專利名稱：連續(xù)石墨化超高溫管式爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫加熱設(shè)備領(lǐng)域，特別是適用于對材料，尤其是碳纖維進(jìn)行超高溫石墨化處理，以形成高含碳、石墨化的新材料。
背景技術(shù)：
石墨纖維是指含碳量在99%以上的碳纖維。碳纖維經(jīng)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(shù)小和熱穩(wěn)定性好、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)異性能，因而用來制造剛而薄和尺寸穩(wěn)定的復(fù)合材料構(gòu)件，廣泛用于宇宙飛行器及航天航空領(lǐng)域。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。國內(nèi)超高溫碳化工作于1800°C左右。國外的超高溫爐最高溫度可達(dá)2800°C，而國內(nèi)的都沒有達(dá)到這個(gè)水平。由于碳化爐自身結(jié)構(gòu)的原因，爐腔由石墨材料搭建而成，在馬弗外設(shè)計(jì)有加熱體通過熱輻射把熱量傳遞至爐膛內(nèi)，造成多個(gè)加熱體接線口在爐子的兩側(cè)，不利接線與密封，同時(shí)增加了能耗。這種加熱方式也容易造成爐膛的溫度場分布不均勻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不方便制造。碳纖維生產(chǎn)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(zhì)量的重要因素
之一 O
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，而提供一種超高溫管式碳化爐，其處理溫度可達(dá)280(TC，結(jié)構(gòu)簡單，低能耗，方便制造。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):—種連續(xù)石墨化超高溫管式爐，碳化爐的結(jié)構(gòu)包括馬弗爐，保護(hù)管，保溫耐火層，爐殼；工作時(shí)加熱溫度為2600-280(TC;馬弗爐為石墨馬弗爐膛，馬弗爐呈管狀，由兩段或兩段以上可分離的石墨管連接而成，馬弗爐內(nèi)分三個(gè)溫區(qū)；馬弗的兩端安裝有水冷的銅電極，銅電極上設(shè)有電極接線端；馬弗外設(shè)有保護(hù)管，保護(hù)管連接有調(diào)整裝置；爐殼為氣密的水冷爐殼，有多個(gè)獨(dú)立的水冷腔體組成，爐殼內(nèi)有由碳?xì)?、石墨氈、碳碳?fù)合材料共同組成的保溫耐火層。超高溫管式爐的馬弗爐呈管狀，同時(shí)又是爐子唯一的發(fā)熱體；馬弗爐內(nèi)分為三個(gè)溫區(qū)，第一、第三溫區(qū)作為輔助溫區(qū)，溫度可達(dá)2600°C，中間溫區(qū)是工作溫區(qū)，工作溫度達(dá)2800°C。馬弗爐由兩段或兩段以上可分離的石墨管連接而成，整體馬弗爐一端固定，另一端在高溫下可以自由膨脹。馬弗爐的兩端安裝有水冷銅電極，電極上設(shè)有接線端，電極可隨馬弗爐的熱脹冷縮一起移動(dòng)。超高溫管式爐的保護(hù)管位于馬弗爐與保溫耐火層之間，通過調(diào)節(jié)安裝在爐殼上的調(diào)整裝置可調(diào)整保護(hù)管的軸線位置，以達(dá)到保護(hù)管與爐體在水平與豎直方向上的軸線重合。超高溫管式爐的調(diào)整裝置數(shù)量4個(gè)以上，調(diào)整裝置在橫向有一夾角α，其值為10-120度。[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:馬弗管作為爐腔和加熱管，極大縮小爐體的尺寸，溫度場分布均勻，在滿足碳纖維的生產(chǎn)工藝要求，減少接線數(shù)，易于密封，減少氮?dú)庀牧考澳芎?。降低制造成本?br>
圖1為連續(xù)石墨化超高溫管式爐的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1中的B-B剖面圖。圖中，1.電極、2.馬弗爐膛、3.保護(hù)管、4.保溫耐火材料、5.調(diào)整裝置、6.導(dǎo)線
