DE60313177T2

DE60313177T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von kohlenstoffprodukten aus kohlenstoffvorläuferprodukten

Info

Publication number: DE60313177T2
Application number: DE60313177T
Authority: DE
Inventors: Jean-Etienne Loncle; Pascal Pothier
Original assignee: SNECMA Propulsion Solide SA
Current assignee: Safran Ceramics SA
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2023-07-12
Also published as: FR2842192B1; FR2842192A1; US20040008750A1; AU2003267518A1; RU2319679C2; WO2004007402A1; CN1556780A; CA2460502C; CN100344582C; ATE359246T1; DE60313177D1; NO20041017L; EP1521731A1; JP2005532975A; EP1521731B1; UA80685C2; JP4422614B2; US7410630B2; NO339002B1; RU2004106596A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Kohlenstoffprodukten aus Produkten aus einem Kohlenstoffvorläufermaterial.
Ein besonderes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von Kohlenstoffasergefügen oder -vorformen, die vor allem dazu bestimmt sind, Faserverstärkungen für Teile aus Thermostruktur-Verbundwerkstoff, wie Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff (C/C-Kompositwerkstoff) oder Kompositwerkstoff mit Keramikmatrix und Kohlenstoffverstärkung zu bilden. Derartige Faservorformen aus Kohlenstoffasern werden üblicherweise aus Gefügen aus Kohlenstoffvorläuferfasern erhalten, die geeigneter sind, den für das Informbringen dieser Gefüge erforderlichen textilen Arbeitsschritten standzuhalten.
Unter den Kohlenstoff-Percursoren oder -Vorläufern, insbesondere den Vorläufern in Form von Fasern, wird üblicherweise voroxidiertes Polyacrylnitril (PAN) verwendet. Wenigstens für einige Verwendungen ist es nicht nur erforderlich, Fasergefüge aus voroxidiertem PAN in Kohlenstoff umzuwandeln, sondern auch die aus dem Vorläufer stammenden Metalle oder metallischen Unreinheiten, hauptsächlich Natrium, aus diesen zu entfernen. Aus diesem Grund umfaßt die Herstellung von Kohlenstoffprodukten aus Vorläufern aus voroxidiertem PAN üblicherweise zwei aufeinanderfolgende Schritte:

– einen ersten eigentlichen Karbonisierungsschritt durch chemische Umwandlung des Vorläufers in Kohlenstoff, wobei dieser Schritt auf industrieller Ebene in einem Ofen dadurch vollzogen wird, daß die Heiztemperatur des Ofens progressive bis auf etwa 900°C erhöht wird, und
– einen zweiten Schritt zur Wärmebehandlung bei hoher Temperatur, wobei dieser Schritt ebenfalls in einem Ofen vollzogen wird, indem die Temperatur progressive bis über 1000°C hinaus, üblicherweise auf 1400°C bis 1650°C erhöht wird, so daß das Natrium durch Sublimation entfernt wird, und sogar bei sehr hoher Temperatur, bis zu 2000°C oder 2200°C, sogar 2500°C, so daß den Kohlenstoffasern besondere Eigenschaften verliehen und eventuelle andere metallische Unreinheiten entfernt werden.

Im Laufe des ersten Schrittes, der üblicherweise im wesentlichen bei atmosphärischem Druck und unter Spülen mit Inertgas, wie Stickstoff, durchgeführt wird, wird die Umwandlung des Vorläufers vollendet, um einen Kohlenstoffanteil von über 95 %, der 99 % oder mehr erreichen kann, zu erzielen. Der Masseverlust ist erheblich, er liegt in der Größenordnung von 50 %, und ist mit der Entwicklung eines erheblichen Volumens von Abgasen verbunden, die vor allem Nitrile, insbesondere Cyanide enthalten, die behandelt werden müssen.
Der zweite Schritt wird unter vermindertem Druck, ebenfalls unter Spülen mit Inertgas, wie Stickstoff oder Argon, durchgeführt. Die Mengen an Spülgas und Abgasen sind weitaus geringer als beim ersten Schritt.
Die beiden Schritte werden in unterschiedlichen, entsprechend ausgebildeten Anlagen durchgeführt. Im industriellen Stadium dauern sie jeweils mehrere Tage. Das Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffprodukten ohne Natrium mittels Vorläufern aus voroxidiertem PAN ist folglich langwierig und kostspielig.
Die gleichen Probleme treten bei Fasern aus anderen Vorläufern als aus voroxidiertem PAN auf, die ebenfalls Natrium oder andere zu entfernende Metalle, wie Magnesium oder Kalzium enthalten, sowie dann, wenn Metalle oder metallische Unreinheiten, wie zum Beispiel Eisen, Nickel oder Chrom entfernt werden müssen, die eine Wärmebehandlung bei hoher Temperatur, typischerweise von bis zu 2000°C und mehr erfordern, um sie durch Sublimation zu entfernen.
GEGENSTAND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Anlage vorzuschlagen, die ermöglichen, Kohlenstoffprodukte zu erhalten, und dies mit einer sehr erheblichen Einsparung hinsichtlich Kosten und Behandlungsdauer.
Erreicht wird dieses Ziel dank eines Verfahrens vom Typ umfassend:

– einen ersten Schritt zur Umwandlung des Vorläufermaterials in Kohlenstoff durch Erhitzen, mit kontinuierlichem Abziehen der erzeugten Abgase, und
– einen zweiten Schritt zur Wärmebehandlung bei hoher Temperatur unter vermindertem Druck, mit kontinuierlichem Abziehen der erzeugten Abgase, ein Verfahren, bei dem erfindungsgemäß der erste und der zweite Schritt miteinander verknüpft in einem gleichen Ofen durchgeführt werden, indem nach dem Ende des ersten Schrittes folgendes vollzogen wird:
– ein Umschalten des Abgasausgangs des Ofens, um eine Verbindung mit einer während des ersten Schritts verwendeten ersten Abzugsvorrichtung zu unterbrechen und um eine Verbindung mit einer während des zweiten Schritts verwendeten zweiten Abzugsvorrichtung herzustellen,
– ein Anpassen des Innendrucks des Ofens an den für den zweiten Schritt erforderlichen Wert verminderten Drucks, und
– ein Einstellen der Heiztemperatur des Ofens anhand des am Ende des ersten Schritts erreichten Wertes.

