專利名稱：一種用氧化焰燒成電瓷的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及材料制備技術，進一步是指用氧化焰燒成電瓷產(chǎn)品，包括各種電壓等 級的瓷質線路絕緣子、空心絕緣子和套管。
背景技術：
電瓷又稱瓷絕緣子，是輸變電線路和設備的關鍵元器件，主要起電氣絕緣和支撐 固定的作用。目前國內生產(chǎn)的電瓷產(chǎn)品主要是Al2O3-SiO2體系，Al2O3含量為20%-60%。 根據(jù)Al2O3含量不同，可分為普通電瓷(Al2O3含量20% -30% )、中高強電瓷(Al2O3含量 30% -50% )和高強度電瓷(Al2O3含量50% -60% )0生產(chǎn)電瓷的主要原料是鋁礬土、高嶺 土和長石等天然礦物，燒成溫度一般在1250°C -1330°C之間。主要生產(chǎn)工藝流程為原料預 粉碎一球磨一過篩一除鐵一噴霧干燥(干法)/壓濾、真空練泥(濕法)一成形(干法或濕 法)一干燥一施釉一燒成一膠裝。燒成是電瓷制備的關鍵工序，對電瓷產(chǎn)品的機械強度、電氣性能和表面質量等有 重要影響。目前電瓷的燒成工藝多沿用日用陶瓷的燒成工藝，即采用950°C以前為氧化焰、 9500C -1050°C氧化保溫，然后轉為還原焰直至最高燒成溫度。采用還原焰燒成的目的是使 原料中的Fe2O3還原為低價的FeO，使瓷質色彩由黃白色轉為青白色，即所謂的“青瓷”。但 對電瓷這一工業(yè)用途的產(chǎn)品來說，瓷質的機械強度和電氣絕緣強度比外觀更重要。為了提 高電瓷產(chǎn)品的機械強度，通常采用煅燒鋁礬土中的剛玉顆粒來強化電瓷材料的強度。由于 天然的鋁礬土中含有較多的Fe2O3和TiO2雜質，這些雜質在還原氣氛下會轉變?yōu)榈碗妰r的 FeO和Ti02_x，對電瓷產(chǎn)品的電氣性能是不利的。此外，采用還原焰火燒成時，需在窯爐氣氛 中保持甚至更高的一氧化碳含量，大大增加了燒成過程中的燃料消耗及二氧化碳 和一氧化碳的排放量，不符合節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，開發(fā)一種用 氧化焰燒成電瓷的方法，不僅可提高電瓷產(chǎn)品的機械強度和電氣絕緣強度，同時還具有節(jié) 約燒成能源、減少二氧化碳排放、降低生產(chǎn)成本等多方面的優(yōu)勢。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有還原焰燒成技術存在的不足，提出一種用 氧化焰燒成電瓷的方法，該方法在確保電瓷產(chǎn)品的機械強度和電氣絕緣強度的前提下，能 最大限度地降低燒成能耗，促進電瓷產(chǎn)品制備過程中的節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)，有效提高電 瓷產(chǎn)品的燒成合格率，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的技術方案為，所述用氧化焰燒成電瓷的方法包括以下步驟(1)將用現(xiàn)有濕法或干法工藝生產(chǎn)的電瓷坯件裝入燒成用窯爐，以氧化焰并按升 溫速率為30°C /小時_80°C /小時升溫至950°C，爐內氣氛O2含量2% _6%。(2)再以升溫速率5°C /小時-10°C /小時升溫至1050°C，在該溫度下進行氧化保 溫，爐內氣氛O2含量2% -4%，保溫時間2小時至8小時；(3)氧化保溫完成后，繼續(xù)以氧化焰升溫直至最高燒成溫度1250°C -1330°C，此階段的升溫速率20°C /小時-50°C /小時，爐內氣氛O2含量-3% ；(4)達到最高燒成溫度后保溫2小時至6小時，爐內氣氛O2含量-2% ；(5)最高燒成溫度保溫結束后，以降溫速度不小于每小時150°C快速冷卻至 1100°C，然后以每小時50 V -100V的冷卻速度使產(chǎn)品冷卻到200°C以下，再自然冷卻到 50°C以下，整個燒成過程結束。