Produktionsutrustning och precisionskontrollteknik för kontinuerlig basaltfiber

1. Huvudproduktionsutrustning för kontinuerlig Basaltfiber 
Kontinuerlig basaltfiber Produktionen använder en "enstegsprocess", som kännetecknas av ett förenklat arbetsflöde men höga tekniska hinder. Jämfört med kolfiberproduktion förbrukar kontinuerlig basaltfiber betydligt mindre energi (mindre än 1/10 av kolfiberns energiförbrukning) och släpper inte ut CO₂, SO₂ eller andra skadliga gaser, vilket gör den till en miljövänlig och koldioxidsnål produktionsmetod. Den primära termiska utrustningen för kontinuerlig basaltfiberproduktion är ugnen, som delas in i degelugnar och tankugnar.

(1) Degelugn
En degulugn arbetar vanligtvis med en ugn per bussning.
Fördelar: Kompakt storlek, låg investering, flexibilitet för lokala processjusteringar och lämplighet för småskalig eller specialiserad produktion.
Nackdelar: Låg termisk verkningsgrad, hög energiförbrukning, inkonsekvent produktkvalitet, låg produktionseffektivitet och höga totalkostnader.
För närvarande dominerar degelugnar den kontinuerliga basaltfiberindustrin, med en årlig produktionskapacitet på 100–300 ton. På grund av nedbrytning av elektroder och eldfast material har degelugnar en kort livslängd på 6–12 månader. Under de tidiga stadierna av industriutvecklingen var degelugnar idealiska för småskalig produktion och utrustningsforskning.
Typer av degelugnar:

• Flamdegelugn: Uppvärmd med naturgas och luftförbränning.
  Fördelar: Flexibel flamkontroll, snabb start/stopp-funktion.
  Nackdelar: Låg flamtemperatur, dålig smältkapacitet, energislöseri på grund av att kväve (78 % av luften) genererar skadliga NOₓ-utsläpp och ojämn uppvärmning som leder till inkonsekvent smälthomogenitet.
• Helelektrisk degulugn: Uppvärmd internt via platt- eller stavelektroder.
  Fördelar: Hög termisk verkningsgrad, jämn intern uppvärmning.
  Nackdelar: Kort livslängd på grund av elektrodslitage, kräver fullständigt utbyte efter nedbrytning.

(2) Tankugn
I takt med att efterfrågan på fiberkvantitet och -kvalitet ökar har tankugnar (en ugn med flera bussningar) blivit avgörande för storskalig produktion. De möjliggör strikt temperaturkontroll, förbättrad smälthomogenitet, stabil produktkvalitet och hög effektivitet, med en årlig kapacitet som når tusentals till tiotusentals ton.
Typer av tankugnar:

• Helelektrisk tankugn: Använder stavelektroder (horisontellt eller bottenmonterade).
  Fördelar: Hög termisk effektivitet och jämn uppvärmning.
  Nackdelar: Elektrodkänsliga punkter, ojämnt slitage och kort livslängd (~1 år).
• Heltäckande tankugn: Uppvärmd med naturgas med luft eller ren syre. Förbränning med ren syre föredras för effektivitet och minskade utsläpp.
  Fördelar: Lång livslängd (3+ år), energibesparande med rent syre.
  Nackdelar: Temperaturgradienter i djupa smältor, även om grunda smältor förbättrar enhetligheten.
• Hybrid flamelektrisk tankugn: Kombinerar uppvärmning av topplågan och elektroder på botten/sidorna.
  Fördelar: Förbättrad smälthomogenisering.
  Nackdelar: Komplex design, ojämn ytuppvärmning, hög energiförlust från vattenkylda elektroder och kort livslängd på grund av elektrodslitage.

(3) Bussning
Bussningen, vanligtvis tillverkad av platina-rodiumlegering, är en kärnkomponent för fiberformning. Storskalig produktion kräver bussningar med hög kapacitet. Initiala bussningar hade 200 hål; nuvarande standarder inkluderar 400, 800 och 1 200 hål. Bussningsteknikens framsteg samverkar med utvecklingen av tankugnar.

2. Precisionskontrollteknik 
Basaltsmälta uppvisar utmaningar som höga drag-/kristallisationstemperaturer, snabb kristallisation, smala formningstemperaturfönster, ojämn fiberhärdning, stark vätbarhet hos bussningarna och dålig värmetransparens. Dessa faktorer orsakar instabilitet under fiberdragning (t.ex. brott, flygande fiber, diametervariationer). Stabilisering är beroende av tre aspekter:

• Smälthomogenitet och stabilitet: Uppnås genom exakt blandning av råmaterial, ugnstemperaturkontroll, reglering av smältnivå och tryckhantering.
• Bussning och temperaturkontroll: Säkerställer jämn uppvärmning av bussningen och undviker kristallisering.
• Optimering av ritningsprocess: Inkluderar exakt kontroll av ritningshastighet, kylparametrar och fiberspänning.

Nyckelteknologier innefattar avancerade styrsystem för materialblandning, ugnstemperatur, smältnivå, kammartryck, kanaltemperatur, bussningstemperatur och draghastighet. Dessa säkerställer stabil och högkvalitativ kontinuerlig basaltfiberproduktion.