炭纖維連續(xù)石墨化工藝:整個(gè)工藝由去漿、上漿裝置,烘干裝置,牽伸裝置和石墨化爐組成。為了避免炭纖維表面上漿劑中的氧在石墨化處理過程中對(duì)炭纖維產(chǎn)生氧化,炭纖維在進(jìn)行高溫?zé)崽幚砬耙热{,經(jīng)烘干后方可進(jìn)入石墨化爐。石墨導(dǎo)熱膜高溫爐在氬氣保護(hù)下于2000℃ 一3 000℃進(jìn)行高溫石墨化處理,最后經(jīng)過再上漿和烘干處理形成石墨纖維制品。杭州石墨導(dǎo)熱膜高溫爐設(shè)備通過調(diào)整電源的輸出功率和炭纖維的走絲速度可以獲得適合炭纖維石墨化的最高溫度和溫度分布。
不論是間歇石墨化爐還是連續(xù)石墨化爐, 實(shí)際都未能真正實(shí)現(xiàn)連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn),也不能真正滿足國內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)高純石墨材料的需求。近年來,多家企業(yè)聯(lián)合高校開展連續(xù)化生產(chǎn)裝備研發(fā),取得了很大的進(jìn)展。石墨導(dǎo)熱膜高溫爐設(shè)備株洲弗拉德科技有限公司開發(fā)出高溫連續(xù)石墨純化爐,采用電阻加熱,連續(xù)生產(chǎn),可導(dǎo)入惰性氣體或反應(yīng)氣體。株洲弗拉德科技有限公司進(jìn)行石墨超高溫連續(xù)純化裝備的研發(fā),成功開發(fā)出一種高溫立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐,可用于炭石墨類鋰離子電池負(fù)極材料的連續(xù)石墨化生產(chǎn)。石墨導(dǎo)熱膜高溫爐與艾奇遜石墨化爐相比,連續(xù)化設(shè)備的生產(chǎn)能力和效率都得到了大幅提高,能耗大大降低,有害氣體的排放也大為減少,這是未來石墨化爐發(fā)展的必然趨勢(shì)。
影響連續(xù)石墨化工藝的主要有以下幾個(gè)問題:首先是耐火層問題。由于電極自熱,而且還需要移動(dòng),所以這種工藝在操作上比較復(fù)雜,不如外熱法即間接加熱的連續(xù)石墨化工藝成熟。石墨導(dǎo)熱膜高溫爐因?yàn)橐幸粋€(gè)溫度在3000℃的溫區(qū),這就要求爐體耐火材料有較高的耐火度,但目前沒有如此高耐火度的耐火材料,也就是爐子沒有辦法達(dá)到如此高的石墨化的溫度。杭州3200度石墨導(dǎo)熱膜高溫爐設(shè)備解決的辦法只能是通過加厚保溫層,如加厚保溫炭黑,使熱量較少地傳到外層保溫層,同時(shí)采用水對(duì)爐子外層進(jìn) 行冷卻。另外一個(gè)問題就是如何快速地冷卻產(chǎn)品,從而使產(chǎn)品不被氧化。解決的方法是采用水冷,同時(shí)加保護(hù)氣體,如氮?dú)狻?/p>
石墨化爐在運(yùn)行中,爐溫達(dá)2300℃以上,導(dǎo)電電極與爐芯連結(jié)的一端就是在這樣的高溫下進(jìn)行工作。石墨導(dǎo)熱膜高溫爐導(dǎo)電電極的另一端與銅母線相連接,這就要保證與銅板的連接處的溫度要低于銅板的融化溫度,同時(shí),因?qū)щ婋姌O裸露在空氣中,必須在低于氧化溫度下工作。杭州石墨導(dǎo)熱膜高溫爐一定要進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。目前基本有兩種冷卻方式。