等靜壓在電瓷生產中的應用

劉雙秋

(唐山高壓電瓷有限公司 河北 唐山 063020)

等靜壓在電瓷生產中的應用

劉雙秋

(唐山高壓電瓷有限公司 河北 唐山 063020)

高壓電瓷是高壓輸變電線路上的重要組成部分。隨著國民經濟的高速發展,高電壓等級不斷提高,超高壓、特高壓、大電流、大跨距電力線路不斷涌現,因而對高壓電瓷的性能(特別是機械強度)要求越來越高。我公司普通高壓電瓷早已不再生產;高強瓷也已經在濕法生產的基礎上,發展到濕法、干法(等靜壓)同時生產;目前等靜壓生產超高強瓷,適應了電力行業對電瓷絕緣子越來越高的要求。

1 等靜壓生產

為了滿足更高電壓等級對電瓷強度的要求,生產中不斷提高材料中鋁質材料的含量,以增加電瓷燒成后瓷質中莫來石含量,增強瓷質機械強度。這樣公司生產工藝配方中就引入了大量鋁礬土。鋁礬土是瘠性物料,它在坯泥中起減粘作用,可減小坯體的干燥收縮和變形,但同時它也減小了坯體的可塑性和結合能力。隨著鋁礬土加入量的增加,濕法成形的難度也增加了。公司為了能生產超高強度電瓷引進了等靜壓生產線。等靜壓生產的電瓷具有瓷質強度高、分散性小、生產周期短等特點。等靜壓生產的工藝流程為：配料→球磨過篩→級配→過篩除鐵→噴粉→壓制→修坯成形→上釉上砂→燒成→切割研磨→膠裝→養護→包裝。

1.1 配料

等靜壓生產線配方中,我廠引入了51%的鋁礬土。鋁礬土主要成分為A l2O3,燒成后產生大量的莫來石晶體,莫來石是具有高彈性模量的結構組分,熱電性能和化學穩定性好,大大提高了電瓷的機械強度。但是由于引入了大量的鋁礬土,使得坯體燒結溫度有了很大提高,為了降低燒成溫度,公司引入19%的長石作為熔劑原料。由于長石中氧化鉀和氧化鈉含量對坯體熔融溫度和高溫粘度的影響很大,公司選用了K2O+Na2O的含量大于14%的長石。

公司坯料配方中其他原料還選用了優質粘土。

1.2 球磨

球磨過程中,我廠選用8 t球磨機研磨原料,濕法一次配料;漿料用325目分析篩篩余控制;水分為36%±1%;細度≤0.1%。漿料顆粒級配見表1。

表1 漿料顆粒級配(%)

從表1可知,公司等靜壓泥漿顆粒級配中20μm以下小顆粒較多,使得物料(組分)的分散度較高,這也決定了電瓷瓷質結構均勻性非常高。

1.3 級配、過篩、除鐵

級配主要是根據實際生產中的廢坯量及修坯產生的廢渣量進行新、舊漿配比。我公司的新、舊漿配比是1∶1.5。配制的混合泥漿要經過三道200目篩,三道永磁濕式自動排渣磁選機去除大顆粒雜質和鐵雜質。大顆粒雜質如果去除不好就會在噴霧干燥過程中堵塞噴嘴,鐵雜質過多會降低瓷質機械強度。

1.4 噴粉

經級配、過篩、除鐵的混合泥漿進行噴粉,噴粉過程我公司采用以天然氣為燃料的噴霧干燥塔。噴粉過程中我們用 40目、60目、80目、100目、120目、140目、160目、180目振動分析篩分級控制。其中我們主要控制60目篩篩余在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 壓制

噴霧制粉后粉料經振動加料進入鋼藍中的橡膠袋中,經抽真空后由冷等靜壓機壓制成所需泥滾。泥滾壓制采用自然升壓,壓力達110 M Pa后保壓2 min。壓制的泥滾主要缺陷就是進水。

1.6 修坯成形

我們修坯成形采用自動干式修坯機修坯成形。由于等靜壓壓制的毛坯強度較高,坯體中含有大量A l2O3,因此對修坯刀具有較高要求。我廠使用添加了適量氧化鉻的高鋁瓷刀,高鋁瓷刀具有強度較好、耐磨性優良、硬度大、使用壽命長的特點。

1.7 上釉、上砂

等靜壓坯體的彎曲強度一般在1.8 M Pa左右,傳統的淋釉工藝會使坯體折斷滲水,容易造成缺陷。所以等靜壓的坯體上釉采用噴釉工藝。噴釉工藝所噴秞漿是加入了表面成膜劑聚乙烯醇水溶液的原釉。噴釉完成后在膠裝部位用羧甲基纖維素鈉水溶液粘上自制砂粒。噴釉過程中坯體要在烘房中拉出后立即噴釉,噴完后立即將坯體送入烘房。此工序主要缺陷為花釉,造成此缺陷的原因主要是所噴釉層厚薄不均。

1.8 燒成

等靜壓成形的坯體水分低,粘土含量少,鋁礬土已經過預燒。產品可以縮短燒成時間,實現快速燒成。產品全部采用全自動等溫高速燒嘴抽屜窯吊燒燒成。此過程主要缺陷為煙熏、氧化、落臟、開裂等缺陷。

1.9 切割研磨、膠裝、養護、包裝

燒成的瓷件檢查合格后用雙頭切割研磨機切割研磨。檢查后用水泥膠合劑在膠裝機上膠裝法蘭,膠裝好后經水養護檢查包裝合格出廠。

2 結語

我廠等靜壓生產線的投產改變了傳統濕法生產線的榨泥→粗練→陳腐→真空練泥→電陰干→修坯→烘干→上釉上砂→燒成的工藝過程。縮短了瓷絕緣子的生產周期,提高了瓷質強度,增加了產品質量的穩定性。同時也提高了我廠產品合格率。使我廠能夠生產出超高強的800 kV輸變電用瓷。這也正是高電壓等級瓷絕緣子生產的發展趨勢。