石墨化爐的結(jié)構(gòu)以及使用溫度:采用國外進口保溫材料和先進的爐膛結(jié)構(gòu),最高使用溫度高達3000℃。生產(chǎn)型高溫石墨化爐的爐體可一機多爐,一臺控制柜配幾個爐體。碳化爐設(shè)備采用PLC智能轉(zhuǎn)換,通過對各個爐體的輪流加熱。一爐加熱時,其它爐加料降溫,以提高設(shè)備、電力、場地的利用率,降低生產(chǎn)成本。碳化爐采用數(shù)顯化智能控溫系統(tǒng),全自動高精度完成測溫控溫過程,系統(tǒng)可按給定升溫曲線升溫,并可貯存二十條共400段不同的工藝加熱曲線。
碳纖維具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐燒蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、密度低和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能,是先進結(jié)構(gòu)復(fù)合材料最重要的增強材料,在航空、航天和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。碳化爐碳纖維在高溫石墨化爐中經(jīng)過2000℃-3000℃的高溫處理,進行石墨化,從而轉(zhuǎn)變成石墨纖維。間歇式碳化爐高性能石墨纖維制作的關(guān)鍵是高溫石墨化爐。目前工業(yè)化生產(chǎn)高性能石墨纖維并形成系列產(chǎn)品的國家是日本和美國,由于國外對我國高科技技術(shù)的封鎖和我國自身在此領(lǐng)域上的技術(shù)落后,我國高性能石墨纖維仍處于研制階段,水平與國外相比差距很大。
實驗高溫石墨化爐雖然都是采用電熱,但按其電熱的方式,可分為直接式和間接式,按作業(yè)方式可分為間歇式和連續(xù)式,按功能分為單一式和聯(lián)合式。上海碳化爐直接式是指電流要直接通過制品,因焦耳熱升溫,是以制品本身為電阻的電阻爐型。屬于直接式的爐型有艾奇遜爐和串接式爐。這兩者的區(qū)別在于艾奇遜爐需要在制品周圍填加電阻料。碳化爐電極和電阻料串聯(lián),而電極的電阻比電阻料的電阻要小得多,所以制品從本身電阻獲得的熱量較少,大部分是靠電阻料的傳熱而獲得石墨化所需熱量的,串接式爐在制品周圍則不需填加電阻料(在制品接頭處填加的少量填料主要是為了降低接觸電阻的)。電流全部通過制品本身,制品本身的電阻是石墨化所需熱量的惟一來源。
石墨化的表述很多,簡單來說,石墨化就是熱處理。碳化爐使原本分布雜亂無章的碳原子整齊排列。值得注意的是,不管是大規(guī)格的各向同性石墨,還是小規(guī)格的電刷、導(dǎo)電滑塊,甚至是鋰離子電池負極材料等一系列的炭—石墨制品,石墨化都是其工業(yè)生產(chǎn)過程的一個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。石墨化按照加熱方式可分為直接法和間接法,按照運行方式可分為間歇式和連續(xù)式。石墨化工藝是炭石墨類鋰離子電池負極材料生產(chǎn)的重要工藝,石墨化度 是鋰離子電池負極材料的重要指標。上海碳化爐在石墨化溫度提高到接近2200℃時,鋰離子電池負極材料的雜質(zhì)基本上已經(jīng)被排除。要對材料進行石墨化,就要用到加工設(shè)備——石墨化爐。