صُممت أفران التقسية لصناعة الزجاج المعماري لتلبية معايير صارمة للأداء والسلامة والجودة. وتتميز أفران التقسية المصممة خصيصًا لصناعة الزجاج المعماري بخصائصها الرئيسية، حيث تختلف من حيث الحجم ومتطلبات الجودة وأنواع الزجاج المستخدمة في المباني.
عادةً ما يُباع الزجاج المعماري على شكل صفائح كبيرة (أحجام قياسية، وأحجام ضخمة). يجب أن تستوعب الأفران أبعادًا تصل غالبًا إلى 3.3 أمتار عرضًا و6 أو 7 أو حتى 12 مترًا فأكثر طولًا.
يجب أن يكون نظام النقل (البكرات) متينًا بما يكفي لتحمل وزن وأبعاد هذه الألواح الكبيرة دون التسبب في أي ضرر أو انحراف مفرط.
أساسي للزجاج المطلي (منخفض الانبعاثية): يستخدم الزجاج المعماري الحديث بكثافة الطلاءات منخفضة الانبعاثية (منخفضة الانبعاثية) لضمان كفاءة الطاقة. تعكس هذه الطلاءات حرارة الأشعة تحت الحمراء. يصعب تسخين الزجاج المطلي بالإشعاع النقي تسخينه بالتساوي والكفاءة دون ارتفاع درجة حرارة الطلاء.
الحمل الحراري القسري: تستخدم هذه الأفران أنظمة حمل حراري قسري قوية (باستخدام الهواء الساخن) إلى جانب الإشعاع. هذا يسمح بما يلي:
دورات تسخين أسرع.
توزيع أكثر اتساقًا لدرجة الحرارة على سطح الزجاج وعبر سمكه، بغض النظر عن نوع الطلاء.
انخفاض خطر ارتفاع درجة الحرارة وإتلاف الطلاءات الناعمة الحساسة.
معالجة أفضل للزجاج السميك.
أنواع الحمل الحراري: يمكن أن يكون الحمل الحراري العلوي فقط، أو الحمل الحراري العلوي والسفلي الأكثر شيوعًا لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة والاتساق. يستخدم البعض الحمل الحراري بمساعدة الهواء المضغوط لمعدلات نقل حرارة أعلى.
يُعدّ تحقيق درجة حرارة ثابتة (حوالي 620-650 درجة مئوية / 1150-1200 درجة فهرنهايت) على كامل الصفيحة الكبيرة أمرًا بالغ الأهمية لتجنب التشوهات البصرية وضمان المعالجة الحرارية المناسبة.
تستخدم أنظمة التحكم المتطورة العديد من المزدوجات الحرارية و/أو مقاييس الحرارة لمراقبة درجة حرارة الزجاج في مناطق متعددة داخل الفرن.
تضبط الخوارزميات المتقدمة عناصر التسخين (وتدفق الحمل الحراري) ديناميكيًا لضمان التجانس، مع تعويض تأثيرات الحواف أو اختلافات تحميل الزجاج.
يستخدم قسم التبريد السريع هواءً عالي الضغط يُنفث عبر فوهات مُوَضَّعة بدقة (علوية وسفلية).
يجب أن يُوفِّر تدفق هواء قويًا ومتساوٍ وقابلًا للتحكم على كامل سطح الزجاج لخلق ضغط السطح اللازم لضمان المتانة والسلامة.
يُعدُّ التحكم في ضغط الهواء، ومسافة الفوهة، وأنماط التذبذب المحتملة أمرًا ضروريًا لتحسين التبريد لمختلف أنواع وسمك الزجاج، مما يُقلِّل التشوهات.
