MCA Strumentazione Industriale – Pirometri per linea float vetro piano in Italia
Misura temperatura nastro di vetro sopra il bagno di stagno, top roll e ingresso lehr — pirometri MCA-IRT-7H2 e MCA-IRT-W-1550 dedicati al processo float
Applicazione vetro • Linea float
La linea float è il processo standard per la produzione di vetro piano per edilizia, automotive e arredamento: il vetro fuso scivola da una vasca di affinaggio sul bagno di stagno fuso a 230°C in atmosfera protettiva azoto+idrogeno, dove si forma in nastro a spessore controllato (1,5-19 mm) grazie alla differenza di densità tra vetro e stagno e ai top roll motorizzati che tirano e larghezzano il nastro. La produzione italiana di vetro piano è di ~982 kt nel 2024 (dati Assovetro), su poche linee float di grande scala che operano 24/7 per cicli di 12-18 anni.
La misura della temperatura del nastro di vetro sopra il bagno è il parametro di controllo più critico: dalla curva di raffreddamento dipendono spessore, planarità, qualità ottica e proprietà meccaniche del prodotto finale. Il pirometro a infrarossi è installato in 5-10 postazioni lungo il bagno attraverso finestre di ispezione in quarzo montate in volta, e fornisce dato continuo al sistema di controllo della float plant per regolazione dei top roll, delle resistenze di volta e della velocità di tiraggio.
La famiglia MCA-IRT-7 è interamente dedicata al vetro, con cinque sottomodelli calibrati su bande spettrali diverse per le diverse fasi del processo. Per la linea float si usano MCA-IRT-7H2 (650-3000°C, banda 1-1,7 µm) e MCA-IRT-7H1 (650-1650°C, banda 1-1,7 µm), con lente double-cemented e detector InGaAs, tecnologia two-wire 4-20 mA loop-powered per sostituzione diretta delle termocoppie esistenti senza ricablare.
Il processo float (sviluppato da Pilkington nel 1959, oggi standard mondiale per il vetro piano) trasforma il vetro fuso a circa 1100°C proveniente dalla vasca di affinaggio in nastro continuo di vetro attraverso quattro zone: (1) ingresso bagno, dove il vetro fuso si distribuisce per gravità sulla superficie dello stagno liquido formando una pellicola di spessore di equilibrio (~6,8 mm); (2) zona di formatura, dove i top roll motorizzati impongono velocità e larghezza tirando e larghezzando il nastro (stretching) o lasciandolo restringere (compression) per ottenere lo spessore target; (3) zona di raffreddamento controllato sopra il bagno, dove resistenze elettriche di volta e raffreddamento da fondo bagno mantengono la curva termica desiderata; (4) uscita verso lehr a circa 600-650°C, dove inizia la ricottura per eliminare tensioni residue.
La misura pirometrica della temperatura del nastro è installata in 5-10 postazioni distribuite lungo il bagno (lunghezza tipica 50-60 metri) attraverso finestre di ispezione in volta. La banda 1-1,7 µm è obbligatoria: a queste lunghezze d'onda il vetro è semi-trasparente e la radiazione penetra di alcuni millimetri o centimetri nello strato, dando una lettura rappresentativa della temperatura volumica del nastro e non solo della pelle superficiale. La formatura corretta dipende dalla temperatura della massa di vetro, non da quella superficiale che cambia rapidamente con il raffreddamento radiativo da volta.
Il segnale pirometrico è integrato al sistema di controllo della float plant per (a) regolazione automatica delle resistenze elettriche di volta zona per zona, (b) controllo della velocità di tiraggio dei top roll, (c) tracciabilità qualità del nastro prodotto e attribuzione di T per ogni metro lineare. La stabilità della curva di raffreddamento determina la qualità ottica finale: una variazione di 10°C in zona di formatura può causare difetti di planarità visibili sulla lastra.
