Produksjonsutstyr og presisjonskontrollteknologi for kontinuerlig basaltfiber

1. Hovedproduksjonsutstyr for kontinuerlig Basaltfiber 
Kontinuerlig basaltfiber Produksjonen benytter en "ett-trinns prosess", karakterisert av en forenklet arbeidsflyt, men høye tekniske barrierer. Sammenlignet med karbonfiberproduksjon bruker kontinuerlig basaltfiber betydelig mindre energi (mindre enn 1/10 av karbonfiberens energiforbruk) og slipper ikke ut CO₂, SO₂ eller andre skadelige gasser, noe som gjør den til en miljøvennlig og lavkarbonproduksjonsmetode. Det primære termiske utstyret for kontinuerlig basaltfiberproduksjon er ovnen, som er kategorisert i digelovner og tankovner.

(1) Digelovn
En digelovn opererer vanligvis med én ovn per foring.
Fordeler: Kompakt størrelse, lav investering, fleksibilitet for lokale prosessjusteringer og egnethet for småskala- eller spesialisert produksjon.
Ulemper: Lav termisk effektivitet, høyt energiforbruk, inkonsekvent produktkvalitet, lav produksjonseffektivitet og høye totalkostnader.
For tiden dominerer digelovner den kontinuerlige basaltfiberindustrien, med en årlig produksjonskapasitet på 100–300 tonn. På grunn av nedbrytning av elektroder og ildfast materiale har digelovner en kort levetid på 6–12 måneder. I de tidlige stadiene av industriutviklingen var digelovner ideelle for småskala produksjon og utstyrsforskning.
Typer av digelovner:

• Flammedigelovn: Oppvarmet av naturgass og luftforbrenning.
  Fordeler: Fleksibel flammekontroll, rask start/stopp-funksjon.
  Ulemper: Lav flammetemperatur, dårlig smeltekapasitet, energitap på grunn av nitrogen (78 % av luften) som genererer skadelige NOₓ-utslipp, og ujevn oppvarming som fører til inkonsekvent smeltehomogenitet.
• Helelektrisk digelovn: Oppvarmes internt via plate- eller stangelektroder.
  Fordeler: Høy termisk effektivitet, jevn intern oppvarming.
  Ulemper: Kort levetid på grunn av elektrodeslitasje, krever fullstendig utskifting etter degradering.

(2) Tankovn
Etter hvert som etterspørselen etter fibermengde og -kvalitet øker, har tankovner (én ovn med flere gjennomføringer) blitt kritiske for storskala produksjon. De muliggjør streng temperaturkontroll, forbedret smeltehomogenitet, stabil produktkvalitet og høy effektivitet, med en årlig kapasitet på tusenvis til titusenvis av tonn.
Typer tankovner:

• Helelektrisk tankovn: Bruker stavelektroder (horisontalt eller bunnmontert).
  Fordeler: Høy termisk effektivitet og jevn oppvarming.
  Ulemper: Elektrodevarmepunkter, ujevn slitasje og kort levetid (~1 år).
• Helflammetankovn: Oppvarmes med naturgass med luft eller rent oksygen. Forbrenning med ren oksygen foretrekkes for effektivitet og reduserte utslipp.
  Fordeler: Lang levetid (3+ år), energibesparende med rent oksygen.
  Ulemper: Temperaturgradienter i dype smelter, men grunne smelter forbedrer ensartetheten.
• Hybrid flammeelektrisk tankovn: Kombinerer oppvarming av toppflammen og bunn-/sideelektroder.
  Fordeler: Forbedret smeltehomogenisering.
  Ulemper: Kompleks design, ujevn overflateoppvarming, høyt energitap fra vannkjølte elektroder og kort levetid på grunn av elektrodeslitasje.

(3) Foring
Bøssingen, vanligvis laget av platina-rhodium-legering, er en kjernekomponent for fiberforming. Storskalaproduksjon krever bøssinger med høy kapasitet. De opprinnelige bøssingene hadde 200 hull; nåværende standarder inkluderer 400, 800 og 1200 hull. Fremskritt innen bøssingteknologi synkroniseres med utviklingen av tankovner.

2. Presisjonskontrollteknologi 
Basaltsmelte byr på utfordringer som høye strekk-/krystalliseringstemperaturer, rask krystallisering, smale formingstemperaturvinduer, ujevn fiberherding, sterk fuktbarhet i foringen og dårlig varmegjennomsiktighet. Disse faktorene forårsaker ustabilitet under fibertrekking (f.eks. brudd, flygende fiber, diametervariasjon). Stabilisering er avhengig av tre aspekter:

• Smeltehomogenitet og stabilitet: Oppnås gjennom presis blanding av råmaterialer, temperaturkontroll i ovnen, regulering av smeltenivå og trykkstyring.
• Bøssing og temperaturkontroll: Sikrer jevn oppvarming av bøssingen og unngår krystallisering.
• Optimalisering av tegneprosess: Inkluderer presis kontroll av tegnehastighet, kjøleparametere og fiberspenning.

Nøkkelteknologier omfatter avanserte kontrollsystemer for materialblanding, ovnstemperatur, smeltenivå, kammertrykk, kanaltemperatur, bøssingtemperatur og trekkhastighet. Disse sikrer stabil, kontinuerlig basaltfiberproduksjon av høy kvalitet.