等静压在电瓷生产中的应用

刘双秋

(唐山高压电瓷有限公司 河北 唐山 063020)

等静压在电瓷生产中的应用

刘双秋

(唐山高压电瓷有限公司 河北 唐山 063020)

高压电瓷是高压输变电线路上的重要组成部分。随着国民经济的高速发展,高电压等级不断提高,超高压、特高压、大电流、大跨距电力线路不断涌现,因而对高压电瓷的性能(特别是机械强度)要求越来越高。我公司普通高压电瓷早已不再生产;高强瓷也已经在湿法生产的基础上,发展到湿法、干法(等静压)同时生产;目前等静压生产超高强瓷,适应了电力行业对电瓷绝缘子越来越高的要求。

1 等静压生产

为了满足更高电压等级对电瓷强度的要求,生产中不断提高材料中铝质材料的含量,以增加电瓷烧成后瓷质中莫来石含量,增强瓷质机械强度。这样公司生产工艺配方中就引入了大量铝矾土。铝矾土是瘠性物料,它在坯泥中起减粘作用,可减小坯体的干燥收缩和变形,但同时它也减小了坯体的可塑性和结合能力。随着铝矾土加入量的增加,湿法成形的难度也增加了。公司为了能生产超高强度电瓷引进了等静压生产线。等静压生产的电瓷具有瓷质强度高、分散性小、生产周期短等特点。等静压生产的工艺流程为：配料→球磨过筛→级配→过筛除铁→喷粉→压制→修坯成形→上釉上砂→烧成→切割研磨→胶装→养护→包装。

1.1 配料

等静压生产线配方中,我厂引入了51%的铝矾土。铝矾土主要成分为A l2O3,烧成后产生大量的莫来石晶体,莫来石是具有高弹性模量的结构组分,热电性能和化学稳定性好,大大提高了电瓷的机械强度。但是由于引入了大量的铝矾土,使得坯体烧结温度有了很大提高,为了降低烧成温度,公司引入19%的长石作为熔剂原料。由于长石中氧化钾和氧化钠含量对坯体熔融温度和高温粘度的影响很大,公司选用了K2O+Na2O的含量大于14%的长石。

公司坯料配方中其他原料还选用了优质粘土。

1.2 球磨

球磨过程中,我厂选用8 t球磨机研磨原料,湿法一次配料;浆料用325目分析筛筛余控制;水分为36%±1%;细度≤0.1%。浆料颗粒级配见表1。

表1 浆料颗粒级配(%)

从表1可知,公司等静压泥浆颗粒级配中20μm以下小颗粒较多,使得物料(组分)的分散度较高,这也决定了电瓷瓷质结构均匀性非常高。

1.3 级配、过筛、除铁

级配主要是根据实际生产中的废坯量及修坯产生的废渣量进行新、旧浆配比。我公司的新、旧浆配比是1∶1.5。配制的混合泥浆要经过三道200目筛,三道永磁湿式自动排渣磁选机去除大颗粒杂质和铁杂质。大颗粒杂质如果去除不好就会在喷雾干燥过程中堵塞喷嘴,铁杂质过多会降低瓷质机械强度。

1.4 喷粉

经级配、过筛、除铁的混合泥浆进行喷粉,喷粉过程我公司采用以天然气为燃料的喷雾干燥塔。喷粉过程中我们用 40目、60目、80目、100目、120目、140目、160目、180目振动分析筛分级控制。其中我们主要控制60目筛筛余在55%～65%;容重控制在1.03 g/cm3以上。粉料水分控制在1%～1.5%。

1.5 压制

喷雾制粉后粉料经振动加料进入钢蓝中的橡胶袋中,经抽真空后由冷等静压机压制成所需泥滚。泥滚压制采用自然升压,压力达110 M Pa后保压2 min。压制的泥滚主要缺陷就是进水。

1.6 修坯成形

我们修坯成形采用自动干式修坯机修坯成形。由于等静压压制的毛坯强度较高,坯体中含有大量A l2O3,因此对修坯刀具有较高要求。我厂使用添加了适量氧化铬的高铝瓷刀,高铝瓷刀具有强度较好、耐磨性优良、硬度大、使用寿命长的特点。

1.7 上釉、上砂

等静压坯体的弯曲强度一般在1.8 M Pa左右,传统的淋釉工艺会使坯体折断渗水,容易造成缺陷。所以等静压的坯体上釉采用喷釉工艺。喷釉工艺所喷秞浆是加入了表面成膜剂聚乙烯醇水溶液的原釉。喷釉完成后在胶装部位用羧甲基纤维素钠水溶液粘上自制砂粒。喷釉过程中坯体要在烘房中拉出后立即喷釉,喷完后立即将坯体送入烘房。此工序主要缺陷为花釉,造成此缺陷的原因主要是所喷釉层厚薄不均。

1.8 烧成

等静压成形的坯体水分低,粘土含量少,铝矾土已经过预烧。产品可以缩短烧成时间,实现快速烧成。产品全部采用全自动等温高速烧嘴抽屉窑吊烧烧成。此过程主要缺陷为烟熏、氧化、落脏、开裂等缺陷。

1.9 切割研磨、胶装、养护、包装

烧成的瓷件检查合格后用双头切割研磨机切割研磨。检查后用水泥胶合剂在胶装机上胶装法兰,胶装好后经水养护检查包装合格出厂。

2 结语

我厂等静压生产线的投产改变了传统湿法生产线的榨泥→粗练→陈腐→真空练泥→电阴干→修坯→烘干→上釉上砂→烧成的工艺过程。缩短了瓷绝缘子的生产周期,提高了瓷质强度,增加了产品质量的稳定性。同时也提高了我厂产品合格率。使我厂能够生产出超高强的800 kV输变电用瓷。这也正是高电压等级瓷绝缘子生产的发展趋势。