[发明专利]高温炉用炭/炭隔热底板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温炉用炭/炭隔热底板的制备方法，属于高温炉用保温、隔热材料技术领域。

背景技术

传统的高温炉一般采用石墨隔热底板，高温炉的炉温一般在1000℃以上。在生产大直径的隔热底板时，传统石墨隔热底板成型困难，价格较高；石墨产品结构不太稳定，强度低，导热系数偏高，传统石墨产品易与高温炉内环境发生反应，使用寿命短，更换率高，从而降低了设备的利用率，增加了维修成本。

炭/炭复合材料具有质量轻、耐烧蚀性好、抗热冲击性好、导热系数低、损伤容限高、高温强度高等突出特点，用作高温炉用炭/炭隔热底板，与传统石墨产品比较，具有突出优点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种工艺简单、致密度适当、材料使用性能优异的高温炉用炭/炭隔热底板的制备方法，以制备结构稳定，导热系数低的高温炉用炭/炭隔热底板，提高产品的使用寿命，减少产品更换率。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高温炉用炭/炭隔热底板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)采用炭纤维平纹布或斜纹布与薄炭纤维网胎交替铺层，轴向针刺增强纤维制成全炭纤维三向结构预制体，其密度为0.20-0.40g/cm³；

(2)糠酮树脂或酚醛树脂浸渍-炭化致密：在-0.086～-0.098MPa的压力下，将步骤(1)中的全炭纤维三向结构预制体在浸渍罐中浸渍1.5-2.5小时，出罐后转入炭化炉进行炭化处理，制得炭/炭制品；

(3)当步骤(2)中的炭/炭制品密度＜0.50g/cm³时，重复步骤(2)；当步骤(2)中的炭/炭制品密度≥0.50g/cm³时，致密工艺结束；

(4)高温纯化处理：将步骤(3)中致密后的炭/炭制品放入纯化炉中，通入氯气或氟利昂反应气体，在高温1800～2600℃条件下对所述炭/炭制品进行高温纯化处理；

(5)对步骤(4)中高温纯化后的炭/炭制品进行机械加工，即制得高温炉用炭/炭隔热底板。

步骤(1)中所述炭纤维平纹或斜纹布为3K-24K炭纤维平纹或斜纹布，其中K代表丝束千根数。

步骤(1)中所述针刺密度为25～40针/cm²。

步骤(2)中所述炭化温度为800-1100℃。

步骤(5)中所述高温炉用炭/炭隔热底板的直径为500～1500mm，厚度为20～200mm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)采用3K-24K炭纤维和网胎交替铺层，轴向(即铺层的厚度方向)针刺三向结构预制体，可增强隔热底板的强度和承受高温炉内环境的反复高温热震考验；

(2)采用糠酮树脂真空浸渍、炭化工艺，致密程度适当，可有效的降低高温炉用炭/炭隔热底板的导热系数、工艺一致性好，可实施性强，成本低；

(3)用该工艺技术制得的高温用炭/炭隔热底板具有重量轻，体积小，厚度薄，使用寿命提高2-3倍，减少更换部件的次数，从而提高设备的利用率，减少维修成本；

(4)现有设备具有固定的工作容积，而由于炭/炭复合材料具有优异的性能，与传统石墨产品相比，可以做得更薄，从而可以利用现有设备生产更多的产品，可节约大量新设备投资费用；

(5)在生产大直径的产品时，传统石墨产品成型困难，价格较高，而由于炭/炭复合材料具有优异的性能，生产大直径的产品时可采用炭/炭复合材料；

(6)用该工艺技术制得的高温炉用炭/炭隔热底板纯度高，用作高温炉用炭/炭隔热底板，与传统石墨产品相比，可以避免污染产品，提高产品的纯度和品质。

附图说明

图1为本发明制备的高温炉用炭/炭隔热底板的结构示意图。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

具体实施方式

实施例1

(1)采用3K炭纤维平纹或斜纹布与薄炭纤维网胎交替铺层，轴向(即铺层的厚度方向)针刺成全炭纤维三向结构预制体，针刺密度为25针/cm²；全炭纤维结构预制体密度在0.20g/cm³；其中K代表丝束千根数。

(2)糠酮树脂真空浸渍、炭化致密工艺：在-0.086MPa的压力下，将步骤(1)中的全炭纤维三向结构预制体在浸渍罐中浸渍1.5小时出罐，转入炭化炉900℃进行炭化处理，制得炭/炭制品。