[发明专利]碳纤维预氧化设备

权利要求书

1.一种碳纤维预氧化设备，包括物料输送系统和热处理系统，其特征在于，物料输 送系统包含放丝机(1)、张力站Ⅰ(2)、导向辊(3)、张力站Ⅱ(4)，放丝机(1) 的放丝速度为0.2-2m/min；其中，张力站由辊、轴承、框架、控制程序和人机界面控制组 成；

热处理系统包含不锈钢管表面电加热单元(13)、不锈钢管内部热空气加热单元、不 锈钢管外部炉膛中热空气加热单元；其中，不锈钢管内部热空气加热单元包括热空气进口 Ⅰ(11)、热空气出口(12)、走丝通道(15)；不锈钢管外部炉膛中热空气加热单元包 括热空气进口Ⅱ(8)、热处理分配管(9)、炉膛(10)，炉膛(10)中并排多根不锈钢 管(7)，钢管内部作为走丝通道。

2.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化设备，其特征在于炉膛(10)中并排多根不 锈钢管(7)的个数为1～9根，从上至下依次排列。

3.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化设备，其特征在于物料输送系统中放丝机放 丝速度v₀、张力站Ⅰ(2)和张力站Ⅱ(4)中五辊机的线速度v₁和v₂，速度范围为0.2-2m/min， v₂大于v₁时，对纤维施加正牵伸；v₂等于v₁时，对纤维施加零牵伸；v₂小于v₁时，对纤 维施加负牵伸。

4.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化设备，其特征在于物料输送系统中五辊机材 质采用碳钢镀铬，镀铬厚度为0.2mm，导向辊(3)材质采用陶瓷。

5.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化设备，其特征在于热处理系统中不锈钢管表 面电加热单元(13)为镍铬合金丝，缠绕在不锈钢管(7)的表面，采取电加热的形式加 热。

6.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化设备，其特征在于热处理系统中不锈钢管内 部热空气加热单元通过在不锈钢管走丝通道(15)中通热空气，热空气从进口Ⅰ(11)进， 从热空气出口(12)出。

7.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化设备，其特征在于热处理系统中不锈钢管外 部炉膛中热空气加热单元通过在预氧炉热空气进口Ⅱ(8)通入热空气，从热处理分配管 (9)进入氧化炉炉膛中。

8.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化设备，其特征在不锈钢管内走丝腔体的温度 通过炉膛内热空气温度、不锈钢管表面电阻丝加热温度和炉膛内热空气温度进行调控为 150～350℃，沿纤维轴向温度均匀性为±0.5℃。

9.根据权利要求1所述的一种碳纤维预氧化设备，其特征在于预氧炉中不锈钢管(7) 长度为4-8m，纤维有效加热长度为4～72m，纤维的有效加热时间为2～360min。

10.一种生产碳纤维的方法，采用上述权利要求1～9所述的任一种碳纤维预氧化设 备，其特征在于原丝经放丝机(1)开卷后，经张力站Ⅰ(2)和导向辊(3)，进入预氧 炉中第九层不锈钢管内部走丝通道中进行热处理，经右侧导向辊转向后进入第八层不锈钢 管，丝束在炉膛中依次往复前行，最终在第一层不锈钢管右侧出预氧炉，经导向辊至张力 站Ⅱ(4)，然后进入后续低温碳化炉、高温碳化炉、表面处理、上浆干燥，最终得到碳 纤维。