CN100349733C - 一种高温碳纤维复合材料炉管及其制造工艺 - Google Patents
一种高温碳纤维复合材料炉管及其制造工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100349733C CN100349733C CNB2005100432472A CN200510043247A CN100349733C CN 100349733 C CN100349733 C CN 100349733C CN B2005100432472 A CNB2005100432472 A CN B2005100432472A CN 200510043247 A CN200510043247 A CN 200510043247A CN 100349733 C CN100349733 C CN 100349733C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tube
- layer
- carbon fiber
- furnace tube
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
高温碳纤维复合材料炉管及其制造工艺，其结构特征为该复合材料炉管由三层结构组成，内层为高纯石墨内衬，中间层为Al2O3或SiC陶瓷管，外层为碳纤维复合无机高温粘结剂缠绕层。本发明既具有陶瓷管的耐高温特性，又具有充分的抗热疲劳特性和韧性，内部石墨衬里又提供了惰性保护层，可吸收气氛中的微氧和微量水，具有功能特性。本发明特别适合用作保护气氛下，氧及水含量要求极低情况下的保护加热炉管。
Description
(一)技术领域
本发明属于高温保护加热技术领域，特别适合用作碳纤维高温碳化炉炉管。
(二)技术背景
目前，高温炉炉管的材料主要采用耐热钢，Al2O3，SiC，石墨等，耐热钢可用于空气加热炉，但温度一般不超过1000℃，Al2O3和SiC管材可在空气介质中应用，最高使用温度可达到1500℃，但在高温下，该类管材致密性将大幅度下降，会出现管外部气体向管内部弥渗的现象，在高保护气氛要求的场合将不能使用，并且抗热疲劳性能较差，反复使用后易于开裂。石墨管耐高温性能好，热疲劳性能也好，高温下本身还能消耗炉管内气氛中的微量氧和微量水，但该类炉管要求必须在高纯保护气氛下使用，并且炉管内外均需要可靠保护。
在碳纤维生产过程中，高温碳化是一个必不可少的工序，其高温炉温度要求1400℃，炉管内部保护气体纯度要求微量氧和微量水必须低于1PPM，否则会影响产品质量。
目前的Al2O3和SiC炉管虽能满足温度要求，但都无法保证炉管内1400℃下的保护气氛纯度要求，并且炉管在使用几次后就会因为热疲劳而开裂。
(三)发明内容
针对目前各类高温管材的不足，本发明开发了一种高温碳纤维复合材料炉管及其制造工艺。
本发明高温碳纤维复合材料炉管及其制造工艺，其结构特征在于该复合材料炉管由三层结构组成，内层为高纯石墨管，中间层为陶瓷管，外层为碳纤维缠绕层。中间陶瓷管是本发明复合材料炉管的骨架，外部碳纤维缠绕层增加了本复合材料炉管的高温疲劳性能和韧性，内层石墨管在高温下与通过管壁渗入管内的微量氧及水份发生反应，生成CO及H2，起到保护炉管内产品免遭氧化的作用。本发明的制造工艺如下：
(1)以Al2O3或SiC为原料，烧制加工中间层陶瓷管。
(2)以Al2O3或SiC陶瓷管为骨架，将与无机高温粘结剂充分浸渍的碳纤维缠绕在陶瓷管外侧，在保护气氛下加热，使陶瓷管和碳纤维缠绕层紧密结烧在一起。
(3)将多段结构的高纯石墨管，利用石墨粘结剂将管段之间及管段与中间层陶瓷管内壁粘合。多段结构的石墨管，既有利于石墨管的加工成型，也有利于本发明的安装和使用。
为了防止高温下外部碳纤维缠绕层接触氧化性介质而导致性能下降，在碳纤维缠绕层的外侧表面再涂敷一层致密无机高温粘结剂。
本发明在三层结构的共同作用下，具有耐高温，抗热疲劳，强度大，并能提供管内气氛保护功能。
(四)附图说明
图1为发明结构示意图。
图中：1为碳纤维复合缠绕层，2为陶瓷管，3为石墨管。
1和2之间为紧密烧结型结构形式，2和3之间通过石墨粘结剂粘结在一起。
(五)具体实施方式
本发明采用分段组合加工方式完成整个制造过程。首先烧制加工中间层陶瓷管，然后在陶瓷管外侧缠绕碳纤维层，并在碳纤维缠绕层的最外侧涂敷一层致密的无机粘结剂，最后在陶瓷管内安装石墨管。具体实施过程如下：
实施例1
加工Al2O3陶瓷管，内径30mm，外径36mm，长度2000mm。
用12K碳纤维混合Al2O3高温粘结剂均匀缠绕在Al2O3陶瓷管外侧，缠绕厚度为1.5mm，将缠绕好的复合管置于烧结炉中烧结，烧结温度500℃，时间2小时。
加工高纯石墨管5根，每根长度400mm，外径29.5mm，内径25mm。
在每根石墨管的端部及外壁涂抹石墨胶，从已经加工好的复合材料管一端依次压紧粘劳塞入复合管，晾干后石墨管内衬便牢固地与陶瓷管粘合在一起。
将上述复合材料管用作碳纤维生产高温炉炉管，通入纯度为99.999％的高纯氮气作为保护气体，本发明的炉管生产出的碳纤维抗拉强度比单纯用Al2O3高温管生产出的碳纤维抗拉强度提高10％以上。
实施例2
