本发明涉及一种超高温石墨化炉,属于高温加热装置。
背景技术:
超高温石墨化炉广泛用于碳纤维、鳞片石墨、碳材料结构件(制品)、C/C复合材料制品、碳素材料和其他石墨材料的高温石墨化。目前在超高温石墨化过程中往往采用的是间歇式过程,效率低下,而且超高温炉升降温的范围大,耗时耗能。
技术实现要素:
针对上述问题本发明将高温炉划分为不同的升温区间,缩短了升温范围,减小了大范围降温造成的时间的浪费,提高了石墨化效率。
为此,本发明提供一种超高温石墨化炉,它包括密闭系统部分、碳化部分、石墨化部分、进排气部分、送出料部分、冷却部分组成。
优选地,初级预热炉、二级预热炉、高温炭化炉、超高温石墨化炉、冷却炉各炉之间通过保温密封系统相互密封隔绝。
优选地,保温密封系统中用的隔热保温材料为陶瓷纤维材料、石墨碳毡、石墨箔及碳碳复合材料中任意一种。
优选地,初级预热炉、二级预热炉、高温炭化炉炉中通过注气通道、排气通道通入N2进行保护。
优选地,超高温石墨化炉、冷却炉炉中通过注气通道、排气通道通入Ar2进行保护。
优选地,石墨化可以通过送料系统、运料轨道、收料系统实现自动进料过程。
优选地,加热棒材料为钼丝或石墨棒
优选地,初级预热炉、二级预热炉、高温炭化炉的加热温度区间是室温-2300℃,超高温石墨化炉加热温度区间是室温-3200℃。
本发明设计了进出料系统,实现进出料的快速进行。并且设计了运料轨道,无论是片材还是粉末都能实现进出料过程。
本发明在内壳体与外壳体之间设计了具有容纳冷却水的冷却水通道,能够实现对高温炉的快速降温过程。
本发明创新性的通过在炉内运输材料,避免了热量过多的损失,产生的能源的浪费。
本发明设计了氮气和氩气保护系统,提高了石墨化的效率和产品的质量。
本发明设计与超高温石墨化工艺相结合,通过实验设备实现送料、预热1、预热2、碳化、石墨化、冷却和收料工艺步骤,整个工艺实施过程无需频繁停炉以进行物料的冷却和取放,工艺流程连续高效,并使得整个碳化加工过程更加稳定可靠,且产品规格适应性强,无需后续拼接等操作,大大提高了产品利用率和适用性。
附图说明
附图1为本次发明的一个参考实例示意图。
附图1中,1-初级预热炉;2-保温密封系统;3-二级预热炉;4-高温炭化炉;5-超高温石墨化炉;6-冷却炉;7-送料系统;8-运料轨道;9-炉体;10-石墨化样品;11-加热棒;12-水道;13-注气通道;14-排气通道;15-保温密封板;16-收料系统。
具体实施方式
本发明的核心是与石墨化工艺相结合而提供一种超高温石墨化设备,该超高温石墨化设备的超高温石墨化加工过程较为连续高效。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图来进一步详细说明具体实施方案。
本发明石墨化样品10由送料系统7送料系统,通过运料轨道8原料通道到达初级预热炉1,炉内设置加热棒11,初级预热炉1关闭保温密封系统2通入氮气保护,在初级预热炉1中加热由室温到达1200℃,之后打开保温密封系统2;进入二级预热炉3中加热由1200到1500℃;到高温炭化炉4碳化炉中加热保温由1500到1800℃实现碳化过程;之后进入超高温石墨化炉5,温度由1800至2850℃,通入氦保护气,在超高温的环境下实现碳材料结构的变化,由sp3变为sp2过程,最后进入冷却炉6冷却炉冷却至室温;通过收料系统16收集石墨化产品。
本发明将加热过程分为几个阶段,使得各炉子不需要降温至室温,减小升降温区间。由于在超高温加热过程是十分缓慢的,通过缩短炉子的升降温区间,大大缩减了加热所消耗的时间。因此本设计具有很高的工作效率。
本发明中通过送料系统,当材料进入下一级炉子时,由上一级的炉子中的材料进行补充,能够保证各个炉子都能够得到不停的应用,使得能够连续工作。
本发明通过水道12水循环通道,可以快速将各高温炉降至特定的加热初始温度,可以根据材料性能,设计不同工艺,实现在不同加热温度区间的调整,和设计特定不同阶段的加热速率与保温时间。
本发明设计在各个炉体9上设计有注气通道13、排气通道14进出气口,通过外连接进出气系统,可以实现不同惰性气体保护的要求。
在初级预热炉1与二级预热炉3之间,和二级预热炉3与高温炭化炉4之间的保温密封系统2中的密封和保温材料选用的是特种钢材料;在高温炭化炉4与超高温石墨化炉5,和超高温石墨化炉5与冷却炉6之间的保温密封系统2中密封和保温材料需要承受3200℃的温度所以选用的是石墨材料。