2600℃超高温石墨化炉技术方案

(适用于连续/间歇式石墨化、碳材料提纯、陶瓷烧结、高熔点金属热处理)

一、产品简介

2600℃超高温石墨化炉为实验室用小型2600℃超高温加热炉。

本2600℃超高温石墨化炉以高纯高强石墨为发热体与马弗炉胆,采用惰性气体(Ar)保护+微正压气封,极限温度 2600℃,可在该温度下长期(≥200 h)稳定运行。整机集成加热、测温、冷却、气体纯化、安全联锁于一体,专用于碳/碳复合材料、石墨膜、碳纤维、负极材料、高纯石墨、陶瓷及难熔金属的高温石墨化与提纯。

二、主要用途

碳材料高温石墨化(≥99.95% 结晶度)

高导热石墨膜、石墨烯散热膜烧结

锂电池负极材料(人造/天然石墨)二次石墨化

高纯 SiC、AlN、TiC 等陶瓷的高温烧结与晶型转变

钨、钼、钽、铌及其合金的退火、除气、定向再结晶

三、工作原理

加热:直流低电压(20–60 V)大电流(3–20 kA)直接通过高纯石墨发热体产生焦耳热,红外测温闭环 PID 控温。

绝热:多层梯度绝热——内层石墨毡(2600℃),中层碳毡(1800℃),外层轻质氧化铝纤维(≤150℃)。

保护:氩气微正压 3–8 mbar,气封装置+炉口迷宫环防止空气侵入;氧含量实时监测<50 ppm。

冷却:双路循环软化水冷却炉壳、电极、电源铜排;换热器出口水温≤55℃。

安全:压力、流量、温度、氧含量、冷却水、电源五参量 PLC 联锁;出现停水/超压/超温/断电自动切断电源并充高压氩应急冷却。

四、主要技术参数

项目	指标
电炉名称	2600度超高温加热炉
电炉型号	STR CSF10-26
额定温度	2600℃(连续)
极限温度	2650℃(≤2 h)
有效均温区	200×200×250 mm(可定制)
温度均匀性	±10℃(九点测温,2300℃)
升温速率	空载 0–20℃/min 可编程
冷却速率	2300℃→800℃ ≤4 h(强制氩冷可选)
炉内气氛	氩气 99.999%,氧≤50 ppm
气封压力	3–8 mbar,自动稳压
电源	380 V/50 Hz,三相,额定功率 30 kVA
发热体寿命	2600℃ 下 ≥150 炉次(连续 6 h)
马弗炉胆寿命	≥500 炉次(正常工况)
炉体外壁温度	≤55℃(室温+30℃)
冷却水流量	≥6 m³/h,压力 0.2–0.4 MPa
外形尺寸	2200×1600×2000 mm(不含电源柜)
整机重量	≈1.2 t

五、可增选配置

强制循环氩气快冷系统(冷却时间缩短 40%)

移动式装料石墨舟及自动进舟机构

三级尾气燃烧+碱洗塔(用于含焦油/硫尾气)

远程 4G/以太网监控模块,支持手机 APP 报警推送

发热体在线电阻监测,寿命预测软件

六、结构特点(详细)

1. 炉壳与气封

双层 304L 不锈钢水冷套,内外壁厚 8 mm/6 mm,满焊后 0.8 MPa 保压 30 min 无泄漏。

炉口采用 "迷宫+氟橡胶 O 圈+不锈钢压紧环" 三重密封,可快速开启;上口设爆破片(0.12 MPa)防止超压。

2. 石墨加热系统

发热体材质:等静压高纯石墨 ≥1.85 g/cm3,灰分<50 ppm,电阻率 9–11 μΩ·m。

结构:四立柱+上下汇流排,电极与发热体锥度螺纹连接,可单根更换;电极采用高导电石墨+铜包覆水冷套,降低氧化。

电源:晶闸管调压+整流模块,恒流/恒功率/恒温三闭环,过零触发避免谐波。

3. 石墨马弗炉胆

一体成型或三瓣拼接,壁厚 20 mm,内表面 Ra≤3.2 μm,减少粉尘掉落。

底部带 0.5° 锥度导流槽,利于气体流动及挥发物排出。

4. 绝热系统

内屏:30 mm 高纯石墨毡(Z≥0.65),不锈钢铆钉固定;