Nach einer Besonderheit des Verfahrens erfolgt nach dem Ende des ersten Schritts ein Umschalten der Messung der Heiztemperatur des Ofens von wenigstens einem ersten Temperaturfühler auf wenigstens einen sich von dem ersten Fühler unterscheidenden zweiten Fühler. Der oder jeder erste Fühler kann ein Fühler vom Typ mit Thermoelement sein, der in dem Ofen in der Nähe einer Wand dessen angeordnet ist und der während des zweiten Schritts unter der Wirkung der Wärme geopfert wird. Die Verwendung eines Temperaturfühlers vom Typ mit Thermoelement während des ersten Schrittes kann nämlich aufgrund der erheblichen Abgasentwicklung, welche die Verwendung eines Fühlers, wie eines optischen Pyrometers, das beim zweiten Schritt verwendet werden kann, vermeidet, notwendig gemacht werden.
Diese Umschaltung von einem Temperaturmeßmittel auf ein anderes kann auch mit einer Änderung der Ausbildung der Heizbereiche innerhalb des Ofens einhergehen.
Vorteilhafterweise ist die Umschaltung zwischen der ersten und der zweiten Abgasabzugsvorrichtung sowie zwischen dem (den) ersten und zweiten Meßfühler(n) automatisiert.
Da der zweite Schritte unter vermindertem Druck durchgeführt wird, ist es von Nutzen, einen Dichtigkeitstest des Ofens durchzuführen, um ein Eindringen von Luft zu vermeiden, das durch ein Leck bedingt ist und das eine Korrosion des Kohlenstoffproduktes durch Oxidation während des zweiten Schritts des Verfahrens verursachen kann. Nach einer weiteren Besonderheit des Verfahrens wird vor dem ersten Schritt ein Dichtigkeitstest des Ofens durchgeführt. Der Dichtigkeitstest kann vor allem ein Spülen des Innenvolumens des Ofens mit einem Neutralgas, wie Stickstoff, sowie das Messen der Menge des in dem Gas zum Spülen des Ofens enthaltenen gasförmigen Sauerstoffs, nach dem Beschicken des Ofens umfassen.
Während des ersten Schritts wird das Erhitzen vollzogen, um eine Temperatur zu erreichen, die ausreichend ist, um eine vollkommene oder quasi vollkommene Karbonisierung des Vorläufers durchzuführen, die jedoch unter der Sublimationsschwelle eines oder mehrerer Metalle oder metallischer Unreinheiten, die in dem Vorläufer enthalten sind, und sogar unter der Schwelle der Zerstörung der in dem Ofen angeordneten Temperaturfühler liegt. Diese Temperatur liegt vorzugsweise zwischen 750°C und 1100°C, typischerweise nahe 900°C.
Während des zweiten Schrittes erfolgt das Erhitzen auf eine Temperatur, die ausreichend ist, um eines oder mehrere zu entfernende Metalle oder metallische Unreinheiten zu sublimieren und/oder um den erhaltenen Kohlenstoffprodukten eventuell besondere Eigenschaften zu verleihen. Im Falle von zu entfernenden Natrium liegt diese Temperatur über 1000°C, im allgemeinen zwischen 1400°C und 1650°C, typischerweise nahe 1600°C. Im Falle anderer zu entfernender Metalle, wie Eisen, Nickel oder Chrom, kann diese Temperatur 2000°C oder 2200°C, sogar 2500°C erreichen. Die Höchsttemperatur kann diesseits einer Schwelle begrenzt sein, ab der das erhaltene Kohlenstoffprodukt eine Umwandlung erfährt, die in der Lage ist, seine Eigenschaften zu beeinträchtigen, beispielsweise eine Verschlechterung mechanischer und thermischer Eigenschaften im Falle von Fasern, oder sie kann, im Gegensatz hierzu, oberhalb dieser Schwelle gewählt werden, um diese Eigenschaften zu verändern. Der zweite Schritt wird unter vermindertem Druck durchgeführt, der vorteilhafterweise unter 50 kPa, beispielsweise zwischen 0,1 kPa und 50 kPa und vorzugsweise unter 5 kPa liegt.
Nach einer weiteren Besonderheit des Verfahrens wird dann, wenn die während des zweiten Schrittes aus dem Ofen abgezogenen Abgase wenigstens ein Alkalimetall, beispielsweise Na enthalten, eine Neutralisierung dieses Alkalimetalls durch Einspritzen eines Neutralisierungsmittels in eine Abgasabführrohrleitung vollzogen.
Diese Neutralisierung kann mittels Passivierung durch Einspritzen von Kohlendioxid (CO₂) in die Abgase, mittels Hydratation durch Einspritzen von Wasserdampf, (H₂O), oder auch durch Einspritzen eines Gemischs aus CO₂ + H₂O vollzogen werden.
Vorteilhafterweise wird diese Neutralisierung kontinuierlich durch Einspritzen des Neutralisierungsmittels in den die Abführrohrleitung durchlaufenden Abgasstrom vollzogen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist aufgrund der Verringerung der Behandlungsdauer und folglich der Kosten, die es im Vergleich zu dem Verfahren des Standes der Technik, das in zwei getrennten Schritten in zwei Öfen mit Zwischenkühlung durchgeführt wird, ermöglicht, besonders vorteilhaft, und dies trotz:

– einer nicht optimalen Beschickung des Ofens während des zweiten Schrittes, aufgrund der erheblichen Verminderung des Produktvolumens nach der Karbonisierung, und
– des eventuellen Opferns eines oder mehrerer während des ersten Schritts verwendeten Temperaturfühler.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine industrielle Anlage zu liefern, welche die Durchführung des Verfahrens ermöglicht.
Erreicht wird dieses Ziel dank einer Anlage vom Typ umfassend einen Ofen, Mittel zum Heizen des Ofens, wenigstens einen Fühler zur Messung der Heiztemperatur des Ofens, einen Steuerkreis, der mit dem Temperaturmeßfühler und den Heizmitteln verbunden ist, um die Heiztemperatur des Ofens zu steuern, wenigstens einen Gaseinlaß zum Spülen des Innenvolumens des Ofens, wenigstens einen Auslaß für die Abgase aus dem Ofen sowie wenigstens eine Gasabzugsvorrichtung, die mit dem Auslaß für die Abgase verbunden ist, wobei die Anlage erfindungsgemäß folgendes umfaßt:

– eine erste Vorrichtung zum Abziehen der Abgase, die dazu bestimmt ist, Abgase aufzunehmen, die während der Umwandlung des Vorläufermaterials in Kohlenstoff durch Erhitzen in dem Ofen erzeugt werden,
– eine zweite Vorrichtung zum Abziehen von Abgasen, welche dazu bestimmt ist, Abgase aufzunehmen, die durch Wärmebehandlung bei hoher Temperatur in dem Ofen nach der Umwandlung des Vorläufermaterials erzeugt werden, und
– Umschaltmittel, die ermöglichen, den Ofen selektiv mit der ersten oder der zweiten Abzugsvorrichtung zu verbinden.

Nach einer Besonderheit der Anlage umfaßt diese:

– wenigstens einen ersten Temperaturfühler, der in dem Ofen angeordnet und dazu bestimmt ist, eine Information zu liefern, die für die Heiztemperatur während der Umwandlung des Vorläufermaterials in Kohlenstoff repräsentativ ist, und
– wenigstens einen zweiten Temperaturfühler, welcher dazu bestimmt ist, eine Information zu liefern, die für die Heiztemperatur während der Wärmebehandlung bei hoher Temperatur nach der Umwandlung des Vorläufers repräsentativ ist.

Der oder jeder erste Fühler ist vorzugsweise ein Fühler mit Thermoelement, der in einer Hülle, beispielsweise in Form eines Rohres untergebracht ist, die in der Nähe einer Wand des Ofens angeordnet ist und aus einem feuerfesten Material, wie Graphit besteht. Das Rohr gewährleistet die Funktion einer Umschließung, die ermöglicht, Temperaturmeßstörungen und später eine Verunreinigung der Atomsphäre des Ofens durch die aus der Zerstörung des oder der Fühler mit Thermoelement hervorgehenden Produkte bei der Wärmebehandlung bei hohen Temperaturen zu vermeiden. Der oder jeder zweite Fühler ist vorzugsweise ein optisches Pyrometer.
Nach einer weiteren Besonderheit der Anlage umfaßt die zweite Abzugsvorrichtung eine Abgasabführrohrleitung, die mit einem Ausgang des Ofens verbunden ist, sowie Mittel, um in die Abführrohrleitung, in der Nähe des Ausgangs des Ofens, wenigstens ein Mittel zur Neutralisierung eines oder mehrerer Produkte(s), vor allem Metall(e), das bzw. die in den Abgasen enthalten ist bzw. sind, einzuspritzen.
Nach einer noch weiteren Besonderheit der Anlage umfaßt diese einen ersten und einen zweiten Kreis zur Versorgung des Ofens mit Inertspülgas sowie Umschaltmittel, die ermöglichen, den Ofen selektiv mit dem ersten oder dem zweiten Versorgungskreis zu verbinden.
Vorteilhafterweise ist auch eine Meßvorrichtung vorgesehen, die mit dem Innenvolumen des Ofens verbunden und geeignet ist, ein Maß der Menge des in einem Inertgas zum Spülen des Ofens, wie Stickstoff, enthaltenen Sauerstoffs zu liefern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird beim Lesen der nachfolgenden, zur Unterrichtung gegebenen, aber als nicht einschränkend zu verstehenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, in diesen zeigen:
1 eine sehr schematische Gesamtansicht einer Anlage nach einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine weitere Ansicht eines Details, welche einen Teil einer Vorrichtung zum Abziehen von Abgasen aus dem Ofen der Anlage der 1 zeigt;
3 eine Detailansicht, welche in dem Ofen der Anlage der 1 angeordnete Temperaturfühler zeigt; und
4 eine Kurve, welche die zeitliche Änderung der Heiztemperatur des Ofens der Anlage der 1 aufzeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt auf sehr schematische Weise einen Ofen 10 mit einem zylinderförmigen Suszeptor 12 mit vertikaler Achse, der ein Volumen oder einen Raum 11 für die Beschickung mit (nicht dargestellten) Produkten aus einem Kohlenstoffvorläufermaterial, beispielsweise Fasergefügen aus voroxidiertem PAN seitlich begrenzt. Auf dem Suszeptor ist ein Deckel 14 angebracht.
Der beispielsweise aus Graphit bestehende Suszeptor 12 wird durch induktive Kopplung mit einem Induktor 16 erhitzt, welcher den Suszeptor unter Zwischenschaltung eines thermischen Isolierstoffes 18 umgibt. Der Induktor wird über einen Kreis 20 gespeist, der einen Strom in Abhängigkeit des Bedarfs zum Erhitzen des Ofens liefert.
Der Induktor kann über die Höhe des Ofens in mehrere Abschnitte unterteilt sein. Jeder Abschnitt wird getrennt mit Strom gespeist, um in dem Ofen unterschiedliche Heizbereiche zu definieren, in denen die Temperatur unabhängig reguliert werden kann.
Der Boden des Ofens ist von einem thermischen Isolierstoff 22 gebildet, welcher von einer Ofensohle 24, beispielsweise aus Graphit, auf welcher der Suszeptor 12 ruht, bedeckt ist.
Die Gesamtanordnung ist in einer beispielsweise metallischen Hülle 26 untergebracht, die durch einen lösbaren Deckel 28 dicht verschlossen ist.
Eine mit einem Ventil 31 ausgestattete Leitung 30 ist mit einer (nicht dargestellten) Neutralgas-Quelle, beispielsweise Argon oder in diesem Beispiel Stickstoff N₂ verbunden. Die Leitung 30 ist mit zwei Kreisen 32 und 34 zur Versorgung des Ofens 10 mit Neutralspülgas verbunden, die für eine Kleinmengenversorgung bzw. für eine Großmengenversorgung vorgesehen sind. Jeder Kreis 32, 34 ist von einer Leitung gebildet, die mit einem Mengenregulierventil 33 bzw. 35 ausgestattet ist. Die Kreise 32, 34 münden in den Innenraum des Ofens 10 an dessen oberen Teil. Der Kreis 32, ebenso wie eventuell der Kreis 34, kann mit mehreren Einlässen verbunden sein, die an unterschiedlichen Stellen um die Hülle 26 des Ofens herum einmünden.
Zwei Abzugsvorrichtungen 40, 60 sind mit jeweiligen Auslaßrohrleitungen 42, 62 des Ofens verbunden, die dessen Boden durchgreifen.
Die Vorrichtung 40 ist dazu bestimmt, die während der Umwandlung des Kohlenstoffvorläufers in Kohlenstoff erzeugten Abgase abzuziehen. Sie ist über eine mit einem Ventil 45 ausgestatteten Rohrleitung 44 mit dem Ausgang 42 verbunden.
Leitungen 48a, 48b, an denen Ventilatoren 50a bzw. 50b angebracht sind, sind zwischen der Rohrleitung 44 und einem Topf 58, der dazu bestimmt ist, Nitrile, hauptsächlich schwere Nitrile aufzufangen, die in den Abgasen enthalten sind und in flüssiger Form kondensiert werden, parallel geschaltet. Ventile 52a, 52b und 54a, 54b sind an den Leitungen 48a, 48b stromaufwärts und stromabwärts der Ventilatoren 50a, 50b angebracht, um diese selektiv einschalten oder trennen zu können. Obwohl ein einziger Ventilator verwendet werden kann, ist das Vorliegen von zwei Ventilatoren, die selektiv in Betrieb genommen werden können, der Redundanz halber und/oder um, falls erforderlich, die Abzugsmenge zu erhöhen, bevorzugt. Als zusätzliche Sicherheit kann ein automatisches Ventil parallel zu den Ventilatoren geschaltet werden, um sich zu öffnen, wenn der Druck in der Rohrleitung 44 größer als der atmosphärische Druck wird, und um sich wieder zu schließen, wenn der Druck in der Rohrleitung 44 wieder gleich dem atmosphärischen Druck wird oder unter diesen fällt, um den Eintritt von Luft in den Ofen zu vermeiden.
Die Leitung 56, welche die Leitungen 48a, 48b gemeinsam mit dem Topf 58 verbindet, kann leicht geneigt sein. Der Topf 58 ist mit einem (nicht dargestellten) Spülkreis versehen, der ein Reinigen des Topfes in geschlossenem Kreis ermöglicht.
Die Vorrichtung 60 ist dazu bestimmt, die Abgase abzuziehen, die während einer Wärmebehandlung entstehen, welche bei hoher Temperatur nach der Karbonisierung der Kohlenstoffvorläufer-Produkte durchgeführt wird. Ziel einer solchen Behandlung ist vor allem die Eliminierung der anfangs in dem Vorläufer enthaltenen Metalle und insbesondere des restlichen Natriums. Sie umfaßt im wesentlichen eine senkrechte Welle mit Hindernisplatten 70 sowie eine Absaugvorrichtung 80.
Die Vorrichtung 60 ist mit dem Ausgang 62 über eine Rohrleitung 64 verbunden, die mit einem Einlaß 66 zum Einspritzen von Kohlendioxid CO₂ versehen ist. Wie 2 im Detail zeigt, bildet die Rohrleitung 64 an ihrem Ende, das über einen Flansch 65 mit der Auslaßleitung 62 des Ofens, welche dessen Boden durchgreift, verbunden ist, einen Krümmer 64a. Der Einspritzeinlaß 66 ist an eine Leitung 68 angeschlossen, die mit einer (nicht dargestellten) CO₂-Quelle verbunden ist, und ist vor allem mit einem Ventil 69 ausgestattet. Die Leitung 68 setzt sich durch eine Düse 68a fort, welche in die Rohrleitung 64 eindringt, um das CO₂-Gas in die Rohrleitung zum stromabwärtigen Ende des Krümmers 64a einzuspritzen und um ein zufälliges Einspritzen von CO₂-Gas in den Innenraum des Ofens über die Auslaßleitung 62 zu vermeiden.
Die Vorrichtung 70 ist dazu bestimmt, feste Elemente, die in den durch die Rohrleitung 64 geleiteten Abgasen enthalten sind, aufzufangen. Sie umfaßt zwei mit Platten 73, 75 versehene Säulen 72, 74, die den Gasen einen gewundenen Weg auferlegen und die zwischen der Rohrleitung 64 und einer mit einem Ventil 77 ausgestatteten Leitung 76 in Reihe verbunden sind.
Die Absaugvorrichtung 80 umfaßt Pumpen 78a, 78b, die an Leitungen 80a bzw. 80b angebracht sind, welche zwischen der Leitung 76 und einem Brenner 86 parallel zwischengeschaltet sind. Ventile 82a, 82b und 84a, 84b sind an den Leitungen 80a, 80b stromaufwärts und stromabwärts der Pumpen 78a, 78b angebracht, um diese selektiv einschalten oder trennen zu können. Die Pumpen 78a, 78b ermöglichen, in dem Ofen das gewünschte verminderte Druckniveau einzustellen. Obwohl eine einzige Pumpe verwendet werden kann, wird das Vorhandensein von zwei Pumpen der Redundanz halber bevorzugt.
Der Brenner 86, dessen Eingang auch mit dem Ausgang des Nitril-Topfes 58 verbunden ist, beaufschlagt einen Schlot 88.
Der Ofen 10 ist mit Temperaturfühlern ausgestattet, die mit dem Steuerkreis 20 verbunden sind, um die Heiztemperatur auf den gewünschten Wert einzustellen.
Eine erste Reihe von Fühlern, die bei der Umwandlung des Kohlenstoffvorläufers verwendet werden, ist von mehreren Fühlern mit Thermoelement, beispielsweise von vier Fühlern 90a, 90b, 90c, 90d gebildet, die in unterschiedlichen Ebenen in der Nähe der Innenseite des Suszeptors 12 angeordnet sind. Die Verwendung mehrerer Fühler stellt keine Notwendigkeit dar, sie wird jedoch bevorzugt, um mehrere Heizbereiche in dem Ofen definieren zu können. Die Temperatur in jedem Bereich wird dann unabhängig dadurch eingestellt, daß der Strom in dem entsprechenden Induktorabschnitt anhand der Temperaturinformation gesteuert wird, die durch den diesem Heizbereich zugeordneten Fühler geliefert wird, wobei der Induktor dann in vier Abschnitte aufgeteilt ist. Ein oder mehrere zusätzlicher) Fühler mit Thermoelement können als Redundanz vorgesehen sein. Man wird feststellen, daß die Fühler 90a, 90b, 90c, 90d eine Information liefern, die für die Heiztemperatur, d.h. die Temperatur der Wand des Suszeptors 12 und nicht für die Temperatur der Produkte im Laufe der Karbonisierung repräsentativ ist.
Die Fühler 90a, 90b, 90c, 90d sind innerhalb eines Hohlrohrs 92 (1 und 3) angeordnet, dessen Innenvolumen von dem des Ofens isoliert ist. Das Rohr 92 kann von mehreren aneinander geschraubten Segmenten oder Modulen gebildet und an dem Deckel 14 des Suszeptors aufgehängt sein. Die die Fühler 90a, 90b, 90c und 90d mit der Außenseite und dem Kreis 20 verbindenden Leiter verlaufen entlang dem Innenvolumen des Rohrs 92.
Das Rohr 92 bildet eine Umschließung der Temperaturfühler. Auf diese Weise wird die Temperaturmessung nicht gestört, insbesondere nicht durch das Vorhandensein starker Gasströme im Ofen. Des weiteren ermöglicht dies, – wie weiter unten angegeben – die Produkte der Zerstörung der Fühler aufzufangen, wenn die Temperatur später die Grenze, der diese standhalten können, überschritten hat. Das Rohr muß aus einem gering porösen, feuerfesten Material bestehen, das den Zersetzungsgasen der Kohlenstoffvorläuferprodukte sowie den Schmelzprodukten der Thermoelemente standhält und das ziemlich leicht zu bearbeiten ist. Es wird zum Beispiel ein feinkörniger Graphit mit einer Wandstärke beispielsweise in der Größenordnung von 10 bis 15 mm verwendet. Die Herstellung des Rohres aus Modulen erleichtert dessen Montage und Demontage sowie das Auswechseln defekter Teile. An seinem oberen Ende durchgreift das Rohr 92 den Deckel 14 und ruht auf diesem mittels einer Schulter 92a, was ein leichtes und präzises Positionieren des Rohres gestattet.
Weitere Fühler, beispielsweise zwei Fühler 94a, 94b, die von optischen Pyrometern gebildet sind, sind auf dem Deckel 28 gegenüber von in diesem ausgebildeten Fenstern 28a, 28b sowie gegenüber von in dem Deckel 14 des Suszeptors ausgebildeten Öffnungen 14a, 14b angeordnet. Die Verwendung mehrerer pyrometrischer Fühler stellt keine Notwendigkeit dar, sie ermöglicht jedoch, Messungen in unterschiedlichen Ebenen durchzuführen und eventuelle abweichende Messungen durch Vergleich zu eliminieren. Vorzugsweise werden Pyrometer vom Typ Zweifarbenpyrometer verwendet, die ein stetig auswertbares Dauersignal erzeugen.
Schließlich wird man feststellen, daß ein zusätzlicher, mit einem Ventil 97 versehener Auslaß 96 seitlich in der Wand des Ofens vorgesehen ist, um einen Sauerstoffanalysator 98 zu versorgen. In einer Variante könnte der Analysator über eine andere Ausgangsleitung des Ofens, beispielsweise über die Leitung 44 geschaltet werden.
Die vorstehend beschriebene Anlage ermöglicht, folgende Schritte ohne Zwischenkühlung miteinander zu verknüpfen:

– einen ersten Schritt zur Umwandlung von Fasergefügen aus voroxidiertem PAN in Kohlenstoffaservorformen, wobei die Umwandlung des voroxidierten PAN unter N₂-Spülen, bei einem Druck nahe dem atmosphärischen Druck durchgeführt und dadurch vollzogen wird, daß einem vorbestimmten Profil zur Erhöhung der Heiztemperatur bis auf eine Temperatur zwischen 750°C und 1100°C, typischerweise von etwa 900°C gefolgt wird, sowie
– einen zweiten Schritt, der unter N₂-Spülen, unter vermindertem Druck zwischen 0,5 kPa und 10 kPa, typischerweise zwischen etwa 1 und 5 kPa, durchgeführt und dadurch vollzogen wird, daß einem vorbestimmten Profil zur Erhöhung der Temperatur bis auf eine Temperatur von über 1000°C gefolgt wird, die zwischen 1400°C und 1650°C, typischerweise bei etwa 1600°C liegt, um das in den Kohlenstoffaservorformen enthaltene Natrium zu entfernen, und die 2000°C oder 2200°C, sogar 2500°C erreichen kann, um auch eine Entfernung weiterer metallischer Unreinheiten durch Sublimation sicherzustellen und/oder um Eigenschaften der die Vorformen bildenden Kohlenstoffasern zu verändern.