所述燒成用窯爐一般為梭式窯或隧道窯；所用燃料可以是以天然氣或液化石油氣、發(fā)生爐煤氣、輕油或重油等；升溫制度和氧化保溫時間可根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸不同而異；進一步地，為使用氧化焰燒成電瓷產(chǎn)品的釉面顏色達到與用傳統(tǒng)的還原焰燒成的 效果基本一致，可在上述步驟(4)中最高燒成溫度保溫結束前1小時將爐內燒成氣氛轉為 弱還原焰，弱還原焰保溫1小時，爐內氣氛CO含量0. 5% -1. 5%，讓產(chǎn)品的釉面出現(xiàn)均勻一 致的輕度還原；如果對產(chǎn)品的顏色沒有嚴格要求，則本過程可省略。以下對本發(fā)明做出進一步說明。本發(fā)明方法的步驟(2)中，1050°C至最高燒成溫度的升溫過程中，采用的燒成氣 氛為氧化焰，O2含量_3%，而傳統(tǒng)燒成工藝在此階段是用還原焰，CO含量-3% ； 在最高燒成溫度下的保溫過程中，燒成氣氛為氧化焰，O2含量1 % -2 %，而傳統(tǒng)燒成工藝在 此階段是用還原焰，CO含量-2%。本發(fā)明的技術貢獻是，在電瓷產(chǎn)品的燒成過程中，除最后一小時為滿足產(chǎn)品釉面 顏色與傳統(tǒng)工藝燒成的產(chǎn)品基本一致的要求而可采用弱還原焰外，其余全部采用氧化焰燒 成。實施結果表明，用本發(fā)明技術燒成電瓷產(chǎn)品時，因不需要氣氛轉換，可比傳統(tǒng)工藝縮短 燒成時間3小時至8小時，節(jié)約燒成能耗15% -25%，減少二氧化碳排放量15% -25%，產(chǎn) 品的機械強度提高6% -12%，電氣絕緣強度提高5% -10%，燒成合格率提高3% -8%，產(chǎn) 品生產(chǎn)成本降低5% -10%。本發(fā)明與目前常用的還原焰燒成工藝相比，首先是可縮短氧化保溫時間，從而顯 著縮短總燒成時間，大幅降低燒成能耗；其次，本發(fā)明在燒成的高溫階段仍采用氧化焰燒 成，燃料燃燒完全，熱效率高，進一步減少了燒成過程的燃料消耗，降低了二氧化碳和一氧 化碳的排放量；第三，采用氧化焰燒成，避免了電瓷坯料中的Fe2O3和TiO2等可變價雜質被 還原為具有半導體性質的FeO和Ti02_x，從而可提高產(chǎn)品的機械強度和電氣絕緣強度。由以上可知，本發(fā)明為一種用氧化焰燒成電瓷的方法，該方法能顯著縮短電瓷產(chǎn) 品的燒成時間，大幅降低燒成過程的燃料消耗，減少二氧化碳和一氧化碳排放，并能有效提 高產(chǎn)品的機械強度、電氣絕緣強度和燒成合格率，從而顯著降低電瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
具體實施例方式實施例1 所述用氧化焰燒成普通電瓷(Al2O3含量20% -30% )的方法是(1)室溫-950°C 升溫速率50°C /小時-80°C /小時，氧化焰，爐內氣氛O2含量 2% -6% ；(2)9500C -10500C 升溫速率5°C /小時-10°C /小時，氧化焰，爐內氣氛O2含量 2% -4%，氧化保溫2小時-8小時；(3) 10500C -最高燒成溫度(1250°C _1330°C )升溫速率30°C /小時 50°C /小時，氧化焰，爐內氣氛O2含量 3% ；(4)升溫至最高燒成溫度后，以弱氧化焰保溫2小時至5小時，爐內氣氛O2含量1% -2% ；然后轉弱還原焰保溫0. 5小時至1小時，CO含量0. 5% -1. 5%，止火；(5)冷卻階段從最高燒成溫度至1100°C快速冷卻，冷卻速率大于每小時150°C ； 然后以每小時50°C至100°C的冷卻速度使產(chǎn)品冷卻到200°C以下，再自然冷卻到50°C以下 時，整個燒成過程結束。實施例2 所述用氧化焰燒成中高強電瓷(Al2O3含量30% -50% )的方法是(1)室溫-950°C 升溫速率40°C /小時-60°C /小時，氧化焰，爐內氣氛O2含量 2% -5% ；(2)9500C -10500C 升溫速率5°C /小時-10°C /小時，氧化焰，爐內氣氛O2含量 2% -4%，氧化保溫2小時-8小時；(3) 10500C -最高燒成溫度(1250°C -1330°C )升溫速率 20°C / 小時-40°C / 小 時，氧化焰，爐內氣氛O2含量-3% ；(4)升溫至最高燒成溫度后，以弱氧化焰保溫3小時至5小時，爐內氣氛O2含量 1% -2% ；然后轉弱還原焰保溫1小時，CO含量0. 