La caratteristica fisica del vetro che orienta la scelta della banda spettrale: in NIR il vetro è semi-trasparente, in MIR è opaco. La differenza tra leggere la massa o leggere la pelle è critica nel float.
Nella banda 1-1,7 µm il vetro float è semi-trasparente: la radiazione penetra di 5-30 mm a seconda della temperatura. Il pirometro misura la temperatura integrata su questa profondità, che è quella significativa per il processo di formatura. In banda 5 µm il vetro è opaco e il pirometro leggerebbe solo la pelle superficiale (raffreddata radiativamente dalla volta), dando dato non rappresentativo della massa.
L'atmosfera protettiva del bagno (97% N2 + 3% H2) è poco assorbente in banda 1-1,7 µm. Né vapore d'acqua (che assorbe pesantemente in 2,7 e 6 µm), né CO₂ (che assorbe a 4,3 µm) interferiscono con la lettura. La banda NIR è la finestra atmosferica ottimale per misura attraverso atmosfere riducenti.
Il MCA-IRT-7H2 è loop-powered: alimentazione e segnale sui due stessi fili (4-20 mA). Si sostituisce direttamente a termocoppie esistenti senza ricablare l'impianto, su linee float già in funzione. Tecnologia ideale per upgrade di linee esistenti dove ridurre l'invasività dell'intervento è critico (la float plant non si ferma per modifiche di cablaggio).
I MCA-IRT-7 per float (H1, H2) usano lenti double-cemented con detector InGaAs, tecnologia specifica per la banda 1-1,7 µm. Il display LCD interno permette regolazione di emissività con risoluzione 0,01, indispensabile per calibrazione fine sul vetro specifico della float (emissività apparente 0,82-0,88 in funzione dello spessore e della temperatura).
Una linea float di vetro piano ha tipicamente 5-10 postazioni pirometriche distribuite lungo il bagno e all'ingresso lehr. Sotto le quattro più rappresentative.
Postazione più calda. Il vetro fuso entra sul bagno dal canale di alimentazione (spout lip) a circa 1080-1100°C. La temperatura di ingresso condiziona la viscosità del vetro e quindi la velocità di equilibratura dello spessore. Pirometro installato in volta puntato sulla pellicola di vetro appena entrata.
Configurazione MCA: MCA-IRT-7H2 banda 1-1,7 µm, range 650-3000°C, finestra ispezione in quarzo, air-purge a N2.Postazioni in corrispondenza dei top roll motorizzati che impongono velocità e larghezza del nastro. La temperatura del vetro nella zona di formatura è il parametro più critico per lo spessore finale: piccole variazioni causano difetti di planarità. Pirometri installati ad ogni coppia di top roll (tipicamente 3-5 coppie).
Configurazione MCA: MCA-IRT-7H2 banda 1-1,7 µm con peak picker filter per target intermittenti (vetro in movimento sotto le finestre).Dopo la formatura il nastro entra nella zona di raffreddamento controllato lungo il bagno. Resistenze elettriche di volta e raffreddamento da fondo mantengono la curva termica desiderata. Pirometri intermedi (2-4) monitorano il profilo di raffreddamento e chiudono il loop di controllo delle resistenze.
Configurazione MCA: MCA-IRT-7H1 banda 1-1,7 µm, range 650-1650°C, two-wire 4-20 mA.All'uscita dal bagno di stagno il nastro è a 600-650°C e viene trasferito sui rulli refrattari del lehr di ricottura. La temperatura di ingresso lehr è il punto di partenza della curva di ricottura controllata. Misura ridondante: pirometro sopra l'uscita bagno e pirometro all'ingresso lehr per confronto.