تستخدم التطبيقات المعمارية زجاجًا يتراوح سمكه عادةً بين 3 مم و4 مم (مثل الحواجز الداخلية) و19 مم أو حتى 25 مم (مثل العناصر الإنشائية والواجهات). يجب أن يكون الفرن مرنًا بما يكفي لتسخين وإخماد هذا النطاق بأكمله بفعالية. يسخن/يبرد الزجاج الرقيق بسرعة ويكون عرضة للتشوه؛ بينما يتطلب الزجاج السميك دورات أطول وتسخينًا/تبريدًا قويًا وموحدًا.
يتطلب الزجاج المعماري جودة بصرية ممتازة مع أدنى حد من التشوه. يهدف تصميم الفرن وتشغيله إلى تقليل:
موجة الأسطوانة: التشوه الناتج عن ترهل الأسطوانة بين الأسطوانة في قسم التسخين. يتم تقليله باستخدام أسطوانات عالية الجودة (سيراميك، سيليكا مصهورة)، ومحاذاة دقيقة، وزاوية دوران أسطوانة أصغر محتملة، وأنظمة تسخين مُحسّنة.
رفع الحافة: تجعد حواف الزجاج أثناء التسخين/التبريد. يتم التحكم فيه من خلال تصميم الفرن ومعايير العملية.
التقوس/الالتواء الكلي: انحراف عام في الاستواء.
الضبابية أو البقع البيضاء: قد تنتج عن سوء التسخين أو التبريد، أو مشاكل في الأسطوانة/العزل.
إدارة وصفات التسخين والتبريد المعقدة المُصممة خصيصًا لنوع الزجاج وسمكه وحجمه وطبقته.
توفير مراقبة آنية لجميع معلمات العملية (درجات الحرارة، الضغوط، السرعات، المواضع).
توفير خدمات التشخيص، وإدارة الإنذارات، وتسجيل البيانات لمراقبة الجودة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
غالبًا ما تتميز بواجهات مستخدم رسومية لسهولة التشغيل.
نظراً لكبر حجم الفرن وارتفاع درجات الحرارة، يُعد استهلاك الطاقة كبيراً. تتضمن الأفران الحديثة ما يلي:
عزل حراري عالي الجودة (مثل ألياف السيراميك متعددة الطبقات) لتقليل فقدان الحرارة.
تصميم وتحكم فعال لعناصر التسخين.
أنظمة الحمل الحراري المُحسّنة التي تُحسّن كفاءة نقل الحرارة، مما يُقلل من زمن الدورة.
في بعض الأحيان، أنظمة استعادة الحرارة (على الرغم من أنها أقل شيوعاً من تدابير الكفاءة الأساسية).
مُصممة للعمل المستمر أو شبه المستمر في بيئات صناعية مُتطلبة.
استخدام مواد متينة للبكرات، والعزل، وعناصر التسخين، والمكونات الميكانيكية.
ميزات تُسهّل الصيانة (مثل الوصول إلى المكونات).
أفران التذبذب: يتحرك الزجاج ذهابًا وإيابًا داخل حجرة التسخين. يتميز هذا النوع بمرونة أكبر للتعامل مع مختلف الأحجام والسماكات والأحمال المعقدة (مثل الزجاج المطلي). ويُفضل استخدامه في الزجاج المعماري نظرًا لتنوع مزيج المنتجات.
الأفران المستمرة: يتحرك الزجاج في اتجاه واحد عبر مناطق تسخين مميزة وصولًا إلى منطقة التبريد. وهو مناسب بشكل أفضل لإنتاج كميات كبيرة جدًا من الأحجام القياسية، ولكنه قد يكون أقل مرونة.
باختصار، أفران تقسية الزجاج المعماري هي آلات كبيرة ومتطورة تقنيًا، تركز على التسخين المنتظم (خاصةً عن طريق الحمل الحراري للزجاج المطلي)، والتبريد الدقيق، والتحكم المتطور لإنتاج زجاج مقسّى عالي الجودة ومسطح وآمن بمجموعة واسعة من الأحجام والسماكات التي تتطلبها صناعة البناء.
