超高溫石墨化爐是材料科學領域的關鍵設備，其核心功能是通過極d高溫環(huán)境（2000℃-3000℃）實現(xiàn)碳材料的結構重組與性能躍升。該設備采用中頻感應加熱技術，通過交變磁場使石墨坩堝產(chǎn)生渦流自發(fā)熱，配合高純石墨爐襯與多層絕熱結構，構建出穩(wěn)定的超高溫場域。其典型技術參數(shù)包括：最高工作溫度3000℃（常用2800℃）、恒溫區(qū)直徑350-1000mm、溫度均勻性≤±10℃、升溫速率＞60℃/h，并配備遠紅外光學測溫系統(tǒng)（精度0.3%）與40段PID智能控溫程序。
1、爐體
功能：容納整個加熱系統(tǒng)和物料，提供密閉的高溫工作環(huán)境。
結構：
外殼：通常為雙層不銹鋼水冷結構，內(nèi)通冷卻水，防止外殼過熱。
密封：采用金屬（如銅）或氟橡膠（O型圈）密封，確保高真空或正壓氣氛下的氣密性。
觀察窗：部分爐型配備石英玻璃觀察窗，用于觀察爐內(nèi)情況。
2、加熱系統(tǒng)
功能：產(chǎn)生并維持超高溫。
類型與組成：
石墨發(fā)熱體：
形式：等靜壓石墨管、石墨棒、石墨帶或石墨布。
連接：通過水冷電極引入大電流，使石墨發(fā)熱體電阻加熱。
內(nèi)熱串接式加熱（常用于碳纖維爐）：
將碳纖維束直接作為“電阻”串聯(lián)在電路中，通大電流使其自身發(fā)熱。
感應線圈（用于感應加熱爐）：
通高頻交流電，在石墨坩堝或物料中感應產(chǎn)生渦流而發(fā)熱。
3、隔熱保溫系統(tǒng)
功能：減少熱量向外散失，提高熱效率，保護爐體。
組成：
材料：多層高密度、高純度石墨氈或石墨板。
結構：通常為多層（如6-12層）同心圓筒狀或箱式結構，包裹在發(fā)熱體外部。
特點：具有極低的熱導率和優(yōu)異的耐高溫性能（>3000°C）。
4、測溫系統(tǒng)
功能：實時、準確地測量爐內(nèi)溫度。
組成：
B型熱電偶（Pt-Rh）：測溫范圍約600°C-1800°C，精度高。
C型熱電偶（W-Re）：測溫范圍約0°C-2300°C，適用于更高溫度。
紅外測溫儀：非接觸式測溫，用于監(jiān)測發(fā)熱體或物料表面溫度，測溫上限可達3000°C以上。
測溫孔/保護管：用于安裝熱電偶，通常由石英或剛玉制成。
5、真空與氣氛系統(tǒng)
功能：提供并維持高純度的爐內(nèi)環(huán)境。
組成：
真空獲得設備：
機械泵：用于粗抽真空。
分子泵或擴散泵：用于獲得高真空（≤10?³Pa）。
氣體系統(tǒng)：
氣源：高純氬氣（Ar）、氮氣（N?）等惰性氣體。
管路與閥門：不銹鋼管路，配備電磁閥、比例閥等，控制氣體流量和壓力。
質(zhì)量流量計（MFC）：精確控制進氣量。
6、冷卻系統(tǒng)
功能：冷卻爐體外殼、電極、法蘭等高溫部件，確保設備安全運行。
組成：
水冷管道：集成在爐體外殼、電極、法蘭等部位。
冷卻水塔或冷水機：提供循環(huán)冷卻水。
水壓/流量傳感器：監(jiān)控冷卻水狀態(tài)，實現(xiàn)安全聯(lián)鎖。
7、電控與自動化系統(tǒng)
功能：實現(xiàn)設備的智能控制和數(shù)據(jù)管理。
組成：
電源：大功率直流或交流電源，為加熱系統(tǒng)供電。
PLC（可編程邏輯控制器）：核心控制單元，執(zhí)行工藝程序。
工控機/觸摸屏：人機界面（HMI），用于參數(shù)設定、狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄。
溫控儀表：接收測溫信號，控制電源輸出，實現(xiàn)PID溫度調(diào)節(jié)。
8、爐床與物料支架
功能：承載和支撐被處理的物料。
材料：高純石墨板、石墨舟、石墨坩堝等，確保在高溫下不與物料發(fā)生反應。
9、安全保護系統(tǒng)
功能：保障設備和人員安全。
組成：
水壓/水溫報警：冷卻水異常時自動報警或停機。
過溫保護：溫度超過設定值時切斷電源。
過流/短路保護：保護電路和電源。
真空/氣壓聯(lián)鎖：確保在安全壓力范圍內(nèi)才能啟動加熱。
急停按鈕：緊急情況下快速切斷電源。
10、進出料系統(tǒng)（Loading/Unloading System）（視爐型而定）
功能：實現(xiàn)物料的自動或半自動進出。
類型：
間歇式：手動或機械手操作。
連續(xù)式：配備放卷、收卷裝置，用于碳纖維等連續(xù)材料的處理。
