زمانی که مواد اولیه شیشه ذوب، تصفیه و همگن شدند و در قسمت انتهای کوره از لحاظ دمایی کنترل و به حد مطلوب رسیدند، از طریق جریان ثابت و پایدار مذاب در کانال و با دمای تقریبی 1100 درجه سانتیگراد بر روی قلع مذاب در حمام قلع پخش میشوند.
حمام قلع در واقع یک محفظه فولادی است که برای محافظت از فولاد در برابر اثرات خوردگی قلع مذاب، با آجر نسوز پوشیده شده است. همچنین برای این که قلع به بدنهی حمام نچسبد، بدنه را با گرافیت میپوشانند. ساختار فولادی کف حمام قلع اجازه حرکت طولی به حمام قلع را میدهد و قاب فوقانی آن نیز از نوع معلق میباشد. المنتهای سیلیکون کاربید کارگذاشته شده در سقف حمام، برای کنترل دما استفاده میشوند. هرچند نقش اصلی این المنتها تأمین گرما برای ذوب شمشهای قلع در ابتدای گرم کردن حمام است، و هنگام تولید شیشه اکثر این المنتها خاموش بوده و گرمای مورد نیاز برای مذاب نگهداشتن قلع از طریق خود مذاب شیشه تأمین میشود. نقطه ذوب قلع 247 درجه سانتیگراد است که همواره از دمای مذاب شیشه در حمام که در کمترین دما به 600 درجه سانتیگراد میرسد، کمتر میباشد. بنابراین گرمای مذاب شیشه قلع را همواره در حالت مذاب نگه میدارد. با توجه به دمای ورودی مذاب شیشه به حمام (C˚1050) و دمای شیشه خروجی از حمام (C˚600) دمای مذاب قلع در حمام را میتوان حدود C˚950 در نظر گرفت. با این وجود در صورت نیاز به تأمین حرارت برای کنترل دما و همچنین تأمین شرایط مناسب برای تولید شیشه با مشخصات مورد نیاز، میتوان از المنتها استفاده کرد.
توجه داشته باشید که دمای کف حمام قلع نباید از 150 تا 200 درجه سانتیگراد بیشتر شود، چرا که اگر قلع به ساختمان فولادی کف حمام برسد باعث خوردگی میشود. بنابراین همواره محفظه فلزی حمام (کیسینگ) را با جریان هوا خنک میکنند.
حمام قلع در واقع محلی است که میتوان با استفاده از ابزارهای موجود، شیشه را در عرض و ضخامتهای مختلف تولید کرد و شناور شدن مذاب بر روی حمام قلع نیز بهترین راه تولید شیشه به صورت پیوسته و با بهترین کیفیت ممکن میباشد. مذاب شیشه با ورود به حمام به شکل یک ریبون صاف و پیوسته تشکیل میشود که از طریق رلرهای بیرون کشنده انتهای حمام (Lift out roller) و همچنین نیروی کشش لهر از حمام قلع خارج میشود.
در شناور ماندن شیشه روی سطح حمام قلع سه نیرو دخیل است:
1- نیروی ثقل
2- نیروی شناوری
3- نیروی کشش سطحی
در صورتی که تنها این سه نیرو بر مذاب اعمال شود و نیروی خارجی دیگری دخالت نکند، مذاب بر روی قلع شروع به پخش شدن میکند تا جاییکه ضخامت تعادلی آن به 7 میلیمتر برسد. در صورتی که بخواهیم ضخامت تعادلی را کمتر کرده و به حدود 6 میلیمتر برسیم، به نیروی چهارمی نیاز داریم که این نیرو همان کشش لهر است. با استفاده از نیروی کشش لهر میتوان ضخامت شیشه را به 6 میلیمتر وکمی کمتر از آن رساند. کشش رلرهای لهر از یک سمت و از سمت دیگر، اصطکاک بین شیشه و قلع مذاب باعث ایجاد نیروی معکوس در جهت مخالف شده و ریبون شیشه هنگام خروج نازک میشود. همچنین در مقابل نیروی کشش لهر، نیروی اینرسی مذابی که به سمت جلو حرکت میکند نیز مخالفت میکند.
در صورتی که تنها از کشش لهر برای کاهش ضخامت شیشه استفاده کنیم، روش تولید را ” روش کشش مستقیم یا DS ” میگوییم. در صورتی که بخواهیم شیشه با ضخامت کمتر از 6 میلیمتر تولید کنیم باید بسته به مشخصات محصول تولیدی از نظر پهنا و ضخامت، از تاپرلر استفاده کنیم. تاپرلرها شیشه را به صورت عرضی و از کنارهها میکشند و بر مرکز ریبون شیشه تأثیری ندارند. کشش مرکز ریبون تحت تأثیر کشش لهر قرار میگیرد.
در صورتی که علاوه بر نیروهای فوق الذکر، نیروی کشش تاپرلرها را نیز در تولید شیشه دخالت دهیم، روش تولید را ” روش پیشرفته کشش مستقیم یا ADS” میگوییم.
برای بیان موقعیت دقیق تجهیزات میتوان هر دو سمت حمام قلع را مانند خطکش اندازهگیری کرد و هر 3 متر را جدا کرد. به هر قسمت 3متری یک Bay گفته میشود. هر 3 متر را نیز میتوان به 10 قسمت 30 سانتیمتری تقسیم کرد. با این روش میتوان هر دو سمت حمام را تقسیمبندی کرد و در بیان موقعیت دستگاهها از آن کمک گرفت.
فضای حمام قلع بایستی کاملاً ایزوله شود تا امکان ورود اکسیژن به اتمسفر حمام وجود نداشته باشد.
