ICS 25.180.10 CCS K 60 JC 中华人民共和国建材行业标准 JC/T2632—2021 碳纤维生产用高温碳化炉技术条件 Technical specifications of high-temperature carburetorfor carbonfiberproduction 2021-12-02发布 2022-04-01实施 中华人民共和国工业和信息化部发布 JC/T2632—2021 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国建筑材料联合会提出并归口。 本文件负责起草单位：威海光威精密机械有限公司、建筑材料工业技术监督研究中心 本文件参加起草单位：威海光威复合材料股份有限公司、威海拓展纤维有限公司、山东光威碳纤维 产业技术研究院、北京化工大学、工业和信息化部威海电子信息技术综合研究中心、威海市计量所。 本文件主要起草人：侯焕斌、王桓、丛宗杰、姜元虎、白贤荣、张月义、高爱君、于洋、侯会文、 徐显亮、阮熙仑、孙海铭、李世辉、郭辉、刘清霞、曹进喜。 本文件为首次发布。 JC/T2632—2021 碳纤维生产用高温碳化炉技术条件 1范围 本文件规定了碳纤维生产用高温碳化炉的分类和标记、一般要求、要求、试验方法、验收以及标志、 包装、运输和贮存。 本文件适用于最高温度标称值在1200℃～1800℃的碳纤维连续制备的高温碳化炉。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于 本文件。 GB/T10066.1一2019电热和电磁处理装置的试验方法第1部分：通用部分 GB/T10066.4一2004电热设备的试验方法第4部分：间接电阻炉 GB/T10067.1一2019电热和电磁处理装置基本技术条件第1部分：通用部分 GB/T10067.4—2005 5电热装置基本技术条件第4部分：间接电阻炉 3术语和定义 GB/T10066.4一2004界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 高温碳化炉high-temperaturecarburetor 在保护气体低正压条件下，满足碳纤维连续高温碳化工艺要求的电加热装置。 3. 2 石墨腔 graphitecavity 设置在炉腔内部，以石墨为材料，将碳纤维与炉腔内其他元件间隔开的腔体。 3. 3 有效宽度 effectivewidth 高温碳化炉设计时规定并在图样上标明的石墨腔的宽度空间尺寸。 3. 4 工作区尺寸dimensionsofworkingzone 石墨腔内部的标称加热范围。加热区长度为高温碳化炉设计时规定并在图样上标明的炉内布置加热 元件的纵向范围，宽度为石墨腔的内宽度尺寸，高度为石墨腔的内高度尺寸。 4分类和标记 4.1分类 JC/T2632—2021 高温碳化炉（THL)按最高温度标称值和有效宽度分类，常用炉型见表1，特殊规格尺寸由供需双方 协商确定。 表1 常见炉型 最高温度标称值 有效宽度 序号 ℃ mm 1 000 2 1 500 1 600 3 2 000 4 3 000 5 1 000 6 1 500 1800 7 2 000 8 3 000 4.2标记 高温碳化炉的标记按产品名称、最高温度标称值、有效宽度和本文件号的顺序依次标记。 示例：符合本文件，最高设计温度1800℃，有效宽度1000mm的高温碳化炉标记为： THL1800-1000-JC/T 2632—2021 5 一般要求 5.1总体要求 5.1.1高温碳化炉应符合GB/T10067.4—2019中5.1和5.2的规定。 5.1.2在正常工作条件下，炉衬的使用期限，对耐火纤维制品使用期限应不小于1500d；对碳素纤维 隔热材料的使用寿命期限应不小于750d。 5.1.3 满足设计要求的正常工作条件下，加热元件的使用期限应符合表2的规定。 表2加热元件使用期限 工作温度 使用期限 序号 ℃ h 1 ≤1600 ≥15000 2 >1600，≤1800 ≥10000 5.2设计 5.2.1 结构 高温碳化炉主要由炉体和控制器组成（见图1)。炉体为卧式结构，两端为开式，以通过经高温碳 化处理后的碳纤维。炉体由炉壳、炉衬、加热元件、石墨腔、冷却系统和保护气体系统等部分组成。控 制器由测量、控制和记录部分组成。 2 JC/T2632—2021 1 5 6 4 9 标引序号说明： 1一一输入纤维： 2—--炉壳： 3—-—炉衬： 4——加热元件； 5——石墨腔； 6控制器： 7——冷却系统： 8- 保护气体系统： 9- 输出碳纤维。 