炭纤维连续石墨化工艺:整个工艺由去浆、上浆装置,烘干装置,牵伸装置和石墨化炉组成。为了避免炭纤维表面上浆剂中的氧在石墨化处理过程中对炭纤维产生氧化,炭纤维在进行高温热处理前要先去浆,经烘干后方可进入石墨化炉。石墨导热膜高温加工在氩气保护下于2000℃ 一3 000℃进行高温石墨化处理,最后经过再上浆和烘干处理形成石墨纤维制品。成都石墨导热膜高温加工设备通过调整电源的输出功率和炭纤维的走丝速度可以获得适合炭纤维石墨化的最高温度和温度分布。
石墨化炉的结构以及使用温度:采用国外进口保温材料和先进的炉膛结构,最高使用温度高达3000℃。生产型高温石墨化炉的炉体可一机多炉,一台控制柜配几个炉体。石墨导热膜高温加工设备采用PLC智能转换,通过对各个炉体的轮流加热。一炉加热时,其它炉加料降温,以提高设备、电力、场地的利用率,降低生产成本。石墨导热膜高温加工采用数显化智能控温系统,全自动高精度完成测温控温过程,系统可按给定升温曲线升温,并可贮存二十条共400段不同的工艺加热曲线。
石墨化炉受工艺限制,车间周围要设置循环水供、回水管沟、母线地沟,并且石墨化炉炉头、炉尾需要大量循环水冷却,尤其外冷时循环水渗漏地面尤其容易发生沉降。石墨导热膜高温加工并且炉体运行时头、尾地面温度有时能达到上百度,管沟、地面膨胀、收缩频繁,排水管沟裂纹极易造成地沟漏水。超高温石墨导热膜高温加工设备针对石墨化车间发生的几起煤气中毒事件分析,最终认定造成煤气扩散的主要部位还是地面下沉缝隙、采暖沟、检查井等部位。因此要防止煤气中毒事件再次发生,必须堵住漏洞、及时疏散。
影响连续石墨化工艺的主要有以下几个问题:首先是耐火层问题。由于电极自热,而且还需要移动,所以这种工艺在操作上比较复杂,不如外热法即间接加热的连续石墨化工艺成熟。石墨导热膜高温加工因为要有一个温度在3000℃的温区,这就要求炉体耐火材料有较高的耐火度,但目前没有如此高耐火度的耐火材料,也就是炉子没有办法达到如此高的石墨化的温度。成都超高温石墨导热膜高温加工设备解决的办法只能是通过加厚保温层,如加厚保温炭黑,使热量较少地传到外层保温层,同时采用水对炉子外层进 行冷却。另外一个问题就是如何快速地冷却产品,从而使产品不被氧化。解决的方法是采用水冷,同时加保护气体,如氮气。
不论是间歇石墨化炉还是连续石墨化炉, 实际都未能真正实现连续化工业生产,也不能真正满足国内外市场对高纯石墨材料的需求。近年来,多家企业联合高校开展连续化生产装备研发,取得了很大的进展。石墨导热膜高温加工设备株洲弗拉德科技有限公司开发出高温连续石墨纯化炉,采用电阻加热,连续生产,可导入惰性气体或反应气体。株洲弗拉德科技有限公司进行石墨超高温连续纯化装备的研发,成功开发出一种高温立式连续感应加热炉,可用于炭石墨类锂离子电池负极材料的连续石墨化生产。石墨导热膜高温加工与艾奇逊石墨化炉相比,连续化设备的生产能力和效率都得到了大幅提高,能耗大大降低,有害气体的排放也大为减少,这是未来石墨化炉发展的必然趋势。