CN219824463U - 一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构 - Google Patents
一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219824463U CN219824463U CN202321233867.2U CN202321233867U CN219824463U CN 219824463 U CN219824463 U CN 219824463U CN 202321233867 U CN202321233867 U CN 202321233867U CN 219824463 U CN219824463 U CN 219824463U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphite
- graphite heating
- carbon fiber
- heating
- muffle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 129
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 126
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 123
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 123
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 36
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 title claims abstract description 36
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 title claims abstract description 27
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 16
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 9
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011449 brick Substances 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 4
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- GALOTNBSUVEISR-UHFFFAOYSA-N molybdenum;silicon Chemical compound [Mo]#[Si] GALOTNBSUVEISR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
本实用新型公开一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，包括发热棒组、支撑框架、石墨马弗和铜电极，支撑框架起到固定和排布石墨发热棒的作用，压板将石墨发热棒固定在支撑框架上；碳纤维在石墨马弗的空腔中运行，马弗支撑柱将石墨马弗固定在上下两层发热棒组之间，铜电极起到与石墨发热结构和变压器之间连通导线作用，铜电极在出炉体位置要使用氮气保护，避免空气进入炉内，同时铜电极要加装水冷。该结构有效的解决了高温碳化炉石墨发热体寿命短，发热不均匀，维修不便的难题，使碳纤维生产的高温碳化阶段温度稳定，温区一致性好，有效消除碳纤维生产的工位效应，保证产品质量一致稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及碳化炉技术领域，特别是涉及一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构。
背景技术
在碳纤维制造过程中，高温碳化是碳纤维经历结构转化的重要过程。在碳化过程中，由预氧丝的梯型结构转化为碳纤维的乱层石墨结构，高温碳化以热缩聚反应为主，在高温和牵伸的作用下，纤维内部分子结构进行交联和网状化，增强分子间作用力，从而使纤维的强度和模量大大提高。因此温度可以达到1000～1800℃的高温碳化炉必然成为生产碳纤维的关键设备。
目前传统的高温碳化炉发热体大都采用石墨、硅碳棒、硅钼棒，而石墨因其与碳纤维的同质性和良好的加工性逐步成为主流。石墨作为发热源，也分为板式发热体，框式发热体和棒式发热体，板式发热体和框式发热体都存在发热区域小，利用率低，同时体炉可设计宽度受石墨原料尺寸限制，对于规模化生产碳纤维是个很大的问题。石墨中空棒式发热体，无论从设计生产能力和高温碳化炉结构形式，都能极大的满足使用要求。
合理的高温碳化石墨发热结构，既要保证达到生产所需的控制温度，还能保证在横向、纵向都有满足要求的温度区域。从生产成本角度出发，发热体的使用寿命必须保证在半年以上，并且整体结构便于更换、维修。
因此，需要设计一种新的碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，以解决上述现有技术存在的问题，该结构有效的解决了高温碳化炉石墨发热体寿命短，发热不均匀，维修不便的难题。使碳纤维生产的高温碳化阶段温度稳定，保证温区一致性，有效消除碳纤维生产的工位效应，保证产品质量一致稳定性。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，包括
发热棒组，石墨发热结构包括上下两层所述发热棒组，所述发热棒组为多个等间距设置的石墨发热棒；以及
支撑框架，所述发热棒组中的多个所述石墨发热棒的两个端部分别安装在压板上，上下两层所述压板的端部安装在所述支撑框架上，所述支撑框架上安装有石墨支撑导体和刚玉支撑绝缘体；以及
石墨马弗，所述支撑框架的内侧设置有所述石墨马弗，所述石墨马弗为矩形空腔结构，所述石墨马弗通过马弗支撑柱安装在上下两层所述发热棒组之间；以及
