Productieapparatuur en precisieregeltechnologie voor continue basaltvezels

1. Belangrijkste productieapparatuur voor continu gebruik Basaltvezel 
Doorlopend basaltvezel De productie verloopt volgens een "éénstapsproces", gekenmerkt door een vereenvoudigde workflow maar hoge technische barrières. Vergeleken met de productie van koolstofvezels verbruikt continue basaltvezel aanzienlijk minder energie (minder dan 1/10 van het energieverbruik van koolstofvezels) en stoot het geen CO₂, SO₂ of andere schadelijke gassen uit, waardoor het een milieuvriendelijke en koolstofarme productiemethode is. De belangrijkste thermische apparatuur voor continue basaltvezelproductie is de oven, die wordt onderverdeeld in kroesovens en tankovens.

(1) Smeltkroesoven
Een smeltkroesoven werkt doorgaans met één oven per bus.
Voordelen: Compact formaat, lage investering, flexibiliteit voor lokale procesaanpassingen en geschikt voor kleine series of gespecialiseerde productie.
Nadelen: lage thermische efficiëntie, hoog energieverbruik, inconsistente productkwaliteit, lage productie-efficiëntie en hoge totale kosten.
Momenteel domineren smeltkroezenovens de continu-basaltvezelindustrie, met een jaarlijkse productiecapaciteit van 100 tot 300 ton. Door degradatie van elektrode- en vuurvaste materialen hebben smeltkroezenovens een korte levensduur van 6 tot 12 maanden. In de beginfase van de industriële ontwikkeling waren smeltkroezenovens ideaal voor kleinschalige productie en apparatuuronderzoek.
Soorten smeltkroesovens:

• Vlamkroesoven: Verwarmd door verbranding van aardgas en lucht.
  Voordelen: flexibele vlamregeling, snelle start/stop-mogelijkheid.
  Nadelen: Lage vlamtemperatuur, slecht smeltvermogen, energieverspilling door stikstof (78% van de lucht) dat schadelijke NOₓ-emissies genereert en ongelijkmatige verhitting waardoor de smelt niet homogeen is.
• Volledig elektrische smeltkroesoven: intern verwarmd via plaat- of staafelektroden.
  Voordelen: Hoge thermische efficiëntie, gelijkmatige interne verwarming.
  Nadelen: Korte levensduur door slijtage van de elektrode, waardoor volledige vervanging noodzakelijk is na degradatie.

(2) Tankoven
Naarmate de vraag naar vezels in kwantiteit en kwaliteit toeneemt, zijn tankovens (één oven met meerdere bussen) essentieel geworden voor grootschalige productie. Ze maken strikte temperatuurcontrole, verbeterde smelthomogeniteit, stabiele productkwaliteit en hoge efficiëntie mogelijk, met jaarlijkse capaciteiten van duizenden tot tienduizenden tonnen.
Soorten tankovens:

• Volledig elektrische tankoven: maakt gebruik van staafelektroden (horizontaal of onderaan gemonteerd).
  Voordelen: Hoge thermische efficiëntie en gelijkmatige verwarming.
  Nadelen: Elektrode hotspots, ongelijkmatige slijtage en korte levensduur (~1 jaar).
• Tankoven met volledige vlam: Verwarmd met aardgas, lucht of zuivere zuurstof. Verbranding met zuivere zuurstof heeft de voorkeur vanwege de efficiëntie en lagere emissies.
  Voordelen: Lange levensduur (3+ jaar), energiebesparend dankzij zuivere zuurstof.
  Nadelen: Temperatuurverschillen bij diepe smeltingen, hoewel ondiepe smeltingen de uniformiteit verbeteren.
• Hybride vlam-elektrische tankoven: combineert verwarming met de bovenste vlam en onderste/zij-elektroden.
  Voordelen: Verbeterde smelthomogenisatie.
  Nadelen: complex ontwerp, ongelijkmatige oppervlakteverwarming, hoog energieverlies van watergekoelde elektroden en korte levensduur door slijtage van de elektroden.

(3) Bus
De bus, meestal gemaakt van een platina-rhodiumlegering, is een kerncomponent voor het vormen van vezels. Grootschalige productie vereist bussen met een hoge capaciteit. Aanvankelijk hadden bussen 200 gaten; de huidige normen omvatten 400, 800 en 1200 gaten. De vooruitgang in bustechnologie werkt samen met de ontwikkeling van tankovens.

2. Precisieregeltechnologie 
Basaltsmelt kent uitdagingen zoals hoge trek-/kristallisatietemperaturen, snelle kristallisatie, smalle vervormingstemperatuurbereiken, ongelijkmatige vezeluitharding, sterke bevochtigbaarheid van de bus en slechte warmtetransparantie. Deze factoren veroorzaken instabiliteit tijdens het trekken van de vezel (bijv. breuk, wegvliegen, diametervariatie). Stabilisatie is afhankelijk van drie aspecten:

• Smelthomogeniteit en -stabiliteit: bereikt door nauwkeurige menging van grondstoffen, regeling van de oventemperatuur, regeling van het smeltniveau en drukbeheer.
• Bus- en temperatuurregeling: zorgt voor gelijkmatige verwarming van de bus en voorkomt kristallisatie.
• Optimalisatie van het tekenproces: omvat nauwkeurige controle van de tekensnelheid, koelparameters en vezelspanning.

Belangrijke technologieën omvatten geavanceerde regelsystemen voor materiaalmenging, oventemperatuur, smeltniveau, kamerdruk, kanaaltemperatuur, bustemperatuur en treksnelheid. Deze garanderen een stabiele, hoogwaardige, continue basaltvezelproductie.