中屏:50 mm 碳毡,热导率 ≤0.15 W·m?1·K?1(1800℃);

外屏:100 mm 轻质氧化铝纤维板,容重 0.25 g/cm3;

各层间留 2 mm 膨胀缝,防止高温挤压开裂。

5. 冷却系统

闭环软水机组(不锈钢泵+板式换热器+高位水箱),电导率 ≤20 μS/cm;

关键支路(电极、炉壳、电源铜排)设流量开关,流量≤80% 立即报警并降功率。

6. 惰性气体分配与纯化

双瓶组氩气自动切换,一级减压 0.6 MPa→二级 0.15 MPa;

纯化器内填钛锆合金吸气剂,出口氧<1 ppm,露点<-70℃;

炉内氧探头(ZrO?)实时反馈,与进气比例阀联动。

7. 红外测温系统

双色红外测温仪 1000–3000℃,精度 ±0.5%FS;

视窗为 ZnSe 透镜+吹扫气帘,防止石墨粉尘附着;

超差 10℃ 报警,超差 20℃ 切断主回路。

8. 安全报警与应急

气体压力:高低压两级报警,超高压自动打开放空阀;

冷却水:入口流量、出口温度双监测,停水 3 s 内切断电源;

断电:UPS 维持 PLC 与电磁阀,立即充高压氩并打开发热体旁路放电电阻;

氧含量:>200 ppm 报警,>500 ppm 自动停机;

所有报警记录可导出 CSV,便于质量追溯。

七、易损件清单与寿命

名称	材料	单次寿命	备注
石墨发热体	高纯石墨	150 炉	可单根更换,约 3 kg/根
石墨马弗	高纯石墨	500 炉	出现裂纹可补碳胶修复一次
石墨毡内屏	石墨毡	200 炉	粉化掉渣后更换
电极密封圈	氟橡胶	100 炉	老化后漏气更换
红外透镜	ZnSe	1–2 年	划伤或镀层脱落更换
铜冷却密封垫	退火紫铜	拆装即换	防止水渗漏

八、使用寿命(整体)

炉壳、水冷系统:≥15 年

保温系统:≥5 年(视使用频率)

加热系统:≥3 年(发热体定期更换)

控制系统:≥10 年(模块式易升级)

九、售后与质保

整机质保 12 个月(发热体、马弗、密封圈等消耗件除外);

质保期内免费更换非人为损坏零件,48 h 内响应,国内 72 h 到场;

终身提供远程技术指导与备件供应,发热体等常备库存 3 日内发货;

提供 2 人*3 天现场培训(操作、维护、工艺),含培训资料与视频;

质保外按成本价提供备件,维修仅收差旅与人工。

十、包装与运输

小型配件(密封圈、螺栓、电极锥套、工具箱):真空袋+防震泡沫+五层胶合板木箱,符合 ISPM15 出口标准;

炉壳、电源柜等大件:PE 防水膜+珍珠棉包裹+开放式钢托架,四周加防撞角铁,适合叉车/吊车装卸;

运输方式:国内汽运专车,国际 FOB/CIF 采用 40' 高柜框架箱,底部加固;

发货随机资料:装箱单、合格证、质保书、使用说明书、电气图纸、出厂检验报告、易损件清单。

十一、使用注意事项

升温前先抽真空至 ≤100 Pa 或通氩吹扫 3 次,确保氧<200 ppm 方可送电;

2600℃ 运行时炉膛应维持微正压,严禁负压运行,防止空气倒吸氧化发热体;

冷却水必须使用软化水或纯水电导率<20 μS/cm,防垢剂每半年更换一次;

发热体更换时必须一次性全部拆除清理碳粉,新件螺纹涂专用高温防卡脂(石墨基),扭矩 25 N·m;

炉内不得含有 Zn、Al、Mg、Cu 等低熔点金属蒸气,以免与石墨形成低熔共晶,造成穿孔;

运行过程中严禁超过 2650℃,超温一次发热体寿命下降约 20%;

停炉后保持氩气流通至炉温<300℃,防止石墨在高温下氧化起皮;

红外测温仪每 3 个月用标准黑体(2500℃)校准一次,避免温度漂移导致过烧;

每 50 炉检查电极铜套密封圈,发现老化龟裂立即更换;

长期停炉(>30 天)需拆下发热体,炉膛内放置防潮硅胶包,防止石墨吸潮导致再升温炸裂。