Peralatan Produksi dan Teknologi Kontrol Presisi untuk Serat Basalt Kontinu

1. Peralatan Produksi Utama untuk Kontinu Serat Basalt 
Kontinu serat basal Produksi mengadopsi "proses satu langkah", yang ditandai dengan alur kerja yang disederhanakan tetapi dengan hambatan teknis yang tinggi. Dibandingkan dengan produksi serat karbon, serat basal kontinu mengonsumsi energi yang jauh lebih sedikit (kurang dari 1/10 konsumsi energi serat karbon) dan tidak mengeluarkan CO₂, SO₂, atau gas berbahaya lainnya, menjadikannya metode produksi yang ramah lingkungan dan rendah karbon. Peralatan termal utama untuk produksi serat basal kontinu adalah tungku, yang dikategorikan menjadi tungku krus dan tungku tangki.

(1) Tungku Crucible
Tungku wadah peleburan biasanya beroperasi dengan satu tungku per bushing.
Keunggulan: Ukuran kompak, investasi rendah, fleksibilitas untuk penyesuaian proses lokal, dan kesesuaian untuk produksi skala kecil atau khusus.
Kekurangan: Efisiensi termal rendah, konsumsi energi tinggi, kualitas produk tidak konsisten, efisiensi produksi rendah, dan biaya keseluruhan tinggi.
Saat ini, tungku krus mendominasi industri serat basal kontinu, dengan kapasitas produksi tahunan 100–300 ton. Akibat degradasi elektroda dan material refraktori, tungku krus memiliki masa pakai yang pendek, yaitu 6–12 bulan. Pada tahap awal pengembangan industri, tungku krus ideal untuk produksi skala kecil dan penelitian peralatan.
Jenis-jenis Tungku Crucible:

• Tungku Wadah Api: Dipanaskan dengan pembakaran gas alam dan udara.
  Kelebihan: Kontrol api yang fleksibel, kemampuan menyalakan/mematikan dengan cepat.
  Kontra: Suhu nyala rendah, kapasitas leleh buruk, pemborosan energi akibat nitrogen (78% udara) menghasilkan emisi NOₓ berbahaya, dan pemanasan tidak merata yang menyebabkan homogenitas lelehan tidak konsisten.
• Tungku Crucible Serba Listrik: Dipanaskan secara internal melalui elektroda pelat atau batang.
  Kelebihan: Efisiensi termal tinggi, pemanasan internal seragam.
  Kontra: Umur pakai pendek karena keausan elektroda, memerlukan penggantian penuh setelah degradasi.

(2) Tungku Tangki
Seiring meningkatnya permintaan akan kuantitas dan kualitas serat, tungku tangki (satu tungku dengan beberapa bushing) menjadi sangat penting untuk produksi skala besar. Tungku ini memungkinkan kontrol suhu yang ketat, peningkatan homogenitas lelehan, kualitas produk yang stabil, dan efisiensi tinggi, dengan kapasitas tahunan mencapai ribuan hingga puluhan ribu ton.
Jenis-jenis Tungku Tangki:

• Tungku Tangki Sepenuhnya Listrik: Menggunakan elektroda batang (dipasang secara horizontal atau bawah).
  Kelebihan: Efisiensi termal tinggi dan pemanasan seragam.
  Kekurangan: Titik panas elektroda, keausan tidak merata, dan masa pakai pendek (~1 tahun).
• Tungku Tangki Serbaguna: Dipanaskan dengan gas alam dan udara atau oksigen murni. Pembakaran oksigen murni lebih disukai untuk efisiensi dan pengurangan emisi.
  Kelebihan: Umur panjang (3+ tahun), hemat energi dengan oksigen murni.
  Kontra: Gradien suhu pada lelehan dalam, meskipun lelehan dangkal meningkatkan keseragaman.
• Tungku Tangki Listrik-Nyala Hibrida: Menggabungkan pemanasan nyala atas dan elektroda bawah/samping.
  Kelebihan: Homogenisasi lelehan ditingkatkan.
  Kekurangan: Desain rumit, pemanasan permukaan tidak merata, kehilangan energi tinggi dari elektroda berpendingin air, dan umur pakai pendek karena keausan elektroda.

(3) Bushing
Bushing, yang biasanya terbuat dari paduan platina-rodium, merupakan komponen inti untuk pembentukan serat. Produksi skala besar membutuhkan bushing berkapasitas tinggi. Bushing awal memiliki 200 lubang; standar saat ini mencakup 400, 800, dan 1.200 lubang. Kemajuan teknologi bushing bersinergi dengan pengembangan tungku tangki.

2. Teknologi Kontrol Presisi 
Lelehan basal menghadapi tantangan seperti suhu penggambaran/kristalisasi yang tinggi, kristalisasi yang cepat, rentang suhu pembentukan yang sempit, pengerasan serat yang tidak merata, pembasahan bushing yang kuat, dan transparansi panas yang buruk. Faktor-faktor ini menyebabkan ketidakstabilan selama penggambaran serat (misalnya, patah, serat beterbangan, dan variasi diameter). Stabilisasi bergantung pada tiga aspek:

• Homogenitas dan Stabilitas Lelehan: Dicapai melalui pencampuran bahan baku yang tepat, kontrol suhu tungku, pengaturan tingkat lelehan, dan manajemen tekanan.
• Bushing dan Kontrol Suhu: Memastikan pemanasan bushing yang seragam dan menghindari kristalisasi.
• Optimalisasi Proses Menggambar: Termasuk kontrol presisi terhadap kecepatan menggambar, parameter pendinginan, dan tegangan serat.

Teknologi utama meliputi sistem kontrol canggih untuk pencampuran material, suhu tungku, tingkat leleh, tekanan ruang, suhu saluran, suhu bushing, dan kecepatan penarikan. Semua ini memastikan produksi serat basal yang stabil dan berkualitas tinggi secara berkelanjutan.