حمام قلع در شیشه فلوت – بخش چهارم – تجهیزات

تجهیزات حمام قلع

اگر به مذاب شیشه اجازه داده شود تا بدون اعمال هیچ گونه نیرویی به غیر از نیروی وزن بر روی سطح قلع مذاب پخش شود، مذاب تا جایی گسترده خواهد شد که به ضخامت تعادلی 7 میلیمتر برسد. تجهیزات حمام قلع وسایلی هستند که بر روی ریبون شیشه تأثیر می­گذارند. برخی از آن­ها موجب می­شوند تا بتوان شیشه با ضخامت­های بالاتر یا پایین­تر از 7 میلیمتر با عرض­های مختلف تولید کرد و برخی دیگر در پایداری ریبون شکل گرفته در حمام نقش دارند. در ادامه به معرفی مهم­ترین تجهیزات حمام قلع و نقش آن­ها می­پردازیم.

دیوار کربنی کناری (Side Wall Carbons)

در طول ساخت حمام، دیواره­های کناری حمام با آستری کربن یا گرافیت پوشانده می­شود. هدف از نصب دیواره کربنی این است که، در صورتی که ریبون شیشه در شرایط اضطراری از کنترل خارج شد، از تماس ریبون با آجر نسوز دیواره­های اطراف جلوگیری شود و از خرده شدن آن­ها محافظت نماید. این آستری کربنی از ابتدای حمام تا آخر ناحیه Reheat نصب می­گردد اما در برخی موارد نیز می­توان این آستری را تا ابتدای ناحیه باریک حمام­(Narrow) ادامه داد.

کولرهای انتهای ناحیه گرم حمام­(Hot End Cooler)

این کولرها برای استخراج گرما از ریبون در ابتدای حمام طراحی شده­اند تا بتوانند دمای مذاب را به محدوده مورد نظر در اولین تاپ­رلر برسانند. این کولرها در واقع ریل­ها و یا قوطی­هایی هستند که با عبور آب، حرارت را در طول عرض ریبون خارج می­کنند. معمولاً کولرهای مورد نظر به صورت جفتی بوده و از دو سمت وارد حمام می­شوند.

تاپ­رلرها (Top Roll Machine)

تاپ­رلرها یکی از اجزای مهم در تولید شیشه فلوت هستند. هنگامی که از تاپ­رلر در حمام قلع استفاده نمی­کنیم حداقل ضخامت شیشه­ای که می­توانیم تولید کنیم، 6 میلیمتر است. در صورتی که بخواهیم محصولات با ضخامت­های مختلف داشته باشیم، ناگزیر به استفاده از تاپ­رلرها هستیم. نحوه قرار گرفتن تاپ­رلرها در حمام برای تولید شیشه­های کمتر از 6 میلیمتر نسبت به شیشه­های بالاتر از 7 میلیمتر متفاوت است. روشی که برای تولید شیشه­های کمتر از 6 میلیمتر استفاده می­شود ADS ، و روش مورد استفاده برای تولید شیشه های با ضخامت بالاتر از 7 میلیمتر، RADS نامیده می­شود. هنگام تولید شیشه­های نازک، زاویه تاپ­رلرها به نحوی است که هنگام چرخش، لبه­های ریبون را به سمت بیرون و دور از مرکز ریبون می­کشد و باعث نازک­تر شدن آن می­شود. و برعکس، هنگام تولید شیشه­های ضخیم، زاویه تاپ­رلرها به گونه­ای است که در اثر چرخش لبه­­های ریبون را به سمت مرکز آن هل می­دهند و در نتیجه شیشه ضخیم تولید می­شود.

تعداد تاپ­رلرهای مورد استفاده و همچنین سرعت چرخش آن­ها نیز در تولید انواع مختلف شیشه تأثیرگذار است.

سطح تماس ریبون با تاپ­رلرها در انتهای خط تولید در قسمت کاتینگ برش خرده و وارد کریدور خرده شیشه می­شود.

