Kerangka struktural tungku/kiln/oven karbonisasi:
Tungku karbonisasi serat karbon terutama terdiri dari badan tungku, sistem pemanas, sistem kontrol udara, perangkat penarik, dan sistem kontrol suhu.
Struktur dasar badan tungku/kiln/oven karbonisasi:
Badan tungku adalah cangkang luar dari tungku karbonisasi, yang umumnya terbuat dari baja tahan karat tahan suhu tinggi dan dapat menahan suhu tinggi dan tekanan tertentu. Lapisan isolasi panas juga akan dipasang di dalam badan tungku. Bahan isolasi panas yang umum digunakan meliputi wol serat keramik, yang dapat secara efektif mengurangi kehilangan panas. Ini seperti mengenakan mantel hangat pada tungku, yang tidak hanya dapat memastikan suhu di dalam tungku stabil, tetapi juga menghindari masalah keamanan yang disebabkan oleh suhu eksternal yang berlebihan. Beberapa tungku karbonisasi skala kecil yang digunakan untuk percobaan memiliki badan tungku yang relatif kecil dan ketebalan lapisan isolasi panasnya mungkin 5-10 cm; sedangkan tungku karbonisasi yang digunakan untuk produksi industri skala besar memiliki badan tungku yang besar dan ketebalan lapisan isolasi panasnya dapat mencapai lebih dari 20 cm.
Komposisi sistem pemanas tungku/kiln/oven karbonisasi:
Sistem pemanas adalah "jantung" dari tungku karbonisasi, yang menyediakan panas untuk proses karbonisasi. Metode pemanasan yang umum adalah pemanasan listrik dan pemanasan gas. Pemanasan listrik umumnya menggunakan pemanasan kawat resistansi, dan kawat resistansi tersebut disusun secara merata di dalam tungku. Pada tungku karbonisasi kecil di laboratorium, pemanasan kawat resistansi sangat umum karena memiliki kontrol suhu yang lebih presisi. Pemanasan gas menghasilkan panas dengan membakar gas alam atau gas batubara. Tungku karbonisasi industri besar sebagian besar menggunakan metode ini, yang dapat dengan cepat menyediakan banyak panas. Misalnya, di pabrik besar yang memproduksi serat karbon, tungku karbonisasi yang dipanaskan dengan gas dapat mengonsumsi puluhan meter kubik gas alam per jam, dengan cepat menaikkan suhu di dalam tungku ke suhu tinggi yang dibutuhkan untuk karbonisasi.
Sistem kontrol gas pada tungku/kiln/oven karbonisasi:
Sistem kontrol gas bertanggung jawab untuk memasukkan gas pelindung ke dalam tungku dan membuang gas buang. Gas pelindung biasanya berupa nitrogen atau argon, yang dapat mencegah serat teroksidasi selama proses karbonisasi. Sebelum tungku karbonisasi dinyalakan, sejumlah besar nitrogen akan dimasukkan ke dalam tungku untuk membuang udara dan membentuk lingkungan gas inert. Sistem pembuangan gas buang harus segera membuang gas berbahaya yang dihasilkan selama proses karbonisasi, seperti karbon monoksida dan karbon dioksida. Di beberapa daerah dengan persyaratan perlindungan lingkungan yang tinggi, sistem pembuangan gas buang tungku karbonisasi juga akan dilengkapi dengan alat pemurnian untuk mengolah gas buang sebelum dibuang.
Perangkat penarik tungku/kiln/oven karbonisasi:
Perangkat traksi berfungsi untuk memungkinkan material serat bergerak dengan kecepatan seragam di dalam tungku untuk memastikan karbonisasi yang seragam. Perangkat ini terdiri dari motor, sabuk transmisi, dan rol pemandu. Motor menggerakkan sabuk transmisi untuk berputar, dan sabuk transmisi menggerakkan rol pemandu untuk berputar, sehingga material serat terjepit di antara sabuk transmisi dan rol pemandu dan bergerak maju. Dalam produksi aktual, kecepatan traksi perlu disesuaikan sesuai dengan jenis serat dan proses karbonisasi. Misalnya, saat memproduksi serat karbon berkinerja tinggi, kecepatan traksi dapat dikontrol pada beberapa meter per menit; sedangkan saat memproduksi serat karbon biasa, kecepatannya dapat lebih cepat, mencapai lebih dari sepuluh meter per menit.
Sistem kontrol suhu tungku/kiln/oven karbonisasi:
Sistem kontrol suhu adalah kunci untuk memastikan kualitas karbonisasi. Sistem ini mencakup sensor suhu, pengontrol, dan perangkat pengaturan pemanasan. Sensor suhu didistribusikan di berbagai posisi badan tungku untuk memantau suhu di dalam tungku secara real-time. Pengontrol membandingkan suhu aktual yang diterima sensor dengan kurva suhu yang telah ditetapkan, kemudian mengontrol perangkat pengaturan pemanasan untuk menyesuaikan daya pemanasan. Misalnya, ketika sensor mendeteksi bahwa suhu di dalam tungku lebih rendah dari nilai yang ditetapkan, pengontrol akan menginstruksikan sistem pemanasan untuk meningkatkan daya; ketika suhu terlalu tinggi, daya akan dikurangi. Selama proses karbonisasi, kurva suhu ditentukan melalui pengujian berulang. Persyaratan suhu pada berbagai tahapan berbeda. Suhu harus dinaikkan dengan cepat pada tahap awal, suhu harus stabil pada tahap isolasi tengah, dan kecepatan pendinginan juga harus dikontrol pada tahap selanjutnya.