具體實(shí)施方式下面對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例在圖1中，碳纖維以lm/min的速度從碳化爐的左端進(jìn)入馬弗爐膛(2)，經(jīng)過2600°C的第一溫區(qū)預(yù)處理后，經(jīng)過2800°C第二溫區(qū)進(jìn)行超高溫石墨化處理后，進(jìn)入到2600°C的第三溫區(qū)，處理過的碳纖維從右端爐口離開碳化爐進(jìn)入下一道工序。在爐子升降溫過程中，銅電極(I)和導(dǎo)線(6)隨馬弗爐膛(2)的熱脹冷縮一起移動(dòng)，保證電源的提供。在安裝過程或運(yùn)輸過程中，若發(fā)現(xiàn)保護(hù)管(3)有明顯的移動(dòng)時(shí)，可通過順時(shí)針方向地轉(zhuǎn)動(dòng)或者逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)每個(gè)調(diào)整裝置(5)，來抬高或降低保護(hù)管的軸線，使水平和豎直方向與爐子的軸線一致。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)石墨化超高溫管式爐，其特征是:碳化爐的結(jié)構(gòu)包括馬弗爐，保護(hù)管，保溫耐火層，爐殼；工作時(shí)加熱溫度為2600-280(TC ;馬弗爐為石墨馬弗爐膛，馬弗爐呈管狀，由兩段或兩段以上可分離的石墨管連接而成，馬弗爐內(nèi)分三個(gè)溫區(qū)；馬弗的兩端安裝有水冷的銅電極，銅電極上設(shè)有電極接線端；馬弗外設(shè)有保護(hù)管，保護(hù)管連接有調(diào)整裝置；爐殼為氣密的水冷爐殼，有多個(gè)獨(dú)立的水冷腔體組成，爐殼內(nèi)有由碳?xì)?、石墨氈、碳碳?fù)合材料共同組成的保溫耐火層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)石墨化超高溫管式爐，其特征是:所述馬弗爐呈管狀，同時(shí)又是爐子唯一的發(fā)熱體；馬弗爐內(nèi)分為三個(gè)溫區(qū)，第一、第三溫區(qū)作為輔助溫區(qū)，溫度可達(dá)2600°C，中間溫區(qū)是工作溫區(qū)，工作溫度達(dá)2800°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)石墨化超高溫管式爐，其特征是:所述馬弗爐由兩段或兩段以上可分離的石墨管連接而成，整體馬弗爐一端固定，另一端在高溫下可以自由膨脹。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)石墨化超高溫管式爐，其特征是:所述馬弗爐的兩端安裝有水冷銅電極，電極上設(shè)有接線端，電極可隨馬弗爐的熱脹冷縮一起移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)石墨化超高溫管式爐，其特征是:所述保護(hù)管位于馬弗爐與保溫耐火層之間，通過調(diào)節(jié)安裝在爐殼上的調(diào)整裝置可調(diào)整保護(hù)管的軸線位置，以達(dá)到保護(hù)管與爐體在水平與豎直方向上的軸線重合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)石墨化超高溫管式爐，其特征是:調(diào)整裝置數(shù)量4個(gè)以上，調(diào)整裝置在橫向有一夾角α，其值為10-120度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種連續(xù)石墨化超高溫管式爐，加熱工作溫度在2200℃-2800℃。其結(jié)構(gòu)包括馬弗，保護(hù)管，保溫耐火層，爐殼。石墨馬弗爐膛呈管狀，分為三個(gè)溫區(qū)，是爐子唯一的發(fā)熱體。在馬弗的兩端安裝有水冷銅電極，馬弗外設(shè)有帶調(diào)整裝置的保護(hù)管，保護(hù)管處在馬弗與保溫耐火材料之間，保護(hù)管的軸線可通過調(diào)整裝置來調(diào)節(jié)。爐體內(nèi)有由石墨硬氈、軟氈、碳碳復(fù)合材料等材料組成的保溫系統(tǒng)，保溫系統(tǒng)外是氣密的水冷鋼結(jié)構(gòu)爐殼，水冷爐殼由多個(gè)獨(dú)立的水冷腔體組成，每個(gè)腔體分別對爐體的不同區(qū)域進(jìn)行冷卻。本實(shí)用新型具有工作爐溫高，溫度場均勻穩(wěn)定，馬弗表面熱聚現(xiàn)象少，馬弗壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號D01F9/12GK203021698SQ20122045260
公開日2013年6月26日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者林剛, 陳振學(xué), 喬蔭春, 馮軍 申請人:廣州賽奧碳纖維技術(shù)有限公司