電瓷絕緣子釉坯掉傘原因分析及其克服措施

欒藝娜+趙海洋+宮云霞

摘 要：針對(duì)電瓷絕緣子釉坯掉傘問(wèn)題，分析了該缺陷原因?yàn)槭┯赃^(guò)程中坯體主體較粗，外露面小吸水后徑向膨脹較小，傘部接觸面大，吸水后徑向膨脹大，傘部與主體的徑向膨脹差導(dǎo)致傘部與主體的過(guò)渡弧處產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起掉傘。指出應(yīng)合理控制坯料泥漿的細(xì)度、釉層厚度與釉漿密度、粉料顆粒級(jí)配與水分、坯體出烘水分來(lái)減緩吸水膨脹應(yīng)力以達(dá)到釉坯合格率提高的目的。

關(guān)鍵詞：電瓷絕緣子；吸水膨脹應(yīng)力；掉傘

1前言

我公司于2006年投產(chǎn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)對(duì)配方及生產(chǎn)工藝的不斷完善，產(chǎn)品合格率得到了穩(wěn)定提高，產(chǎn)品性能也不斷提高，但傘裂問(wèn)題一直影響著產(chǎn)品的合格率。掉傘多發(fā)生在冬季， 2016年末，2017年初釉坯掉傘率增大超過(guò)了往年這個(gè)季節(jié)的平均水平。尤其有一批釉坯在裝窯前的掉傘率達(dá)到了50%以上，公司高度重視，對(duì)此傘裂發(fā)生進(jìn)行了深入的調(diào)查研究，尋求解決辦法。

2缺陷的特征及判定

掉傘、傘裂產(chǎn)品出窯時(shí)斷面為黃色，斷面整齊。此種缺陷的規(guī)律性強(qiáng)，裂口集中在瓷件傘下與瓷件連接的過(guò)渡弧處，呈小半圈或半圓圈狀，情況嚴(yán)重的產(chǎn)生掉傘，不嚴(yán)重呈現(xiàn)出傘裂，裂口寬約0.3mm，深度（5～8）mm。縫隙內(nèi)無(wú)釉漬，噴釉前檢查光坯無(wú)傘裂、掉傘現(xiàn)象，可以排除光坯掉傘。經(jīng)過(guò)對(duì)釉坯的人工篩選后出窯合格率顯著上升，綜合可以判定缺陷出現(xiàn)在施釉環(huán)節(jié)。

3缺陷產(chǎn)生的原因分析及改進(jìn)措施

已經(jīng)分析出缺陷產(chǎn)生在施釉工序，施釉是坯體表面水分變化最大的環(huán)節(jié)，坯體主體粗，外露面積小，吸水相對(duì)較少，吸濕的徑向膨脹小，而傘面外露面積大，吸水多，產(chǎn)生的徑向膨脹大，這就導(dǎo)致在主體與傘面的連接部位產(chǎn)生坯體徑向膨脹的差值，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力大于坯體能承受的最大內(nèi)應(yīng)力是就產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重的情況表現(xiàn)為掉傘。具體原因分析如下：

3.1釉層過(guò)厚以及釉漿密度過(guò)大

電瓷干法成型時(shí)，上釉方式為光坯出烘立即上釉，借助坯體溫度加速水分蒸發(fā)，有效減少吸濕現(xiàn)象。在操作工上釉方式方法固定的情況下釉層厚度及釉漿密度對(duì)坯體吸濕起著主要作用。冬季溫度低，釉漿流動(dòng)性差，保持需要的流動(dòng)性需要相應(yīng)的增加水分，這就容易引起掉傘。釉層的厚度是由上釉時(shí)間及釉漿密度決定的，即釉漿密度越大及上釉時(shí)間越長(zhǎng)其釉層

越厚[1]。本文做的是上釉方式為噴釉的研究。釉漿密度與釉層厚度是不可分割的。釉層厚度控制在0.3mm-0.5mm，釉漿密度大時(shí)，釉漿相應(yīng)的水分就小，噴釉時(shí)

釉漿霧化差，相同的上釉方式釉層就厚；釉漿密度小時(shí)，釉漿相應(yīng)的水分就大，

第一作者： 欒藝娜（1982年生）， 女， 山東淄博人，工程師。

但釉漿霧化好，相應(yīng)的釉層厚度就小。改進(jìn)措施為合理的控制釉漿密度，使釉漿在不同的季節(jié)中即不同的環(huán)境溫度下做出最合理的調(diào)整。夏季溫度高，釉漿流動(dòng)性好，可適當(dāng)?shù)奶岣哂詽{密度即減少釉漿的水分含量；冬季溫度低時(shí)，適當(dāng)?shù)慕档陀詽{密度即增加釉漿的水分含量。在生產(chǎn)大型產(chǎn)品時(shí)實(shí)行兩遍上釉的方式，保證合理的釉層厚度防止吸濕過(guò)度。

3.2光坯含水率過(guò)低

光坯含水率低時(shí)，噴釉環(huán)節(jié)光坯表面對(duì)釉漿中水分吸收能力加強(qiáng)，吸濕嚴(yán)重，更容易產(chǎn)生吸濕膨脹，引起傘裂。表2中的207#窯表現(xiàn)明顯，207#窯光坯因?yàn)榉偶偃牒鏁r(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致掉傘率升高明顯。

