Equipamentos de produção e tecnologia de controle de precisão para fibra de basalto contínua

1. Principais equipamentos de produção para fabricação contínua Fibra de basalto 
Contínuo fibra de basalto A produção adota um "processo de etapa única", caracterizado por um fluxo de trabalho simplificado, mas com altas barreiras técnicas. Comparada à produção de fibra de carbono, a fibra de basalto contínua consome significativamente menos energia (menos de 1/10 do consumo de energia da fibra de carbono) e não emite CO₂, SO₂ ou outros gases nocivos, tornando-se um método de produção ecologicamente correto e de baixo carbono. O principal equipamento térmico para a produção de fibra de basalto contínua é o forno, que se divide em fornos de cadinho e fornos de tanque.

(1) Forno de cadinho
Um forno de cadinho normalmente opera com um forno por bucha.
Vantagens: Tamanho compacto, baixo investimento, flexibilidade para ajustes localizados no processo e adequação para produção em pequenos lotes ou especializada.
Desvantagens: Baixa eficiência térmica, alto consumo de energia, qualidade inconsistente do produto, baixa eficiência de produção e custos gerais elevados.
Atualmente, os fornos de cadinho dominam a indústria de fibra de basalto contínua, com uma capacidade de produção anual de 100 a 300 toneladas. Devido à degradação dos eletrodos e do material refratário, os fornos de cadinho têm uma vida útil curta, de 6 a 12 meses. Durante os estágios iniciais do desenvolvimento da indústria, os fornos de cadinho eram ideais para produção em pequena escala e pesquisa de equipamentos.
Tipos de fornos de cadinho:

• Forno de cadinho de chama: Aquecido por combustão de gás natural e ar.
  Prós: Controle de chama flexível, capacidade de iniciar/parar rapidamente.
  Contras: Baixa temperatura da chama, baixa capacidade de fusão, desperdício de energia devido ao nitrogênio (78% do ar) que gera emissões nocivas de NOₓ e aquecimento irregular que leva a uma homogeneidade inconsistente da massa fundida.
• Forno de cadinho totalmente elétrico: Aquecido internamente por meio de eletrodos de placa ou haste.
  Prós: Alta eficiência térmica, aquecimento interno uniforme.
  Contras: Vida útil curta devido ao desgaste dos eletrodos, exigindo substituição completa após a degradação.

(2) Forno de tanque
Com o aumento da demanda por quantidade e qualidade de fibras, os fornos-tanque (um forno com múltiplos tubos) tornaram-se essenciais para a produção em larga escala. Eles permitem um controle rigoroso da temperatura, melhor homogeneidade da massa fundida, qualidade estável do produto e alta eficiência, com capacidades anuais que chegam a milhares ou dezenas de milhares de toneladas.
Tipos de fornos de tanque:

• Forno de tanque totalmente elétrico: Utiliza eletrodos de haste (montados horizontalmente ou na parte inferior).
  Prós: Alta eficiência térmica e aquecimento uniforme.
  Contras: Pontos quentes nos eletrodos, desgaste irregular e vida útil curta (aproximadamente 1 ano).
• Forno de tanque com chama total: Aquecido por gás natural com ar ou oxigênio puro. A combustão com oxigênio puro é preferida para maior eficiência e redução de emissões.
  Prós: Longa vida útil (mais de 3 anos), economia de energia com oxigênio puro.
  Contras: Gradientes de temperatura em fusões profundas, embora fusões superficiais melhorem a uniformidade.
• Forno híbrido de tanque com chama e eletricidade: Combina aquecimento por chama superior e eletrodos inferiores/laterais.
  Prós: Homogeneização aprimorada da massa fundida.
  Contras: Design complexo, aquecimento superficial irregular, alta perda de energia devido aos eletrodos refrigerados a água e vida útil curta devido ao desgaste dos eletrodos.

(3) Bucha
A bucha, geralmente feita de liga de platina-ródio, é um componente essencial para a conformação de fibras. A produção em larga escala exige buchas de alta capacidade. As buchas iniciais tinham 200 furos; os padrões atuais incluem 400, 800 e 1.200 furos. Os avanços na tecnologia de buchas estão em sinergia com o desenvolvimento de fornos de tanque.

2. Tecnologia de Controle de Precisão 
O basalto fundido apresenta desafios como altas temperaturas de trefilação/cristalização, cristalização rápida, faixas estreitas de temperatura de conformação, endurecimento irregular das fibras, forte molhabilidade da bucha e baixa transparência térmica. Esses fatores causam instabilidade durante a trefilação das fibras (por exemplo, quebra, desprendimento de fibras, variação de diâmetro). A estabilização depende de três aspectos:

• Homogeneidade e estabilidade da fusão: Obtidas através da mistura precisa das matérias-primas, controle da temperatura do forno, regulação do nível de fusão e gerenciamento da pressão.
• Controle de temperatura e bucha: Garante o aquecimento uniforme da bucha e evita a cristalização.
• Otimização do processo de trefilação: Inclui o controle preciso da velocidade de trefilação, dos parâmetros de resfriamento e da tensão da fibra.

As principais tecnologias envolvem sistemas avançados de controle para mistura de materiais, temperatura do forno, nível de fusão, pressão da câmara, temperatura do canal, temperatura da bucha e velocidade de trefilação. Isso garante uma produção contínua e estável de fibra de basalto de alta qualidade.