按照实施例1的方法加工本法发明复合材料炉管，所不同的是中间层陶瓷管材质为SiC。用作碳纤维生产高温炉炉管后，用本发明的炉管生产出的碳纤维抗拉强度比单纯用SiC高温管生产出的碳纤维抗拉强度提高13％以上。。
Claims (2)
1、高温碳纤维复合材料炉管，其特征在于复合材料炉管由三层结构组成，内层为高纯石墨管，中间层为陶瓷管，外层为碳纤维缠绕层。
2、高温碳纤维复合材料炉管制造工艺，其特征如下：
(1)以Al2O3或SiC为原料，烧制加工中间层陶瓷管；
(2)以烧制的中间层陶瓷管为骨架，将经过与无机高温粘结剂充分浸渍的碳纤维缠绕在陶瓷管外侧，在保护气氛下加热，使陶瓷管和碳纤维缠绕层紧密结烧在一起，在碳纤维缠绕层的外侧表面再涂敷一层致密无机高温粘结剂；
(3)将多段结构的高纯石墨管，用石墨粘结剂将管段之间及管段与中间层陶瓷管内壁粘合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100432472A CN100349733C (zh) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | 一种高温碳纤维复合材料炉管及其制造工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100432472A CN100349733C (zh) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | 一种高温碳纤维复合材料炉管及其制造工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1693062A CN1693062A (zh) | 2005-11-09 |
| CN100349733C true CN100349733C (zh) | 2007-11-21 |
Family
ID=35352268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2005100432472A Expired - Fee Related CN100349733C (zh) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | 一种高温碳纤维复合材料炉管及其制造工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100349733C (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006038713A1 (de) * | 2006-05-10 | 2007-11-29 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Druckfester fluidbeaufschlagter Körper |
| CN101346016B (zh) * | 2007-07-09 | 2012-02-29 | 朱思银 | 一种碳素晶体发热板及其制备方法 |
| CN102205554A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-10-05 | 周玉林 | 一种超长碳素发热空心管的制备方法 |
| CN104708831B (zh) * | 2015-03-19 | 2017-03-08 | 沈阳市金鑫冷暖设备制造安装有限公司 | 使用碳纤维长丝缠绕制成叶轮组的方法 |
| CN105366937A (zh) * | 2015-08-31 | 2016-03-02 | 中天科技光纤有限公司 | 两种拉丝炉的复合保温装置 |
| CN106017183A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-10-12 | 太仓市顺邦防腐设备有限公司 | 高传热碳纤维石墨管 |
| CN107014206B (zh) * | 2016-09-01 | 2019-09-24 | 咸阳蓝光热工科技有限公司 | 陶瓷网式镶嵌炉管的成型方法 |
| CN107353040B (zh) * | 2017-07-24 | 2020-10-30 | 苏州宏久航空防热材料科技有限公司 | 一种真空绝热陶瓷基复合材料 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4007053A1 (de) * | 1989-03-21 | 1990-09-27 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Graphittiegel, verfahren zu seiner herstellung und verwendung |
| US6824862B2 (en) * | 2001-12-31 | 2004-11-30 | Sgl Carbon Ag | Fiber-reinforced ceramic composite |
-
2005
