CN208980842U - 高温碳化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高温碳化炉。本实用新型包括炉体、加热装置、氮气保护系统、废气排放系统，所述加热装置位于所述炉体内壁，所述炉体采用立式机构，所述炉体的底部设置有进料口，所述炉体顶部和底部分别设置有密封盖板，所述炉体中间设置有置料架；所述的置料架顶部设置有驱动轴，所述驱动轴穿过炉体顶部的密封盖板连接驱动装置，所述置料架为圆柱形结构，所述圆柱形结构的上部设置有一组挂料钩。本实用新型内部受热均匀并且排气效果好，避免结焦。

Description

高温碳化炉

技术领域：

本实用新型涉及一种高温碳化炉，属于碳纤维生产设备技术领域。

背景技术：

碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。

碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得。应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化（预氧化）、碳化、石墨化等4个过程。其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。

在碳纤维生产中，低温碳化炉用于纤维的低温碳化，在300～1000℃的温度下对纤维进行处理，使纤维结构发生转化。

低温碳化后的产物需要进一步进行高温碳化，高温碳化是在1000～1800℃的温度下转化成具有乱层结构的碳纤维，炉膛是高温碳化炉的关键部件，炉膛要求能承受长期1800℃高温，并有气密性，微压下不得有氧气进入炉膛内，高温碳化的一般过程是抽真空到1pa后充入氮气连续转换三次，后快速升温到800℃、1000℃、1200℃、1400℃、1600℃后分别保温1小时，后停留在1600-1800℃5小时以上，得到碳纤维，现有的高温碳化炉存在的问题有：炉膛内部受热不均，导致碳纤维碳化不均匀，另外排气效果较差，导致产生的废气出现结焦现象。

实用新型内容：

本实用新型的目的是针对上述存在的问题提供一种高温碳化炉，内部受热均匀并且排气效果好，避免结焦。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

高温碳化炉，包括炉体、加热装置、氮气保护系统、废气排放系统，所述加热装置位于所述炉体内壁，所述炉体采用立式机构，所述炉体的底部设置有进料口，所述炉体顶部和底部分别设置有密封盖板，所述炉体中间设置有置料架；

所述的置料架顶部设置有驱动轴，所述驱动轴穿过炉体顶部的密封盖板连接驱动装置，所述置料架为圆柱形结构，所述圆柱形结构的上部设置有一组挂料钩；

所述氮气保护系统包括氮气罐，所述氮气罐通过氮气管道连接安装在炉体内部的氮气喷头，所述的氮气喷头设置在所述炉体的底部，呈环状布置一周；

所述的废气排放系统包括与炉体顶部连接的排气管，所述的排气管通过排气风机连接废气塔。

所述的高温碳化炉，所述的氮气喷头向炉体中心方向倾斜设置，倾斜方向与垂直方向的夹角为15-30°。

所述的高温碳化炉，所述的炉体包括位于内层的碳化硅板，所述碳化硅板外层设置有隔热层，所述隔热层外层设置有保温层。

所述的高温碳化炉，所述的加热装置采用电加热管。

所述的高温碳化炉，相邻的所述的氮气喷头之间的距离不大于30cm。

有益效果：

本实用新型的置料架顶部设置有驱动轴，所述驱动轴穿过炉体顶部的密封盖板连接驱动装置，所述置料架为圆柱形结构，所述圆柱形结构的上部设置有一组挂料钩，并且氮气喷头设置在所述炉体的底部，呈环状布置一周，置料架带动碳纤维旋转，使得碳纤维高温碳化更加均匀，并且氮气喷头呈环状布置，喷吹氮气均匀，内部受热均匀并且排气效果好，避免结焦。

附图说明：

图1是本实用新型的俯视结构示意图。

图中1、保温层；2、加热装置；3、进料口；4、密封盖板；5、置料架；6、驱动轴；7、驱动装置；8、挂料钩；9、氮气罐；10、氮气喷头；11、排气管；12、排气风机；13、废气塔；14、碳化硅板；15、隔热层。

具体实施方式：

实施例1：

如图1所示：本实施例的高温碳化炉，包括炉体、加热装置2、氮气保护系统、废气排放系统，所述加热装置位于所述炉体内壁，所述炉体采用立式机构，所述炉体的底部设置有进料口3，所述炉体顶部和底部分别设置有密封盖板4，所述炉体中间设置有置料架5；

本实施例中所述的置料架顶部设置有驱动轴6，所述驱动轴穿过炉体顶部的密封盖板连接驱动装置7，所述置料架为圆柱形结构，所述圆柱形结构的上部设置有一组挂料钩8；本实施例中的驱动装置采用电动马达。

本实施例中所述氮气保护系统包括氮气罐9，所述氮气罐通过氮气管道连接安装在炉体内部的氮气喷头10，所述的氮气喷头设置在所述炉体的底部，呈环状布置一周；

本实施例中所述的废气排放系统包括与炉体顶部连接的排气管11，所述的排气管通过排气风机12连接废气塔13。

本实施例中所述的高温碳化炉，所述的氮气喷头向炉体中心方向倾斜设置，倾斜方向与垂直方向的夹角为15-30°。

本实施例中所述的高温碳化炉，所述的炉体包括位于内层的碳化硅板14，所述碳化硅板外层设置有隔热层15，所述隔热层外层设置有保温层1。

本实施例中所述的高温碳化炉，所述的加热装置采用电加热管。

本实施例中所述的高温碳化炉，相邻的所述的氮气喷头之间的距离不大于30cm。

工作原理：

本实用新型的驱动装置带动置料架做旋转运动，使得碳纤维高温碳化更加均匀，并且氮气喷头呈环状布置，喷吹氮气均匀，内部受热均匀并且排气效果好，避免结焦。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成 的技术方案。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (5)

1.一种高温碳化炉，其特征是：包括炉体、加热装置、氮气保护系统、废气排放系统，所述加热装置位于所述炉体内壁，所述炉体采用立式机构，所述炉体的底部设置有进料口，所述炉体顶部和底部分别设置有密封盖板，所述炉体中间设置有置料架；

所述的置料架顶部设置有驱动轴，所述驱动轴穿过炉体顶部的密封盖板连接驱动装置，所述置料架为圆柱形结构，所述圆柱形结构的上部设置有一组挂料钩；

所述氮气保护系统包括氮气罐，所述氮气罐通过氮气管道连接安装在炉体内部的氮气喷头，所述的氮气喷头设置在所述炉体的底部，呈环状布置一周；

所述的废气排放系统包括与炉体顶部连接的排气管，所述的排气管通过排气风机连接废气塔。

2.根据权利要求1所述的高温碳化炉，其特征是：所述的氮气喷头向炉体中心方向倾斜设置，倾斜方向与垂直方向的夹角为15-30°。

3.根据权利要求1所述的高温碳化炉，其特征是：所述的炉体包括位于内层的碳化硅板，所述碳化硅板外层设置有隔热层，所述隔热层外层设置有保温层。

4.根据权利要求1所述的高温碳化炉，其特征是：所述的加热装置采用电加热管。

5.根据权利要求1所述的高温碳化炉，其特征是：相邻的所述的氮气喷头之间的距离不大于30cm。