Ražošanas iekārtas un precīzijas vadības tehnoloģija nepārtrauktas darbības bazalta šķiedras ražošanai

1. Galvenās ražošanas iekārtas nepārtrauktai darbībai Bazalta šķiedra 
Nepārtraukts bazalta šķiedra Ražošanā tiek izmantots "vienpakāpes process", ko raksturo vienkāršota darbplūsma, bet augsti tehniski šķēršļi. Salīdzinot ar oglekļa šķiedras ražošanu, nepārtrauktas ražošanas bazalta šķiedra patērē ievērojami mazāk enerģijas (mazāk nekā 1/10 no oglekļa šķiedras enerģijas patēriņa) un neizdala CO₂, SO₂ vai citas kaitīgas gāzes, padarot to par videi draudzīgu un mazoglekļa ražošanas metodi. Galvenais termiskais aprīkojums nepārtrauktas ražošanas bazalta šķiedras ražošanā ir krāsns, kas tiek iedalīta tīģeļkrāsnīs un cisternu krāsnīs.

(1) Tīģeļa krāsns
Tīģeļa krāsns parasti darbojas ar vienu krāsni uz katru ieliktni.
Priekšrocības: Kompakts izmērs, zemas investīcijas, elastība lokalizētām procesa pielāgošanām un piemērotība nelielu partiju vai specializētai ražošanai.
Trūkumi: zema termiskā efektivitāte, augsts enerģijas patēriņš, nepastāvīga produkta kvalitāte, zema ražošanas efektivitāte un augstas kopējās izmaksas.
Pašlaik nepārtrauktās bazalta šķiedras rūpniecībā dominē tīģeļkrāsnis ar gada ražošanas jaudu 100–300 tonnas. Elektrodu un ugunsizturīgo materiālu degradācijas dēļ tīģeļkrāsnīm ir īss kalpošanas laiks – 6–12 mēneši. Rūpniecības attīstības sākumposmā tīģeļkrāsnis bija ideāli piemērotas maza mēroga ražošanai un iekārtu pētniecībai.
Tīģeļkrāsns veidi:

• Liesmas tīģeļa krāsns: tiek sildīta ar dabasgāzi un gaisa sadegšanu.
  Plusi: elastīga liesmas kontrole, ātras iedarbināšanas/apturēšanas iespēja.
  Mīnusi: Zema liesmas temperatūra, slikta kušanas spēja, enerģijas zudumi slāpekļa (78% gaisa) dēļ, kas rada kaitīgas NOₓ emisijas, un nevienmērīga sildīšana, kas noved pie nevienmērīgas kausējuma homogenitātes.
• Pilnībā elektriskā tīģeļa krāsns: iekšēji uzkarsēta, izmantojot plākšņu vai stieņu elektrodus.
  Plusi: Augsta termiskā efektivitāte, vienmērīga iekšējā apkure.
  Mīnusi: īss kalpošanas laiks elektrodu nodiluma dēļ, kas prasa pilnīgu nomaiņu pēc to bojāšanās.

(2) Tvertnes krāsns
Pieaugot pieprasījumam pēc šķiedru daudzuma un kvalitātes, cisternu krāsnis (viena krāsns ar vairākām buksēm) ir kļuvušas kritiski svarīgas liela mēroga ražošanā. Tās nodrošina stingru temperatūras kontroli, uzlabotu kausējuma homogenitāti, stabilu produkta kvalitāti un augstu efektivitāti, un gada jauda sasniedz tūkstošiem līdz desmitiem tūkstošu tonnu.
Tvertņu krāšņu veidi:

• Pilnībā elektriskā tvertnes krāsns: izmanto stieņu elektrodus (horizontāli vai apakšā montētus).
  Plusi: augsta termiskā efektivitāte un vienmērīga apkure.
  Mīnusi: elektrodu karstie punkti, nevienmērīgs nodilums un īss kalpošanas laiks (~1 gads).
• Pilnliesmas tvertnes krāsns: tiek sildīta ar dabasgāzi kopā ar gaisu vai tīru skābekli. Tīra skābekļa sadegšana ir vēlama efektivitātes un emisiju samazināšanas labad.
  Plusi: ilgs kalpošanas laiks (vairāk nekā 3 gadi), enerģijas taupīšana ar tīru skābekli.
  Mīnusi: Dziļos kušanas slāņos ir temperatūras gradienti, lai gan sekli kušanas slāņi uzlabo vienmērīgumu.
• Hibrīda liesmas-elektriskā tvertnes krāsns: apvieno augšējās liesmas sildīšanu un apakšējos/sānu elektrodus.
  Plusi: Uzlabota kausējuma homogenizācija.
  Mīnusi: Sarežģīta konstrukcija, nevienmērīga virsmas uzkaršana, lieli enerģijas zudumi no ar ūdeni dzesējamiem elektrodiem un īss kalpošanas laiks elektrodu nodiluma dēļ.

(3) Bukse
Bukse, kas parasti ir izgatavota no platīna-rodija sakausējuma, ir šķiedru veidošanas galvenā sastāvdaļa. Liela mēroga ražošanai ir nepieciešamas lielas ietilpības bukses. Sākotnējām buksēm bija 200 caurumi; pašreizējie standarti ietver 400, 800 un 1200 caurumus. Bukses tehnoloģiju attīstība sinerģizējas ar cisternu krāšņu attīstību.

2. Precīzas vadības tehnoloģija 
Bazalta kausējumam ir tādas problēmas kā augsta stiepšanas/kristalizācijas temperatūra, ātra kristalizācija, šauri formēšanas temperatūras logi, nevienmērīga šķiedru sacietēšana, spēcīga bukses mitrināmība un slikta siltuma caurlaidība. Šie faktori izraisa nestabilitāti šķiedru stiepšanas laikā (piemēram, lūzums, aizlidošana, diametra izmaiņas). Stabilizācija balstās uz trim aspektiem:

• Kausējuma homogenitāte un stabilitāte: tiek panākta, precīzi sajaucot izejvielas, kontrolējot krāsns temperatūru, regulējot kausējuma līmeni un pārvaldot spiedienu.
• Bukses un temperatūras kontrole: Nodrošina vienmērīgu bukses uzsilšanu un novērš kristalizāciju.
• Zīmēšanas procesa optimizācija: Ietver precīzu zīmēšanas ātruma, dzesēšanas parametru un šķiedru sprieguma kontroli.

Galvenās tehnoloģijas ietver uzlabotas vadības sistēmas materiālu sajaukšanai, krāsns temperatūrai, kausējuma līmenim, kameras spiedienam, kanāla temperatūrai, bukses temperatūrai un vilkšanas ātrumam. Tās nodrošina stabilu, augstas kvalitātes un nepārtrauktu bazalta šķiedras ražošanu.