Equips de producció i tecnologia de control de precisió per a fibra de basalt contínua

1. Equipament de producció principal per a la producció contínua Fibra de basalt 
Continu fibra de basalt La producció adopta un "procés d'un sol pas", caracteritzat per un flux de treball simplificat però amb altes barreres tècniques. En comparació amb la producció de fibra de carboni, la fibra de basalt contínua consumeix significativament menys energia (menys d'1/10 del consum d'energia de la fibra de carboni) i no emet CO₂, SO₂ ni altres gasos nocius, cosa que la converteix en un mètode de producció respectuós amb el medi ambient i amb baixes emissions de carboni. L'equip tèrmic principal per a la producció contínua de fibra de basalt és el forn, que es classifica en forns de gresol i forns de tanc.

(1) Forn de gresol
Un forn de crisol normalment funciona amb un forn per casquet.
Avantatges: mida compacta, baixa inversió, flexibilitat per a ajustaments localitzats del procés i idoneïtat per a la producció de lots petits o especialitzada.
Desavantatges: baixa eficiència tèrmica, alt consum d'energia, qualitat del producte inconsistent, baixa eficiència de producció i costos generals elevats.
Actualment, els forns de gresol dominen la indústria contínua de la fibra de basalt, amb una capacitat de producció anual de 100 a 300 tones. A causa de la degradació dels elèctrodes i del material refractari, els forns de gresol tenen una vida útil curta de 6 a 12 mesos. Durant les primeres etapes del desenvolupament de la indústria, els forns de gresol eren ideals per a la producció a petita escala i la investigació d'equips.
Tipus de forns de gresol:

• Forn de crisol de flama: escalfat per gas natural i combustió d'aire.
  Avantatges: Control flexible de la flama, capacitat d'arrencada/aturada ràpida.
  Contres: Baixa temperatura de flama, poca capacitat de fusió, malbaratament d'energia a causa del nitrogen (78% de l'aire) que genera emissions nocives de NOₓ i escalfament desigual que provoca una homogeneïtat inconsistent de la fosa.
• Forn de crisol totalment elèctric: escalfat internament mitjançant elèctrodes de placa o vareta.
  Pros: Alta eficiència tèrmica, escalfament intern uniforme.
  Contres: Vida útil curta a causa del desgast dels elèctrodes, que requereixen una substitució completa després de la degradació.

(2) Forn de tanc
A mesura que creix la demanda de quantitat i qualitat de fibra, els forns de tanc (un forn amb múltiples casquets) s'han convertit en elements crítics per a la producció a gran escala. Permeten un control estricte de la temperatura, una millor homogeneïtat de la fosa, una qualitat estable del producte i una alta eficiència, amb capacitats anuals que arriben a milers o desenes de milers de tones.
Tipus de forns de tanc:

• Forn de tanc totalment elèctric: utilitza elèctrodes de vareta (muntats horitzontalment o a la part inferior).
  Avantatges: Alta eficiència tèrmica i escalfament uniforme.
  Contres: Punts calents dels elèctrodes, desgast desigual i vida útil curta (~1 any).
• Forn de tanc de flama completa: escalfat amb gas natural amb aire o oxigen pur. Es prefereix la combustió amb oxigen pur per a l'eficiència i la reducció d'emissions.
  Avantatges: Llarga vida útil (més de 3 anys), estalvi d'energia amb oxigen pur.
  Contres: Els gradients de temperatura en les foses profundes, tot i que les foses poc profundes milloren la uniformitat.
• Forn híbrid de flama i tanc elèctric: combina la calefacció amb flama superior i els elèctrodes inferiors/laterals.
  Pros: Homogeneïtzació de la fosa millorada.
  Contres: Disseny complex, escalfament superficial desigual, alta pèrdua d'energia dels elèctrodes refrigerats per aigua i vida útil curta a causa del desgast dels elèctrodes.

(3) Butxaca
El casquet, normalment fet d'aliatge de platí-rodi, és un component bàsic per a la formació de fibres. La producció a gran escala requereix casquets d'alta capacitat. Els casquets inicials tenien 200 forats; els estàndards actuals inclouen 400, 800 i 1.200 forats. Els avenços en la tecnologia dels casquets s'integren amb el desenvolupament de forns de tanc.

2. Tecnologia de control de precisió 
La massa fosa de basalt presenta reptes com ara temperatures elevades d'estirament/cristal·lització, cristal·lització ràpida, finestres de temperatura de conformació estretes, enduriment desigual de la fibra, forta humectabilitat del casquillo i poca transparència tèrmica. Aquests factors causen inestabilitat durant l'estirament de la fibra (per exemple, trencament, dispersió, variació del diàmetre). L'estabilització es basa en tres aspectes:

• Homogeneïtat i estabilitat de la fosa: s'aconsegueix mitjançant la barreja precisa de matèries primeres, el control de la temperatura del forn, la regulació del nivell de fosa i la gestió de la pressió.
• Control de la temperatura i del casquet: garanteix un escalfament uniforme del casquet i evita la cristal·lització.
• Optimització del procés d'estampació: Inclou un control precís de la velocitat d'estampació, els paràmetres de refredament i la tensió de la fibra.

Les tecnologies clau inclouen sistemes de control avançats per a la barreja de materials, la temperatura del forn, el nivell de fusió, la pressió de la cambra, la temperatura del canal, la temperatura del casquillo i la velocitat d'estirament. Això garanteix una producció estable i contínua de fibra de basalt d'alta qualitat.