一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106521711A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201610979298.4(22)申请日2016.11.08(71)申请人湖南大学地址410082湖南省长沙市岳麓区麓山南路2号(72)发明人李轩科叶崇言亚军黄东李保六刘洪波刘金水(74)专利代理机构北京中济纬天专利代理有限公司11429代理人陈立新(51)Int.Cl.D01F9/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉(57)摘要本发明公开了一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉，加热工作温度在2400～3000℃，包括石墨发热体、保护套管、铜电极、保温材料、炉壳、测温孔、液压升降机构和支撑架。整个炉体为卧式结构，石墨发热体由三段等长的等静压石墨管通过螺纹连接组成，在石墨发热体的两端安装有水冷式铜电极，在石墨发热体的外面安装有石墨套管，石墨套管与炉壳之间填充炭黑作为保温材料，炉壳上预留有测温孔，整个炉体下方安装有液压升降机构及支撑架。本发明将炭黑作为保温材料，大幅度的提高了保温性能，显著的减少热损耗；在炉体下方安装液压升降机构便于填充与更换保温炭黑；易于实现易损段石墨发热体的更换，显著降低运行成本，实现工业化应用。CN106521711ACN106521711A权利要求书1/1页1.一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉，其特征在于：包括石墨发热体(4)、保护套管(3)、铜电极(6)、保温材料(5)、炉壳(1)、测温孔(2)、液压升降机构(7)和支撑架(8)，整个炉体为卧式结构，石墨发热体(4)由三段等长的等静压石墨管通过螺纹连接组成，在石墨发热体(4)的两端安装有水冷式铜电极(6)，在石墨发热体(4)的外面安装有石墨保护套管(3)，石墨保护套管(3)与炉壳(1)之间填充炭黑作为保温材料(5)，炉壳(1)上预留有测温孔(2)，整个炉体下方安装有液压升降机构(7)及支撑架(8)，加热工作温度在2400～3000℃，。2.根据权利要求1所述的一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉，其特征在于：所述石墨发热体(4)的中间段为工作温区，温度可达3000℃，前后两段为辅助温区，温度可达2600℃，每段长度不少于300mm。3.根据权利要求1所述的一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉，其特征在于：所述铜电极(6)用于给石墨发热体本身通电流。4.根据权利要求1所述的一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉，其特征在于：所述的石墨保护套管(3)的材质为等静压细颗粒高纯石墨。5.根据权利要求1所述的一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉，其特征在于：所述保温材料(5)为经过2300℃石墨化处理的高纯炭黑。6.根据权利要求1所述的一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉，其特征在于：所述测温孔(2)是通过预埋在炭黑保温材料(5)中的石墨通管与石墨发热体(4)连通。7.根据权利要求1所述的一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉，其特征在于：所述液压升降机构(7)及支撑架(8)用于更换、填充炭黑时倾斜炉体。2CN106521711A说明书1/3页一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉技术领域[0001]本发明属于炭纤维连续长丝高温石墨化处理设备领域，具体涉及一种卧式直流电阻式连续超高温石墨化炉，用于高模量炭纤维连续长丝制备中的关键工序炭纤维的石墨化处理。背景技术[0002]所谓的高模量炭纤维是指经过2000～3000℃高温石墨化处理的炭纤维，因其具有优异的刚性及尺寸稳定性等特质，特别适用于昼夜温差大的太空环境，用它作为增强体可以制备出热膨胀系数为零的各种结构型和功能型复合材料，已成为解决外层空间结构及功能复合材料不可或缺的关键增强体。[0003]而高模量炭纤维的制备离不开连续式的超高温石墨化装备，目前我国自主研制的超高温石墨化炉保温材料通常使用PAN基炭纤维毡体、碳碳复合材料等(例如中国发明专利CN102797075A)，但是目前市场上的碳毡灰分含量高，通常在1000ppm以上，高温阶段溢出的挥发分会严重腐蚀石墨发热体，极大的降低石墨化炉的运行寿命。而炭黑经过2300℃以上石墨化处理后纯度高(≤40ppm)，保温效果好。但目前鲜有石墨化炉采用高纯炭黑作为保温材料，究其原因是因为炭黑粒度较小、粉尘大、填充、更换不易，导致其没有大规模广泛应用。[0004]由此可见，目前我国自主研制的超高温石墨化炉保温层的材质选择及结构设计方面仍存在不足之处，导致其超高温运行寿命短，尚不能完全满足制备高模量炭纤维连续长丝的要求，已严重制约了我国高模量炭纤维的国产化及产业化制备。发明内容[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种卧式直流电阻式连