5% -1. 5%，止火；(5)冷卻階段從最高燒成溫度至1100°C快速冷卻，冷卻速率大于每小時150°C ； 然后以每小時50°c至80 V的冷卻速度使產(chǎn)品冷卻到200°C以下，再自然冷卻到50°C以下 時，整個燒成過程結束。實施例3 所述用氧化焰燒成高強度電瓷(Al2O3含量50% -60% )的方法是(1)室溫-950°C 升溫速率30°C /小時_50°C /小時，氧化焰，爐內氣氛O2含量 2% -5% ；9500C -1050°C (2)升溫速率5°C /小時-10°C /小時，氧化焰，爐內氣氛O2含量2% -4%，氧化保 溫2小時-8小時；(3) 10500C -最高燒成溫度(1250°C -1330°C )升溫速率 20°C / 小時-40°C / 小 時，氧化焰，爐內氣氛O2含量-3% ；(4)升溫至最高燒成溫度后，以弱氧化焰保溫3小時至5小時，爐內氣氛O2含量 1% -2% ；然后轉弱還原焰保溫1小時，CO含量0. 5% -1. 5%，止火；(5)冷卻階段從最高燒成溫度至1100°C快速冷卻，冷卻速率大于每小時150°C ； 然后以每小時40°C至60°C的冷卻速度使產(chǎn)品冷卻到200°C以下，再自然冷卻到50°C以下 時，整個燒成過程結束。產(chǎn)品冷卻時間一般不少于20小時。
權利要求
一種用氧化焰燒成電瓷的方法，其特征是，它的工藝步驟為(1)將用現(xiàn)有濕法或干法工藝生產(chǎn)的電瓷坯件裝入燒成用窯爐，以氧化焰并按升溫速率為30℃/小時-80℃/小時升溫至950℃，爐內氣氛O2含量2％-6％；(2)再以升溫速率5℃/小時-10℃/小時升溫至1050℃，在該溫度下進行氧化保溫，爐內氣氛O2含量2％-4％，保溫時間2小時至8小時；(3)氧化保溫完成后，繼續(xù)以氧化焰升溫直至最高燒成溫度1250℃-1330℃，此階段的升溫速率20℃/小時-50℃/小時，爐內氣氛O2含量1％-3％；(4)達到最高燒成溫度后保溫2小時至6小時，爐內氣氛O2含量1％-2％；(5)最高燒成溫度保溫結束后，以降溫速度不小于每小時150℃快速冷卻至1100℃，然后以每小時50℃-100℃的冷卻速度使產(chǎn)品冷卻到200℃以下，再自然冷卻到50℃以下，整個燒成過程結束。
2.根據(jù)權利要求1所述用氧化焰燒成電瓷的方法，其特征是，在上述步驟(4)中最高燒 成溫度保溫結束前1小時將爐內燒成氣氛轉為弱還原焰，以弱還原焰保溫1小時，爐內氣氛 CO 含量 0. 5% -1. 5%。
3.根據(jù)權利要求1所述用氧化焰燒成電瓷的方法，其特征是，所述燒成用窯爐為梭式窯或隧道窯。
4.根據(jù)權利要求1所述用氧化焰燒成電瓷的方法，其特征是，燒成用窯爐的燃料為天 然氣、液化石油氣、發(fā)生爐煤氣、輕油或重油。
全文摘要
一種用氧化焰燒成電瓷的方法，該方法在電瓷產(chǎn)品的燒成過程中，從室溫到最高燒成溫度，全部采用氧化焰燒成。用本發(fā)明技術燒成電瓷產(chǎn)品時，可比傳統(tǒng)的還原焰燒成工藝縮短燒成時間3小時至8小時，節(jié)約燒成能耗15％-25％，減少二氧化碳排放量15％-25％。采用氧化焰燒成，避免了電瓷坯料中的Fe2O3和TiO2等可變價雜質被還原為具有半導體性的FeO和TiO2-x，從而可提高電瓷產(chǎn)品的機械強度6％-12％，提高電氣絕緣強度5％-10％，提高燒成合格率3％-8％，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本5％-10％。
文檔編號C04B35/64GK101811878SQ201010114690
公開日2010年8月25日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權日2010年2月26日
發(fā)明者肖漢寧, 胡文華 申請人:肖漢寧