铜电极，所述发热棒组与所述铜电极相连。
优选地，所述石墨发热棒采用等静压高纯石墨材质制成，所述支撑框架和压板均采用高纯石墨材质。
优选地，根据设计温度、温区宽度、温区长度计算得出额定发热功率，再由额定发热功率来选定所述石墨发热棒的数量和石墨发热棒的截面面积。
优选地，所述石墨发热棒采用中空石墨发热棒。
优选地，所述压板的端部通过连接螺栓一固定在所述支撑框架上，所述石墨发热棒的端部通过连接螺栓二固定在所述支撑框架上。
优选地，所述石墨马弗为四块高纯石墨板拼接而成的矩形空腔；根据所述石墨发热棒之间的间隙，选取直径、高度符合要求的石墨柱作为所述马弗支撑柱。
优选地，石墨发热结构的外侧设置有保温层，所述保温层设置有三层。
优选地，石墨发热结构的上下侧紧贴设置有一层碳毡保温层，石墨发热结构的底部保温层采用保温砖，石墨发热结构四周的保温层采用保温棉。
本实用新型相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本实用新型中的碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，包括发热棒组、支撑框架、石墨马弗和铜电极，支撑框架起到固定和排布石墨发热棒的作用，压板将石墨发热棒固定在支撑框架上；碳纤维在石墨马弗的空腔中运行，马弗支撑柱将石墨马弗固定在上下两层发热棒组之间，铜电极起到与石墨发热结构和变压器之间连通导线作用，铜电极在出炉体位置要使用氮气保护，避免空气进入炉内，同时铜电极要加装水冷。该结构有效的解决了高温碳化炉石墨发热体寿命短，发热不均匀，维修不便的难题，使碳纤维生产的高温碳化阶段温度稳定，温区一致性好，有效消除碳纤维生产的工位效应，保证产品质量一致稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例中碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构的立体图；
图2为石墨发热结构的内部剖视图；
图3为图2中的A-A向剖视图；
图4为石墨发热结构的内部结构俯视图；
图5为石墨发热棒的结构示意图；
其中，1、金属外炉体；2、炉口；3、炉口刚玉套一；4、石墨马弗；5、炉口刚玉套二；6、马弗支撑柱一；7、马弗支撑柱二；8、石墨发热棒；9、支撑框架；10、压板；11、铜电极；12、石墨支撑导体；13、刚玉支撑绝缘体；14、测温热电偶；15、保温棉；16、碳毡；17、轻质保温砖。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，以解决上述现有技术存在的问题，该结构有效的解决了高温碳化炉石墨发热体寿命短，发热不均匀，维修不便的难题。使碳纤维生产的高温碳化阶段温度稳定，保证温区一致性，有效消除碳纤维生产的工位效应，保证产品质量一致稳定性。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1-图5所示，本实施例提供一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，包括
发热棒组，石墨发热结构包括上下两层发热棒组，发热棒组为多个等间距设置的石墨发热棒8；以及
支撑框架9，发热棒组中的多个石墨发热棒8的两个端部分别安装在压板10上，上下两层压板10的端部安装在支撑框架9上，支撑框架9上安装有石墨支撑导体12和刚玉支撑绝缘体13；以及
石墨马弗4，支撑框架9的内侧设置有石墨马弗4，石墨马弗4为矩形空腔结构，石墨马弗4通过马弗支撑柱安装在上下两层发热棒组之间；以及
铜电极11，发热棒组与铜电极11相连。
在其中一个实施例中，石墨发热棒8采用等静压高纯石墨材质制成，支撑框架9和压板10均采用高纯石墨材质。
在其中一个实施例中，根据设计温度、温区宽度、温区长度计算得出额定发热功率，再由额定发热功率来选定石墨发热棒8的数量和石墨发热棒8的截面面积，为保证热发棒使用寿命一般选取中空的石墨发热棒8。
在其中一个实施例中，压板10的端部通过连接螺栓一固定在支撑框架9上，石墨发热棒8的端部通过连接螺栓二固定在支撑框架9上。
在其中一个实施例中，石墨马弗4为四块高纯石墨板拼接而成的矩形空腔；根据石墨发热棒8之间的间隙，选取直径、高度符合要求的石墨柱作为马弗支撑柱。碳纤维在石墨马弗4的矩形空腔中运行，小尺寸的高碳炉可以不做拼接，采用整块石墨料加工成一个一体的石墨马弗4。
在其中一个实施例中，石墨发热结构的外侧设置有保温层，保温层设置有三层。石墨发热结构的上下侧紧贴设置有一层碳毡保温层，石墨发热结构的底部保温层采用保温砖，石墨发热结构四周的保温层采用保温棉。
具体地，支撑框架9起到固定和排布石墨发热棒8的作用，为保证形成加热所需的循环电路，还需要在支撑框架9上安装石墨支撑导体12和刚玉支撑绝缘体13。通过连接螺栓一和连接螺栓二将石墨发热棒8固定在支撑框架9上。马弗支撑柱一6和马弗支撑柱二7分别从不同方向为石墨马弗4提供支撑，根据加热棒之间的间隙，选取直径、高度合适的石墨柱作为将石墨马弗4固定在上下两层发热棒之间的支撑。铜电极11起到与石墨发热结构和变压器之间连通导线的作用。保温层有保温棉15、碳毡16、轻质保温砖17共同组成。
经过低温碳化处理的纤维随罗拉牵伸机构的牵引经炉口2进入高温碳化炉，进行高温碳化处理。在纤维运行前先要将高温碳化炉升至工艺所需温度，为防止空气进入金属外炉体1，炉口2的进料端和出料端分别设置有炉口刚玉套二5和炉口刚玉套一3，升温前使用惰性气体进行密封，使炉内保持微正压状态，升温阶段通过石墨马弗4处设置的测温热电偶14反馈的温度进行自动升温操作，电力通过变压器转化成低电压大电流经铜电极11传输给石墨发热结构，最终达到所设定的工艺温度。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，其特征在于：包括
发热棒组，石墨发热结构包括上下两层所述发热棒组，所述发热棒组为多个等间距设置的石墨发热棒；以及
支撑框架，所述发热棒组中的多个所述石墨发热棒的两个端部分别安装在压板上，上下两层所述压板的端部安装在所述支撑框架上，所述支撑框架上安装有石墨支撑导体和刚玉支撑绝缘体；以及
