CN102797075B - 连续石墨化超高温管式炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续石墨化超高温管式炉，加热工作温度在2200℃-2800℃。其结构包括马弗炉膛，保护管，保温耐火层，炉壳。石墨马弗炉膛呈管状，分为三个温区，是炉子唯一的发热体。在马弗炉膛的两端安装有水冷铜电极，马弗炉膛外设有带调整装置的保护管，保护管处在马弗炉膛与保温耐火材料之间，保护管的轴线可通过调整装置来调节。炉体内有由石墨硬毡、软毡、碳碳复合材料组成的保温系统，保温系统外是气密的水冷钢结构炉壳，水冷炉壳由多个独立的水冷腔体组成，每个腔体分别对炉体的不同区域进行冷却。本发明具有工作炉温高，温度场均匀稳定，马弗炉膛表面热聚现象少，马弗炉膛寿命长，结构简单，易于加工等优点。
Description
技术领域
本发明属于高温加热设备领域，特别是适用于对材料，尤其是碳纤维进行超高温石墨化处理，以形成高含碳、石墨化的新材料。
背景技术
石墨纤维是指含碳量在99％以上的碳纤维。碳纤维经过2200-2800℃高温石墨化处理就可以得到石墨纤维。石墨纤维与碳纤维相比较，不仅含碳量高，而且拉伸模量高。因此。石墨纤维也叫做高模量碳纤维。此外，石墨纤维还具有热膨胀系数小和热稳定性好、尺寸稳定等优异性能，因而用来制造刚而薄和尺寸稳定的复合材料构件，广泛用于宇宙飞行器及航天航空领域。
目前碳纤维、碳纸材料的碳化工艺，基本分为低温碳化和高温碳化。国内超高温碳化工作于1800℃左右。国外的超高温炉最高温度可达2800℃，而国内的都没有达到这个水平。
由于碳化炉自身结构的原因，炉腔由石墨材料搭建而成，在马弗炉膛外设计有加热体通过热辐射把热量传递至炉膛内，造成多个加热体接线口在炉子的两侧，不利接线与密封，同时增加了能耗。这种加热方式也容易造成炉膛的温度场分布不均匀，结构复杂，不方便制造。碳纤维生产过程中，马弗炉膛的温度分布是否均匀是影响碳纤维的碳化质量的重要因素之一。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点，而提供一种超高温管式碳化炉，其处理温度可达2800℃，结构简单，低能耗，方便制造。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种超高温管式碳化炉，加热温度在2200℃-2800℃。其结构包括马弗炉膛，保护管，保温耐火层，炉壳。石墨马弗炉膛呈管状，同时又是炉子唯一的发热体，炉膛分为三个温区，两个辅助温区，温度可达温度达2600℃和一个工作温区，温度达2800℃。在马弗炉膛的两端安装有水冷铜电极，电极可随马弗炉膛的热胀冷缩一起移动，保证了电源的提供。马弗炉膛外设有带调整装置的保护管，保护管处在马弗炉膛与保温耐火材料之间，保护管的轴线可通过调整装置来调节。炉体内有由石墨硬毡、软毡、碳碳复合材料材料组成的保温系统，保温系统外是气密的水冷钢结构炉壳，水冷炉壳由多个独立的水冷腔体组成，每个腔体分别对炉体的不同区域进行冷却。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：马弗管作为炉腔和加热管，极大缩小炉体的尺寸，温度场分布均匀，在满足碳纤维的生产工艺要求，减少接线数，易于密封，减少氮气消耗量及能耗。降低制造成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1.电极、2.马弗炉膛、3.保护管、4.保温耐火材料、5.调整装置、6.导线
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
在图1中，碳纤维以1m/min的速度从碳化炉的左端进入马弗炉膛(2)，经过2600℃的第一温区预处理后，经过2800℃第二温区进行超高温石墨化处理后，进入到2600℃的第三温区，处理过的碳纤维从右端炉口离开碳化炉进入下一道工序。在炉子升降温过程中，铜电极(1)和导线(6)随马弗炉膛(2)的热胀冷缩一起移动，保证电源的提供。在安装过程或运输过程中，若发现保护管(3)有明显的移动时，可通过顺时针方向地转动或者逆时针转动每个调整装置(5)，来抬高或降低保护管的轴线，使水平和竖直方向与炉子的轴线一致。
Claims (6)
1.一种连续石墨化超高温管式炉，其特征是：碳化炉的结构包括马弗炉膛，保护管，保温耐火层，炉壳；工作时加热温度为2600-2800℃；马弗炉膛为石墨马弗炉膛，马弗炉膛呈管状，同时又是炉子唯一的发热体，由两段或两段以上可分离的石墨管连接而成，马弗炉膛内分三个温区；马弗炉膛的两端安装有水冷的铜电极，铜电极上设有电极接线端；马弗炉膛外设有保护管，保护管连接有调整装置；炉壳为气密的水冷炉壳，有多个独立的水冷腔体组成，炉壳内有由碳毡、石墨毡、碳碳复合材料保温耐火材料组成的保温耐火层。
2.根据权利要求1所述的连续石墨化超高温管式炉，其特征是：所述马弗炉膛呈管状，同时又是炉子唯一的发热体；马弗炉膛内分为三个温区，第一、第三温区作为辅助温区，温度可达2600℃，中间温区是工作温区，工作温度达2800℃。
3.根据权利要求1所述的连续石墨化超高温管式炉，其特征是：所述马弗炉膛由两段或两段以上可分离的石墨管连接而成，整体马弗炉膛一端固定，另一端在高温下可以自由膨胀。
4.根据权利要求1所述的连续石墨化超高温管式炉，其特征是：所述马弗炉膛的两端安装有水冷铜电极，电极上设有接线端，电极可随马弗炉的热胀冷缩一起移动。
5.根据权利要求1所述的连续石墨化超高温管式炉，其特征是：所述保护管位于马弗炉膛与保温耐火层之间，通过调节安装在炉壳上的调整装置可调整保护管的轴线位置，以达到保护管与炉体在水平与竖直方向上的轴线重合。
6.根据权利要求5所述的连续石墨化超高温管式炉，其特征是：调整装置数量4个以上，调整装置在横向有一夹角α，其值为10-120度。
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