[实用新型]连续石墨化超高温矩形炉

说明书

技术领域

本发明属于超高温石墨化设备技术领域，特别适用于高性能、高模量的石墨化碳纤维生产及需要进行石墨化连续处理的各类材料。 

背景技术

石墨化碳纤维是指含碳量在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。 

在石墨纤维生产过程中，超高温设备极其关键。碳化炉因为具有工作温度高，对碳纤维的性能影响大，综合技术水平要求高等特点，成为是大型产业化生产线中的关键设备，也是制约我国碳纤维产业的发展的瓶颈。 

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。低温碳化最高温度1100℃左右，高温碳化最高温度在1600-1800℃。一般来说，1800℃以上的高温炉结构成为超高温。我国至今没有相对成熟的连续超高温设备。 

碳纤维生产过程中，马弗炉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。保温材料类型也是影响碳化炉性能的重要因素。 

发明内容

本发明在于克服现在的技术不足，而提供连续石墨化的超高温矩形炉，能够满足现有石墨化碳纤维生产的需要。 

本发明要解决的问题是通过以下的技术方案来实现的： 

连续石墨化超高温矩形炉，其加热工作温度为2200℃-2800℃，马弗炉膛为矩形，有效工作宽度150-3000毫米，有效工作高度50-300毫米；采用氮气或氩气对炉膛及进出口密封，实现连续石墨化；均温区长度大于300MM。连续石墨化超高温矩形炉的结构为石墨马弗炉膛，炉膛是由50-80mm的石墨板分三段搭接而成；炉膛分匀温区和加热区两个部分，中间温区为加热区，两端温区为保温区，各温区由石墨硬毡作为隔温板分开；炉膛上、下两面均有加热装置，加热装置是由石墨加热元件和石墨电极螺纹连接而成。连续石墨化超高温矩形炉的炉体内有由石墨硬毡、软毡、碳碳复合材料共同组成的保温系统；保温系统的外层是钢结构的炉壳，炉壳外面装有可拆卸的冷水套。超高温矩形炉配有带抽头的变压器，用来抵消石墨发热元件由于氧化和横断表面老化而引起的加热电阻变大和石墨阻抗性变大所引起电 压的变化。超高温矩形炉的加热装置由石墨加热棒和加热电极通过螺纹紧连接组成；石墨加热棒和加热电极为电阻率在20Ωμm或20Ωμm以上的石墨产品。 

本发明的有益效果：跟以往技术相比，该超高温矩形炉炉可以产生2200-2800℃的超高温；保温效果好；有可拆卸的冷水套，方便维修；使用抽头变压器使功率稳定。 

附图说明

图1是连续石墨化超高温矩形炉的结构示意图。 

图中，1.保温系统；2.可拆卸的冷水板；3.加热元件；4.炉壳；5.石墨炉膛；6.带抽头变压器 

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。 

实施例 

本发明一种生产石墨纤维的高温矩形炉，如图1所示。炉子工作时，加热元件(3)通电加热，使石墨炉腔(5)升温至2200-2800℃。碳纤维在石墨炉腔(5)内的匀温区和加热区进行碳化处理。保温系统(1)位于加热元件(3)和炉壳(4)之间，采用400-600mm厚的石墨硬毡、软毡、碳碳复合材料等材料组成，保温材料多为板状形状，板与板之间搭接而成。通过带抽头的变压器(6)控制调整石墨发热元件(3)由于氧化的进行和横断表面的老化而引起的加热电阻变大和石墨阻抗性变大所引起的电压变化，保持加热电压的稳定。可拆卸的水冷板(2)对炉壳(4)进行冷却，保证炉壳(4)表面温度不致与过高。水冷板(2)贴在炉壳(4)表面，避免了以往将水冷夹层直接焊接在炉体内部而带来的漏水、维修不方便等问题。