石墨马弗，所述支撑框架的内侧设置有所述石墨马弗，所述石墨马弗为矩形空腔结构，所述石墨马弗通过马弗支撑柱安装在上下两层所述发热棒组之间；以及
铜电极，所述发热棒组与所述铜电极相连。
2.根据权利要求1所述的碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，其特征在于：所述石墨发热棒采用等静压高纯石墨材质制成，所述支撑框架和压板均采用高纯石墨材质。
3.根据权利要求1所述的碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，其特征在于：根据设计温度、温区宽度、温区长度计算得出额定发热功率，再由额定发热功率来选定所述石墨发热棒的数量和石墨发热棒的截面面积。
4.根据权利要求1所述的碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，其特征在于：所述石墨发热棒采用中空石墨发热棒。
5.根据权利要求1所述的碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，其特征在于：所述压板的端部通过连接螺栓一固定在所述支撑框架上，所述石墨发热棒的端部通过连接螺栓二固定在所述支撑框架上。
6.根据权利要求1所述的碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，其特征在于：所述石墨马弗为四块高纯石墨板拼接而成的矩形空腔；根据所述石墨发热棒之间的间隙，选取直径、高度符合要求的石墨柱作为所述马弗支撑柱。
7.根据权利要求1所述的碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，其特征在于：石墨发热结构的外侧设置有保温层，所述保温层设置有三层。
8.根据权利要求7所述的碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构，其特征在于：石墨发热结构的上下侧紧贴设置有一层碳毡保温层，石墨发热结构的底部保温层采用保温砖，石墨发热结构四周的保温层采用保温棉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321233867.2U CN219824463U (zh) | 2023-05-22 | 2023-05-22 | 一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321233867.2U CN219824463U (zh) | 2023-05-22 | 2023-05-22 | 一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219824463U true CN219824463U (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=88279878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321233867.2U Active CN219824463U (zh) | 2023-05-22 | 2023-05-22 | 一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219824463U (zh) |
-
2023
- 2023-05-22 CN CN202321233867.2U patent/CN219824463U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205258011U (zh) | 一种卧式艾奇逊石墨化炉 | |
| CN219824463U (zh) | 一种碳纤维生产用高温碳化炉的石墨发热结构 | |
| CN216790854U (zh) | 一种一炉多用的新型石墨化装备炉 | |
| CN101417797A (zh) | 单桥串接石墨化炉 | |
| CN107655333B (zh) | 一种复合加热式热处理炉 | |
| CN102797075B (zh) | 连续石墨化超高温管式炉 | |
| CN201803596U (zh) | 电加热炉体 | |
| CN113479873A (zh) | 一种连续石墨化、高温炭化一体炉及其工作方法 | |
| CN202103870U (zh) | 一种石墨棒加热体的连接结构 | |
| CN203021698U (zh) | 连续石墨化超高温管式炉 | |
| CN204495061U (zh) | 高温固体电热储能炉 | |
| CN201319675Y (zh) | 一种ptc陶瓷电热管 | |
| CN110055621A (zh) | 一种超高温石墨化炉 | |
| CN215946775U (zh) | 一种连续石墨化、高温炭化一体炉 | |
| CN204482050U (zh) | 一种电加热器接线盒 | |
| CN2414063Y (zh) | 联体式内热石墨化炉 | |
| CN107986269A (zh) | 一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺 | |
| CN203807180U (zh) | 生产人造石墨负极材料的内串石墨化炉 | |
| CN220450381U (zh) | 一种高温碳化炉加热体结构及高温碳化炉 | |
| CN102260934A (zh) | 连续感应加热式纤维高温碳化装置 | |
| CN219714024U (zh) | 一种艾奇逊石墨化炉生产大规格石墨砖的装炉系统 | |
| CN209801777U (zh) | 一种模块化电炉丝固定支架 | |
| CN206799173U (zh) | 多晶硅还原炉预加热器 | |
| CN218627781U (zh) | 一种石墨化炉通气管支架碳立柱 | |
| CN218973191U (zh) | 制备高强高模碳纤维的高温热处理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |