[发明专利]一种将聚丙烯腈纤维制成碳纤维过程中的上架操作方法

说明书

本发明公开了一种将聚丙烯腈纤维制成碳纤维过程中的上架操作方法，包括依次对聚丙烯腈纤维进行上丝、编丝步骤、退丝长度复位步骤、穿氧化炉步骤、穿碳化炉步骤及表面处理步骤；本发明采用升温、穿炉协同进行的方式，主要内容包括：（1）确定氧化炉升温节点和需给定牵伸时的所达到的温度；（2）确定停车保温阶段未升温时期的氧化段牵伸、传动速度；（3）确定丝束接头全部进入第1个氧化炉后的传动速度；（4）确定穿低碳炉的时机；（5）确定穿低碳炉时的炉压范围。本发明使上架过程中的断丝、缠辊次数降到最低，并显著缩短了穿炉、分丝时间，提高生产效率，减少原丝消耗。

技术领域

本发明涉及一种将聚丙烯腈纤维制成碳纤维过程中的上架操作方法，属于碳纤维技术领域。

背景技术

聚丙烯腈基纤维（即，原丝）需经过预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理等工艺，才能得到最终的聚丙烯腈基碳纤维（简称为碳纤维）。

其中，在生产时，需将原丝按工位依次穿过氧化炉、低温碳化炉、高温碳化炉、表面处理槽等，直至到达收丝机，收卷为碳纤维成品，此过程称之为“上架”操作。在此过程中辅料、能源消耗与正常生产时基本相同，但并没有成品产出，因此需要缩短上架操作的时间。目前，上架操作的方法有两种：第一种是采取升温、穿炉同时进行的方法；第二种是：采用先穿炉、后升温的方法。

但是，上述两种操作方法至少存在如下问题：

（1）对于上述的第一种方法：在升温阶段由于炉体状态不稳定，不易判断穿炉时机，升温过程中的丝束与牵伸难以匹配，极易发生断丝、缠辊等事故；而处理事故会耗费大量人力、能耗、时间，反复穿炉产生的毛丝滞留在炉体内还会磨损纤维，堵塞排废管路，持续影响碳纤维质量。

（2）对于上述的第二种方法：虽然这种操作方式比较稳妥，发生断丝缠辊的几率很小；但是，其耗时长，原丝浪费严重，不符合低成本、大规模聚丙烯腈碳纤维的生产要求。

发明内容

为了克服上述不足，本发明旨在提供一种将聚丙烯腈纤维制成碳纤维过程中的上架操作方法，采取升温、穿炉协同的方法进行上架操作，减少断丝缠辊、缩短上架操作时间。

本发明提供了一种新的升温、穿炉协同“上架”操作方法。根据上架过程中的纤维运行状态将氧化升温分为三个阶段，并且给出每个阶段升温速率、传动牵伸、传动速度等工艺参数的相互匹配关系，按此方法操作能够最终达到减少断丝缠辊、缩短上架时间、提升生产效率的目的。

本发明提供的一种将聚丙烯腈纤维制成碳纤维过程中的上架操作方法，包括依次对聚丙烯腈纤维进行上丝、编丝步骤、退丝长度复位步骤、穿氧化炉步骤、穿碳化炉步骤及表面处理步骤（穿表面处理槽步骤）；其中，

在所述上丝、编丝步骤中：对1~N号氧化炉中的每一个氧化炉的加热温度进行设定，使每一个氧化炉进入第一升温阶段，以使氧化炉的中心位置的温度逐步升温至（X₁×70%）℃~（X₁×80%）℃；其中，X₁℃为第1个氧化炉的工艺温度；

在所述穿氧化炉步骤中：丝束依次穿过1~N号氧化炉；其中，当丝束接头运行至第1个氧化炉的中间层（氧化炉会分层，丝束在氧化炉内分层穿进穿出）的入口处时：对第1个氧化炉的加热温度进行设定，使第1个氧化炉进入第二升温阶段，以使第1个氧化炉的中心温度逐步升温至（X₁×70%+20）℃~（X₁×80%+20）℃；