تجفيف طلاء الفولاذ بواسطة مصباح تسخين بالأشعة تحت الحمراء

تقوم تقنية التسخين بالأشعة تحت الحمراء على مبدأ انتقال الحرارة بواسطة الإشعاع الكهرومغناطيسي، إذ لا تحتاج الأشعة تحت الحمراء إلى الاتصال بالأجسام المُسخَّنة ولا تتطلب وسطًا وسيطًا لنقل الحرارة، بل تنتقل الحرارة مباشرةً إلى الأجسام المُسخَّنة. وتتميّز تقنية التسخين بالأشعة تحت الحمراء من الكوارتز التي نقدّمها بكثافة طاقة عالية، وقوة اختراق قوية، واستجابة سريعة، وقدرة جيدة على التحكم في درجة الحرارة. لذلك، تُستخدم تقنية التسخين بالأشعة تحت الحمراء من الكوارتز على نطاق واسع في عمليات التجفيف الصناعية في مجالات الطباعة والمنسوجات وأشباه الموصلات والزجاج والإلكترونيات وغيرها.

خاصةً في عملية تجفيف طلاء الدهان، تتمتع الأشعة تحت الحمراء بقدرة اختراق قوية؛ إذ يمكن امتصاصها بواسطة الجزيئات وركائز الطلاء داخل الطبقة المطلية في الوقت ذاته، مما يؤدي إلى تسخين الطلاء من الداخل إلى الخارج أو بشكل متزامن. هذا يساعد على تجنب ظاهرة فقاعات الطلاء أو القشور أو التجاعيد، مع تحقيق جفاف أسرع وأعلى جودة. ويمكن وضع التسخين بالأشعة تحت الحمراء بشكل أفقي أو عمودي حول الطبقة المطلية، مما يشغل مساحة أقل ويقلل من تكاليف المعدات.

دعونا نبدأ من طلبات تجفيف الطلاء التالية للصلب بواسطة مصابيح الكوارتز بالأشعة تحت الحمراء.

سيدي العزيز، نحن نبحث عن أنابيب كهربائية بالأشعة تحت الحمراء (نوع مقاوم للانفجار) بطول 3.0 أمتار وعرض 0.4 متر وارتفاع 0.2 متر، لتوفير التدفئة المباشرة لألواح الفولاذ المطلي من درجة حرارة 26 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية داخل خزانة تدفئة، بينما تتحرك ألواح الفولاذ بسرعة تتراوح بين 1.5 و2.5 متر في الدقيقة. الطاقة الكهربائية هي 415 فولت/3 مراحل/50 هرتز. حجم خزانة تجفيف الطلاء: عرض 3.2 متر وطول 9 أمتار وارتفاع 1 متر، مع تدفق هوائي يبلغ 290 مترًا مكانيًا في الدقيقة، يتم توليد هذا التدفق بواسطة مروحة طرد مركزي. هل يمكنك أن تنصحنا بعدد أنابيب الأشعة تحت الحمراء اللازمة لتحقيق درجة حرارة 80 درجة مئوية داخل الخزانة، استنادًا إلى تدفق الهواء المحدد (الخارج من الخزانة)؟

1: ما هو الجسم المُسخَّن للطلب أعلاه؟

اللوحة الفولاذية المطلية.

2: ما نوع التسخين بالأشعة تحت الحمراء من الكوارتز الذي يُعدّ جيدًا للصفيحة الفولاذية المطلية؟

تمتص المواد الفولاذية الإشعاع تحت الحمراء بطول موجي 0.76-2 ميكرومتر بشكل أفضل، لذا فإن التسخين بالأشعة تحت الحمراء ذات الموجات القصيرة من الكوارتز أو التسخين بالأشعة تحت الحمراء ذات الموجات المتوسطة سريع الاستجابة يُعدان خيارين منطقيين لتلبية أغراض التجفيف.

3: كيف يمكن توزيع التدفئة بالأشعة تحت الحمراء من نوع «كوارت» لتجفيف طلاء الفولاذ؟

تُوزَّع مصابيح الكوارتز الخاصة بنظام التسخين بالأشعة تحت الحمراء على طول صفيحة الفولاذ المتحركة، وتُثبَّت على الجوانب العليا والسفلى للصفيحة الفولاذية، أو على الجوانب اليسرى واليمنى. يلزم تقسيم مصابيح نظام التسخين بالأشعة تحت الحمراء إلى مجموعات تسخين مختلفة، ويمكن تشغيل كل مجموعة تسخين وإطفاؤها والتحكم في درجة حرارتها بشكل منفصل لتلبية احتياجات التسخين لصفائح فولاذية ذات عروض مختلفة.

4: ما العوامل التي ينبغي أخذها بعين الاعتبار عند تصميم طاقة المصابيح؟

• درجة حرارة التسخين، هذا عامل مهم لتصميم قوة التسخين، ويجب أن تُتحكم جميع مصابيح التسخين المصنوعة من الكوارتز بواسطة وحدة برمجة منطقية (PLC) أو جهاز تحكم بالترانزستورات الثايرستورية (SCR) لضبط درجة حرارة التسخين في فرن التجفيف.
• سمك الطلاء وسمك اللوحة؛ كلما زاد سمك اللوحة، احتاجت إلى طاقة تسخين أكبر، ويجب أن نحسب سمك اللوحة الأكبر كعامل مهم.
• عرض اللوحة، سيكون هذا عاملاً مهمًا لتصميم طول التسخين لكل مصباح كوارتز بالأشعة تحت الحمراء وعرض مجموعة مصابيح التسخين.
• سرعة اللوحة، هذا عامل تصميم مهم؛ علينا حساب وقت التسخين من نقطة الدخول إلى نقطة الخروج، وفي الوقت نفسه يمكن رفع درجة حرارة التسخين خلال فترة التسخين.
• لون الطبق، تتمتع الألوان المختلفة بكفاءة مختلفة في امتصاص الأشعة تحت الحمراء. فكلما كان اللون أغمق، زادت كفاءة امتصاص الأشعة تحت الحمراء؛ وكلما كان اللون أفتح، انخفضت كفاءة امتصاص الأشعة تحت الحمراء. لذلك، يجب أخذ تغيرات لون الصفائح الفولاذية بعين الاعتبار عند تصميم طاقة المصابيح.
• تدفق مدخل الهواء أو العادم، سيؤثر دخول الهواء إلى فرن التجفيف أو خروجه منه بشكل معين على درجة حرارة التسخين. ولجعل درجة حرارة تسخين الصفائح الفولاذية أكثر اتساقًا، علينا أن نأخذ هذا العامل بعين الاعتبار.
• عوامل بيئية أخرى، والتغيرات الموسمية في درجة الحرارة، وتأثير الحفاظ على الحرارة لفرن التجفيف.