- 2005-04-18 CN CNB2005100432472A patent/CN100349733C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4007053A1 (de) * | 1989-03-21 | 1990-09-27 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Graphittiegel, verfahren zu seiner herstellung und verwendung |
| US6824862B2 (en) * | 2001-12-31 | 2004-11-30 | Sgl Carbon Ag | Fiber-reinforced ceramic composite |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1693062A (zh) | 2005-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100349733C (zh) | 一种高温碳纤维复合材料炉管及其制造工艺 | |
| JP2006517156A (ja) | 異なる密度に圧縮された膨張黒鉛粒子の層から成る断熱構造物、これらの構造物から製造した断熱要素 | |
| CN106946579B (zh) | 耐1500℃轻质刚性陶瓷纤维隔热瓦的制备方法 | |
| EA018081B1 (ru) | Гибкое изолирующее изделие | |
| JP6177289B2 (ja) | 溶鉱炉の内張り用複合材耐火物 | |
| US20040177609A1 (en) | Insulated exhaust manifold having ceramic inner layer that is highly resistant to thermal cycling | |
| CN200986066Y (zh) | 高效节能保温管 | |
| CN101818835B (zh) | 一种耐高温复合保温管及制造方法 | |
| CN111217617A (zh) | 一种超高温大型复杂炭/炭材料构件 | |
| CN101448636A (zh) | 耐压的流体加载的物体 | |
| KR20070077116A (ko) | 세라믹 매트릭스 적층체 | |
| JP2000327441A (ja) | 複合炭素質断熱材及びその製造方法 | |
| CN112142486A (zh) | 抗烧蚀碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法 | |
| KR101650035B1 (ko) | 고온용 세라믹 디스크 및 그 제조방법 | |
| CN111963785B (zh) | 复合保温管道 | |
| WO2005091902A2 (en) | Highly insulated exhaust manifold | |
| CN1303040C (zh) | 热结构沥青基炭／炭复合材料及其制备方法 | |
| He et al. | Improvement of high-temperature mechanical properties of heat treated Cf/geopolymer composites by Sol-SiO2 impregnation | |
| US20070151799A1 (en) | Catalytic fibrous exhaust system and method for catalyzing an exhaust gas | |
| CN114409423A (zh) | 一种耐高温轻质交替复合陶瓷隔热屏的制备方法 | |
| US7444805B2 (en) | Substantially fibrous refractory device for cleaning a fluid | |
| CN103727359A (zh) | 一种多凝泡沫玻璃材料的管道绝热施工方法及其装置 | |
| JPS61514A (ja) | 吹込管 | |
| CN212361081U (zh) | 复合保温管道 | |
| CN202392302U (zh) | 一种耐火管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Jinan Wisdom High-Temperature Materials Co., Ltd. Assignor: Shandong University Contract record no.: 2010370000421 Denomination of invention: High temp. carbon fibre composite furnace tube and mfg. tech. thereof Granted publication date: 20071121 License type: Exclusive License Open date: 20051109 Record date: 20100803 |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20071121 Termination date: 20100418 |