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搪玻璃釉制造技术的改进和发展方向
更新时间:2017-04-19 09:48:19  |  点击次数:398次

 

搪玻璃釉制造技术的改进和发展方向

江阴硅普搪瓷有限公司   余献忠

 

 

    一、前  

各位领导、老总、专家、同仁,大家下午好!

首先感谢搪玻璃专业委员会的领导给我这次发言的机会,同时也要感谢在座的各位!是你们给予了我们硅普公司极大的支持和厚爱,使我们在前进的道路上一步一个脚印,踏踏实实地做出了一点成绩:取得了ISO90012000质量认证、拥有了自己的科研所——江阴硅普高性能搪瓷新材料研究所,并获4项国家专利,分别为:搪玻璃釉电熔炉、熔釉轧片装置、JTD-2底釉、JT-5玻陶面釉发明专利成果。现在我们公司有坩锅炉2座、电熔炉2座,高铝瓷衬球磨机18台、电烘箱3台、混料机3台。司年生产、销售的瓷釉达2000吨以上,客户遍及全国各地,国内市场占有率百分之六十以上,搪玻璃釉产品“硅普”牌商标被评为无锡市知名商标、公司也被无锡市人民政府评为“重合同守信用”AAA级企业、本公司研制的专利产品已荣获省高新技术产品。

所有这些成绩都与在座的各位的大力支持分不开,不论是客户还是同行,无论是领导还是专家,你们都给予了我们不同的鞭策,是鼓励我们向前发展的动力。在此我代表硅普公司的全体员工表示真诚的感谢!我们会尽我们最大的努力多研制优质产品,为广大的搪玻璃设备厂家做好服务,不辜负你们多年来的厚爱,共同为我国的搪玻璃产品发展做出贡献。

下面我向大家汇报我公司搪玻璃釉生产发展情况和未来的方向,不足之处请大家指教。

一、搪玻璃釉制造技术的改进

    一)、配方的改进

搪玻璃釉是制造搪玻璃设备的主要原料。搪玻璃釉的质量及技术水平对搪玻璃设备的使用寿命有着重要的影响。我国搪玻璃釉的发展经历了一个漫长的历史发展过程。在贯彻ZBG94004-87标准之前我国的搪玻璃釉主要配方有54310205809 B9,其中以5809耐酸性能最好。底釉有808182911912913底釉。对照87标准,上述搪玻璃釉主要问题是耐酸、耐碱性能偏低,特别是耐碱性能不合格。

9010月搪玻璃专委会在西安召开了全国的搪玻璃瓷釉研讨会,会上许多专家对新配方的研究提出了宝贵的意见并撰写了论文,为推动搪玻璃釉的发展作出了贡献。ZBG94004-87标搪玻璃釉与以前搪玻璃釉的主要区别就是配方中增加了一定量的中间体氧化物ZrO2Ti2O,因为增加以上组份就增加了瓷釉的粘度,提高了烧成温度,所以必须加助熔剂CaO Li2OMgOZnO等。配方中其他成份也作适当调整

搪玻璃底釉的改进主要体现在烧成幅度和低温密着上,随着搪玻璃设备生产企业产品大型化发展,要求搪玻璃底釉在低温处有理想的密着性和较宽的烧成幅度,以适应多次搪烧,底釉不能有烧焦和产生铜头的现象。同时要求抗鳞爆性强,再沸(暗泡、泡影)倾向低,发泡温度高或不明显等特点。

关于国内的瓷釉有北方釉、南方釉的说法,其实是没有本质区别的,可从以下两方面理解。

     1、气候条件:

南方在夏天,气温高、湿度大对底釉的质量要求较高,要求底釉抗鳞爆性能好。一般来讲, 911912913底釉在南方就不太适应,主要表现为易产生铜头、毛孔重,抗鳞爆性差;而经改良的808182底釉能够适应南方在夏天潮湿气候条件。

