專利名稱：一種板條單元、制備方法及板條單元組裝的隔熱筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種板條單元、制備方法及應(yīng)用于高溫爐的由多片板條單元組裝的多瓣式隔熱筒。
背景技術(shù)：
高溫爐廣泛應(yīng)用于材料、能源、冶 金等領(lǐng)域，常用來提純、加熱、改性、制備產(chǎn)品等，從而導(dǎo)致隔熱材料消耗量日趨增加。各式的隔熱筒隨之應(yīng)運(yùn)而生，廣泛適用于多晶硅、單晶硅鑄錠爐、高壓氣淬爐、低壓燒結(jié)爐、真空燒結(jié)爐等設(shè)備的保溫材料。碳/碳復(fù)合隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)小、熱容量低、密度小、線膨脹系數(shù)小、耐高溫、耐熱沖擊強(qiáng)、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)、高純無污染等特點(diǎn)，因此爐用熱場材料逐步轉(zhuǎn)向碳/碳復(fù)合材料，而碳?xì)肿鳛橹圃焯?碳復(fù)合結(jié)構(gòu)材料和碳/碳復(fù)合隔熱材料的坯體材料，其消耗量也隨之增加。傳統(tǒng)型的單層隔熱筒由于形狀和厚度是固定的，存在著很多缺陷
I.隔熱效果是一定的，只適合在較窄的相應(yīng)的溫度區(qū)間。2.單層的整體隔熱筒在局部損壞時(shí)將會(huì)影響到其隔熱效果，一旦局部發(fā)生破壞整個(gè)隔熱筒將會(huì)無法使用，并且損壞部位不容易修復(fù)，很難達(dá)到隔熱筒的二次重復(fù)利用。3.表面容易受各種侵蝕，且不利于多次拆卸和安裝。目前，廣泛使用的隔熱筒需要達(dá)到相應(yīng)的厚度，我國保溫用碳?xì)謭A筒的制造方法主要有兩種
一、采用軟碳?xì)职谑牧现瞥傻谋赝采辖M成；
二、采用石墨軟氈體纏繞圓筒模具制作胚體，經(jīng)均勻滲入固化劑后加壓固化定型，后經(jīng)過碳化、石墨化處理得到固化碳?xì)直赝?如專利號200610136811. X)。這些傳統(tǒng)的制作方法制作隔熱筒時(shí)需要一系列特定的模具，前一種方法制備的碳?xì)直赝驳谋匦Ч话?，而且保溫系統(tǒng)擠占空間大，石墨在維修過程中易損壞導(dǎo)致使用壽命變短，對于大尺寸的石墨筒成型困難，同時(shí)軟氈容易吸附雜質(zhì)，較難清理；而后一種方法制備的固化碳?xì)直赝苍谔蓟透邷靥幚砉に囘^程中應(yīng)力難以釋放，層與層之間結(jié)合力不夠強(qiáng)，可能會(huì)導(dǎo)致分層。除此之外，隔熱筒的致密性和密度均勻性不易控制，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性存在一定的缺陷，導(dǎo)致儲存和運(yùn)輸過程容易損壞(空心圓筒，容易碎裂)。上述一系列問題使其制作成本高(每個(gè)保溫筒都要在模具上完成，模具數(shù)量有限的時(shí)候，會(huì)延長制作時(shí)間)，而且這種保溫筒為一個(gè)整體，若某一處損壞，需整體更換，導(dǎo)致使用成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服上述不足問題，提供一種板條單元，經(jīng)過精細(xì)化處理，隔熱性能優(yōu)異，避免了分層現(xiàn)象的發(fā)生；本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供板條單元的制備方法，精細(xì)化處理工藝簡單，易于加工生產(chǎn)；本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種板條單元組裝的隔熱筒，使用壽命長，便于拆卸和安裝，局部發(fā)生破壞后，只需對隔熱筒局部區(qū)域的板條單元進(jìn)行拆卸和更換，大幅度降低使用成本。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種板條單元，其特征是板條單元是由碳纖維氈經(jīng)固化處理、熱處理、機(jī)加工制成圓弧狀，板條單元的一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凹槽，另一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凸起，凹槽與凸起相匹配。所述板條單元由整體碳纖維氈制備而成，板條單元弧度為2 /n，其中n > 4。本發(fā)明一種板條單元的制法，包括固化處理、熱處理和機(jī)加工三步，具體工藝是 第一步固化處理將裁剪成塊體的碳纖維氈浸入樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-30%的樹脂-酒
精溶液中至充分吸收，取出后于室溫下放置至樹脂-酒精溶液不再下滴，然后將碳纖維氈放入弧形模具中，在60-100°C溫度、壓力I. 2X IO4-L 8 X IO4Pa條件下固化3_7h，再升溫到140-180°C深度固化 8-12h ；