图1 高温碳化炉示意图 5.2.2总体设计 5.2.2.1 高温碳化炉各部分应布局合理，且为易损件的维修和更换留有足够的空间。 5.2.2.2 炉体上应根据生产工艺设计废气排放口，排出的废气必须经废气处理装置处理并达到相关排 放标准后方可排至大气。 5.2.2.3高温碳化炉应按运行在50Hz、三相四线380V交流电网下设计，控制电路供电220V设计。 5.2.2.4高温碳化炉每个区段应根据其有效宽度分别设置不同数量的测温传感器来实时监控炉内温度。 对于最高工作温度不超过1500℃的区段，应采用热电偶作为测温传感器，根据有效宽度的不同，每区段 设置热电偶的数量见表3。对于最高工作温度超过1500℃的区段，除设置低温阶段测温热电偶外，还应 根据有效宽度设置若干红外测温传感器，根据有效宽度的不同，每区段设置热电偶及红外测温传感器的 数量见表4。 表3 热电偶设置数量 有效宽度 每区段热电偶数量 序号 mm 个 1 ≤1000 2 >1000,≤1500 2 3 >1500,≤2000 2 >2000，≤3000 3 JC/T2632—2021 表4热电偶及红外测温传感器设置数量 有效宽度 每区段热电偶数量 每区段红外测温传感器数量 序号 mm 个 个 1 ≤1000 - - 2 >1000，≤1500 - 3 >1500，≤2000 1 2 4 >2000, ，≤3000 1 2 5.3制造 5.3.1炉壳 5.3.1.1炉壳由型钢、管材和钢板焊接而成。有气密性要求的部位应采用连续焊焊接。密封焊缝应进 行渗透检测(PT)，所有缺陷应修补。整个炉壳结构性焊缝应可靠焊接。在壳体内壁上不应使用穿透炉衬 的紧固件。 面应喷涂防锈漆及面漆。 5.3.2炉衬 工作温度在1200℃以下的区段可采用轻质耐火砖和耐火纤维作为内衬，工作温度超过1200℃的 区段应采用碳素纤维隔热材料作为内衬。 5.3.3加热元件 5.3.3.1加热元件宜采用细颗粒石墨材料。 5.3.3.2加热元件的设计应满足高温碳化炉的加热要求，元件与炉衬、壳体和石墨腔之间在正常工作 条件下不得接触，应在加热元件与炉衬、壳体和石墨腔之间设置绝缘件。 5.3.4石墨腔 5.3.4.1石墨腔宜采用中粗颗粒石墨。 5.3.4.2石墨腔宽度小于400mm可采用石墨整体加工，宽度不小于400mm宜采用石墨板拼接而成。 5.3.5冷却系统 5.3.5.1冷却系统采用水作为冷却液，冷却水的水质应符合GB/T10067.1一2019中5.1.4.4的要求。 5.3.5.2冷却系统应根据电热装置使用要求采用循环给水系统，循环给水系统有单回路循环给水系统 和双回路循环给水系统两种方式。 5.3.5.3冷却系统应设置适当支路，并能集中控制、分别调节和便于检测各支路的出水情况。高温碳 化炉需要冷却的各部分应能均匀冷却。各部分进出水接管的位置要适当，以保证通水后系统中不存在空 气层。 5.3.5.4 冷却系统主要参数见表5。 4 JC/T2632—2021 表5冷却系统参数 双回路循环给水系统 参数 单回路循环给水系统 外回路 内回路 工作压力/MPa 0.2~0.3(表压) 0.2~0.5(表压) 进水温度/℃ 10~35 5~35 10~35 出水温度/℃ ≤55 允许温升/℃ ≤20（在最高进水温度下） <10(对带电体) 总硬度（CaO/HO)/(mg/L) <60 <2.5 <60(对不带电体) 5.3.5.5对正常供水有可能中断的情况，应设置备用应急水源。 5.3.6保护气体系统 5.3.6.1 氧气的体积分数应低于2μL/L，露点应低于-20℃。 5.3.6.2保护气体管路宜采用不锈钢管或铜管。 5.3.6.3保护气体管路安装完毕后应对管路进行清理、吹扫，按1.1倍设计压力进行气压试验。 5.3.6.4应根据需要在炉腔设置保护气体进入接口，每处接口均应配备流量控制装置。 5.3.6.5炉体两端应配备气体密封装置，阻止炉外及夹杂在纤维中的氧气和水分进入炉内。 5.3.6.6 应在高温碳化炉的产品说明书中规定，对正常保护气体有可能中断的情况，用户应设置备用 应急气源，备用气体宜采用液态形式存储。 5.3.7测量、控制和记录 高温碳化炉的测量、控制和记录应符合GB/T10067.4一2005中5.2.9除5.2.9.3和5.2.9.14以外 各条的规定，还应满足以下条件： a) 高温碳化炉应配备准确度不低于0.2级的仪表，仪表中应具有热电偶基准端温度的自动补偿： 高温碳化炉应配备分辨力不低于1℃的带有微处理器的数字显示程序控温仪表。数字显示应清 晰可见。仪表应备有连接记录仪或打印机的外接接口： c) 高温碳化炉应配备测量精度不低于0.2μL/L的微氧