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一種超高溫石墨化爐的制作方法

文檔序號:12390016閱讀:527來源:國知局

本發(fā)明涉及一種超高溫石墨化爐,屬于高溫加熱裝置。



背景技術:

超高溫石墨化爐廣泛用于碳纖維、鱗片石墨、碳材料結構件(制品)、C/C復合材料制品、碳素材料和其他石墨材料的高溫石墨化。目前在超高溫石墨化過程中往往采用的是間歇式過程,效率低下,而且超高溫爐升降溫的范圍大,耗時耗能。



技術實現(xiàn)要素:

針對上述問題本發(fā)明將高溫爐劃分為不同的升溫區(qū)間,縮短了升溫范圍,減小了大范圍降溫造成的時間的浪費,提高了石墨化效率。

為此,本發(fā)明提供一種超高溫石墨化爐,它包括密閉系統(tǒng)部分、碳化部分、石墨化部分、進排氣部分、送出料部分、冷卻部分組成。

優(yōu)選地,初級預熱爐、二級預熱爐、高溫炭化爐、超高溫石墨化爐、冷卻爐各爐之間通過保溫密封系統(tǒng)相互密封隔絕。

優(yōu)選地,保溫密封系統(tǒng)中用的隔熱保溫材料為陶瓷纖維材料、石墨碳氈、石墨箔及碳碳復合材料中任意一種。

優(yōu)選地,初級預熱爐、二級預熱爐、高溫炭化爐爐中通過注氣通道、排氣通道通入N2進行保護。

優(yōu)選地,超高溫石墨化爐、冷卻爐爐中通過注氣通道、排氣通道通入Ar2進行保護。

優(yōu)選地,石墨化可以通過送料系統(tǒng)、運料軌道、收料系統(tǒng)實現(xiàn)自動進料過程。

優(yōu)選地,加熱棒材料為鉬絲或石墨棒

優(yōu)選地,初級預熱爐、二級預熱爐、高溫炭化爐的加熱溫度區(qū)間是室溫-2300℃,超高溫石墨化爐加熱溫度區(qū)間是室溫-3200℃。

本發(fā)明設計了進出料系統(tǒng),實現(xiàn)進出料的快速進行。并且設計了運料軌道,無論是片材還是粉末都能實現(xiàn)進出料過程。

本發(fā)明在內殼體與外殼體之間設計了具有容納冷卻水的冷卻水通道,能夠實現(xiàn)對高溫爐的快速降溫過程。

本發(fā)明創(chuàng)新性的通過在爐內運輸材料,避免了熱量過多的損失,產生的能源的浪費。

本發(fā)明設計了氮氣和氬氣保護系統(tǒng),提高了石墨化的效率和產品的質量。

本發(fā)明設計與超高溫石墨化工藝相結合,通過實驗設備實現(xiàn)送料、預熱1、預熱2、碳化、石墨化、冷卻和收料工藝步驟,整個工藝實施過程無需頻繁停爐以進行物料的冷卻和取放,工藝流程連續(xù)高效,并使得整個碳化加工過程更加穩(wěn)定可靠,且產品規(guī)格適應性強,無需后續(xù)拼接等操作,大大提高了產品利用率和適用性。

附圖說明

附圖1為本次發(fā)明的一個參考實例示意圖。

附圖1中,1-初級預熱爐;2-保溫密封系統(tǒng);3-二級預熱爐;4-高溫炭化爐;5-超高溫石墨化爐;6-冷卻爐;7-送料系統(tǒng);8-運料軌道;9-爐體;10-石墨化樣品;11-加熱棒;12-水道;13-注氣通道;14-排氣通道;15-保溫密封板;16-收料系統(tǒng)。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是與石墨化工藝相結合而提供一種超高溫石墨化設備,該超高溫石墨化設備的超高溫石墨化加工過程較為連續(xù)高效。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案,下面結合附圖來進一步詳細說明具體實施方案。

本發(fā)明石墨化樣品10由送料系統(tǒng)7送料系統(tǒng),通過運料軌道8原料通道到達初級預熱爐1,爐內設置加熱棒11,初級預熱爐1關閉保溫密封系統(tǒng)2通入氮氣保護,在初級預熱爐1中加熱由室溫到達1200℃,之后打開保溫密封系統(tǒng)2;進入二級預熱爐3中加熱由1200到1500℃;到高溫炭化爐4碳化爐中加熱保溫由1500到1800℃實現(xiàn)碳化過程;之后進入超高溫石墨化爐5,溫度由1800至2850℃,通入氦保護氣,在超高溫的環(huán)境下實現(xiàn)碳材料結構的變化,由sp3變?yōu)閟p2過程,最后進入冷卻爐6冷卻爐冷卻至室溫;通過收料系統(tǒng)16收集石墨化產品。

本發(fā)明將加熱過程分為幾個階段,使得各爐子不需要降溫至室溫,減小升降溫區(qū)間。由于在超高溫加熱過程是十分緩慢的,通過縮短爐子的升降溫區(qū)間,大大縮減了加熱所消耗的時間。因此本設計具有很高的工作效率。

本發(fā)明中通過送料系統(tǒng),當材料進入下一級爐子時,由上一級的爐子中的材料進行補充,能夠保證各個爐子都能夠得到不停的應用,使得能夠連續(xù)工作。

本發(fā)明通過水道12水循環(huán)通道,可以快速將各高溫爐降至特定的加熱初始溫度,可以根據材料性能,設計不同工藝,實現(xiàn)在不同加熱溫度區(qū)間的調整,和設計特定不同階段的加熱速率與保溫時間。

本發(fā)明設計在各個爐體9上設計有注氣通道13、排氣通道14進出氣口,通過外連接進出氣系統(tǒng),可以實現(xiàn)不同惰性氣體保護的要求。

在初級預熱爐1與二級預熱爐3之間,和二級預熱爐3與高溫炭化爐4之間的保溫密封系統(tǒng)2中的密封和保溫材料選用的是特種鋼材料;在高溫炭化爐4與超高溫石墨化爐5,和超高溫石墨化爐5與冷卻爐6之間的保溫密封系統(tǒng)2中密封和保溫材料需要承受3200℃的溫度所以選用的是石墨材料。

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