真空練泥工藝

發(fā)布時間：

2025-09-16 15:23

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電瓷作為電力系統(tǒng)中不可或缺的核心絕緣部件，其性能直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在電瓷的制造工藝中，泥料制備是決定最終產(chǎn)品質(zhì)量的基石。泥料的致密度、均勻性以及內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)在很大程度上決定了后續(xù)成型、干燥和燒成過程的成功率及最終產(chǎn)品的性能。真空練泥作為泥料制備的核心環(huán)節(jié)，其工藝水平直接影響坯體的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能。

一、定義

真空練泥是指將預(yù)處理后的電瓷泥料送入真空練泥機(jī)，在負(fù)壓環(huán)境下通過螺旋絞刀的剪切、擠壓、揉搓作用，去除泥料中游離氣和吸附氣、破碎結(jié)塊，最終形成連續(xù)、致密、均勻的 “練泥坯段” 的工藝過程。

二、前置工藝

真空練泥的效果依賴于預(yù)處理后的泥料狀態(tài)，預(yù)處理需實現(xiàn) “粒度達(dá)標(biāo)、水分適宜、塑性穩(wěn)定”，具體步驟如下：

原料配比與混合→濕法研磨→過篩除鐵→壓濾脫水→粗練→陳腐

步驟具體細(xì)節(jié)請查看本公眾號之前文章。

三、核心設(shè)備：真空練泥機(jī)

真空練泥機(jī)是工藝實現(xiàn)的核心載體，按產(chǎn)能可分為小型（≤1t/h）、中型（1~3t/h）、大型（≥3t/h），螺旋葉直徑可分為65、150、200、250、350、500、630、800、1000等，其核心結(jié)構(gòu)及功能如下：

結(jié)構(gòu)部件	核心組成	功能與控制要點(diǎn)
喂料裝置	料斗、變頻喂料螺旋、料位傳感器	均勻輸送粗練泥料，進(jìn)料速度 0.5~1.5m3/h（匹配真空除氣能力）；料位傳感器避免空料或堵料
真空室	密封腔體（不銹鋼材質(zhì)）、真空泵（水環(huán)式或旋片式）、真空表	創(chuàng)造 - 0.092~-0.098MPa 的負(fù)壓環(huán)境；真空泵抽速≥20m3/h，確保真空度波動≤±0.002MPa
螺旋絞刀	單級 / 雙級螺旋（耐磨合金材質(zhì)，表面硬度 HRC55 以上）、傳動軸	旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生剪切 + 擠壓力（轉(zhuǎn)速 10~30r/min）：揉練泥料、推送泥料、二次除氣；雙級絞刀提升勻質(zhì)性
機(jī)頭與機(jī)嘴	過渡機(jī)頭（錐形）、可拆卸機(jī)嘴（材質(zhì)：45# 鋼鍍鉻）	機(jī)嘴截面決定泥段形狀（圓形 Φ50~Φ300mm、矩形、異形），適配不同電瓷產(chǎn)品
冷卻系統(tǒng)	絞刀冷卻套、真空室冷卻夾套（通冷卻水，水溫≤25℃）	帶走摩擦生熱，控制練泥溫度≤40℃，避免 “燒心”（泥料局部過熱導(dǎo)致水分驟蒸發(fā)形成空洞）
控制系統(tǒng)	PLC 控制柜、觸摸屏、報警模塊（真空度、溫度、轉(zhuǎn)速異常報警）	實時監(jiān)控并自動調(diào)節(jié)參數(shù)（如真空度不足時自動提升真空泵功率），減少人工干預(yù)

四、核心工藝流程

真空練泥是 “連續(xù)化、閉環(huán)控制” 的過程，需嚴(yán)格按順序執(zhí)行，每個步驟的穩(wěn)定性直接影響最終泥段質(zhì)量：

步驟 1：穩(wěn)定喂料（避免真空破壞的前提）

操作：粗練后的泥料投入料斗，變頻喂料螺旋以設(shè)定速度（如 1.0m3/h）將泥料連續(xù)送入真空室，料位傳感器實時監(jiān)測料量，避免 “空喂”（空氣進(jìn)入真空室）或 “過喂”（泥料堵塞真空室進(jìn)料口）。

關(guān)鍵控制：進(jìn)料速度與絞刀轉(zhuǎn)速匹配（進(jìn)料量 = 絞刀輸送量），若進(jìn)料過快，真空室壓力會瞬間升高至 - 0.08MPa 以下，導(dǎo)致除氣不徹底。

步驟 2：真空除氣（核心環(huán)節(jié)）

操作：泥料進(jìn)入密封真空室后，真空泵將室內(nèi)壓力降至 - 0.092MPa 以上，泥料中的空氣（游離氣占 70%、吸附氣占 30%）在壓差作用下逸出，通過真空管道被抽走。

關(guān)鍵控制：真空度需穩(wěn)定在 - 0.092~-0.098MPa；真空室密封性能（密封圈及時更換一次，避免漏氣）。

步驟 3：機(jī)械揉練與致密（勻質(zhì)核心）

操作：除氣后的泥料被螺旋絞刀推動，絞刀的螺旋葉片對泥料施加剪切力（破碎微小結(jié)塊）、擠壓力（縮小顆粒間隙）、揉搓力（使顆粒定向排列），實現(xiàn) “勻質(zhì) + 致密” 雙重效果。

雙級練泥優(yōu)化：特高壓電瓷采用 “一級除氣 + 二級揉練”，泥料先經(jīng)一級真空室除氣，再進(jìn)入二級真空室二次揉練 + 除氣，含氣量可降至 0.5% 以下（單級練泥含氣量約 1.5%）。