Configurazione MCA: MCA-IRT-7L3 banda 2-2,6 µm range 300-1300°C, o MCA-IRT-W-1550 high-accuracy per controllo metrologico fine.In float si usa quasi sempre la banda 1-1,7 µm, ma per applicazioni specifiche si valutano altre bande. Sintesi nella tabella.
| Zona float | Temperatura | Comportamento vetro | Modello MCA |
|---|---|---|---|
| Ingresso bagno | 1050-1100°C | Semi-trasparente NIR | MCA-IRT-7H2 |
| Zona top roll | 950-1050°C | Semi-trasparente NIR | MCA-IRT-7H2 |
| Raffreddamento intermedio | 750-900°C | Semi-trasparente NIR | MCA-IRT-7H1 |
| Uscita bagno | 600-700°C | Transizione NIR/MIR | MCA-IRT-7L3 o MCA-IRT-W-1550 |
| Misura volta forno | 1300-1500°C | Refrattari opachi | MCA-IRT-W-5000 (banda 5 µm) |
| Coating online (post-bagno) | 500-700°C | Vetro con coating | MCA-IRT-W-5000 (banda 5 µm, opaco) |
Postazione pirometrica MCA-IRT-7H2 installata in volta sopra il bagno di stagno di linea float: la finestra di ispezione in quarzo con tenuta a gas N2+H2 permette la misura senza compromettere l'atmosfera protettiva del bagno. La banda 1-1,7 µm legge la temperatura della massa del vetro (penetrazione mm-cm) e non solo la pelle superficiale.
Quattro modelli della famiglia MCA-IRT-7 e MCA-IRT-W coprono tutte le postazioni di una linea float standard.
Range: 650-3000°C • Banda: 1-1,7 µm • Lente: double-cemented InGaAs • Two-wire 4-20 mA
Il pirometro standard per ingresso bagno e zona top roll, le zone più calde del float. Range esteso fino a 3000°C copre anche misure su volta e refrattari. Loop-powered per sostituzione termocoppie senza ricablare. Peak picker filter optional.
Range: 650-1650°C • Banda: 1-1,7 µm • Lente: double-cemented InGaAs • Two-wire 4-20 mA
Per zone di raffreddamento controllato sopra bagno e ingresso lehr ad alta T. Range ottimizzato per la finestra di lavoro standard del nastro vetro nelle sezioni intermedie.
Range: 300-1300°C • Banda: 2-2,6 µm • Lente: double-cemented • Two-wire 4-20 mA
Per uscita bagno e ingresso lehr a temperature più basse (600-700°C). Banda 2-2,6 µm dove il vetro è poco trasparente: lettura prevalentemente di superficie, utile per controllo della pelle del nastro.
Banda 1550 nm o 5000 nm • Accuratezza: 0,15% lettura • RS-422 alta velocità
Per applicazioni di controllo metrologico fine sulla curva di raffreddamento del nastro vetro: misura ad alta accuratezza per QC certificato o per studio di processo. MCA-IRT-W-5000 banda 5 µm anche per misura su coating e su refrattari opachi di volta.
Inviaci la descrizione della linea (lunghezza bagno, numero top roll, sistema di controllo esistente, numero e tipo di pirometri attualmente installati, eventuale revamping in progetto). Risponderemo con la configurazione MCA-IRT-7 per ogni postazione del bagno e ingresso lehr, integrazione con sistema di controllo float plant, piano di calibrazione tracciabile. Sopralluogo possibile.
La banda 1-1,7 µm (vicino-IR) è quella standard per la linea float. A queste lunghezze d'onda il vetro è semi-trasparente: la radiazione penetra di alcuni millimetri o centimetri nello strato superficiale, dando una lettura rappresentativa della temperatura della massa del nastro di vetro e non solo della pelle superficiale. Questo è critico per il controllo del processo float, perché la formatura corretta del nastro dipende dalla temperatura volumica e non solo di superficie. I modelli MCA-IRT-7H2 (650-3000°C) e MCA-IRT-7H1 (650-1650°C) sono progettati per questa applicazione, con lente double-cemented e detector InGaAs.