第二步熱處理固化成型后的碳纖維氈放入高溫爐中在1200-1400°C碳化處理 48-72h，再放入真空石墨燒結(jié)爐中在2000°C以上石墨化處理120_144h ；
第三步機(jī)加工在熱處理后的碳纖維氈板條的兩個(gè)側(cè)壁上分別加工出凹槽和凸起，凹槽和凸起相匹配，得到板條單元。本發(fā)明板條單元組裝的隔熱筒，采用n塊弧度為2 /n的板條單元，相鄰板條單元的凹槽與凸起相互拼接，即制得圓形多瓣式隔熱筒，其中n > 4。所述n為優(yōu)選4-8。本發(fā)明提供的板條單元是由碳纖維氈經(jīng)固化處理、熱處理、機(jī)加工制得，由于板條單元是由整體氈制備而成，有效地避免因?yàn)闊崤蛎洰a(chǎn)生的應(yīng)力所引起的開裂，克服了多層保溫筒的分層現(xiàn)象；板條單元在結(jié)構(gòu)上采用兩個(gè)側(cè)壁分別設(shè)有凹槽和凸起，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便快捷。且本發(fā)明板條單元的制備方法工藝合理，保證板條單元的性能，制備成本低。本發(fā)明板條單元組裝的隔熱筒采用相鄰兩塊板條單元的相互拼接組裝成隔熱筒，多瓣式結(jié)構(gòu)，隔熱筒的大小通過增加或減少板條單元的數(shù)目n并相應(yīng)增加或減小板條單元的曲率半徑r和長度I實(shí)現(xiàn)，可以針對隔熱筒的局部損壞部分進(jìn)行局部替代修復(fù)，達(dá)到該隔熱筒可重復(fù)利用的目的，具有隔熱性能優(yōu)異，使用壽命長，便于儲存與運(yùn)輸，可進(jìn)行局部替代修復(fù)等特點(diǎn)，大幅降低使用成本等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明板條單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明多瓣式隔熱筒結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I.凹槽，2.凸起，3.板條單元，4.隔熱筒。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。實(shí)施例I
如圖I所示的一種板條單元，由碳纖維氈經(jīng)固化處理、熱處理、機(jī)加工制成的圓弧狀結(jié)構(gòu)，板條單元由整體碳纖維氈制備而成，板條單元弧度為2 /n，其中n = 16，板條單元的一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凹槽，另一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凸起，凹槽與凸起相匹配。具體步驟如下
第一步固化處理根據(jù)所需求的尺寸，確定多瓣式隔熱筒板條單元3的長度I、曲率半徑r和弧度2 /n，根據(jù)板條單元3的規(guī)格，設(shè)計(jì)與之相應(yīng)的板條單元模具，然后在板條單元模具上對碳?xì)诌M(jìn)行固化，將裁剪成塊體的碳纖維氈浸入樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的樹脂-酒精溶液中至充分吸收，取出后于室溫下放置至樹脂-酒精溶液不再下滴。之后放入弧形模具中，在60°C溫度下于I. 2 X IO4Pa固化3h后，升溫到140°C深度固8h。第二步熱處理固化成型后的碳纖維氈放入高溫爐中于1200°C碳化處理48h，再放入真空石墨燒結(jié)爐中于200(TC石墨化處理120h。第三步機(jī)加工在熱處理后的碳?xì)謮K體的兩個(gè)側(cè)壁上分別加工出凹槽I和凸起2，得到板條單元3。實(shí)施例2
采用實(shí)施例I制得的板條單元組裝隔熱筒，將16塊板條單元3相鄰兩塊依次通過凹槽和凸起相互拼接，即可制得圓筒形的多瓣式隔熱筒4，如圖2所示。實(shí)施例3
如圖I所示的一種板條單元，由碳纖維氈經(jīng)固化處理、熱處理、機(jī)加工制成的圓弧狀結(jié)構(gòu)，板條單元由整體碳纖維氈制備而成，板條單元弧度為2 /n，其中n = 8，板條單元的一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凹槽，另一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凸起，凹槽與凸起相匹配。具體步驟如下
第一步固化處理將裁剪成塊體的碳纖維氈浸入樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的樹脂-酒精溶液中至充分吸收，取出后于室溫下放置至樹脂-酒精溶液不再下滴。之后放入弧形模具中，在80°C溫度下于1.5X104Pa固化5h后，升溫到160°C深度固10h。第二步熱處理固化成型后的碳纖維氈放入高溫爐中于1300°C碳化處理60h，再放入真空石墨燒結(jié)爐中于2100°C石墨化處理132h。第三步機(jī)加工在熱處理后的碳?xì)謮K體的兩個(gè)側(cè)壁上分別加工出凹槽I和凸起2，得到板條單元3。實(shí)施例4
