專利名稱：高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法及其高溫碳化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳纖維生產(chǎn)エ藝及其裝置，是ー種高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法及其高溫碳化爐。
背景技術(shù)：
碳纖維是高科技新材料之一，用途極其廣泛。碳纖維生產(chǎn)エ藝過程為將聚丙烯腈原絲由放絲機(jī)構(gòu)輸送，經(jīng)霧化、牽引通過生產(chǎn)溫度為100 300°C的預(yù)氧化爐，6個(gè)溫區(qū)的低溫段預(yù)氧化處理，再繼續(xù)霧化、牽引通過生產(chǎn)溫度為400 900°C的預(yù)氧纖維低溫碳化爐，6個(gè)溫區(qū)的低溫碳化處理形成低溫碳化絲，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)、牽伸通過生產(chǎn)溫度為900 14000C的高溫碳化爐，5個(gè)溫區(qū)的高溫處理形成高溫碳化絲，連續(xù)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)纖維表面處理機(jī) 構(gòu)對(duì)高溫碳化絲進(jìn)行表面處理，連續(xù)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)碳纖維上膠處理機(jī)構(gòu)對(duì)表面處理的高溫碳化絲進(jìn)行上膠處理，再連續(xù)驅(qū)動(dòng)，使碳纖維收卷、落筒收絲成軸，經(jīng)檢驗(yàn)后，合格的成品碳纖維絲裝箱、入庫。將成品碳纖維絲稱之為碳纖維產(chǎn)品?，F(xiàn)有的碳纖維生產(chǎn)エ藝過程中，在高溫碳化爐引絲エ序，都是采用如下步驟在高溫碳化爐爐溫達(dá)到900°C吋，采用耐高溫金屬絲，一般是含鎳鉻較高的金屬絲，將低溫碳化絲引過高溫碳化爐，其它生產(chǎn)條件不變，待碳化爐溫達(dá)到生產(chǎn)溫度1400°C，才將此時(shí)生產(chǎn)的碳纖維高溫絲收絲，也就是說，生產(chǎn)溫度1400°C前經(jīng)高溫碳化爐輸出的纖維絲只能作為廢品。如果設(shè)備發(fā)生故障，例如出現(xiàn)操作和設(shè)備問題造成斷絲，也要將爐溫度降至900°C再引絲。即使停車時(shí)間很短，只要是發(fā)生斷絲，也要降溫引絲。在每批原絲生產(chǎn)完畢，換新ー批原絲時(shí)，同樣也要降溫引絲。這種方法，主要是鎳鉻金屬在900°C時(shí)可以操作，溫度再升高將導(dǎo)致金屬絲非常軟甚至熔化，在爐溫由900°C 1400°C期間，造成能源和原料的損失是很大的，以我們500噸碳纖維生產(chǎn)線為例高溫碳化爐升溫速率為120°C /h,由900°C至1400°C要耗時(shí)4. 2小時(shí)，這段時(shí)間有如下?lián)p失高溫碳化爐電耗820KWX4. 2hX0. 6元/kwh = 2066元，實(shí)際上這段時(shí)間整個(gè)生產(chǎn)線都在運(yùn)行，其電能都是白白浪費(fèi)的。除高溫碳化爐生產(chǎn)線總用電功率為5200kw,其電耗為5200KWX4. 2hX0. 6元/kwh = 13104元，天然氣:130m3/hX4. 2hX3. 5 元/ m3 = 1911 元，天燃?xì)夤捃囎廛囐M(fèi):1000 元/hX4. 2h = 4200元，氮?dú)?00 m3/hX4. 2hX0. 5 元/ m3 = 1890 元，水60 m3/hX4. 2hX4. 8 元/ m3 =1210 元，原絲:210 根 XL 5g/mX4. 2hX7m/minX45 元/kg = 25005 元，所以，在這 4. 2 小時(shí)內(nèi)就有價(jià)值49386元的能源和原料的損失，而且是毎月都要正常和不正常的發(fā)生好幾起。