光坯含水率低，造成的主要原因有：粉料（公司為等靜壓干法成型）本身水分過(guò)低；烘干工藝制定不合理；烘房出風(fēng)口設(shè)計(jì)不合理。

改進(jìn)措施，嚴(yán)格監(jiān)控噴塔粉料水分，對(duì)水分過(guò)低的粉料施行判廢作為回料使用；烘干制度合理制定，對(duì)大瓷件施行分溫度段烘干制度，先入低溫烘房，后提高烘房溫度，防止溫度過(guò)高，坯體水分流失過(guò)快；同樣也要嚴(yán)格執(zhí)行烘房的工藝制度，生產(chǎn)調(diào)度做出合理的排產(chǎn)安排，謹(jǐn)防坯體入烘時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

3.3坯料泥漿粒徑過(guò)小

泥漿中顆粒粒徑小時(shí)，壓制成型的光坯孔隙率增大 [2]。當(dāng)光坯孔隙率增大時(shí)，毛細(xì)作用增強(qiáng)，相應(yīng)的相同釉層厚度及釉漿密度下更易吸水。

通過(guò)對(duì)最近幾批掉傘嚴(yán)重產(chǎn)品的回查發(fā)現(xiàn)其控制泥漿顆粒到標(biāo)準(zhǔn)粒度（粒度是顆粒在空間范圍所占大小的線性尺寸的大小[3]）即達(dá)到激光粒度儀測(cè)得小于10um的泥漿顆粒總含量占（83±2）%標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，篩余超標(biāo)嚴(yán)重，細(xì)度控制標(biāo)準(zhǔn)為過(guò)325目篩余為不大于0.09%，2015年工藝數(shù)據(jù)分析過(guò)325目篩余為0.05%，2016年下半年開(kāi)始下降，直至最近產(chǎn)品料漿細(xì)度過(guò)325目篩余為0.01%以下。泥漿粒徑對(duì)坯體吸濕大小的影響通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

相同配方的原料，通過(guò)控制球磨時(shí)間及氧化鋁球的不同級(jí)配獲得不同細(xì)度的泥漿。式樣1激光粒度儀測(cè)量<10um粒徑顆粒為83.12%，325目篩余為0.07%；式樣2激光粒度儀測(cè)量<10um粒徑顆粒為85.32%，325目篩余為0.02%。泥漿經(jīng)烘干制粉后，壓制成直徑50mm，厚5mm的圓餅，烘干后測(cè)其直徑與質(zhì)量。將干燥器底部加水改造為吸濕裝置，參考模擬梅雨季節(jié)的吸濕膨脹量測(cè)試裝置[4]將試樣放入吸濕器內(nèi)，靜置200min，取出測(cè)其吸濕后尺寸及質(zhì)量，獲得其吸水率與尺寸變化率。

電瓷生產(chǎn)中回料較多，而回料中細(xì)顆粒占比重較大?；嘏髂囝w粒細(xì)化主要是由于泥料中的黏土類原料受到水化、剪切力、正壓力、負(fù)壓力等作用后，黏土顆粒細(xì)化[5]，由表1數(shù)據(jù)可以得出，泥漿中細(xì)顆粒較多時(shí)，吸濕膨脹嚴(yán)重，相應(yīng)的對(duì)光坯吸濕掉傘起著不利的影響。同樣新漿的顆粒分布由球磨機(jī)的球石比例以及球磨時(shí)間有關(guān)。本公司對(duì)大型球磨機(jī)內(nèi)氧化鋁球石重新篩分，發(fā)現(xiàn)球石總質(zhì)量及球石配比與設(shè)定嚴(yán)重偏差，這是新漿顆粒級(jí)配改變的原因之一。

改進(jìn)措施，重新改進(jìn)球石配比，制定球石檢查、添加以及更換時(shí)間。降低新漿粒度標(biāo)準(zhǔn)為激光粒度儀<10um的總含量占（82±2）%，改進(jìn)球石配比后達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的降低了球磨時(shí)間6小時(shí)，測(cè)得325目篩余為0.05%。

4改進(jìn)以后生產(chǎn)結(jié)果驗(yàn)證

不同產(chǎn)品的掉傘程度不一樣，本文選取的對(duì)照產(chǎn)品為最易出現(xiàn)掉傘的百萬(wàn)伏產(chǎn)品，產(chǎn)品代號(hào)8000.1。采取以上措施以后，經(jīng)過(guò)一個(gè)生產(chǎn)周期后，第一批產(chǎn)品為2017.4.15入窯，窯次號(hào)為510#窯，百萬(wàn)伏8000.1產(chǎn)品的瓷檢結(jié)果顯示，510#窯前檢測(cè)與窯后檢測(cè)傘裂產(chǎn)品的合格率提高明顯，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，工藝的不斷完善，傘裂產(chǎn)品不斷減少，最后合格率能穩(wěn)定在96%以上。

5結(jié)論

通過(guò)調(diào)整釉漿密度，不同季節(jié)控制合理的水分，降低噴釉的釉層厚度；合理的粉料級(jí)配以及合理的粉料水分；對(duì)泥漿粒度以及細(xì)度的嚴(yán)格控制能有效的減少釉坯傘裂缺陷的產(chǎn)生。只有在每個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求才能有效的減少缺陷的產(chǎn)生，提高出窯合格率，節(jié)約成本。雖然是一個(gè)缺陷，但產(chǎn)生的原因是多方面的，解決缺陷的方法也是多種多樣的，要更加有效的減少缺陷造成的損失，需要不斷的探索驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫艷云.大型瓷件掉傘及傘內(nèi)裂的原因分析[J].電瓷避雷器，2004（4）.10-12.

[2] 劉宏烈，沈俊，李紅寶.等靜壓成型電瓷坯料干坯孔隙率的控制[J].電瓷避雷器，2013（4）.6-9.

[3] 張銳，王海龍，許紅亮.陶瓷工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

作者簡(jiǎn)介：

欒藝娜（1982年生）， 女， 山東淄博人，工程師。