一种用于生产连续碳纤维的低温碳化炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101956250A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101956250A(43)申请公布日2011.01.26(21)申请号201010285241.7(22)申请日2010.09.17(71)申请人西安航科等离子体科技有限公司地址710119陕西省西安市高新区新型工业园信息大道17号(72)发明人王浩静范立东刘福杰王红飞李福平程璐(74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211代理人王少文(51)Int.Cl.D01F9/12(2006.01)D01F9/32(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种用于生产连续碳纤维的低温碳化炉(57)摘要本发明属于一种用于生产连续碳纤维的低温碳化炉，包括炉体、设置在炉体内的炉膛、炉体和炉膛之间的依次设置的保温层、耐火层和加热元件以及设置在炉体上贯通炉膛和大气的排气管，靠近束丝入口的炉膛上壁面与水平面成2～30°夹角且该处炉膛上壁面的高度沿纤维丝束运行方向线性增加。本发明解决了现有碳化炉的炉膛结构不合理导致碳纤维碳化时的产生的废气排出不畅、废气堆积的技术问题，本发明保证了预氧化纤维碳化过程的稳定化和连续化，提高碳纤维的生产效率。CN109562ACN101956250A权利要求书1/1页1.一种用于生产连续碳纤维的低温碳化炉，包括炉体(1)、设置在炉体(1)内的炉膛(2)、炉体(1)和炉膛(2)之间的依次设置的保温层(4)、耐火层(3)和加热元件(5)以及设置在炉体上贯通炉膛和大气的排气管(6)，其特征在于：所述靠近束丝入口(11)的炉膛上壁面与水平面成2～30°夹角且该处炉膛上壁面的高度沿纤维丝束(10)运行方向线性增加。2.根据权利要求1所述的用于生产连续碳纤维的低温碳化炉，其特征在于：所述靠近束丝入口(11)的炉膛上壁面与水平面成5～20°夹角。3.根据权利要求1或2所述的用于生产连续碳纤维的低温碳化炉，其特征在于：所述靠近束丝出口(12)的炉膛的上壁面与水平面成2～30°夹角且该处炉膛上壁面的高度沿纤维丝束(10)运行方向线性减小。4.根据权利要求2所述的用于生产连续碳纤维的低温碳化炉，其特征在于：所述靠近束丝出口(12)的炉膛的上壁面与水平面成5～20°夹角。2CN101956250A说明书1/3页一种用于生产连续碳纤维的低温碳化炉技术领域[0001]本发明属于新型材料生产领域，涉及一种碳纤维生产设备，具体地说是一种用于生产连续碳纤维的低温碳化炉。背景技术[0002]碳纤维是一种新型碳材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、低热膨胀、高导电和导热、自润滑等一系列优异性能；而且作为纤维还具有柔软性和可编、可纺织性，被广泛应用于航天航空、国防军事等尖端领域以及高级体育休闲用品、医疗器械等民用工业，成为先进复合材料的主要增强体之一，被誉为21世纪中最有生命力的新型材料。[0003]在聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产过程中，通常将PAN原丝在200-300℃空气气氛中进行预氧化处理制得预氧化纤维，然后将预氧化纤维先后在300-900℃和1000-1800℃的惰性气氛中分别进行低温碳化和高温碳化处理制得含碳量在90％以上的碳纤维，接着将上述碳纤维在2000-3000℃惰性气氛中进行石墨化处理而制得高模量碳纤维(也称石墨纤维)。其中，在上述碳化过程中，预氧化纤维由耐热梯形结构通过交联、缩聚等反应转化为具有乱层石墨结构的碳纤维；伴随着上述结构转化，约有30-40％的质量(相对于预氧化纤维)以碳化废气和小分子副产物的形式热解逸出，并随碳化炉内的惰性气体一起通过排气口排出到碳化炉外的废气处理系统。如图1所示，为原有低温碳化炉的结构示意图，其中，(a)为碳化炉工作过程中产生的碳化废气及其流向示意图，(b)为碳化过程中焦油等附着物在碳化炉的丝束进口和出口的内侧、顶部及其周围的附着情况，并表明这些附着物下滴在碳纤维上的状态；从图1中可以看出，在碳纤维生产过程中，由于碳化炉的炉膛2结构设计不合理，致使碳化废气14排出不畅，部分碳化废气14在炉内冷凝成焦油15附着在碳化炉的丝束进口11和丝束出口12的内侧、顶部及其周围处；焦油15在炉内壁沉积一定程度将出现焦油下滴，污染纤维丝束10，轻则变硬、发脆，重则断丝，从而影响碳纤维的连续化生产，降低碳纤维的生产效率。发明内容[0004]为了解决现有碳化炉的炉膛结构不合理导致碳纤维碳化时的产生的废气排出不畅、废气堆积的技术问题，本发明提供一种用于生产连续碳纤维的低温碳化炉。[0005]本发明的技术解决方案为：[0006]一种用于生产连续碳纤维的低温碳化炉，包括炉体1、设置在炉体1内的炉膛2、炉体1和炉膛2之间的依次设置的保温层4、耐火层3和加热元件5以及设置在炉体上