عملکرد مناسب حمام قلع تا حد زیادی به کنترل شرایط در کانال بستگی دارد. در صورتی که شرایط کانال ثابت باشد، عملکرد حمام نیز تا حد زیادی ثابت میماند. به عنوان مثال حجم مذاب ورودی به حمام و همچنین دمای آن بسیار با اهمیت میباشد و در فرآیند شکلدهی تأثیرگذار هستند.
در صورتی که شرایط نامبرده در ذیل را بتوان ثابت نگه داشت، میتوان عرض ریبون شیشه در ناحیه ابتدایی حمام، که حوضچه نامیده میشود، را ثابت نگه داشت.
1- شدت جریان مذاب ورودی به حمام ثابت باشد.
2- سرعت کشش لهر را ثابت کرد.
3- گرمایش و سرمایش حمام باید تنظیم باشد.
سه فاکتور بر روی جریان شیشه به داخل حمام اثر میگذارند که عبارتند از:
1- دمای کانال
2- ارتفاع مذاب در کانال (پشت تویل)
3- موقعیت تویل
دمای مذاب در پشت تویل باید 1100-1070 درجه سانتیگراد باشد. اگر دما تغییر کند مقدار جریان مذاب و در نتیجه عرض ریبون در ناحیه حوضچه حمام تغییر خواهد کرد. با نوسان عرض نوار شیشه، ضخامت نیز تغییر خواهد کرد. دمای مذاب شیشه در پشت تویل با پیرومتر تشعشعی قرار گرفته در سقف کانال اندازه گرفته میشود. دقت اندازهگیری دمای کانال باید 5/0 ± باشد. توجه به این نکته ضروری است که کنترل دمای کوره در کنترل دمای کانال و ثابت بودن آن مؤثر است. زمانی که دمای کانال از محدوده مورد نظر بالاتر یا پایینتر باشد، میتوانیم با استفاده از مشعلها و یا هوای خنک کننده در قسمت انتهایی کوره، نسبت به تنظیم دوباره دما اقدام کنیم. معمولاً دمای کانال با هوای خنککننده در قسمت Working End در مدار بسته کنترلی قرار دارند و میزان هوای خنککننده دمیده شده، به دمای مذاب در کانال بستگی دارد.
همانطور که میدانید در قسمت Working End، دمای مذاب برای رسیدن به حد مطلوب، جهت شکلدهی مناسب تنظیم میشود. دمای مذاب با ویسکوزیته آن مرتبط است. در نتیجه هدف عمده از تنظیم دما در واقع تنظیم ویسکوزیته مذاب است تا مذاب برای شکلدهی شرایط مطلوبی داشته باشد. بنابراین برای کاهش نوسان ویسکوزیته، لازم است خنککاری در قسمت Working End به حداقل رسیده و کنترل دما را در قسمتهای قبلی نیز انجام دهیم.
هرچه ارتفاع مذاب در پشت تویل بالاتر رود، شدت جریان مذاب بیشتر میشود. ارتفاع مذاب در پشت تویل نیز با سطح مذاب در کوره ارتباط مستقیم دارد. کنترل سطح مذاب با سرعت تغذیه بار در بچ شارژر مرتبط است و در صورت تغییر ارتفاع مذاب، از طریق لوپ کنترلی شدت جریان مواد در بچ شارژر نیز تغییر خواهد کرد.
جهت تولید شیشه با کیفیت، باید دقت کنترل سطح مذاب 1/0 ± میلیمتر باشد.
توجه به این نکته ضروری است که، تویل ابزاری است مکانیکی، که بعد از ثبات نسبی شرایط عملکردی کوره، ثابت میماند. اما در مواقعی که کنترل دما و یا شدت جریان بار ورودی به کوره قابل تنظیم نباشد، مجبور هستیم با تویل برای کنترل شدت جریان مذاب به حمام بازی کنیم.
مذاب با دمای C˚1100 با عبور از روی آجر لبه وارد حمام قلع میشود. درطراحیهای گذشته آجر لبه یا Lip در جلوی حمام قلع طوری قرار میگرفت که لبه آن با سطح مذاب قلع مماس بود. بنابراین مذاب شیشه عبوری از روی آجر نسوز مستقیماً روی سطح مذاب قلع ریخته و شروع به گسترده شدن و پیشروی میکرد. در این حالت همیشه سطح زیرین ریبون شیشه که با آجر نسوز در تماس بوده دارای کیفیت لازم نبوده و این عیب بوجود آمده که مانند خش بر روی سطح زیرین شیشه است، ادامهدار باقی میماند. برای رفع این مشکل طراحی را تغییر داده و آجر لبه را در موقعیتی قرار دادند که لبه آن تا سطح مذاب mm70 فاصله داشته باشد. در این صورت مذاب به صورت آبشاری بر روی سطح قلع ریخته میشود. در این صورت مذاب نامرغوب که روی سطح آجر کشیده شده به سمت عقب حرکت میکند و مذاب با کیفیت به سمت جلو حرکت خواهد کرد. مذاب نامرغوب که به سمت عقب حرکت کرده، به دیواره گرافیتی Wet Back برخورد میکند. با برخورد به Wet Back به سمت کنارههای حمام حرکت میکند و از این به بعد از کنارهها حرکت کرده و به سمت جلو پیش میرود. با این روش مذاب نامرغوب در لبههای ریبون قرار میگیرد که در قسمت Cutting برش خرده و به عنوان خرده شیشه از آن استفاده میشود. با اعمال این تغییر در موقعیت آجر لبه، کیفیت شیشه تولیدی بهبود یافت.