     2、喷涂方法

北方采用是冷喷工艺,要求瓷釉颗粒粗,在搪烧时有利气体排除。而南方采用的热喷工艺,要求瓷釉颗粒较细,因为是热喷粉层较松所以也利于排气。北方部分地区在面釉浆中适当加入酒精,采用温喷方式,这种方法较好。面釉瓷釉颗粒粗一点对瓷层质量的致密是有利的——瓷面毛孔少、色泽鲜艳。瓷釉颗粒度完全可通过球磨工艺解决。

进口瓷釉与国产瓷釉的区别有以下几点:

     1、配方的区别:国外瓷釉含SiO2ZrO2 较高,ZrO2最高可达12%,而相应Li2O CaOZnOBaO也增加了,所以性能好。但烧成工艺要求严格。

     2、添加剂不同:国外瓷釉面釉悬浮剂一般不用或少用粘土而改用有机质悬浮剂,在这一点上我国北方部分地区坚持用多糖加酒精是值得提倡的,因为粘土对耐酸是不利的,所以不宜多加。

     3、球磨方式:国外球磨均采用湿磨工艺,这对釉浆的均匀性是非常有利的而采用的添加剂一般均为粉状,有利于形成均匀稳定的釉浆。而喷涂一般也采用冷喷工艺,喷涂设备均采用压力罐、大口径喷枪。

 通过以上讨论可以看出要制造高品质的瓷釉,必须是湿磨冷喷工艺,尽可能不用或少用粘土,采用多糖或其他有机质添加剂。

二)、搪玻璃釉熔制技术的改进

       1、传统的搪玻璃釉熔制

传统的熔制搪玻璃釉熔炉主要有坩埚炉、转炉及池炉。用的能源主要有煤、柴油、天然气等。坩埚炉是利用火焰加热坩埚,通过坩埚壁对瓷釉传热,烟气不与瓷釉熔体接触,但是,它的热效率低,工人劳动强度大,不利于自动化生产,而转炉、池炉由于火焰直接加热瓷釉熔体,易挥发原料如冰晶、硼砂等受到烟囱的抽力的损失较大,从而破坏了瓷釉的组成,影响熔釉的质量。 

2、搪玻璃釉熔制技术的改进

     1)、进的电熔炉熔制技术

搪玻璃电熔原理是将电流通过电极引入玻璃液中,通电后两电极间的玻璃液在交流电的作用下产生焦耳热,从而达到熔化和调温的目的。

电熔炉是一种综合坩埚炉和池炉的优点,而又能克服各自缺点的新型熔釉炉。

采用电熔方法熔制有以下特点:

n 占场地少,炉体结构简单,建炉快,维修时间短。没有坩埚炉和池炉一次能源造成的污染,消除公害,改善劳动条件,符合国家的环保政策。

n 电熔炉热效率可以高达80-85%热效率高,节省能源。由于电能在搪玻璃溶液内部变为热能,料液温度即是炉内最高温度,所以散热小,而且没有带出燃烧烟气的热损失。

n 电熔炉的炉温均匀,熔制出的玻璃液成分均匀,产品质量高。生产过程便于实现自动化操作,瓷釉是连续出料,为瓷釉轧片冷却工艺创造了有利条件。因此,电熔搪玻璃是一种目前比较先进的熔釉工艺。

n 炉温控制方便,很好地满足了熔制工艺的要求,由于是连续出料,釉块可以轧片,易于球磨。

n 节省人力,两人既可操作且劳动强度低,可实现自动化生产。

n 产品质量稳定可靠,由于料液自身发热,熔制速度快,而且瓷釉不受烟气的污染。降低了挥发性配合料组分的挥发,氟化物的挥发量可降低到火焰加热熔窑的40%左右,氧化硼的挥发量可降低到火焰加热熔炉的10%-20%。由于垂直熔化,在熔化过程中易挥发组分被凝聚在生料层中(即所谓料毯),当生料熔化时又重新转移到玻璃液中去。

