耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法和设备 |
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| 申请号 | CN202110965683.4 | 申请日 | 2021-08-23 | 公开(公告)号 | CN113788615B | 公开(公告)日 | 2023-02-10 |
| 申请人 | 江阴硅普搪瓷股份有限公司; | 发明人 | 陈鸿美; 张倩; 余亭月; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法和设备，制备方法的具体步骤为：首先熔制出面釉和底釉，面釉和底釉熔 块 （片）分别经过 粉碎 后加入 球磨机 ，并在球磨机内加入规定比例的磨加物一起球磨；球磨机 研磨 成规定细度粉末后，通过 真空 输送系统后进入打包机 包装 入袋，面釉粉和底釉粉打包包装后，进入自动喷搪工艺，釉料喷搪完成后进入搪烧工艺，最终得到防腐微晶釉。制得的釉料具有超高的抗机械冲击、抗热应 力 及温差急变性能优，且 耐磨性 能优，同时耐酸侵蚀性、耐 碱 侵蚀性优良，适用于反应介质 温度 高、或反应介质为固液混合有固体颗粒磨损的搪玻璃设备、搅拌配件。并且球磨设备之后可以实现搪瓷釉料的后续自动化真空输送，提高了生产效率，减少了人工消耗。 | ||||||
| 权利要求 | 1.耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法，其特征在于：制备方法的具体步骤为： |
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| 说明书全文 | 耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法和设备技术领域[0001] 本发明涉及耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法和设备。 背景技术[0002] 硅酸盐系统搪玻璃釉，主体骨架由SiO2组成，这类搪玻璃釉内部结构中存在着由硅氧四面体【SiO4】相互连接所形成的牢固骨架，相对而言比较完整。一般而言，真正的晶体其具有完整而规则的外观及完整而规则的内部排列，晶体物质一般都有熔点，但是非晶质体内部没有质点均匀排列，破坏各个部分的结构所需要的温度不同，因此，没有一定的熔点，这是区别于晶体物体的重要特征。 [0003] 搪玻璃釉是一种非晶体物体，与玻璃相似，其中残留来不及参与反应的原始晶体和熔体冷淬过程中析出少量晶体，这些晶体只是镶嵌于玻璃相中，而且玻璃相中还存在微裂纹，这是这种材料的特性所在，虽然搪玻璃釉层中存在一定数量的晶体，但是广大空间仍然是玻璃相，即不是真正的晶体，其内部结构也远不及晶体物质规则，因此当釉层受到外力作用时，其作用力沿着各个方向均匀地传递而呈开放性破碎，故釉层的耐温差急变性，耐机械冲击性受到了较大的限制。常规的搪玻璃釉烧结后表面都为光洁的玻璃态，硬质颗粒如果在瓷面表面反复摩擦，会导致设备搪玻璃层表面被磨损，从而失去良好的防腐性能。并且搪玻璃釉加热时，首先变软，随后逐渐变为粘稠的液体。 [0004] 搪瓷釉料在经过熔制、破碎、球磨成粉体后，需要输送到包装机中进行打包处理。随后还需要进行筛分、除铁、称重、整形、喷码、码垛、缠绕等工序，而在这些工序处理过程中，搪瓷釉料需要进行多次工位转运才能进行后续的操作，但以往的输送和转运均由人工完成，效率十分低下，并且十分消耗人工，同时因为不能快速地进行各个工艺的生产，影响了生产效率，并且搪瓷釉料粉体在输送到包装机的过程中，粉体容易沾染灰尘，影响了粉体质量。 发明内容[0005] 本发明的目的在于克服上述不足，提供了耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法和设备，此配方、工艺制得的釉料具有超高的抗机械冲击、抗热应力及温差急变性能优，且耐磨性能优，同时耐酸侵蚀性、耐碱侵蚀性优良，适用于反应介质温度高、或反应介质为固液混合有固体颗粒磨损的搪玻璃设备、搅拌配件。 [0006] 并且球磨设备之后可以实现搪瓷釉料的后续自动化真空输送，在一条产线上完成连续化生产作业，提高了生产效率，减少了人工消耗，并且粉体是真空输送，包装完成前不会被污染。 [0007] 本发明的目的是这样实现的： [0008] 耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法，制备方法的具体步骤为： [0009] 1)首先熔制出面釉和底釉，面釉瓷层基料的按重量百分比计如下： [0010] SiO260～62； [0011] Al2O35～8； [0012] TiO28～10； [0013] K2O5～7； [0014] Li2O10～12； [0015] Na2O6～7； [0016] MoO32～3； [0017] BaO3～4； [0018] Na2SiF60.5～1.5； [0019] 底釉瓷层基料的按重量百分比计如下： [0020] SiO250～52； [0021] Al2O30～1.0； [0022] TiO22～5； [0023] B2O314～16； [0024] Li2O2～3； [0025] Na2O11～13； [0026] CaF28～10； [0027] CoO1～1.5； [0028] MnO2～2.5； [0030] 其中面釉的磨加物的质量份配比如下： [0031] 釉料100； [0032] 亚硝酸钠0.2～0.4； [0033] 乳着剂0.5～1； [0035] 防腐剂0～0.1； [0036] 水40～50； [0037] 而底釉的磨加物的质量份配比如下： [0038] 釉料100； [0039] 石英砂14～18； [0040] 氧化锆纤维5～10； [0042] 五水硼砂0.3～0.5； [0043] 碳酸锂0.5～1； [0044] 亚硝酸钠0.2～0.4； [0045] 纤维素0.2～0.5； [0046] 氧化亚镍1～2； [0047] 氧化钴0.3～0.5； [0048] 纯碱0～1； [0050] 4)面釉粉和底釉粉打包包装后，进入自动喷搪工艺，自动喷搪工艺的步骤如下： [0051] ①先喷涂两次底釉，瓷层总厚度≤0.3mm； [0052] ②喷涂5次面釉，1～3次釉层的分层厚度为0.15～0.25mm，4～5次釉层的分层厚度为0.10～0.15mm； [0053] ③成品总瓷层厚度为1.2～1.5mm； [0054] 5)釉料喷搪完成后进入搪烧工艺，搪烧工艺采用曲线烧成工艺，该烧成工艺的具体步骤为： [0055] ①一次底釉：炉温升至910℃～920℃时产品进炉，关闭炉门，当温度再次升至920℃，且保持2～6分钟，即可出炉； [0056] ②二次底釉：550℃～600℃时恒温30分钟，然后升温并控制升温速率至900℃～910℃温度烧成； [0057] ③面釉：、面釉烧成温度820～840℃； [0058] ④析晶处理工艺：使用带智能化仪表的搪烧炉，炉温升到300℃产品进炉，设置2小时升温至680～720℃，恒温30分钟后切断电源降温至室温出炉，最终会得到防腐微晶釉。 [0059] 耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备设备，该设备包括两个球磨机，每个球磨机分别通过真空管路与两个储藏罐相连通，并且储藏罐的进料口上均装有真空下粉器，所述真空管路上装有真空罐、真空泵，所述储藏罐的出料口通过管路与振动筛的进料口相连通，振动筛的进料口上装有真空下粉器，振动筛的出料口与除铁器相连，除铁器的出料口通过暂存仓与包装机的进料口相连通，所述包装机的后侧为包装袋输送系统，所述包装机的出料通道与爬坡输送机的输送台相连接，爬坡输送机将包装好的粉体斜向输送到后侧的方管整形机上，方管整形机后侧的输送轨道上设有单袋整形机，所述输送轨道末端为输送机，输送机后侧设置有机器人码垛，所述机器人码垛的旁边设置有满垛输送机，满垛输送机的后端连接缠绕机，缠绕机的后侧出料口设置一排无动力辊轴。 [0060] 优选的，输送轨道在单袋整形机的后侧设置有喷码机。 [0061] 优选的，垛输送机的前端设置有托盘库。 [0062] 优选的，包装机的出料通道与爬坡输送机垂直设置。 [0063] 本发明耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法和设备有以下优点： [0064] 硅酸盐物理化学知识告诉我们，硅酸盐熔体的结晶是由核化和晶化两个阶段实现的，而它们又分为均相核化与非均相核化及均相晶化与非均相晶化两种，均相核化和晶化主要是在均匀的玻璃介质内产生的，即不需要外加物就能在一定条件下析出晶核，并长大成晶体，但非均相核化与晶化就不同了，它是靠引入了附加物，即晶核剂来诱发新晶核附析在它上面，而导致晶核生成与发育成晶体的，搪玻璃釉变为微晶釉，就是属于非均相核化与晶化范畴。 [0065] 本发明搪玻璃微晶面釉就是成份中引入大量的能形成晶核剂物料，将这种釉涂烧于制品上，再经过特殊的热处理，使之析出晶核，发育长大为晶体，这种釉层已不是各相同性的非晶体态物质而是类似金属内部结构的无机硅酸盐晶体材料，因而在外力作用下(由于晶体材料具有各相异性)可不断削弱应力值和改变应力传播方向，从而使应力的破坏作用降低。 [0066] 晶核剂的加入极大地降低了晶核形成所需的功，从而使核化能在较低温度下进行，晶体的类型与数量决定与搪玻璃釉(包括晶核剂)的化学组成与控制核化晶化的温度与时间制度，为了提高搪玻璃釉层的耐温差急变性能，耐机械冲击性能及耐磨耗性能，本发明在搪玻璃面釉构成中引入了多重且大量的晶核剂材料，同时也兼顾到搪玻璃面釉的耐化学性能，即耐酸，耐碱。 [0067] 这种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备设备通过设计一条自动化的输送系统，可以将从球磨机加工出来的釉料粉体输入一条真空输送系统，将球磨机出来的搪瓷釉料粉体直接真空输送到包装机中，保证了搪瓷釉料粉体的高纯度。并且粉体进入包装机中打包后，粉料的包装袋经过整形、喷码、码垛、缠绕后送入成品库，此过程在一条产线上全部自动化完成，实现了连续化生产作业，提高了生产效率，减少了人工消耗。附图说明 [0068] 图1为本发明耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备设备中球磨机和包装机之间的真空管路示意图。 [0069] 图2为本发明耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备设备中包装机和包装袋输送系统的俯视图。 [0070] 图中：球磨机1、真空罐2、真空泵3、真空下粉器4、储藏罐5、振动筛6、除铁器7、暂存仓8、包装机9、爬坡输送机10、方管整形机11、单袋整形机12、喷码机13、输送机14、机器人码垛15、满垛输送机16、托盘库17、缠绕机18、无动力辊轴19。 具体实施方式[0071] 本发明涉及耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法和设备。 [0072] 这种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法步骤如下： [0073] 1)首先需要熔制出面釉和底釉，面釉和底釉是两种成分不同的原料。 [0074] 其中，搪玻璃面釉的构成是一个复杂的硅酸盐系统【SiO2‑R2O3‑R2O‑RO‑F】，面釉瓷层基料的按重量百分比计如下： [0075] SiO260～62； [0076] Al2O35～8； [0077] TiO28～10； [0078] K2O5～7； [0079] Li2O10～12； [0080] Na2O6～7； [0081] MoO32～3； [0082] BaO3～4； [0083] Na2SiF60.5～1.5； [0084] 其中Li2O：既是釉中的强助熔剂，它能赋予搪玻璃釉一系列宝贵的物理化学性能，而且还是作为典型的制造微晶釉的晶核促进剂，在釉料中析出锂辉石，锂霞石。 [0086] Na2SiF6：作为辅助剂，烧成中析出氧化物晶体，同时兼顾乳浊作用，它又是工艺操作的润滑剂。 [0087] MoO3：作为降低熔体表面张力，增强密着作用，辅助晶体析出，乳浊作用。 [0088] Al2O3：作为辅助剂引入，协调釉的物理化学性能，不易达到玻璃均质成程度，提高热稳性，化学稳定性及耐磨性。 [0089] BaO：引入釉中，提高釉熔体的流动性，光泽，提高釉的抗张强度核抗弯曲强度。 [0091] Na2O：作为辅助剂引入。 [0092] K2O：作为辅助剂引入。 [0093] 底釉瓷层基料的按重量百分比计如下： [0094] SiO250～52； [0095] Al2O30～1.0； [0096] TiO22～5； [0097] B2O314～16； [0098] Li2O2～3； [0099] Na2O11～13； [0100] CaF28～10； [0101] CoO1～1.5； [0102] MnO2～2.5； [0103] 这种底釉配方的特点为：烧成幅度宽，可以试用于900‑960℃；密着性能好；抗热急变性能优，耐温差急变高于600℃；膨胀系数大；有优良的抗鳞爆效果。 [0104] 2)面釉和底釉分别经过粉碎机进行粉碎后，各自加入球磨机中粉碎，形成粉料，球磨机在面釉和底釉进行球磨时，在球磨机中加入磨加物。 [0105] 其中面釉的磨加物的质量份配比如下： [0106] 釉料100； [0107] 亚硝酸钠0.2～0.4； [0108] 乳着剂0.5～1； [0109] 纤维素0.2～0.5； [0110] 防腐剂0～0.1； [0111] 水40～50； [0112] 面釉磨加配方取消粘土，使用进口纳米级有机质悬浮剂，球磨方式采用湿磨工艺，提升了釉浆的均匀性。 [0113] 而底釉的磨加物的质量份配比如下： [0114] 釉料100； [0115] 石英砂14～18； [0116] 氧化锆纤维5～10； [0117] 碳酸镁0.3～0.5； [0118] 五水硼砂0.3～0.5； [0119] 碳酸锂0.5～1； [0120] 亚硝酸钠0.2～0.4； [0121] 纤维素0.2～0.5； [0122] 氧化亚镍1～2； [0123] 氧化钴0.3～0.5； [0124] 纯碱0～1； [0125] 底釉的磨加物中添加有氧化锆(ZrO2)纤维，显著提高了瓷层的韧性，提高了底釉的抗热急变性能，磨加物中添加碳酸镁可以调整釉浆性能，且使底釉层中产生微气泡，从而增加底釉层的弹性。氧化亚镍和氧化钴可以增加底釉密着，且有优良的抗鳞爆效果。 [0126] 3)球磨机完成粉碎后，为了保证粉体真空连续输送，并且在工位转移过程中粉体不被污染，需要通过一条真空输送系统，如图1和图2，它包括两个球磨机1，每个球磨机1分别通过真空管路与两个储藏罐5相连通，并且储藏罐5的进料口上均装有真空下粉器4，所述真空管路上装有真空罐2、真空泵3，通过真空罐2和真空泵3来对真空管路进行抽真空，所述储藏罐5的出料口通过管路与振动筛6的进料口相连通，振动筛6的进料口上装有真空下粉器4，振动筛6的出料口与除铁器7相连，除铁器7的出料口通过暂存仓8与包装机9的进料口相连通，由包装机9对搪瓷粉体进行打包。 [0127] 所述包装机9的后侧为包装袋输送系统，包装机9的出料通道与爬坡输送机10的输送台相连接，并且包装机9的出料通道与爬坡输送机10垂直设置，爬坡输送机10将包装好的粉体斜向输送到后侧的方管整形机11上，让包装袋在方管整形机11上翻滚通过，从而将粉体振动平整以便后续加工，方管整形机11后侧的输送轨道上设有单袋整形机12，单袋整形机12对经过的每一个包装袋进行整形，保证包装袋平整，从而方便后续加工，输送轨道在单袋整形机12的后侧设置有喷码机13，来对包装袋进行喷码，所述输送轨道末端为输送机14，输送机14后侧设置有机器人码垛15，用于对包装袋进行堆叠。 [0128] 所述机器人码垛15的旁边设置有满垛输送机16，满垛输送机16的前端设置有托盘库17，用于给每个粉料包装袋提供托盘，从而方便输送，满垛输送机16的后端连接缠绕机18，用于将包装袋缠绕好，缠绕机18的后侧出料口设置一排无动力辊轴19，用于将缠绕好的包装袋输送到末端，方便工人运送到成品库中。 [0129] 这种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备设备在球磨机后侧增设真空输送系统，将球磨机出来的搪瓷釉料粉体直接真空输送到缓存料筒中，经过周转料仓、真空上料器、螺旋输送机和周转料筒的过程中完全封闭，避免了以往可能出现的问题，保证了搪瓷釉料粉体的高纯度。随后粉体进入包装机中打包，粉料的包装袋经过整形、喷码、码垛、缠绕后送入成品库，此过程在一条产线上全部自动化完成，实现了连续化生产作业，提高了生产效率，减少了人工消耗。 [0130] 4)面釉和底釉的混合成粉料并包装后，进入自动喷搪工艺，自动喷搪工艺可减少人工劳动强度，提升瓷层厚度均匀性，自动喷搪工艺的步骤如下： [0131] ①先喷涂两次底釉，瓷层总厚度应≤0.3mm； [0132] ②喷涂5次面釉，1～3次釉层的分层厚度为0.15～0.25mm，4～5次釉层的分层厚度为0.10～0.15mm； [0133] ③成品总瓷层厚度为1.2～1.5mm； [0134] 5)釉料喷搪完成后进入搪烧工艺，搪烧工艺采用曲线烧成工艺，具有釉料致密性好，瓷面光泽度、平整度好的特点。 [0135] 该烧成工艺的具体步骤为： [0136] ①一次底釉：炉温升至910℃～920℃时产品进炉，关闭炉门。当温度再次升至920℃并且产品各部位红热基本一致且保持2～6分钟，即可出炉。 [0138] ③面釉：采用曲线方式进行烧成，面釉烧成温度820～840℃。 [0139] ④析晶处理工艺：使用带智能化仪表的搪烧炉，炉温升到300℃产品进炉，设置2小时升温至700～720℃，恒温30分钟后切断电源降温至室温出炉，采用不同的析晶处理温度，最终会得到不同性能的防腐微晶釉，如下表1所示。 [0140] [0141] 表1为析晶处理工艺试验数据汇总表 [0142] 微晶釉经过以上特殊工艺进行析晶处理后，可以增加瓷层的强度，耐磨、抗温差急变、抗压性能。耐酸腐蚀性≦0.85g/㎡.d；耐温差急变性≧380℃；耐机械冲击性≧500×10‑3J。 [0143] 搪玻璃微晶面釉就是成份中引入大量的能形成晶核剂物料，将这种釉涂烧于制品上，再经过特殊的热处理，使之析出晶核，发育长大为晶体，这种釉层已不是各相同性的非晶体态物质而是类似金属内部结构的无机硅酸盐晶体材料，因而在外力作用下(由于晶体材料具有各相异性)可不断削弱应力值和改变应力传播方向，从而使应力的破坏作用降低，最终提高了搪玻璃釉层的耐温差急变性能，耐机械冲击性能及耐磨耗性能。 |
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