Pideva basaltkiu tootmisseadmed ja täppisjuhtimistehnoloogia

1. Peamised tootmisseadmed pidevaks tootmiseks Basaltkiud 
Pidev basaltkiud Tootmine toimub üheastmelise protsessina, mida iseloomustab lihtsustatud töövoog, kuid kõrged tehnilised takistused. Võrreldes süsinikkiu tootmisega tarbib pidev basaltkiud oluliselt vähem energiat (alla 1/10 süsinikkiu energiatarbimisest) ega eralda CO₂, SO₂ ega muid kahjulikke gaase, mistõttu on see keskkonnasõbralik ja vähese süsinikuheitega tootmismeetod. Pideva basaltkiu tootmise peamine termiline seade on ahi, mis jaguneb tiigelahjudeks ja paagahjudeks.

(1) Tiigliahju
Tiigliahju töötab tavaliselt ühe ahjuga puksi kohta.
Eelised: kompaktne suurus, väike investeering, paindlikkus lokaalsete protsesside kohandamiseks ja sobivus väikepartiide või spetsialiseeritud tootmiseks.
Puudused: madal termiline kasutegur, suur energiatarve, ebaühtlane tootekvaliteet, madal tootmisefektiivsus ja kõrged üldkulud.
Praegu domineerivad pideva basaltkiu tootmise tööstuses tiigelahjud, mille aastane tootmisvõimsus on 100–300 tonni. Elektroodide ja tulekindlate materjalide lagunemise tõttu on tiigelahjude eluiga lühike, 6–12 kuud. Tööstuse arengu algstaadiumis olid tiigelahjud ideaalsed väikesemahuliseks tootmiseks ja seadmete uurimiseks.
Tiigliahjude tüübid:

• Leegitiigli ahi: kuumutatakse maagaasi ja õhu põlemisega.
  Plussid: Paindlik leegi reguleerimine, kiire käivitamise/peatamise võimalus.
  Miinused: madal leegi temperatuur, halb sulamisvõime, energia raiskamine lämmastiku (78% õhust) tõttu, mis tekitab kahjulikke NOₓ heitmeid, ja ebaühtlane kuumutamine, mis põhjustab sulamise ebaühtlast homogeensust.
• Täiselektriline tiigliahi: kuumutatakse sisemiselt plaat- või vardaelektroodide abil.
  Plussid: kõrge termiline efektiivsus, ühtlane sisemine kuumenemine.
  Miinused: Elektroodide kulumise tõttu lühike eluiga, mis nõuab pärast lagunemist täielikku väljavahetamist.

(2) Paagiahi
Kuna nõudlus kiudainete koguse ja kvaliteedi järele kasvab, on paagahjud (üks ahi mitme puksiga) muutunud suurtootmise jaoks kriitilise tähtsusega. Need võimaldavad ranget temperatuurikontrolli, paremat sulami homogeensust, stabiilset tootekvaliteeti ja suurt efektiivsust, mille aastane tootmisvõimsus ulatub tuhandetest kuni kümnete tuhandete tonnideni.
Paagiahjude tüübid:

• Täiselektriline paaga ahi: Kasutab vardaelektroode (horisontaalselt või põhja külge kinnitatud).
  Plussid: kõrge termiline efektiivsus ja ühtlane kuumutamine.
  Miinused: elektroodide kuumenemispunktid, ebaühtlane kulumine ja lühike eluiga (~1 aasta).
• Leegiga paagiga ahi: köetakse maagaasi ja õhu või puhta hapnikuga. Tõhususe ja väiksemate heitkoguste tagamiseks on eelistatud puhta hapniku põlemine.
  Plussid: Pikk eluiga (3+ aastat), energiasäästlik puhta hapnikuga.
  Miinused: Sügavates sulakihtides esinevad temperatuurigradiendid, kuigi madalad sulakihid parandavad ühtlust.
• Hübriidne leegi-elektriline paagiga ahi: ühendab ülemise leegi kuumutamise ja alumised/külgmised elektroodid.
  Plussid: Täiustatud sulamise homogeniseerimine.
  Miinused: keerukas disain, ebaühtlane pinna kuumenemine, vesijahutusega elektroodide suur energiakadu ja lühike eluiga elektroodide kulumise tõttu.

(3) Puks
Tavaliselt plaatina-roodiumi sulamist valmistatud puks on kiudude moodustamise põhikomponent. Suuremahuline tootmine nõuab suure mahutavusega pukse. Algsetel puksidel oli 200 auku; praegused standardid hõlmavad 400, 800 ja 1200 auku. Pukstehnoloogia areng toimib sünergiliselt paagahjude arendamisega.

2. Täppisjuhtimistehnoloogia 
Basaltsulamiga kaasnevad sellised väljakutsed nagu kõrged venitus-/kristallisatsioonitemperatuurid, kiire kristalliseerumine, kitsad vormimistemperatuuri akende vahemikud, ebaühtlane kiudude kõvenemine, pukside tugev märguvus ja halb soojusläbipaistvus. Need tegurid põhjustavad kiudude venitamise ajal ebastabiilsust (nt purunemine, lendlemine, läbimõõdu varieerumine). Stabiliseerimine tugineb kolmele aspektile:

• Sulamise homogeensus ja stabiilsus: saavutatakse täpse tooraine segamise, ahju temperatuuri reguleerimise, sulamise taseme reguleerimise ja rõhu juhtimise abil.
• Puks ja temperatuuri reguleerimine: Tagab pukside ühtlase kuumenemise ja hoiab ära kristalliseerumise.
• Joonestusprotsessi optimeerimine: hõlmab joonistuskiiruse, jahutusparameetrite ja kiudude pinge täpset juhtimist.

Peamised tehnoloogiad hõlmavad täiustatud juhtimissüsteeme materjali segamise, ahju temperatuuri, sulamise taseme, kambri rõhu, kanali temperatuuri, pukside temperatuuri ja venituskiiruse jaoks. Need tagavad stabiilse ja kvaliteetse pideva basaltkiudude tootmise.