采用實(shí)施例3制得的板條單元組裝隔熱筒，將8塊板條單元3相鄰兩塊依次通過凹槽和凸起相互拼接，即可制得圓筒形的多瓣式隔熱筒4，類似圖2所示。實(shí)施例5
如圖I所示的一種板條單元，由碳纖維氈經(jīng)固化處理、熱處理、機(jī)加工制成的圓弧狀結(jié)構(gòu)，板條單元由整體碳纖維氈制備而成，板條單元弧度為2 /n，其中n = 4，板條單元的一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凹槽，另一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凸起，凹槽與凸起相匹配。具體步驟如下
第一步固化處理將裁剪成塊體的碳纖維氈浸入樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的樹脂-酒精溶液中至充分吸收，取出后于室溫下放置至樹脂-酒精溶液不再下滴。之后放入弧形模具中，在100°C溫度下于1.8X104Pa固化7h后，升溫到180°C深度固12h。第二步熱處理固化成型后的碳纖維氈放入高溫爐中于1400°C碳化處理72h，再放入真空石墨燒結(jié)爐中于2050°C石墨化處理144h。第三步機(jī)加工在熱處理后的碳?xì)謮K體的兩個(gè)側(cè)壁上分別加工出凹槽I和凸起2，得到板條單元3。實(shí)施例6
采用實(shí)施例5制得的板條單元組裝隔熱筒，將4塊板條單元3相鄰兩塊依次通過凹槽和凸起相互拼接，即可制得圓筒形的多瓣式隔熱筒4，類似圖2所示。
多瓣式隔熱筒4的大小可以通過增加或減少板條單元3的數(shù)目并相應(yīng)增加或減小板條單元3的曲率半徑r和長度I來實(shí)現(xiàn)。組成隔熱筒4的板條單元3的數(shù)目設(shè)為4-8之間較好。權(quán)利要求
1.一種板條單元，其特征是板條單元是由碳纖維氈經(jīng)固化處理、熱處理、機(jī)加工制成的圓弧狀結(jié)構(gòu)，板條單元的一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凹槽，另一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凸起，凹槽與凸起 相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的板條單元，其特征是所述板條單元由整體碳纖維氈制備而成，板條單元弧度為2 /n，其中n > 4。
3.權(quán)利要求I所述一種板條單元的制法，其特征是包括固化處理、熱處理和機(jī)加工三步，具體工藝是 第一步固化處理將裁剪成塊體的碳纖維氈放入樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-30%的樹脂-酒精溶液中充分吸收，取出后于室溫下放置至樹脂-酒精溶液不再下滴，然后將碳纖維氈放入弧形模具中，在60-100 V溫度、壓力I. 2 X IO4-L 8 X IO4Pa條件下固化3_7h，再升溫到140-180°C深度固化 8-12h ； 第二步熱處理固化成型后的碳纖維氈放入高溫爐中在1200-1400°C碳化處理48-72h，再放入真空石墨燒結(jié)爐中在2000°C以上石墨化處理120_144h ； 第三步機(jī)加工在熱處理后的碳纖維氈板條的兩個(gè)側(cè)壁上分別加工出凹槽和凸起，凹槽和凸起相匹配，得到板條單元。
4.權(quán)利要求I所述板條單元組裝的隔熱筒，其特征是采用n塊弧度為2/n的板條單元，相鄰板條單元的凹槽與凸起相互拼接，即制得圓形多瓣式隔熱筒，其中n > 4。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的板條單元組裝的隔熱筒，其特征是其中n為4-8。
全文摘要
本發(fā)明屬于隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域，一種板條單元，其特征是板條單元是由碳纖維氈經(jīng)固化處理、熱處理、機(jī)加工制成的圓弧狀結(jié)構(gòu)，板條單元的一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凹槽，另一個(gè)側(cè)壁上開設(shè)有凸起，凹槽與凸起相匹配。本發(fā)明板條單元是由整體氈制備而成，有效地避免因?yàn)闊崤蛎洰a(chǎn)生的應(yīng)力所引起的開裂，克服了多層保溫筒的分層現(xiàn)象，由板條單元組裝的隔熱筒為多瓣式結(jié)構(gòu)，可以針對隔熱筒的局部損壞部分進(jìn)行局部替代修復(fù)，達(dá)到該隔熱筒可重復(fù)利用的目的，具有隔熱性能優(yōu)異，使用壽命長，便于儲存與運(yùn)輸，可進(jìn)行局部替代修復(fù)等特點(diǎn)，大幅降低使用成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F27D1/04GK102748951SQ20121027014
公開日2012年10月24日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者戰(zhàn)麗姝, 施偉, 王兵, 譚毅 申請人:大連隆田科技有限公司