Il vetro fuso entra nel bagno di stagno a circa 1100°C, scivola sulla superficie liquida raffreddandosi gradualmente e si forma in nastro a spessore controllato (1,5-19 mm). Nelle prime sezioni del bagno la temperatura è 1050-1100°C; nelle sezioni intermedie 950-1000°C; nell'uscita verso il lehr 600-650°C. La velocità del nastro varia da 5 a 25 m/min in funzione dello spessore prodotto. La curva di raffreddamento controllata sul bagno è il parametro di processo più critico: condiziona spessore, planarità, qualità ottica della lastra finale.
Sì, ed è l'applicazione principale del pirometro in float. Il pirometro è installato sopra il bagno (camera di formazione) in postazioni protette dall'atmosfera N2+H2 del bagno, puntato sulla superficie del nastro di vetro attraverso finestre di ispezione in quarzo o zaffiro montate sulla volta. Si installano 5-10 pirometri lungo il bagno per monitoraggio della curva di raffreddamento. Banda 1-1,7 µm per leggere la massa del vetro, output 4-20 mA verso sistema di controllo della float plant per regolazione dei top roll e delle resistenze di volta.
Il bagno di stagno opera in atmosfera protettiva azoto+idrogeno (97% N2, 3% H2) per evitare ossidazione dello stagno fuso. L'atmosfera è poco assorbente in banda 1-1,7 µm e non interferisce con la misura. Il pirometro non è esposto direttamente all'atmosfera del bagno ma vede il nastro attraverso una finestra in quarzo o zaffiro montata in volta con tenuta a gas certificata. L'air-purge si usa con miscela di N2 (non aria, per non contaminare l'atmosfera del bagno) per pulizia lente lato interno della finestra.
I top roll (o edge roll) sono rulli motorizzati posizionati lateralmente sul bagno, a contatto con i bordi del nastro di vetro, che impongono la velocità e la larghezza del nastro tirandolo. La temperatura del vetro in corrispondenza dei top roll è critica per la formatura: troppo bassa significa rischio di rottura della lastra al contatto; troppo alta significa deformazione eccessiva e non controllo dello spessore. Si installa un pirometro MCA-IRT-7H1 o H2 puntato sulla superficie del nastro in prossimità dei top roll, per controllo della temperatura di formatura della larghezza target.
All'ingresso lehr il vetro è a 600-650°C, ed è la temperatura di partenza della curva di ricottura controllata. Si usa il MCA-IRT-7L3 (300-1300°C, banda 2-2,6 µm) o MCA-IRT-7H1 (650-1650°C, banda 1-1,7 µm). Per impianti dove serve precisione assoluta sotto i 5°C (controllo di curva ricottura aerospace o automotive) si valuta il MCA-IRT-W-1550 high-accuracy dedicato. Il segnale chiude il loop di controllo della temperatura del primo settore del lehr. Per il dettaglio della ricottura vedi pirometro per lehr di ricottura.
MCA fornisce pirometri alle linee float italiane di vetro piano (Lombardia, Veneto, Friuli, Sicilia, Sardegna) con supporto applicativo, calibrazione tracciabile ACCREDIA, ricalibrazioni periodiche pianificate. La produzione italiana di vetro piano è di circa 982 kt nel 2024 (dati Assovetro). Le linee float lavorano 24/7 in continuo per cicli di 12-18 anni tra un cold repair e l'altro: la misura pirometrica è la fonte primaria di dato per il controllo continuo del processo. Documentazione tecnica e supporto in italiano.
MCA fornisce pirometri industriali per linee float italiane di vetro piano in tutto il territorio nazionale: misura del nastro sopra il bagno di stagno, top roll, raffreddamento controllato, ingresso lehr. La famiglia MCA-IRT-7 è interamente dedicata al vetro con sottomodelli per le diverse bande spettrali. Calibrazione tracciabile ACCREDIA, supporto in italiano, two-wire 4-20 mA per sostituzione diretta termocoppie esistenti.