Struktur pintu tungku/kiln/oven karbonisasi:
Pintu tungku harus tertutup rapat untuk mencegah kehilangan panas dan masuknya udara. Pintu tungku umumnya menggunakan struktur dua lapis, lapisan dalam terbuat dari bahan tahan api tahan suhu tinggi, dan lapisan luar terbuat dari baja tahan karat. Ada banyak cara untuk menyegel pintu tungku. Cara yang paling umum adalah dengan menggunakan cincin penyegel karet. Cincin penyegel karet tahan suhu tinggi dipasang di tepi pintu tungku, yang dapat menempel rapat pada badan tungku saat pintu ditutup. Beberapa tungku karbonisasi besar juga menggunakan perangkat penyegel hidrolik untuk menekan pintu tungku dengan rapat melalui sistem hidrolik, yang memiliki efek penyegelan yang lebih baik. Setelah membuka pintu tungku untuk memasukkan dan mengeluarkan material setiap kali, periksa apakah cincin penyegel masih utuh dan apakah rusak atau sudah tua.
Konfigurasi sistem pendinginan tungku/kiln/oven karbonisasi:
Suhu serat karbon setelah karbonisasi sangat tinggi, dan sistem pendingin diperlukan untuk mendinginkannya. Ada dua sistem pendingin: pendinginan udara dan pendinginan air. Pendinginan udara dilakukan dengan meniupkan udara ke saluran keluar tungku melalui kipas untuk menghilangkan panas dari serat karbon. Metode ini relatif sederhana, tetapi kecepatan pendinginannya relatif lambat. Pendinginan air dilakukan dengan memasang tangki pendingin air di saluran keluar tungku, dan serat karbon akan cepat mendingin saat melewati tangki pendingin air. Dalam produksi skala besar, pendinginan air lebih umum digunakan, yang dapat dengan cepat menurunkan suhu serat karbon dari ratusan derajat Celcius ke suhu ruangan. Misalnya, di perusahaan produksi serat karbon, suhu air tangki pendingin air akan dijaga pada 20-30℃, dan panas akan terus dihilangkan dengan sirkulasi air.
Struktur pendukung tungku/kiln/oven karbonisasi:
Struktur penyangga tungku karbonisasi harus stabil dan mampu menahan beban badan tungku dan material di dalamnya. Struktur penyangga umumnya dilas dengan profil baja, seperti profil baja berbentuk H besar, yang memiliki karakteristik kekuatan tinggi dan stabilitas yang baik. Saat memasang tungku/kiln/oven karbonisasi, struktur penyangga harus dipasang di permukaan yang rata dan kalibrasi horizontal harus dilakukan untuk memastikan badan tungku dalam posisi datar. Jika struktur penyangga tidak stabil dan badan tungku miring, hal itu akan memengaruhi pergerakan serat di dalam tungku dan efek karbonisasi.
Poin-poin penting untuk konstruksi lapisan insulasi:
Kualitas konstruksi lapisan isolasi secara langsung memengaruhi konsumsi energi tungku karbonisasi. Saat memasang bahan isolasi seperti wol serat keramik, perhatikan pengisiannya agar rapat tanpa celah. Untuk beberapa sudut dan sambungan, lem tahan suhu tinggi khusus harus digunakan untuk penyegelan. Dalam konstruksi sebenarnya, pekerja akan terlebih dahulu memasang lapisan foil aluminium reflektif di dalam badan tungku, lalu mengisinya dengan bahan isolasi, yang dapat lebih meningkatkan efek isolasi. Beberapa pabrik juga akan membungkus lapisan kawat kasa di luar lapisan isolasi untuk mencegah bahan isolasi terlepas.
Perangkat pelindung keselamatan:
Tungku/tungku/oven karbonisasi dilengkapi dengan berbagai perangkat perlindungan keselamatan. Perangkat alarm suhu berlebih akan membunyikan alarm dan secara otomatis memutus pasokan daya pemanas ketika suhu di dalam tungku melebihi nilai keselamatan yang ditetapkan. Perangkat perlindungan tekanan dapat memantau tekanan di dalam tungku dan secara otomatis membuka katup pelepas tekanan ketika tekanan terlalu tinggi. Terdapat juga perangkat deteksi kebocoran gas. Begitu kebocoran gas pelindung atau gas buang terdeteksi, perangkat akan segera membunyikan alarm dan menghidupkan sistem ventilasi. Di bengkel produksi, perangkat perlindungan keselamatan ini seperti "penjaga" yang setia, selalu memastikan keselamatan peralatan dan personel.
Koneksi dengan peralatan lain:
Tungku/tungku/oven karbonisasi serat karbon tidak bekerja secara independen, tetapi perlu dihubungkan dengan peralatan pra-perlakuan serat di bagian depan dan peralatan pasca-perlakuan serat karbon di bagian belakang. Sebelum serat memasuki tungku karbonisasi, serat perlu melalui proses pra-perlakuan seperti penarikan dan pra-oksidasi; setelah karbonisasi, serat perlu menjalani proses pasca-perlakuan seperti perlakuan permukaan dan pengukuran ukuran. Oleh karena itu, saat mendesain tungku karbonisasi, antarmuka dan kesesuaian proses dengan peralatan-peralatan ini harus dipertimbangkan. Misalnya, kecepatan penarikan tungku karbonisasi harus konsisten dengan kecepatan pengeluaran peralatan pra-perlakuan untuk memastikan proses produksi yang lancar.