Die maximale Temperatur während des ersten Schrittes wird ausreichend gewählt, um die vollständige oder quasi vollständige Karbonisierung des voroxidierten PAN zu gewährleisten. Sie liegt unter den Schwellen, ab denen Metalle oder metallische Unreinheiten, insbesondere Na bei dem Druck sublimiert werden, unter dem der erste Schritt durchgeführt wird, und unter der Schwelle, ab der die Gefahr gegeben ist, daß die Temperaturfühler mit Thermoelement zerstört werden. Die maximale Temperatur während des zweiten Schrittes wird ausreichend gewählt, um unter vermindertem Druck die Sublimation der zu entfernenden Metalle oder metallischen Unreinheiten, im vorliegenden Fall Na, sicherzustellen. In einigen Fällen soll eine Schwelle, jenseits derer die Gefahr besteht, daß die mechanischen Eigenschaften der Kohlenstoffasern beeinträchtigt werden, vorzugsweise nicht überschritten werden. Im Falle von Kohlenstoffasern, die aus einem Vorläufer aus voroxidiertem PAN hervorgegangen sind, liegt eine solche Schwelle etwa bei 1650°C oder etwas mehr. In anderen Fällen hingegen wird diese Schwelle überschritten, um eben Eigenschaften der Kohlenstoffasern zu verändern.
Aufgrund der Tatsache, daß der zweite Schritt unter vermindertem Druck durchgeführt wird, ist es wünschenswert, die richtige Dichtigkeit des beladenen und geschlossenen Ofens zu prüfen. Dies kann nicht mittels herkömmlicher Mittel am Ende des ersten Schrittes erfolgen, während in dem Ofen eine hohe Temperatur herrscht.
Die Dichtigkeit wird demzufolge zu Beginn des Prozesses, vor dem Temperaturanstieg des ersten Schrittes geprüft. Da jedoch das voroxidierte PAN hydrophil ist, macht das Vorliegen einer erheblichen Wassermenge innerhalb der Vorformen einen herkömmlichen Dichtigkeitstest durch Leckratenmessung aufgrund der fortlaufenden Wasserdampfentwicklung unmöglich.
Man geht dann vorteilhafterweise wie folgt vor.
Die Dichtigkeit des leeren und gereinigten Ofens wird durch Messen des Anstiegs des Innendrucks nach dem Verschließen des Ofens und dem Abpumpen über den Auslaß 62 getestet. Die Dichtigkeit wird als gut betrachtet, wenn die Geschwindigkeit des Druckanstiegs, welche die Leckrate des leeren Ofens darstellt, unter einer gegebenen Schwelle, beispielsweise 0,1 kPa/h liegt.
Anschließend wird der Ofen für das Beschicken mit den Vorformen geöffnet. Nach dem Verschließen wird der Druck durch Abpumpen über den Auslaß 62 bis auf einige kPa abgesenkt und erfolgt ein geeignetes Festziehen der Verschlußorgane des Deckels 28.
Nun wird Stickstoff in den Ofen über die Leitung 32 oder 34 eingespritzt, um den Druck auf einen Wert zu erhöhen, der nahe dem atmosphärischen Außendruck, jedoch unter diesem liegt, und es wird ein Spülen des Ofens unter Stickstoff mit Abzug über den Auslaß 42 durchgeführt, wobei der Auslaß 62 unwirksam ist.
Der Anteil an gasförmigen Sauerstoff O₂, der in dem den Ofen spülenden Stickstoff enthalten ist, wird mittels des Analysators 98 gemessen. Als Analysator kann das unter der Bezeichnung „Xentra 4100" durch die britische Gesellschaft Servomex angebotene Gerät verwendet werden.
Die Dichtigkeit wird als gut erachtet, wenn der Anteil an Sauerstoff O₂ nach einer vorbestimmten Zeitdauer, beispielsweise von unter einer Stunde, unter eine gegebene Schwelle, beispielsweise von einigen zehn ppm fällt. Das Ventil 97 wird dann geschlossen, und die Karbonisierung der Vorformen kann beginnen.
In den Ofen wird Stickstoff über die Leitung 34 eingespritzt, wobei die Ventile 31 und 35 geöffnet sind und das Ventil 33 geschlossen ist. Der Ausgang 42 wird durch Öffnen des Ventils 45 und Einschalten wenigstens einer der Ventilatoren 50a, 50b mit Öffnen der diesen umgebenden Ventile betriebsbereit gemacht. Der Ausgang 62 ist unwirksam.
Das Aufheizen des Ofens wird durch Speisen des Induktors eingeleitet. Die im Bereich der Innenwand des Suszeptors mittels der Fühler 90a, 90b, 90c, 90d gemessene Temperatur wird an den Steuerkreis 20 übertragen, um den Induktor zu speisen, damit sich diese Temperatur entsprechend einem voreingestellten Temperaturanstiegsprofil entwickelt.
Ein solches Profil ist in 4 dargestellt. In bekannter Weise weist es, bis die Temperatur von etwa 900°C erreicht ist, einen progressiven Anstieg der Temperatur mit (nicht dargestellten) Stufen auf, mit dem Ziel, die chemische Umwandlung des Vorläufers bei Temperaturpegeln zu kontrollieren, bei denen diese Umwandlung exotherm wird und andernfalls Gefahr liefe, instabil zu werden.
Die chemische Umwandlungsreaktion des Vorläufers erzeugt ein großes Volumen an Abgasen. Diese machen eine Messung der Heiztemperatur des Ofens auf pyrometrischem Weg sehr schwierig, ja sogar praktisch unmöglich; aus diesem Grund werden im Ofen angeordnete Fühler verwendet.
Das Spülen des Innenraums der Hülle 26 mittels N₂ ermöglicht, die Bildung von Störablagerungen auf dem in der Hülle angeordneten Induktor zu vermeiden, Ablagerungen, die in der Lage sind, eine Beschädigung des Induktors hervorzurufen.
Das Spülen ist demnach vorzugsweise relativ wichtig und wird durchgeführt, um den gesamten Ofen zu durchziehen.
Da die Fühler durch ihre Einschließung in dem Rohr 92 von den Abgasströmen isoliert sind, ist die Temperaturmessung zuverlässig. Die Aufteilung des Ofens in verschiedene Heizbereiche, in denen die Temperatur unabhängig eingestellt werden kann, ermöglicht ferner, die gewünschte Temperatur in allen Ebenen des Ofens herrschen zu lassen.
Die über den Auslaß 42 abgezogenen Abgase, die Nitrile, insbesondere Cyanide, enthalten, werden durch Durchlaufen des Topfes 56 wenigstens teilweise kondensiert, bevor sie dem Brenner 86 zugeführt werden, wobei die Verbrennungsgase und der Abgasrückstand anschließend über den Schlot 88 abgeführt werden.
Am Ende des ersten Schrittes des Verfahrens wird die Umwandlung des Kohlenstoffvorläufers beendet, wobei der Gehalt der Fasergefüge an Kohlenstoff über 95 % liegt und etwa 99 % oder mehr erreichen kann.
Der Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt umfaßt das Öffnen der Ventile 33 und 77, das Anhalten des Ventilators oder der Ventilatoren 50a, 50b sowie das Schließen der zugeordneten Ventile, das Schließen der Ventile 35 und 45 und das Einschalten wenigstens einer der Pumpen 78a, 78b mit Öffnen der sie umgebenden Ventile, wobei der Auslaß 42 unwirksam ist.
