[发明专利]一种单晶炉碳/碳复合材料隔热屏及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料隔热屏，具体涉及一种采用拼装方式的单晶炉用碳/碳复合材料隔热屏。

背景技术

碳/碳复合材料隔热屏广泛应用于直拉单晶炉等高温工业设备中，其性能及寿命对单晶炉运行的降低能耗，减轻污染具有关键作用。一般碳/碳隔热屏的制备采用等温化学气相沉积（CVD）或碳布缠绕固化的致密化工艺，均为整体圆筒结构。等温CVD技术，是碳/碳材料致密化工艺中最常用，最简便的一种方法，可实现批量生产，单由于存在瓶颈效应，工艺过程中需多次出炉、翻转并加工去除表面硬壳，造成工艺周期长，效率低下，同时必须留有较大的加工余量，造成成本居高不下。碳布缠绕固化的致密化工艺，是采用树脂体系进行致密处理的工艺，存在着工艺复杂，产品性能不均匀等问题，一是所用设备种类多，且需较大的容积；二是在碳化及高温处理中易变形、开裂，尤其是即使处理到很高的温度，仍存在杂质多，使用寿命短等缺点。因此，不论是采用等温CVD技术还是采用碳布缠绕固化的技术制备隔热屏，均不利于稳定产品质量，提高生产效率并降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种采用拼装方式的单晶炉用碳/碳复合材料隔热屏，解决了其他结构及成型工艺周期长，效率低，成本高的缺点。

本发明的技术方案如下：一种单晶炉用碳/碳复合材料隔热屏，包括上圈、下圈、侧板，上圈下圈的内径均为600～1200mm，外径为640～1300mm，高度为30～50mm，在距上圈下部及下圈上部15～25mm处有盖台阶面，深度为10～25mm，在台阶面处中间位置有M8～M16的螺纹孔，孔间距为28～50mm；所述侧板规格为（450mm～720mm）×（25mm～50mm）×（8mm～12mm），上下端有M8～M16的螺纹孔，螺纹孔的数量为65～150件；上圈、下圈、侧板之间通过碳螺钉固定，其规格为（M8～16）×（18～35mm），数量为75～130件；

一种单晶炉用碳/碳复合材料隔热屏的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备上下圈，选用体积密度为1.5～1.6g/cm³的碳/碳复合材料加工，其中屏上圈及下圈的内径均为600～1200mm，外径为640～1300mm，高度为30～50mm，在距上圈下部及下圈上部15～25mm处加盖台阶面，深度10～25mm，在台阶面处中间位置打M8～M16的螺纹孔，孔间距为28～50mm；

步骤二：选择体积密度为1.2～1.4g/cm³的碳/碳复合材料加工碳条，作为侧板，其规格为（450mm～720mm）×（25mm～50mm）×（8mm～12mm），上下端打M8～M16的螺纹孔，螺纹孔的数量为65～150件；

步骤三：选择体积密度为1.6g/cm³的碳/碳复合材料加工碳螺钉，规格为（M8～16）×（18～35mm）；数量为75～130件；

步骤四：装配，按下圈连接碳条，再连接上圈的顺序组装完成。

步骤二中的碳/碳复合材料的密度范围为1.2～1.8g/cm³。

步骤二中碳条可采用碳板经加工剪切而成。

本发明的显著效果在于：采用的新型结构隔热屏，其结构中碳圈，碳条及碳螺钉等均为板材裁切加工而成，可实现批量生产，且产品性能均匀稳定。解决了其他结构及成型工艺周期长，效率低，成本高的缺点，通过本发明制备隔热屏，工艺简便，成本低廉。

附图说明

图1为隔热屏结构平面示意图

图2为隔热屏结构俯视图

图中：1上圈，2下圈，3碳螺钉，4侧板

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

（1）根据要求制备内径800mm，壁厚20mm，高度700mm的隔热屏，首先制备上下圈，选用体积密度为1.6g/cm³的碳/碳复合材料加工，其中上圈及下圈的内径均为1000mm，外径为860mm，高度为40mm，在高度20mm处加盖台阶面，深度15mm，在台阶面处中间位置打M12的螺纹孔，孔间距为40mm；

（2）选择体积密度为1.4g/cm³的碳/碳复合材料加工碳条，作为侧板，其规格为660×40×10mm，上下端打M12的螺纹孔，数量为65件；

（3）选择体积密度为1.6g/cm³的碳/碳复合材料加工碳螺钉，规格为M12×25mm，数量为130件；