 2)、熔釉轧片技术

我国生产瓷釉的厂家出料大多采用水激法,国外则采用轧片法。如日本、美国和德国,他们认为对于大批量生产瓷釉,水激法工艺浪费能源而不经济。

轧片原理是:瓷釉熔料(1300)经熔制炉出料口流出,经过双轧辊筒被轧制成0.5-0.8mm的釉带,辊筒内表面用冷水冷却。釉带经齿状辊筒破碎后送入输送机至料斗。

轧片技术生产的搪玻璃釉有以下特点:

n 可以提高产品瓷面质量,降低烧成温度。瓷釉不用水冷却,可以减少甚至可以消除瓷釉中可溶性物质的流失,这些可溶性物质大部分是碱性氧化物,根据玻璃的双碱效应,含有K+Na+离子的玻璃态在一定程度上存在时,可以降低瓷釉的烧成温度。同时,这些可溶性物质的存在,能使瓷釉烧成时粘度降低,流动性好,易于排出气体。

n 搪玻璃釉温度为1300℃左右,这样的高温釉体迅速注入水中一方面会破坏硅氧键,另一方面会导致部分水的分解:

H +将对瓷釉产生渗H +作用,对搪烧不利, OH -  会进入硅氧网络,破坏瓷釉原有的网络结构,有如下反应式:

 

  

  瓷釉中的氢氧根离子要加热到600-700才能失去。这也是水激瓷釉易产生针孔的原因之一。而轧片工艺的瓷釉就从根本上克服了以上的缺点。

n 釉片冷却均匀而彻底,可缩短球磨时间,瓷釉颗粒均匀性好。干燥粉层透气性增加,釉面色泽光亮、鲜艳一致。

n 节省水资源,水激瓷釉要用大量的水,每吨耗水10-15吨,且劳动强度大,人工翻晒、烘料频繁。而用轧片法生产瓷釉,冷却水可以循环使用,基本不消耗水,符合国家产业政策。目前我公司搪玻璃面釉已采用成功,计划今年年底完成搪玻璃底釉电熔炉项目。

        三) 球磨技术的改进

以前,搪玻璃行业球磨机内衬及球石都采用的是花岗岩石衬板及天然鹅卵石,我们公司从97年开始球磨就采用耐磨损的高铝瓷衬里和高铝瓷球,减少衬和球对搪玻璃釉的污染;而且通过对球磨过程熔块和磨加物温度的控制,制订出一套成熟的球磨工艺。从而提高了搪玻璃釉粉悬浮性能,提高了搪玻璃瓷面的质量。

二、硅普公司瓷釉的分类和特点

我公司专业生产各种搪玻璃釉。瓷釉品种达10多种,底釉有JTD-1Y4普通底釉、JTD-2大釜底釉、E3低温底釉、X1修补底釉;面釉有JT-1耐酸釉、JT-6JT-79901H一等品釉、9902等品釉、JT-4优乳白耐酸釉、JT-3耐碱釉、JT-5玻陶釉、B6铸铁耐酸釉等。目前我公司生产的一等品、优等品面釉配方科学,熔制工艺先进,被国内大部分企业按不同需要采用,特别是优等品釉被行业龙头企业使用,反馈良好。

 三、搪玻璃釉的发展方向

 一)搪玻璃釉研究和开发必须与应用相结合

研究出一个搪玻璃釉配方,并应用到不同的生产单位;适应不同的搪玻璃生产条件、制造工艺;制造出合格、符合标准的搪玻璃设备,生产厂制造出的搪玻璃设备能否适应用户的各种工况、用户在使用过程中能否满足使用条件并能安全可靠的运转达到用户的工艺要求和使用年限等,都需要针对制造过程壳体的工艺性、搪烧过程的可搪性、适应性、对搪玻璃釉进行深入的研究和进行可靠性分析:因搪玻璃釉不是终端产品,但它又对搪玻璃设备的制造和应用起着关键性的作用;否则不称之为搪玻璃设备,同时搪玻璃釉也是随着搪玻璃设备的材料技术、壳体的制造技术、焊接技术、搪烧技术、炉窑设备的不断改进和发展而不断前进的;生产搪玻璃釉的专业厂,随着设备向大型化、高质量方向发展,对搪玻璃釉提出了更高的要求。

