อุปกรณ์การผลิตและเทคโนโลยีควบคุมความแม่นยำสำหรับการผลิตเส้นใยบะซอลต์ต่อเนื่อง

1. อุปกรณ์การผลิตหลักสำหรับการผลิตแบบต่อเนื่อง เส้นใยบะซอลต์ 
ต่อเนื่อง เส้นใยบะซอลต์ กระบวนการผลิตใช้ "กระบวนการขั้นตอนเดียว" ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือขั้นตอนการทำงานที่เรียบง่าย แต่มีอุปสรรคทางเทคนิคสูง เมื่อเทียบกับการผลิตเส้นใยคาร์บอน เส้นใยบะซอลต์แบบต่อเนื่องใช้พลังงานน้อยกว่ามาก (น้อยกว่า 1/10 ของการใช้พลังงานของเส้นใยคาร์บอน) และไม่ปล่อยก๊าซ CO₂, SO₂ หรือก๊าซอันตรายอื่นๆ ทำให้เป็นวิธีการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและปล่อยคาร์บอนต่ำ อุปกรณ์ความร้อนหลักสำหรับการผลิตเส้นใยบะซอลต์แบบต่อเนื่องคือเตาหลอม ซึ่งแบ่งออกเป็นเตาหลอมแบบเบ้าหลอมและเตาหลอมแบบถัง

(1) เตาหลอม
โดยทั่วไปแล้ว เตาหลอมแบบเบ้าหลอมจะทำงานโดยใช้เตาหลอมหนึ่งเตาต่อบูชหนึ่งอัน
ข้อดี: ขนาดกะทัดรัด การลงทุนต่ำ มีความยืดหยุ่นในการปรับกระบวนการเฉพาะจุด และเหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณน้อยหรือการผลิตเฉพาะทาง
ข้อเสีย: ประสิทธิภาพเชิงความร้อนต่ำ การใช้พลังงานสูง คุณภาพผลิตภัณฑ์ไม่สม่ำเสมอ ประสิทธิภาพการผลิตต่ำ และต้นทุนโดยรวมสูง
ปัจจุบัน เตาหลอมแบบเบ้าหลอมยังคงเป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมการผลิตเส้นใยบะซอลต์แบบต่อเนื่อง โดยมีกำลังการผลิตปีละ 100–300 ตัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอิเล็กโทรดและวัสดุทนไฟเสื่อมสภาพ เตาหลอมแบบเบ้าหลอมจึงมีอายุการใช้งานสั้นเพียง 6–12 เดือน ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาอุตสาหกรรม เตาหลอมแบบเบ้าหลอมจึงเหมาะสำหรับการผลิตขนาดเล็กและการวิจัยอุปกรณ์
ประเภทของเตาหลอมแบบเบ้าหลอม:

• เตาหลอมแบบเบ้าหลอมเปลวไฟ: ให้ความร้อนด้วยก๊าซธรรมชาติและการเผาไหม้ในอากาศ
  ข้อดี: ควบคุมเปลวไฟได้ยืดหยุ่น เริ่มและหยุดการทำงานได้รวดเร็ว
  ข้อเสีย: อุณหภูมิเปลวไฟต่ำ ความสามารถในการหลอมเหลวต่ำ สิ้นเปลืองพลังงานเนื่องจากไนโตรเจน (78% ของอากาศ) ก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซ NOₓ ที่เป็นอันตราย และการให้ความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เนื้อโลหะหลอมเหลวไม่สม่ำเสมอ
• เตาหลอมแบบใช้ไฟฟ้าทั้งหมด: ให้ความร้อนจากภายในโดยใช้แผ่นหรือแท่งอิเล็กโทรด
  ข้อดี: ประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง การกระจายความร้อนภายในสม่ำเสมอ
  ข้อเสีย: อายุการใช้งานสั้นเนื่องจากการสึกหรอของอิเล็กโทรด ต้องเปลี่ยนใหม่ทั้งหมดเมื่อเสื่อมสภาพ

(2) เตาเผาถัง
เนื่องจากความต้องการปริมาณและคุณภาพของเส้นใยเพิ่มขึ้น เตาหลอมแบบถัง (เตาหลอมหนึ่งเตาที่มีหัวฉีดหลายหัว) จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตในระดับอุตสาหกรรม เตาหลอมแบบนี้ช่วยให้สามารถควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ ปรับปรุงความสม่ำเสมอของเนื้อวัสดุหลอมเหลว คุณภาพของผลิตภัณฑ์คงที่ และมีประสิทธิภาพสูง โดยมีกำลังการผลิตต่อปีสูงถึงหลายพันถึงหลายหมื่นตัน
ประเภทของเตาเผาแบบถัง:

• เตาหลอมแบบใช้ไฟฟ้าทั้งหมด: ใช้แท่งอิเล็กโทรด (ติดตั้งแนวนอนหรือติดตั้งด้านล่าง)
  ข้อดี: ประสิทธิภาพทางความร้อนสูงและการให้ความร้อนสม่ำเสมอ
  ข้อเสีย: จุดร้อนบนขั้วไฟฟ้า การสึกหรอไม่สม่ำเสมอ และอายุการใช้งานสั้น (~1 ปี)
• เตาเผาแบบใช้เปลวไฟทั้งหมด: ให้ความร้อนด้วยก๊าซธรรมชาติร่วมกับอากาศหรือออกซิเจนบริสุทธิ์ การเผาไหม้ด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์เป็นที่นิยมมากกว่าเนื่องจากมีประสิทธิภาพและลดการปล่อยมลพิษ
  ข้อดี: อายุการใช้งานยาวนาน (3 ปีขึ้นไป), ประหยัดพลังงานด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์
  ข้อเสีย: เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิในบริเวณหลอมเหลวลึก แต่บริเวณหลอมเหลวตื้นจะช่วยให้มีความสม่ำเสมอมากขึ้น
• เตาเผาแบบไฮบริดเปลวไฟ-ไฟฟ้า: ผสมผสานการให้ความร้อนจากเปลวไฟด้านบนและอิเล็กโทรดด้านล่าง/ด้านข้าง
  ข้อดี: การกระจายตัวของเนื้อหลอมเหลวที่ดีขึ้น
  ข้อเสีย: การออกแบบที่ซับซ้อน การให้ความร้อนที่พื้นผิวไม่สม่ำเสมอ การสูญเสียพลังงานสูงจากอิเล็กโทรดระบายความร้อนด้วยน้ำ และอายุการใช้งานสั้นเนื่องจากการสึกหรอของอิเล็กโทรด

(3) บูช
บูชซึ่งโดยทั่วไปทำจากโลหะผสมแพลทินัม-โรเดียม เป็นส่วนประกอบหลักในการขึ้นรูปเส้นใย การผลิตในปริมาณมากต้องการบูชที่มีความจุสูง บูชรุ่นแรกมี 200 รู ปัจจุบันมีมาตรฐาน 400, 800 และ 1,200 รู ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของบูชสอดคล้องกับการพัฒนาเตาหลอมแบบถัง

2. เทคโนโลยีควบคุมความแม่นยำสูง 
การหลอมละลายของหินบะซอลต์ก่อให้เกิดความท้าทายหลายประการ เช่น อุณหภูมิการดึง/การตกผลึกสูง การตกผลึกอย่างรวดเร็ว ช่วงอุณหภูมิการขึ้นรูปที่แคบ การแข็งตัวของเส้นใยที่ไม่สม่ำเสมอ การเปียกของบูชสูง และความโปร่งใสต่อความร้อนต่ำ ปัจจัยเหล่านี้ทำให้เกิดความไม่เสถียรในระหว่างการดึงเส้นใย (เช่น การแตกหัก การหลุดลอย การเปลี่ยนแปลงของเส้นผ่านศูนย์กลาง) การทำให้เสถียรขึ้นอยู่กับสามด้าน:

• ความสม่ำเสมอและความเสถียรของเนื้อโลหะหลอมเหลว: บรรลุได้ด้วยการผสมวัตถุดิบอย่างแม่นยำ การควบคุมอุณหภูมิเตาหลอม การควบคุมระดับโลหะหลอมเหลว และการจัดการความดัน
• การควบคุมอุณหภูมิและความร้อนของบูช: ช่วยให้ความร้อนแก่บูชอย่างสม่ำเสมอและป้องกันการตกผลึก
• การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการดึงเส้นใย: รวมถึงการควบคุมความเร็วในการดึงเส้นใย พารามิเตอร์การระบายความร้อน และแรงตึงของเส้นใยอย่างแม่นยำ

เทคโนโลยีหลักประกอบด้วยระบบควบคุมขั้นสูงสำหรับการผสมวัสดุ อุณหภูมิเตาหลอม ระดับการหลอม ความดันในห้อง อุณหภูมิช่องทาง อุณหภูมิบูช และความเร็วในการดึง ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการผลิตเส้นใยบะซอลต์อย่างต่อเนื่องที่มีคุณภาพสูงและเสถียร