步驟 4：成型出泥與切割（得到合格坯段）

操作：揉練后的致密泥料通過機(jī)頭進(jìn)入機(jī)嘴，被擠壓成連續(xù)的特定截面泥段（如 Φ200mm 圓形泥段），經(jīng)輸送帶輸送至自動切割裝置，按產(chǎn)品尺寸（如 1.5m 長）切割成 “練泥坯段”，然后轉(zhuǎn)入坯體成型工序。

關(guān)鍵控制：泥段表面光滑度（無裂紋、無凹陷）、截面尺寸精度（偏差≤±1mm）；切割時避免 “崩邊”（切割速度與輸送帶速度匹配，如 0.5m/min）。

五、關(guān)鍵工藝參數(shù)控制

參數(shù)控制是真空練泥的 “生命線”，任何一項參數(shù)異常都會導(dǎo)致質(zhì)量問題，具體控制范圍及影響如下：

參數(shù)名稱	控制范圍	核心影響	異常后果（以電瓷性能為例）
真空度	-0.092~-0.098MPa	決定除氣效果	＜-0.092MPa→泥段含氣泡→燒結(jié)后氣孔率＞3%→擊穿風(fēng)險升高
泥料水分	18%~23%	保障塑性與出泥穩(wěn)定性	＞23%→泥段粘機(jī)嘴、變形；＜18%→泥段表面開裂
絞刀轉(zhuǎn)速	10~30r/min	控制揉練強(qiáng)度與效率	＞30r/min→摩擦生熱→“燒心”；＜10r/min→揉練不充分→勻質(zhì)性差
練泥溫度	≤40℃	避免泥料變質(zhì)	＞40℃→泥料局部失水→內(nèi)部空洞→燒結(jié)后強(qiáng)度下降 20% 以上
喂料量	0.5~1.5m3/h	匹配真空與揉練能力	＞1.5m3/h→真空室堵塞；＜0.5m3/h→產(chǎn)能低、成本高

六、坯段質(zhì)檢

練泥坯段需通過 “外觀 + 內(nèi)在 + 尺寸” 三重檢測，合格后方可進(jìn)入成型工序，具體標(biāo)準(zhǔn)如下：

質(zhì)量維度	標(biāo)準(zhǔn)要求	檢測方法
外觀質(zhì)量	表面光滑無裂紋、無凹陷、無雜質(zhì)斑點(diǎn)；斷面致密，氣泡≤3 個 / 100cm2（直徑≤0.5mm）	肉眼觀察（斷面需切開檢查）；強(qiáng)光照射（檢測表面微小裂紋）
致密度	體積密度≥1.8g/cm3；孔隙率≤5%	排水法（阿基米德原理）測量體積密度；真空保壓法測孔隙率
勻質(zhì)性	不同部位化學(xué)成分偏差≤1%；粒度分布偏差≤5%	取樣送化驗室，XRF 測化學(xué)成分；激光粒度儀測粒度
尺寸精度	截面尺寸偏差≤±1mm；長度偏差≤±5mm	數(shù)顯卡尺（測量截面）；卷尺（測量長度）
內(nèi)部缺陷	無分層、無隱性氣泡（缺陷面積≤0.5cm2）	超聲探傷（頻率 2~5MHz，探頭沿泥段軸向掃描）

七、常見工藝問題與解決方案

真空練泥過程中易因參數(shù)波動或設(shè)備故障出現(xiàn)質(zhì)量問題，需針對性排查解決：

常見問題	主要原因	解決方案
泥段含氣泡	1. 真空泵故障 / 密封漏氣→真空度不足；2. 喂料過快→空氣卷入；3. 泥料水分過高→氣泡難逸出	1. 檢修真空泵、更換密封圈；2. 降低喂料速度 0.2~0.3m3/h；3. 調(diào)整水分至 18%-20%
泥段表面開裂	1. 泥料水分過低→塑性差；2. 機(jī)嘴溫度低→粘料；3. 絞刀轉(zhuǎn)速慢→揉練不充分	1. 補(bǔ)加水分（每 100kg 泥料加水 0.5~1kg）；2. 機(jī)嘴預(yù)熱至 25~30℃；3. 提升轉(zhuǎn)速 2~5r/min
泥段分層	1. 絞刀磨損→剪切力不足；2. 陳腐時間短→泥料塑性不均；3. 雙級練泥一級除氣不徹底	1. 更換絞刀（磨損量＞0.5mm 需更換）；2. 延長陳腐時間 2~3 天；3. 檢查一級真空室壓力
泥段 “燒心”	1. 絞刀轉(zhuǎn)速過快→摩擦生熱；2. 冷卻系統(tǒng)故障→冷卻水?dāng)嗔?/span>	1. 降低轉(zhuǎn)速 3~5r/min；2. 檢修冷卻水泵，確保冷卻水流量≥5m3/h
出泥不均勻	1. 喂料口堵塞（泥料結(jié)塊）；2. 絞刀轉(zhuǎn)速波動→輸送力不均	1. 清理喂料口，確保粗練徹底（無＞5mm 結(jié)塊）；2. 檢修傳動系統(tǒng)，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（波動≤±1r/min）

八、發(fā)展趨勢

隨著電瓷制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，真空練泥工藝的未來發(fā)展將集中于以下幾個方面：

智能化：采用 AI 視覺檢測（實時識別泥段表面裂紋）+ 數(shù)字孿生（模擬不同參數(shù)下的練泥效果），實現(xiàn)全流程無人化控制。

高效化：開發(fā) “三級真空練泥機(jī)”，含氣量可降至 0.3% 以下；采用雙螺桿絞刀，產(chǎn)能提升 50%（從 3t/h 增至 4.5t/h）。

綠色化：采用變頻真空泵，能耗降低 20%。

真空練泥