全年下來，竟有上百萬元的損失，這還沒有加上人工和管理費(fèi)用，由于現(xiàn)有技術(shù)采用金屬絲作為高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲用具，致使有大量廢品碳纖維絲出現(xiàn)，造成原材料、能源的浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，對(duì)現(xiàn)有的高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法進(jìn)行實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，提供ー種方法科學(xué)合理，能夠節(jié)約能源、提高原材料利用率和降低生產(chǎn)成本，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、快速引絲，成品率高，質(zhì)量好的高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法，并提供結(jié)構(gòu)合理的高溫碳化爐。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是ー種高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法，它包括高溫碳化爐，其高溫碳化爐的生產(chǎn)溫度為900 1400°C，其特征是用一根鎳鉻金屬絲作為牽引用具，牽引用具的后端系有若干根碳纖維石墨化繩，系固若干根碳纖維石墨化繩的牽引用具從高溫碳化爐的入口穿入，再從其出口穿出，從而使得碳纖維石墨化繩貫穿且滯留于高溫碳化爐的兩端，使滯留于高溫碳化爐若干根碳纖維石墨化繩與牽引用具分離，將定量的低溫碳纖維碳化絲束與位于高溫碳化爐入口處的若干個(gè)碳纖維石墨化繩的其中一根外伸端固連，牽拉位于高溫碳化爐出口處，其碳纖維石墨化繩的外伸端，將低溫碳纖維碳化絲束勻速經(jīng)由高溫碳化爐入口、通過高溫碳化爐的5個(gè)溫區(qū)的高溫處理，從高溫碳化爐出ロ引出而形成高溫碳化絲束，待從高溫碳化爐出ロ引出的高溫碳化絲束達(dá)到規(guī)定的長度時(shí)，切斷；再重復(fù)進(jìn)行上述操作，連續(xù)生產(chǎn)碳纖維的高溫碳化絲束。
在位于所述高溫碳化爐出口一端的爐膛內(nèi)，置有利于牽引用具導(dǎo)出高溫碳化爐出ロ的三角形石墨塊。本發(fā)明的有益效果是，由于采用碳纖維石墨化繩與需要高溫處理的低溫碳纖維碳化絲束固連，碳纖維石墨化繩才是牽引低溫碳纖維碳化絲束的連接體，而ー根金屬絲鎳鉻只作為碳纖維石墨化繩的牽引用具，牽引用具只是方便碳纖維石墨化繩貫穿且滯留于高溫碳化爐的兩端，碳纖維石墨化繩具有耐高溫，在有惰性氣體保護(hù)下，可耐2500°C 3000°C的高溫；耐腐蝕性好,可耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的腐蝕；強(qiáng)度大,其抗拉強(qiáng)度可達(dá)30 50GPa，質(zhì)地柔軟，可系扣，編織，并與高溫碳化爐升溫曲線及其他設(shè)備相匹配的特性，纖維絲束離開低溫碳化爐后，高溫爐爐溫也達(dá)到生產(chǎn)溫度時(shí)，即可引絲，正常生產(chǎn)。其方法科學(xué)合理，能夠節(jié)約能源、提高原材料利用率，縮短了非生產(chǎn)時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、快速引絲，成品率高，質(zhì)量好；由于在高溫碳化爐出口一端的爐膛內(nèi)，置有利于牽引用具導(dǎo)出高溫碳化爐出口的三角形石墨塊，其結(jié)構(gòu)合理，方便碳纖維石墨化繩的牽引，縮短了牽引碳纖維石墨化繩所用時(shí)間。


圖I是高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法的高溫碳化爐剖視示意圖(與碳纖維石墨化繩固連的牽引用具穿入高溫碳化爐狀態(tài))。圖2是高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法的高溫碳化爐剖視示意圖(若干個(gè)碳纖維石墨化繩貫穿且滯留于高溫碳化爐的兩端狀態(tài))。圖3是高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法的高溫碳化爐剖視示意圖(碳纖維石墨化繩牽引碳纖維碳化絲束狀態(tài))。圖中1入口，2爐膛，3三角形石墨塊，4鎳鉻金屬絲，5碳纖維石墨化繩，6出口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。