本發明屬于炭纖維連續長絲高溫石墨化處理設備領域，具體涉及一種感應輔助電阻式連續超高溫石墨化爐，用于高模量炭纖維連續長絲制備中的關鍵工序炭纖維的石墨化處理。
背景技術：
所謂的高模量炭纖維是指經過2000～3000℃高溫石墨化處理的炭纖維，因其具有優異的剛性及尺寸穩定性等特質，特別適用于晝夜溫差大的太空環境，用它作為增強體可以制備出熱膨脹系數為零的各種結構型和功能型復合材料，已成為解決外層空間結構及功能復合材料不可或缺的關鍵增強體。
而高模量炭纖維的制備離不開連續式的超高溫石墨化裝備，目前我國自主研制的超高溫石墨化爐主要分為：電磁感應加熱石墨化爐和電阻式加熱石墨化爐。中國實用新型專利CN201770483U公開了中頻感應加熱式超高溫石墨化爐，但是其為立式結構，間歇式石墨化操作，不能實現炭纖維的連續石墨化處理；中國實用新型專利CN201497336U公開了臥式連續高溫石墨化爐，其采用臥式結構，感應式加熱形式，進料口設有推舟結構，主要用于碳粉及石墨粉的連續石墨化處理，并不適用于炭纖維連續長絲的石墨化處理。
由此可見，目前我國自主研制的超高溫石墨化爐尚不能完全滿足制備高模量炭纖維連續長絲的要求，已嚴重制約了我國高模量炭纖維的國產化及產業化制備。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種感應輔助電阻式連續超高溫石墨化爐。該設備的特點是將電磁感應加熱引入到傳統的電阻式加熱中，不僅可以大幅度的縮短加熱時間，同時還可以有選擇的分段調控溫區，實現降低能耗的同時增加其功能；三段式螺紋連接結構易于實現易損石墨發熱體的更換，顯著降低運行成本，實現工業化應用。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：
一種感應輔助電阻式連續超高溫石墨化爐，包括石墨發熱體、銅電極、感應線圈、感應線圈電極、保溫材料、爐殼和測溫孔。其特征在于，整個爐體為臥式結構，石墨發熱體由三段等長的等靜壓石墨管通過螺紋連接組成，在石墨發熱體的兩端安裝有水冷式銅電極，在石墨發熱體中間段外面布置有與外部變頻感應電源連接的電磁感應線圈，石墨發熱體及感應線圈與爐殼之間填充保溫材料，爐殼上預留有測溫孔。
所述石墨發熱體由三段等長的等靜壓石墨管通過螺紋連接，中間段為工作溫區，溫度可達3000℃，前后兩段為輔助溫區，溫度可達2600℃，每段長度不少于300mm。
所述銅電極用于給石墨發熱體本身通電流。
所述感應線圈電極用于給感應線圈通電流。
所述保溫材料為經過2300℃石墨化處理的PAN基炭纖維氈體。
所述測溫孔是通過預埋在保溫層中的石墨通管與石墨發熱體連通。
本發明與現有技術相比具有以下優點：
1、將電磁感應加熱引入到傳統的電阻式加熱中，不僅可以大幅度的縮短加熱時間，同時還可以有選擇的分段調控溫區，實現降低能耗的同時增加其功能；
2、石墨發熱體采用三段式螺紋連接結構易于實現易損件的更換，顯著降低運行成本，實現工業化應用。
下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
附圖說明
圖1為本發明的一種感應輔助電阻式連續超高溫石墨化爐。
附圖標記說明:
具體實施方式
實施例1
一種感應輔助電阻式連續超高溫石墨化爐，包括石墨發熱體4、銅電極7、感應線圈3、感應線圈電極6、保溫材料5、爐殼1和測溫孔2。整個爐體為臥式結構，石墨發熱體4由三段等長的等靜壓石墨管通過螺紋連接組成，在石墨發熱體4的兩端安裝有水冷式銅電極7，在石墨發熱體中間段外面布置有與外部變頻感應電源連接的電磁感應線圈，石墨發熱體及感應線圈與爐殼之間填充保溫材料5，爐殼1上預留有測溫孔2。
所述石墨發熱體4由三段等長的等靜壓石墨管通過螺紋連接，中間段為工作溫區，溫度可達3000℃，前后兩段為輔助溫區，溫度可達2600℃，每段長度不少于300mm。銅電極7用于給石墨發熱體本身通電流。感應線圈電極6用于給感應線圈3通電流。
下面介紹使用的具體步驟：
步驟1：首先用高純氬氣對石墨發熱體及保溫層中的空氣進行置換，待爐內各位置氧含量≤5ppm，露點≤-40℃時，開始給電升溫；
步驟2：采用電阻直接加熱的形式，以5℃/min的加熱速率把石墨發熱體整體加熱到2400℃，然后啟動電磁感應加熱，把中間段的工作溫區加熱到2600℃，然后保溫；
步驟3：將炭纖維以2m/min的速度從石墨化爐的左端進入石墨馬弗爐膛，先經過第一溫區的2400℃處理，再經過中間溫區的2600℃處理，最后再經過第三溫區的2400℃處理，處理后的炭纖維從右端爐口離開，進入下一道處理工序，以此工藝制備的炭纖維模量可以高達600GPa以上，連續運行壽命可達3月以上。
實施例2
本實施例為本發明的一個具體實施方式，具體為以下步驟：
將實施例1中步驟2中把石墨發熱體的溫度整體加熱到2600℃；然后啟動電磁感應加熱，把中間段的工作溫區加熱到2800℃，然后保溫；以此工藝制備的炭纖維模量可以高達800GPa以上，連續運行壽命可達1月以上。當石墨化爐發熱體損壞以后，僅需替換三段馬弗中損壞的部分，然后可以重新啟用。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。