فنس و پوشر (Fences & pushers)

فنس و پوشر لوله­هایی هستند که با آب خنک می­شوند و یک بلوک کربنی در انتهای آن­ها متصل شده است. اگرچه فنس و پوشر از نظر شکل ظاهری قطعات متفاوتی هستند، اما از نظر کارایی مشابه بوده و باعث می­شوند موقعیت ریبون شیشه در طول مسیر عبور از حمام هدایت شده و ثابت بماند. به طور کلی، فنس فقط در یک سمت حمام استفاده می­شود و معمولاً پوشر در سمت مخالف قرار می­گیرد تا مانع از حرکت آزادانه ریبون در حمام شده و موقعیت آن را در میانه حمام تثبیت کنند. فنس و پوشر هر دو تنها با لبه ریبون برخورد دارند.

 فنس یک بلوک کربنی توخالی است که به انتهای لوله­ای که با آب خنک می­شود متصل شده است. بلوک توخالی با قلع پر می­شود تا اجازه دهد که استخراج حرارت از کربن به لوله خنک شده با آب، بهتر انجام شود. کربن نیاز دارد تا به اندازه کافی سرد نگه داشته شود تا از چسبیدن شیشه داغ به آن جلوگیری شود.

فنس از دو طریق ریبون را کنترل می­کند.

1- به صورت گرمایی

فنس که به صورت جزئی در قلع غوطه ور می­شود، قلع نزدیک به خود را سرد می­کند. قلع سرد شده دانسیته بالاتری دارد و در نتیجه به سمت پایین حرکت می­کند و با قلع داغ­تر زیر ریبون جابجا می­شود. این جریان کنوکسیونی، ریبون را به سمت فنس جابجا می­کند. به همین دلیل فنس­ها نباید در دو جهت مخالف هم قرار بگیرند، زیرا با افزایش عرض، ممکن است ریبون بین دو فنس بپرد.

2- به صورت مکانیکی

فنس می­تواند به روش مشابه با پوشر مورد استفاده قرار بگیرد. پوشر یک بلوک جامد است که به انتهای یک لوله خنک شونده با آب متصل شده است. به دلیل اینکه پوشر در ناحیه شانه مورد استفاده قرار می­گیرد، و در این ناحیه شیشه خنک­تر است، بلوک کربنی می­تواند توپر باشد، و به همین جهت به خنک­کاری کمتری نیاز دارد و خطر چسبیدن ریبون به آن نیز کمتر می­باشد. کنترل ریبون توسط پوشرکاملاً مکانیکی انجام می­شود.

فلگ (Flag)

فلگ برای کنترل جریانات قلع در کناره­های حمام، که ممکن است باعث ایجاد ناپایداری و اعوجاج در ریبون شیشه شود، استفاده می­شود. از کربن ساخته می­شود و از انواع مختلف آن بسته به مکانی که در حمام مورد نیاز است، استفاده می­شود. دو نوع فلگ وجود دارد .

1- فلگ استاندارد یا full depth که نزدیک به شانه نصب می­شود.

2- فلگ غوطه‌­ور (submerged)که بیشتر در بالای جریان قرار می­گیرد.

صرف­نظر از نوع و موقعیت، هر دو نوع فلگ هدف یکسانی دارند و آن کنترل جریان قلع سردتر از قسمت Narrow به قسمت Reheat می­باشد،که باعث پایداری ریبون می­شود.

استفاده از فلگ استاندارد در موقعیت فلگ غوطه­ور ممکن است باعث ایجاد خطر شود. فلگ غوطه­ور بیشتر، از زیر سطح قلع عبور می­کند و در نتیجه هنگامی که ریبون تحت شرایطی پایداری خود را از دست بدهد و به سمت کناره ها حرکت کند، از روی فلگ عبور کرده و با آن تماسی ندارد. در صورتی که از فلگ استاندارد در چنین موقعیتی استفاده شود، ریبون با فلگ تماس پیدا کرده و باعث بالارفتن ریبون از آن می­شود.