在研究和开发搪玻璃釉时必须与之研究相关的搪玻璃设备的技术和搪烧工艺相结合,生产出满足市场要求的搪玻璃产品来。为此我提出搪玻璃釉研究和开发与应用相结合的理念;其中两种工艺曲线制订尤其值得注意,这两种工艺曲线是:

1、搪烧过程的升降温曲线;

瓷釉在搪烧过程的升降温曲线与搪玻璃设备在搪烧过程的设备条件与窑炉气氛、窑炉空间、窑炉结构、工件的大小、温度升降的速率和时间及其温度等参数都应在合理、优化的参数控制之下。只有这样才能改善瓷层质量、降低残余应力、提高耐腐蚀、耐热冲击等。在受控搪烧方面我有一篇文章发表在066月第3期《玻璃与搪瓷》上,题目是《大型搪玻璃设备受控搪烧的优点及对瓷釉的要求》,在这儿就不多说了。

 2、搪玻璃瓷釉耐腐蚀和耐冷、热冲击曲线。

 搪玻璃设备瓷釉在化工企业的工况条件是不尽相同的,为此国外设备说明书都有相应的耐腐蚀和耐冷、热冲击曲线。我国老前辈龙颂贤工程师曾经被聘在非洲办了一个搪玻璃设备厂,国外公司一定要他在产品说明书里提供搪玻璃的腐蚀曲线图。这种腐蚀曲线是采用小的棒状试件(在-20~200条件下和承压条件下,棒状为耐液相腐蚀试验、圆板为耐气相腐蚀试验—见图)放在用不锈钢钽衬高压罐内进行试验。

 

 

国外公司根据腐蚀或损坏曲线就能推算设备的使用寿命,据说国外有的设备能保证使用10年不坏(法德尔在山东的氯化聚乙烯12.5m3设备已经使用15年)。我们国内搪玻璃设备的保用期一般为3个月、6个月,最长为1年,但实际使用一般超过质保期,但当用户提出延长质保期时,国内生产厂家就心中没底,这就是为自己的设备卖出高价设置了瓶颈。同样搪玻璃设备耐冷、热冲击也有相应的损坏曲线,因为随着设备使用温度的提高,冷、热冲击温差之减小。虽然我国部分企业设备说明书也有腐蚀或损坏曲线,但目前为止还没听说哪家企业具备上述条件,这说明我国的瓷釉在基本的测试水平上和国外还有一定的差距。

二)玻陶搪玻璃釉研究和开发

玻陶搪玻璃釉,它的优点是抗机械冲击、抗热应力及温差急变性能好,使用温度可达300度,抗磨损好。它是在硼硅酸盐玻璃系统中加入一种晶核剂,然后将搪玻璃经特殊的工艺方法搪烧在低碳钢上,经过热处理使晶体生长并转化为陶瓷状态。国外搪玻璃设备有用玻陶釉生产的,主要用于酸、碱腐蚀严重、温度高、并伴有颗粒磨损场合;而搅拌和挡板几乎全是用玻陶搪釉生产的。它的瓷层结构是底釉层——玻陶层——玻璃层。国外有报道的玻陶釉牌号为8100。表面玻璃层是9000釉。我公司对玻陶釉的研究已取得初步的成果,第二步将进行中试,该釉必须采用特定的搪烧工艺。

四、结束语

以上对搪玻璃釉的发展情况作了一个粗略的解说,从搪玻璃釉的配方、熔制、球磨的技术改造到今后的发展方向进行了总结,我们在向国外先进技术学习,尽快缩短与国外搪玻璃设备的质量差距,增强我国搪玻璃设备的竞争力的同时,应努力把搪玻璃釉的研究和开发与应用相结合。

我们希望能与全国搪玻璃厂家精诚合作,尽我们最大的努力为我国的搪玻璃事业的发展做出更大的贡献。

 


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