Der in dem Ofen gewünschte verminderte Druck wird mit Spülen mittels N₂ in geringer Menge eingestellt, die Temperaturmessung wird von den Fühlern 90a, 90b, 90c, 90d auf die Fühler 94a, 94b umgeschaltet und das Aufheizen des Ofens wird jenseits der am Ende des ersten Schrittes erreichten Temperatur fortgesetzt. Man wird feststellen, daß der Übergang vom ersten zum zweiten Schritt auch mit einer Änderung der Ausbildung der Heizbereiche in dem Ofen verbunden sein kann. Die Fühler 94a, 94b können angeordnet sein, um Temperaturinformationen in zwei unterschiedlichen Ebenen des Ofens zu liefern, die ermöglichen, zwei Heizbereiche zu definieren, die jeweils beispielsweise zwei Abschnitten des Induktors zugeordnet sind.
Man wird feststellen, daß alle Übergangsvorgänge zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt automatisiert werden können.
Die mittels der Fühler 94a, 94b gemessene Temperatur wird an den Steuerkreis 20 übertragen, um den Induktor zu versorgen, damit sich diese Temperatur entsprechend einem voreingestellten Temperaturanstiegsprofil entwickeln kann.
Ein solches Profil ist ebenfalls in 4 dargestellt. Es umfaßt, bis die gewünschte Temperatur (hier beispielsweise etwa 1600°C) erreicht ist, einen progressiven Anstieg der Temperatur mit eventuellen Stufen. Die geringe Menge an erzeugten Abgasen stört die pyrometrische Temperaturmessung nicht.
Ab einer Temperatur von etwa 1200°C wird das in den Fasergefügen enthaltene Natrium freigesetzt und mit den Abgasen abgeführt. Durch Öffnen des Ventils 69 wird CO₂ in die Rohrleitung 64 eingespritzt, um eine Na-Passivierung ab dessen Austritt aus dem Ofen zu vollziehen. Dies ermöglicht, eine potentiell gefährliche Na-Abscheidung an den Wänden der Rohrleitung 64 zu vermeiden. Das Einspritzen von CO₂ ermöglicht, auch die Passivierung von Verbindungen des Natriums zu vollziehen, die in den Abgasen in sublimierter Form enthalten sein können und die ebenfalls eine potentiell gefährliche Abscheidung, insbesondere Natriumoxid NaO₂, bilden könnten.
Man wird feststellen, daß die CO₂-Einspritzung sicherheitshalber ab dem Beginn des zweiten Schrittes gestartet werden kann. Dieses Einspritzen wird auch vorzugsweise wenigstens bis zum Ende des Prozesses fortgesetzt. Das erzeugte Natriumkarbonat wird in der Vorrichtung 70 aufgefangen, aus der es zu einem späteren Stadium durch Waschen mit Wasser in situ oder durch Demontage der Plattenvorrichtung 70 und Spülen mit Wasser in einem (nicht dargestellten) Waschgefäß leicht entfernt werden kann. Die von Natrium gereinigten Abgase werden dem Brenner 86 zugeführt.
Da die Fühler 90a, 90b, 90c, 90d mit Thermoelement den erreichten hohen Temperaturen nicht standhalten können, werden sie durch die Hitze zerstört. Die Produkte der Zerstörung, die in dem Rohr 92 eingeschlossen bleiben, verunreinigen nicht die Atmosphäre innerhalb des Ofens. Das Rohr 92 kann später durch eine erneute Verwendung wieder verwertet werden. Wenn der zweite Schritt beendet ist, wird das Erhitzen unterbrochen und läßt man die Fasergefüge unter statischer N₂-Atmosphäre abkühlen. Das Einspritzen von CO₂ kann während des Beginns der Abkühlungsphase fortgesetzt werden.
Man wird feststellen, daß die Neutralisierung des in dem Abgas enthaltenen Natriums (oder einer Verbindung des Natriums, wie NaO₂), durch Einspritzen von Wasserdampf, anstelle von CO₂, in die Rohrleitung 64 vollzogen werden kann. Das gleichzeitige Einspritzen von CO₂ und Wasserdampf durch ein und dieselbe Einspritzdüse oder durch zwei unterschiedliche Düsen kann ebenfalls in Betracht gezogen werden.
Man wird auch feststellen, daß die Passivierung des Natriums durch CO₂ – gegenüber dem, was bei Nichtvorliegen einer Passivierung beobachtet wird – durch eine erhebliche Verringerung des Gehalts an Cyanidionen (CN) in der in den Säulen 72, 74 aufgefangenen Abscheidung zum Ausdruck kommt, was zu der durch das Nichtvorhandensein einer Natriumabscheidung bewirkten Sicherheit hinzukommt.
Die gestrichelte Kurve der 4 zeigt das Temperaturprofil, das mit einem Verfahren des Standes der Technik hätte verfolgt werden müssen, d.h. mit einer Abkühlung der Fasergefüge am Ende des ersten Schrittes und dem Einbringen dieser in einen weiteren Ofen, um den zweiten Schritt der Behandlung durchzuführen. Der durch das erfindungsgemäße Verfahren bewirkte Zeitgewinn ist beträchtlich, wobei jeder Schritt auf industrieller Ebene über mehrere Tage, gar bis zu etwa zehn Tage abläuft.
Das Verfahren und die Anlage, die soeben beschrieben wurden, eignen sich besonders für die Herstellung von Kohlenstoffprodukten mittels voroxidierter PAN-Vorläufer, insbesondere für die Herstellung von Kohlenstoffaservorformen, die für die Herstellung von Teilen aus Thermostruktur-Verbundwerkstoff bestimmt sind.
Die Vorformen werden durch Karbonisierung von Gefügen erhalten, die aus Fasern im Kohlenstoffvorläuferzustand gefertigt sind, welche geeigneter sind als die Kohlenstoffasern, textilen Arbeitsschritten standzuhalten. Diese Gefüge können eindimensional, wie Fäden oder Kabel, oder zweidimensional, wie aus parallelen Fäden oder Kabeln gebildete Gewebe oder Lagen, oder auch dreidimensional sein, wie Vorformen, die beispielsweise durch Filamentwicklung oder durch Aufschichtung, Aufwickeln oder Drapieren von Geweben oder Lagen aus übereinander angeordneten und eventuell durch Nadelung oder Nähen miteinander verbundenen Schichten erhalten werden.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung begrenzt. Sie ist auf Produkte anwendbar, die aus anderen Kohlenstoffvorläufermaterialien als voroxidiertem PAN bestehen, insbesondere auf Produkte, die ein oder mehrere zu entfernende Metall(e) oder metallische Unreinheiten enthalten. Beispiele für derartige Vorläufer sind Pech oder Phenol-Werkstoffe oder Reyon.
Neben dem Natrium können Kalzium und/oder Magnesium durch Sublimation entfernt werden.
Insbesondere im Fall von Kohlenstoffprodukten, die einen hohen Reinheitsgrad aufweisen sollen, müssen auch Metalle wie Fe, Ni und Cr entfernt werden können. Es ist dann notwendig, den zweiten Schritt des Prozesses bis zu einer Temperatur zu betreiben, die ausreichend ist, um die Sublimation dieser Metalle zu gewährleisten, beispielsweise einer Temperatur, die 2000°C bis 2200°C, sogar 2500°C erreicht.