مانع ثابت (Fixed Barrier)

هدف استفاده از مانع ثابت در حمام، جلوگیری و یا کاهش اختلاط جریانات قلع در قسمت باریک حمام با قسمت عریض آن می­باشد. با این کار گرمای قلع در قسمت شکل­گیری حفظ می­شود و علاوه بر این قسمت­های دارای عمق بیشتر قلع، نیاز به استفاده از کولرهای خروجی حمام را کم می­کنند. در واقع با این کار در مصرف انرژی صرفه­جویی می­شود و همچنین عیوبی نظیر کانتور و همچنین پارامترهایی نظیر کیفیت اپتیکی و کشش و انبساط ریبون را کنترل می­کند. هنگام ساخت حمام، محل قرارگیری مانع در بین آجرها خالی گذاشته می­شود و معمولاً بعد از شروع به کار حمام مانع در محل خود قرار می­گیرد. مانع ثابت از 24 قطعه کربنی مخصوص ساخته شده که در شکاف مخصوص خود در کف حمام قرار می­گیرد. ارتفاع قطعات مانع به اندازه­ای است که 15 میلیمتر پایین­تر از سطح قلع قرار می­گیرد. در شکل زیر یکی از قطعات مانع نشان داده شده است.

کولرهای قسمت باریک حمام (Narrow Section Cooler )

کولر های قسمت باریک حمام نیز می­توانند مشابه با کولرهای ابتدایی در نظر گرفته شوند. تعداد کولرهای مورد استفاده در این قسمت به میزان گرمایی که قرار است از شیشه گرفته شود، بستگی دارد.

موتورهای خطی (Linear Motors)

موتورهای خطی در قسمت باریک حمام استفاده می­شوند و معمولاً هنگام اولین پرکردن قلع از آن استفاده می­کنیم. هنگامی که شمش­های قلع در حمام قرار می­گیرند و در اثر گرمای المنت­های موجود در سقف به مذاب تبدیل می­شوند، پروفایل دما در مذاب قلع یکنواخت نیست. به همین دلیل از موتورهای خطی برای یکنواخت کردن قلع مذاب و کنترل پروفایل دما استفاده می­کنند. موتور خطی در واقع یک موتور سه فاز است که بر اساس ایجاد میدان مغناطیسی در نتیجه عبور جریان الکتریکی از میان سیم­پیچ مسی کار می­کند. به دلیل فاصله کمی که موتور خطی با سطح قلع دارد، میدان مغناطیسی ایجاد شده، باعث ایجاد یک جریان قوی در قلع می­شود. معمولاً فاز موتور را به گونه­ای می­بندند که قلع از وسط به سمت کناره­ها حرکت می­کند. دمای قلع در مرکز بیشتر است، با حرکت به سمت کناره­ها توزیع یکنواخت دما انجام می­شود. لبه موتور خطی باید 25 میلیمتر بالاتر از سطح قلع قرار گیرد. تعیین این ارتفاع بسیار اهمیت دارد. در صورتی که لبه موتور خیلی به سطح قلع نزدیک باشد، ممکن است باعث بروز عیب شود و در صورتی که خیلی دور باشد، ممکن است پروفایل دمایی مناسب در قلع به وجود نیاید. همچنین برای کارایی بهتر بایستی موتور خطی حداقل 500 میلیمتر با دیواره کناری حمام فاصله داشته باشند.

محفظه آشغال­گیر (De-Drossing Pockets)

محفظه آشغال­گیر ناحیه­ای در انتهای حمام است که سرباره­های معلق بر روی سطح قلع می­توانند از طریق آن از حمام جدا شوند. سرباره معلق بر روی قلع بیشتر شامل اکسید قلع است که اگر جدا نشود به سطح زیرین ریبون شیشه می­چسبد. با پیشرفت­های اخیر در صنعت شیشه فلوت و آب­بندی بهتر حمام و جلوگیری از ورود اکسیژن به حمام، مشکل تشکیل سرباره کمتر شده است.

محفظه آشغال­گیر با کمک موتور خطی جریان قلع را به گونه­ای هدایت می­کند که سرباره­ها وارد محفظه آشغال­گیر می­شوند و بعد از گذشت مدت زمانی که سرباره­ها در این مکان جمع شدند، به صورت دستی خارج می­شوند.