सलग बेसॉल्ट फायबरसाठी उत्पादन उपकरणे आणि अचूक नियंत्रण तंत्रज्ञान
१. सतत उत्पादनासाठी मुख्य उपकरणे बेसॉल्ट फायबर
सतत बॅसाल्ट फायबर उत्पादनासाठी "एक-चरण प्रक्रिया" वापरली जाते, जिचे वैशिष्ट्य म्हणजे सोपी कार्यप्रवाह पद्धत पण उच्च तांत्रिक अडथळे. कार्बन फायबर उत्पादनाच्या तुलनेत, अखंड बॅसाल्ट फायबरसाठी लक्षणीयरीत्या कमी ऊर्जा लागते (कार्बन फायबरच्या ऊर्जा वापराच्या १/१० पेक्षा कमी) आणि CO₂, SO₂ किंवा इतर हानिकारक वायूंचे उत्सर्जन होत नाही, ज्यामुळे ही एक पर्यावरणपूरक आणि कमी-कार्बन उत्पादन पद्धत ठरते. अखंड बॅसाल्ट फायबर उत्पादनासाठी लागणारे प्राथमिक औष्णिक उपकरण म्हणजे भट्टी, जिचे वर्गीकरण क्रुसिबल भट्ट्या आणि टाकी भट्ट्या असे केले जाते.
(1) क्रुसिबल भट्टी
क्रुसिबल फर्नेस सामान्यतः प्रत्येक बुशिंगसाठी एका फर्नेससह चालतो.
फायदे: लहान आकार, कमी गुंतवणूक, स्थानिक प्रक्रिया समायोजनासाठी लवचिकता आणि कमी प्रमाणात किंवा विशेष उत्पादनासाठी उपयुक्तता.
तोटे: कमी औष्णिक कार्यक्षमता, जास्त ऊर्जा वापर, उत्पादनाच्या गुणवत्तेत विसंगती, कमी उत्पादन कार्यक्षमता आणि जास्त एकूण खर्च.
सध्या, सतत बेसॉल्ट फायबर उद्योगात क्रुसिबल भट्ट्यांचे वर्चस्व आहे, ज्यांची वार्षिक उत्पादन क्षमता १००-३०० टन आहे. इलेक्ट्रोड आणि रिफ्रॅक्टरी मटेरियलच्या ऱ्हासामुळे, क्रुसिबल भट्ट्यांचे आयुष्यमान ६-१२ महिन्यांचे असते. उद्योगाच्या विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात, क्रुसिबल भट्ट्या लहान प्रमाणावरील उत्पादन आणि उपकरणांच्या संशोधनासाठी आदर्श होत्या.
क्रुसिबल भट्ट्यांचे प्रकार:
- फ्लेम क्रुसिबल फर्नेस: नैसर्गिक वायू आणि हवेच्या ज्वलनाने तापवली जाते.
फायदे: लवचिक ज्योत नियंत्रण, त्वरित सुरू/बंद करण्याची क्षमता.
तोटे: ज्योतीचे कमी तापमान, वितळवण्याची कमी क्षमता, नायट्रोजनमुळे (हवेच्या ७८%) हानिकारक NOₓ उत्सर्जन होऊन ऊर्जेचा अपव्यय, आणि असमान तापमानामुळे वितळलेल्या पदार्थाच्या एकजिनसीपणात विसंगती. - संपूर्ण विद्युत क्रुसिबल भट्टी: प्लेट किंवा रॉड इलेक्ट्रोडद्वारे अंतर्गत उष्णता दिली जाते.
फायदे: उच्च औष्णिक कार्यक्षमता, एकसमान अंतर्गत उष्णता.
तोटे: इलेक्ट्रोडच्या झिजण्यामुळे आयुष्य कमी होते, आणि एकदा खराब झाल्यावर ते पूर्णपणे बदलण्याची आवश्यकता असते.
(2) टाकी भट्टी
फायबरच्या प्रमाण आणि गुणवत्तेची मागणी वाढत असल्यामुळे, मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनासाठी टँक फर्नेस (एकाच भट्टीमध्ये अनेक बुशिंग्ज) अत्यंत महत्त्वाचे ठरले आहेत. त्यांच्यामुळे तापमानावर काटेकोर नियंत्रण, वितळलेल्या मिश्रणाची सुधारित एकरूपता, उत्पादनाची स्थिर गुणवत्ता आणि उच्च कार्यक्षमता शक्य होते, तसेच त्यांची वार्षिक क्षमता हजारो ते लाखो टनांपर्यंत पोहोचते.