Claims

Industrielles Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffprodukten aus Produkten aus einem Kohlenstoffvorläufermaterial, umfassend: – einen ersten Schritt zur Umwandlung des Vorläufermaterials in Kohlenstoff durch Erhitzen, mit kontinuierlichem Abziehen der erzeugten Abgase, und – einen zweiten Schritt zur Wärmebehandlung bei hoher Temperatur unter vermindertem Druck, mit kontinuierlichem Abziehen der erzeugten Abgase, dadurch gekennzeichnet, daß: der erste und der zweite Schritt miteinander verknüpft in einem gleichen Ofen durchgeführt werden, indem nach dem Ende des ersten Schrittes folgendes vollzogen wird: – ein Umschalten des Abgasausgangs des Ofens, um eine Verbindung mit einer während des ersten Schritts verwendeten ersten Abzugsvorrichtung zu unterbrechen und um eine Verbindung mit einer während des zweiten Schritts verwendeten zweiten Abzugsvorrichtung herzustellen, – ein Anpassen des Innendrucks des Ofens an den für den zweiten Schritt erforderlichen Wert verminderten Drucks, und – ein Einstellen der Heiztemperatur des Ofens anhand des am Ende des ersten Schritts erreichten Wertes.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Messen der Heiztemperatur mittels Fühlern während des ersten und des zweiten Schritts, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ende des ersten Schritts ein Umschalten der Temperaturmessung von wenigstens einem ersten Fühler auf wenigstens einen sich von dem ersten Fühler unterscheidenden zweiten Fühler erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder erste Fühler ein Fühler vom Typ mit Thermoelement ist, der in dem Ofen in der Nähe einer Wand dessen angeordnet ist und während des zweiten Schritts geopfert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder erste Fühler in einem begrenzten Raum angeordnet ist, um bei seiner Zerstörung ein Verschmutzen der Atmosphäre innerhalb des Ofens zu vermeiden.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt automatisiert sind.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Schritt ein Dichtigkeitstest des Ofens durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtigkeitstest das Spülen des Innenvolumens des Ofens mit Neutralgas sowie das Messen der Menge des in dem Gas bei Austritt aus dem Ofen enthaltenen gasförmigen Sauerstoffs, nach dem Beschicken des Ofens umfaßt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Laufe des zweiten Schritts eine Neutralisierung von in den aus dem Ofen abgezogenen Abgasen enthaltenem Alkalimetall vollzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisierung wenigstens teilweise mittels Passivierung durch Einspritzen von Kohlendioxid in die aus dem Ofen abgezogenen Abgase erfolgt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisierung wenigstens teilweise mittels Hydratation durch Einspritzen von Wasserdampf vollzogen wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, zur Herstellung von Kohlenstoffaserprodukten aus Produkten aus Fasern aus voroxidiertem Polyacrylnitril.
Industrielle Anlage für die Herstellung von Kohlenstoffprodukten aus Produkten aus einem Kohlenstoffvorläufermaterial, umfassend einen Ofen (10), Mittel (12, 14), zum Heizen des Ofens, wenigstens einen Fühler zur Messung der Heiztemperatur des Ofens, einen Steuerkreis (20), der mit dem Temperaturmeßfühler und den Heizmitteln verbunden ist, um die Heiztemperatur des Ofens zu steuern, wenigstens einen Gaseinlaß zum Spülen des Innenvolumens des Ofens, wenigstens einen Auslaß für die Abgase aus dem Ofen, sowie wenigstens eine Abzugsvorrichtung, die mit dem Auslaß für die Abgase verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt: – eine erste Vorrichtung (40) zum Abziehen der Abgase, die dazu bestimmt ist, Abgase aufzunehmen, die während der Umwandlung des Vorläufermaterials in Kohlenstoff durch Erhitzen in dem Ofen erzeugt werden, – eine zweite Vorrichtung (60) zum Abziehen von Abgasen, welche dazu bestimmt ist, Abgase aufzunehmen, die durch Wärmebehandlung bei hoher Temperatur in dem Ofen nach der Umwandlung des Vorläufermaterials erzeugt werden, und – Umschaltmittel (45, 77), die ermöglichen, den Ofen selektiv mit der ersten oder der zweiten Abzugsvorrichtung zu verbinden.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt: – wenigstens einen ersten Temperaturfühler (90a, 90b, 90c, 90d), der in dem Ofen (10) angeordnet und dazu bestimmt ist, eine Information zu liefern, die für die Heiztemperatur während der Umwandlung des Vorläufermaterials in Kohlenstoff repräsentativ ist, und – wenigstens einen zweiten Temperaturfühler (94a, 94b), welcher dazu bestimmt ist, eine Information zu liefern, die für die Heiztemperatur während der Wärmebehandlung bei hoher Temperatur nach der Umwandlung des Vorläufers repräsentativ ist.
Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder erste Fühler (90a, 90b, 90c, 90d) ein Fühler mit Thermoelement ist, der in einer geschlossenen Hülle (92) aus feuerfestem Material untergebracht ist.
Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Hülle in Form eines in der Nähe einer Wand des Ofens angeordneten Rohrs (92) vorliegt.
Anlage nach irgendeinem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (92) aus Graphit besteht.
Anlage nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder zweite Fühler (94a, 94b) ein optisches Pyrometer ist.
Anlage nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abzugsvorrichtung eine Abgasabführrohrleitung (64), die mit einem Ausgang des Ofens verbunden ist, sowie Mittel umfaßt, um in die Abführrohrleitung, in der Nähe des Ausgangs des Ofens, wenigstens ein Mittel zur Neutralisierung des in den Abgasen enthaltenen Metalls einzuspritzen.
Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einspritzen des Neutralisierungsmittels eine Düse (68a) umfassen, die in einen Krümmer (64a) der Abführrohrleitung (64) eindringt.
Anlage nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten (32) und einen zweiten (34) Kreis zur Versorgung des Ofens mit Inertspülgas sowie Umschaltmittel (33, 35) umfaßt, die ermöglichen, den Ofen selektiv mit dem ersten oder dem zweiten Versorgungskreis zu verbinden.
Anlage nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Meßvorrichtung (98) umfaßt, die mit dem Innenvolumen des Ofens (10) verbunden und geeignet ist, ein Maß der Menge des in einem aus dem Ofen austretenden Gas enthaltenen Sauerstoffs zu liefern.