專利名稱：連續石墨化超高溫矩形爐的制作方法
技術領域：
本發明屬于超高溫石墨化設備技術領域，特別適用于高性能、高模量的石墨化碳纖維生產及需要進行石墨化連續處理的各類材料。
背景技術：
石墨化碳纖維是指含碳量在99%以上的碳纖維。碳纖維經過2200-2800°C高溫石墨化處理就可以得到石墨纖維。石墨纖維與碳纖維相比較，不僅含碳量高，而且拉伸模量高。因此。石墨纖維也叫做高模量碳纖維。此外，石墨纖維還具有熱膨脹系數小和熱穩定性好、尺寸穩定等優異性能，因而用來制造剛而薄和尺寸穩定的復合材料構件，廣泛用于宇宙飛行器及航天航空領域。在石墨纖維生產過程中，超高溫設備極其關鍵。碳化爐因為具有工作溫度高，對碳纖維的性能影響大，綜合技術水平要求高等特點，成為是大型產業化生產線中的關鍵設備，也是制約我國碳纖維產業的發展的瓶頸。目前碳纖維、碳紙材料的碳化工藝，基本分為低溫碳化和高溫碳化。低溫碳化最高溫度1100°c左右，高溫碳化最高溫度在1600-1800°c。一般來說，18000C以上的高溫爐結構成為超高溫。我國至今沒有相對成熟的連續超高溫設備。碳纖維生產過程中，馬弗爐的溫度分布是否均勻是影響碳纖維的碳化質量的重要因素之一。保溫材料類型也是影響碳化爐性能的重要因素。
發明內容本發明在于克服現在的技術不足，而提供連續石墨化的超高溫矩形爐，能夠滿足現有石墨化碳纖維生產的需要。本發明要解決的問題是通過以下的技術方案來實現的:連續石墨化超高溫矩形爐，其加熱工作溫度為2200°C -2800°C，馬弗爐膛為矩形，有效工作寬度150-3000毫米，有效工作高度50-300毫米；采用氮氣或氬氣對爐膛及進出口密封，實現連續石墨化；均溫區長度大于300MM。連續石墨化超高溫矩形爐的結構為石墨馬弗爐膛，爐膛是由50-80mm的石墨板分三段搭接而成；爐膛分勻溫區和加熱區兩個部分，中間溫區為加熱區，兩端溫區為保溫區，各溫區由石墨硬氈作為隔溫板分開；爐膛上、下兩面均有加熱裝置，加熱裝置是由石墨加熱元件和石墨電極螺紋連接而成。連續石墨化超高溫矩形爐的爐體內有由石墨硬氈、軟氈、碳碳復合材料共同組成的保溫系統；保溫系統的外層是鋼結構的爐殼，爐殼外面裝有可拆卸的冷水套。超高溫矩形爐配有帶抽頭的變壓器，用來抵消石墨發熱元件由于氧化和橫斷表面老化而引起的加熱電阻變大和石墨阻抗性變大所引起電壓的變化。超高溫矩形爐的加熱裝置由石墨加熱棒和加熱電極通過螺紋緊連接組成；石墨加熱棒和加熱電極為電阻率在20Ω μπι或20Ω μ m以上的石墨產品。本發明的有益效果:跟以往技術相比，該超高溫矩形爐爐可以產生2200-2800°C的超高溫；保溫效果好；有可拆卸的冷水套，方便維修；使用抽頭變壓器使功率穩定。
圖1是連續石墨化超聞溫矩形爐的結構不意圖。圖中，1.保溫系統；2.可拆卸的冷水板；3.加熱元件；4.爐殼；5.石墨爐膛；6.帶抽頭變壓器
具體實施方式
以下結合附圖對本發明進一步說明，但本發明的實施方式不限于此。實施例本發明一種生產石墨纖維的高溫矩形爐，如圖1所示。爐子工作時，加熱元件(3)通電加熱，使石墨爐腔(5)升溫至2200-2800°C。碳纖維在石墨爐腔(5)內的勻溫區和加熱區進行碳化處理。保溫系統(I)位于加熱元件(3)和爐殼(4)之間，采用400-600_厚的石墨硬氈、軟氈、碳碳復合材料等材料組成，保溫材料多為板狀形狀，板與板之間搭接而成。通過帶抽頭的變壓器(6)控制調整石墨發熱元件(3)由于氧化的進行和橫斷表面的老化而引起的加熱電阻變大和石墨阻抗性變大所引起的電壓變化，保持加熱電壓的穩定。可拆卸的水冷板(2)對爐殼(4)進行冷卻，保證爐殼(4)表面溫度不致與過高。水冷板(2)貼在爐殼(4)表面，避免了以往將水冷夾層直接焊接在爐體內部而帶來的漏水、維修不方便等問題。
權利要求1.連續石墨化超高溫矩形爐，其特征為:加熱工作溫度為2200°c-2800°c，馬弗爐膛為矩形，有效工作寬度150-3000毫米，有效工作高度50-300毫米；采用氮氣或氬氣對爐膛及進出口密封，實現連續石墨化；均溫區長度大于300MM。
2.根據權利要求1所述的連續石墨化超高溫矩形爐，其特征為:結構為石墨馬弗爐膛，爐膛是由50-80mm的石墨板分三段搭接而成；爐膛分勻溫區和加熱區兩個部分，中間溫區為加熱區，兩端溫區為保溫區，各溫區由石墨硬氈作為隔溫板分開；爐膛上、下兩面均有加熱裝置，加熱裝置是由石墨加熱元件和石墨電極螺紋連接而成。
3.根據權利要求1所述的連續石墨化超高溫矩形爐，其特征為:爐體內有由石墨硬氈、軟氈、碳碳復合材料共同組成的保溫系統；保溫系統的外層是鋼結構的爐殼，爐殼外面裝有可拆卸的冷水套。重復序號3.根據權利要求1所述的連續石墨化超高溫矩形爐，其特征為:配有帶抽頭的變壓器，用來抵消石墨發熱元件由于氧化和橫斷表面老化而引起的加熱電阻變大和石墨阻抗性變大所引起電壓的變化。
4.根據權利要求1所述的連續石墨化超高溫矩形爐，其特征為:加熱裝置由石墨加熱棒和加熱電極通過螺紋緊連接組成；石墨加熱棒和加熱電極為電阻率在20Ω μπι或.20 Ω μ m以上的石墨廣品。
專利摘要本實用新型公開一種連續石墨化超高溫矩形爐，加熱溫度在2200℃-2800℃。其結構為石墨馬弗爐膛，爐膛分勻溫區和加熱區兩個部分，爐膛上、下兩面均有加熱裝置，加熱裝置是由石墨加熱元件和石墨電極螺紋連接而成。爐體內有石墨硬氈、軟氈、碳碳復合材料等材料組成的保溫系統，保溫系統的外層是鋼結構的爐殼，爐殼外面貼有可拆卸的冷水套。使用帶抽頭的變壓器來抵消由于石墨發熱元件氧化和橫斷表面的老化而引起的加熱電阻變大和石墨阻抗性變大所引起電壓的不穩定。
文檔編號D01F11/16GK203021700SQ201220452590
公開日2013年6月26日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者林剛, 李旭如, 喬蔭春, 馮軍 申請人:廣州賽奧碳纖維技術有限公司