參照?qǐng)DI-圖3，本發(fā)明的高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法，包括高溫碳化爐，其高溫碳化爐的生產(chǎn)溫度為900 1400°C，用一根鎳鉻金屬絲4作為牽引用具，牽引用具的后端系有若干根碳纖維石墨化繩5，系固若干根碳纖維石墨化繩5的牽引用具從高溫碳化爐的入口 I穿入，再從其出ロ 6穿出，從而使得碳纖維石墨化繩5貫穿且滯留于高溫碳化爐的兩端，使滯留于高溫碳化爐若干根碳纖維石墨化繩5與牽引用具分離，將定量的低溫碳纖維碳化絲束與位于高溫碳化爐入口 I處的若干個(gè)碳纖維石墨化繩5的其中一根外伸端固連，牽拉位于高溫碳化爐出ロ 6處，其碳纖維石墨化繩5的外伸端，將低溫碳纖維碳化絲束勻速經(jīng)由高溫碳化爐入口 I、通過高溫碳化爐的5個(gè)溫區(qū)的高溫處理，從高溫碳化爐出ロ 6引出而形成高溫碳化絲束，待從高溫碳化爐出口引出的高溫碳化絲束達(dá)到規(guī)定的長度時(shí)，切斷；再重復(fù)進(jìn)行上述操作，連續(xù)生產(chǎn)碳纖維的高溫碳化絲束。在位于所述高溫碳化爐出口 6—端的爐膛2內(nèi)，置有利于牽引用具導(dǎo)出高溫碳化爐出口 6的三角形石墨塊3，使作為牽引用具的鎳鉻金屬絲沿著三角形石墨塊3的坡面前行而穿過高溫碳化爐的出口 6。經(jīng)過改進(jìn)的爐膛2內(nèi)具有三角形石墨塊3的高溫碳化爐，利用本發(fā)明的高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法，經(jīng)過8個(gè)月的試生產(chǎn)，取得顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明 目的和所述的效果。本發(fā)明不局限本具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域技術(shù)人員任何不經(jīng)過創(chuàng)造性的復(fù)制和改迸，應(yīng)視為本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法，它包括高溫碳化爐，其高溫碳化爐的生產(chǎn)溫度為900 1400°C，其特征是用一根鎳鉻金屬絲作為牽引用具，牽引用具的后端系有若干根碳纖維石墨化繩，系固若干根碳纖維石墨化繩的牽引用具從高溫碳化爐的入口穿入，再從其出口穿出，從而使得碳纖維石墨化繩貫穿且滯留于高溫碳化爐的兩端，使滯留于高溫碳化爐若干根碳纖維石墨化繩與牽引用具分離，將定量的低溫碳纖維碳化絲束與位于高溫碳化爐入口處的若干個(gè)碳纖維石墨化繩的其中一根外伸端固連，牽拉位于高溫碳化爐出口處，其碳纖維石墨化繩的外伸端，將低溫碳纖維碳化絲束勻速經(jīng)由高溫碳化爐入口、通過高溫碳化爐的5個(gè)溫區(qū)的高溫處理，從高溫碳化爐出口引出而形成高溫碳化絲束，待從高溫碳化爐出口引出的高溫碳化絲束達(dá)到規(guī)定的長度時(shí)，切斷；再重復(fù)進(jìn)行上述操作，連續(xù)生產(chǎn)碳纖維的高溫碳化絲束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法所用的高溫碳化爐，其特征是在位于所述高溫碳化爐出口一端的爐膛內(nèi)，置有利于牽引用具導(dǎo)出高溫碳化爐出口的三角形石墨塊。
全文摘要
一種高溫碳化爐碳纖維生產(chǎn)引絲方法，包括高溫碳化爐，其特點(diǎn)是一根鎳鉻金屬絲的后端系有若干根碳纖維石墨化繩，鎳鉻金屬絲從高溫碳化爐的入口穿入，再從其出口穿出，從而使碳纖維石墨化繩貫穿且滯留于高溫碳化爐的兩端，將定量的低溫碳纖維碳化絲束勻速經(jīng)通過高溫碳化爐的5個(gè)溫區(qū)的高溫處理而形成高溫碳化絲束，待從高溫碳化爐出口引出的高溫碳化絲束達(dá)到規(guī)定的長度時(shí)，切斷；再重復(fù)進(jìn)行上述操作，連續(xù)生產(chǎn)碳纖維的高溫碳化絲束。在位于高溫碳化爐出口一端的爐膛內(nèi)，置有利于牽引用具導(dǎo)出高溫碳化爐出口的三角形石墨塊。其方法科學(xué)合理，能夠節(jié)約能源、提高原材料利用率和降低生產(chǎn)成本，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、快速引絲，成品率高，質(zhì)量好。
文檔編號(hào)D01F9/12GK102691134SQ20121018620
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者丘立君, 劉樹權(quán), 呂延君, 周游, 寧臣, 張永明, 徐海龍, 解治友, 韓健 申請(qǐng)人:中鋼集團(tuán)江城碳纖維有限公司