टाकी भट्ट्यांचे प्रकार:
- संपूर्ण इलेक्ट्रिक टँक फर्नेस: रॉड इलेक्ट्रोड वापरते (आडवे किंवा तळाशी बसवलेले).
फायदे: उच्च औष्णिक कार्यक्षमता आणि एकसमान उष्णता.
तोटे: इलेक्ट्रोड हॉटस्पॉट्स, असमान झीज आणि कमी आयुष्य (~१ वर्ष). - ऑल-फ्लेम टँक फर्नेस: नैसर्गिक वायू आणि हवा किंवा शुद्ध ऑक्सिजन वापरून तापवली जाते. कार्यक्षमता आणि कमी उत्सर्जनासाठी शुद्ध ऑक्सिजन ज्वलनाला प्राधान्य दिले जाते.
फायदे: दीर्घायुष्य (३+ वर्षे), शुद्ध ऑक्सिजनमुळे ऊर्जेची बचत.
तोटे: खोलवरच्या वितळलेल्या भागांमध्ये तापमानातील तफावत असते, मात्र उथळ वितळलेल्या भागांमुळे एकसमानता सुधारते. - हायब्रीड फ्लेम-इलेक्ट्रिक टँक फर्नेस: यामध्ये वरच्या बाजूच्या ज्योतीने उष्णता देण्याची आणि खालच्या/बाजूच्या इलेक्ट्रोड्सची जोडणी असते.
फायदे: वितळलेल्या पदार्थाचे अधिक चांगले एकजीव होणे.
तोटे: गुंतागुंतीची रचना, पृष्ठभागाचे असमान तापमान, पाण्याने थंड केलेल्या इलेक्ट्रोडमधून होणारा जास्त ऊर्जा अपव्यय आणि इलेक्ट्रोडच्या झिजेमुळे कमी आयुष्यमान.
(3) बुशिंग
सामान्यतः प्लॅटिनम-ऱ्होडियम मिश्रधातूपासून बनवलेले बुशिंग, फायबर फॉर्मिंगसाठी एक मुख्य घटक आहे. मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनासाठी उच्च-क्षमतेच्या बुशिंगची आवश्यकता असते. सुरुवातीच्या बुशिंगमध्ये २०० छिद्रे होती; सध्याच्या मानकांमध्ये ४००, ८०० आणि १,२०० छिद्रांचा समावेश आहे. बुशिंग तंत्रज्ञानातील प्रगती टँक फर्नेसच्या विकासासोबत समन्वय साधते.
२. अचूक नियंत्रण तंत्रज्ञान
बेसॉल्ट वितळताना उच्च ड्रॉइंग/स्फटिकीकरण तापमान, जलद स्फटिकीकरण, मर्यादित फॉर्मिंग तापमान श्रेणी, तंतूंचे असमान कठीण होणे, बुशिंगची तीव्र ओलावा शोषण्याची क्षमता आणि उष्णतेची कमी पारदर्शकता यांसारखी आव्हाने दिसून येतात. या घटकांमुळे तंतू ओढताना अस्थिरता येते (उदा., तुटणे, उडून जाणे, व्यासातील बदल). स्थिरीकरण तीन बाबींवर अवलंबून असते:
- वितळलेल्या द्रवाची एकजिनसीपणा आणि स्थिरता: कच्च्या मालाचे अचूक मिश्रण, भट्टीच्या तापमानाचे नियंत्रण, वितळलेल्या द्रवाच्या पातळीचे नियमन आणि दाब व्यवस्थापनाद्वारे साध्य केली जाते.
- बुशिंग आणि तापमान नियंत्रण: बुशिंगला एकसमान उष्णता मिळण्याची खात्री करते आणि स्फटिकीकरण टाळते.
- रेखांकन प्रक्रियेचे इष्टतमीकरण: यामध्ये रेखांकनाचा वेग, शीतकरण मापदंड आणि तंतू तणाव यांचे अचूक नियंत्रण समाविष्ट आहे.
प्रमुख तंत्रज्ञानामध्ये सामग्रीचे मिश्रण, भट्टीचे तापमान, वितळलेल्या पदार्थाची पातळी, चेंबरचा दाब, चॅनलचे तापमान, बुशिंगचे तापमान आणि ड्रॉइंगचा वेग यासाठीच्या प्रगत नियंत्रण प्रणालींचा समावेश आहे. यामुळे स्थिर, उच्च-गुणवत्तेच्या आणि अखंड बॅसाल्ट फायबर उत्पादनाची खात्री मिळते.
