaki işlemler gereklidir.Yalnızca düşük son sıcaklık aralığında stabil olan sodyum bisfat, oksitlerin ve metallerin çalışma ortamından cama ve rulolara yapışması için gerekli koşulları yaratan viskoz bir davranışa sahiptir.

Atmosferde yüksek kükürt konsantrasyonunun yanı sıra nemin de bulunması, sülfat fazının stabilitesi açısından en istenmeyen konfigürasyondur.Temiz bir çalışma sağlamak için Na2SO4 oluşumu diğer sodyum fazlarına göre öncelikli olmalıdır.

CAM KİMYASI ETKİLEŞİMİ

Fırındaki sodyum buharları açıkça sıcaklığa ve cam kimyasına bağlıdır.Na2SO4 oluşumu için kararlı çalışma koşulları elde etmek amacıyla fırın atmosferi dağılımının ve SO2 difüzyonu yoluyla gaz akışının ve fırında üretilen termal eğimin kontrol edilmesi tavsiye edilir.

Camdan gelen elementler de SO2 ile reaktiviteye sahiptir ancak farklı sülfatların stabilitesinin yüksek sıcaklıkta mümkün olduğu doğrulanabilir.Bununla birlikte, sodyum iyonlarının hareketliliğine kıyasla iyonik türlerin kararlılığı nedeniyle bu reaktivitenin cam içinde elde edilmesi zordur.

En yaygın reaksiyon, fırında bulunan serbest metalik elementlerin, fırın muhafaza duvarları tarafından veya kükürt ve nem değişimlerini içeren düşük sıcaklıktaki yoğunlaşma bölgesi reaksiyonları tarafından üretilen toz olarak dikkate alınması gerekir.

Seramik rulo birikme için bir koşul yaratmaz ve çoğu durumda nötr bir yüzey olarak kabul edilmelidir.Yüksek sıcaklık ve sabit atmosferik koşullar, temiz çalışmayı açıklayan yalnızca kısmi durumlardır ve asla fırın bakım rutinlerinin yerini almamalıdır.

SO2 ortamında metalik bir rulo göz önüne alındığında, yüksek sıcaklıkta metal kararsızlığına ve metalik türlerin (Fe, Ni) kükürt fazlarının oluşmasına neden olan çok sayıda reaksiyon mümkündür.Nem söz konusuysa, metalin aşındırıcı etkisi nedeniyle merdanenin reaktivitesi katlanarak artar.

Erimiş silika seramik rulonun yüzeyinde sodyumun bulunması, eğer sodyum sülfatın kimyası gerçekleştirilirse, seramik için olumsuz bir etki yaratmaz.Bununla birlikte, çalışma ortamı yarı kararlı sodyum sülfatlar, hidrojen sülfür, bisülfat veya sodyum oksit için koşullar yarattığında, fiziksel bozunmayı içeren yavaş bir seramik yüzey reaksiyonu için tüm unsurlara sahibiz.

Kaynaşmış silikanın kristal dönüşümü, merdane üzerinde geri dönüşü olmayan yüzey hasarına neden olur ve seramik yüzeyi sodyum oksitten temizlemek için tasarlanmış merdanelerin iyi bakımıyla hat hizmetinin ilk aşamasında önlenmelidir.Rulonun gözlemlenmesi, sodyum sülfat dışındaki birikintilerin fark edilmesi durumunda beklenmeyen birikimlerin ortadan kaldırılmasıyla gerçekleştirilir.

Rulolar reaktif sodyum okside güçlü bir şekilde bağlanmadan önce rulolar üzerindeki toz ve oksit birikiminin giderilmesi gerekir.Bu tür işlemler, seramik yüzey kimyasını stabilize etmek ve nominal silindir koşullandırmaya geri dönmek için gerektiği kadar fırının dışında temiz su ile temizlenerek gerçekleştirilir.

ÇÖZÜM

Cam kalitesi fırın ortamının temizliği ile bağlantılıdır.Toz kontrolü, iyi yalıtım özellikleri, silindirli contalar ve fırına verilen hava akışı sayesinde elde edilir.Temperleme ortamının termal tutarlılığı, cam özelliklerini fırın kapasitesine ve ürün esneklik gereksinimine bağlar.

Çalışma koşulları optimize edildiğinde, SO2'nin fırına dahil edilmesi, cam boyutu ve türünden kaynaklanan aşırı koşulları önlemek için sodyum sülfat ara katmanının oluşumuyla temas karakteristiğinin son dokunuşunu verir.

Sülfat için viskoz sıvılara yol açabilecek ve operasyonun geçiş aşamasında servis sorunları yaratabilecek yüksek oksidasyon seviyelerinin oluşmasını önlemek için fırında atmosfer hapsi ve gaz akışının sıkı kontrolü yapılmalıdır.

Fırın ortamı, normal çalışma koşullarında cam kalitesine zarar veren astardan gelen toz ve parçacıkları, oksit azalmasını ve korozyonu içeren ikincil reaksiyonlarla dikkate alınmalıdır.
 

Yazar: Gilbert Rancoule, Direktör- Ar-Ge Vesuvius Erimiş Silika Bölümü

Makale ilk kez GLASS WORLDWIDE DERGİSİ'nde - TEMMUZ/AĞUSTOS 2011'de yayımlandı.