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：
：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。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。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。技术实现要素：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续超高温石墨化炉。该设备的特点是将高纯炭黑作为保温材料，可以大幅度的提高保温性能，显著的减少热损耗；在石墨发热体外面安装保护套管便于更换损坏的石墨发热体；在炉体下方安装液压升降机构便于填充与更换保温炭黑；三段式螺纹连接结构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。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：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。其特征在于：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保护套管，石墨保护套管与炉壳之间填充高纯炭黑作为保温材料，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。所述石墨发热体由三段等长的等静压石墨管通过螺纹连接，其中中间段为工作温区，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。所述铜电极用于给石墨发热体本身通电流。所述的保护套管的材质为等静压细颗粒高纯石墨。所述保温材料为经过2300℃石墨化处理的高纯炭黑。所述测温孔是通过预埋在炭黑保温层中的石墨通管与石墨发热体连通。所述液压升降机构及支撑架用于更换、填充炭黑时倾斜炉体。本发明与现有技术相比具有以下优点：1、将炭黑作为保温材料，不仅可以大幅度的提高保温性能，显著的减少热损耗，同时可以大幅度的延长石墨化炉的运行寿命。2600℃连续运行时间可以稳定在3月以上。2、在石墨发热体外面安装保护套管便于更换损坏的石墨发热体；在炉体下方安装液压升降机构及支撑架便于填充与更换保温炭黑。3、石墨发热体采用三段式螺纹连接结构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。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本发明的的结构示意图；图2为本发明的炉体与液压升降机构、支撑架结构示意图。附图标记说明:1—炉壳；2—测温孔；3—保护套管；4—石墨发热体；5—保温材料；6—铜电极；7—液压升降机构；8—支撑架；具体实施方式实施例1如图1所示，本发明包括石墨发热体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之间填充高纯炭黑作为保温材料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。石墨发热体4由三段等长的等静压石墨管通过螺纹连接，其中中间段为工作温区，温度可达3000℃，前后两段为辅助温区，温度可达2600℃，其中每段长度不少于300mm。铜电极6主要用于给石墨发热体4本身通电流。保护套管3的材质为等静压细颗粒高纯石墨。保温材料5为经过2300℃石墨化处理的高纯炭黑。本实施例为本发明的一个具体实施方式，具体为以下步骤：步骤1：首先用高纯氩气对石墨发热体及保温层中的空气进行置换，待炉内各位置氧含量≤5ppm，露点≤-40℃时，开始给电升温；步骤2：采用电阻直接加热的形式，以5℃/min的加热速率把石墨发热体整体加热到2600℃，然后保温；步骤3：将炭纤维以2m/min的速度从石墨化炉的左端进入石墨马弗炉膛，经过2600℃连续处理，处理后的炭纤维从右端炉口离开，进入下一道处理工序，以此工艺制备的炭纤维模量可以高达600GPa以上，连续运行寿命可达3月以上。步骤4：当保温炭黑损坏需要更换时，启用液压升降机构抬起炉体的一端，使炭黑彻底从炉膛流出，同时也便于填充、密实更新的炭黑。实施例2本实施例为本发明的一个具体实施方式，具体为以下步骤：将实施例1中步骤2中把石墨发热体的整体加热到2800℃，然后保温；以此工艺制备的炭纤维模量可以高达800GPa以上，连续运行寿命可达1月以上。当石墨化炉发热体损坏以后，仅需替换三段马弗中损坏的部分，然后可以重新启用。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。当前第1页1 2 3