广东YS-SC粘土在电瓷高强度坯料配方中的应用

杨娟 张力敏 沈骏 孟崇雅 魏森 陆普强

摘 要：本文主要介绍了使用广东YS-SC粘土代替河北宽城土应用到电瓷生产高强度B9配方中，B9配方性能试验情况及产品生产工艺性能试验情况及产品过程质量情况，最终得出YS-SC粘土可以代替宽城土应用到电瓷B9配方中的结论。

关键词：粘土;配方性能;工艺性能;

1 引 言

我公司B9高强度坯料配方主要用于电瓷湿法大套管生产，生产2.5米以上，4.5米以下一次成型大型瓷套。该配方中使用的可塑性粘土河北宽城土由于供方原因停止供货，寻找替代粘土研制高强度坯料配方势在必行，公司于2018年6月份开始寻找替代粘土，并进行了多个粘土的性能试验，最终确定使用广东YS-SC粘土代替宽城土进行配方试验，该粘土代替宽城土在高强度坯料配方中的应用试验情况如下。

2试验方案

（1）广东YS-SC粘土与河北宽城土性能对比;

（2） 在B9配方中使用广东YS-SC粘土等量代替河北宽城土;

（3）试验室使用YS-SC粘土配方与使用河北宽城土

配方性能对比;

（4）使用YS-SC粘土配方生产工艺试验。

3试验结果

3.1  广东YS-SC黑泥粘土性能

YS-SC粘土，产地广东江门，颜色黑色，可塑性粘土，进厂为淘洗泥饼状。自2019年1月-6月份，共进厂3批次，130.16吨。理化性能见表1、表2，同时与宽城土进行性能对比，宽城土性能[1]见表3，表4。

3.2 河北宽城土性能

由宽城土和广东黑泥的性能对比结果可以看出，宽城土的结合力较高，可塑性指数高，≤10μm颗粒含量稍高[2]，≤1μm细颗粒含量高，批次间可塑性能变化小，中位径颗粒含量多，氧化硅高，氧化铝低，烧失量低，性能稳定;广东黑泥结合力稍低，可塑性指数稍低，批次间可塑性指数[2]变化大，≤10μm颗粒含量稍低，≤1μm细颗粒含量少，中位径颗粒含量少，氧化硅低，氧化铝高，烧失量高。两种粘土均为钾含量高的可塑性粘土，可塑性有差异。

3.3 配方性能对比

采用B9配方为基准配方，配方中以等量YS-SC粘土替代等量宽城土，使用YS-SC粘土高强度坯料配方编号为Y、使用宽城土高强度坯料配方标号为K;采用试验室20kg小球磨机进行球磨[3]，球磨细度≤10μm颗粒含量均控制在（61.0-63.0）%之间，过两遍140目筛，使用强力除铁棒进行手工除铁，除铁后使用试验室小型练泥机进行榨泥，最高压力为1.7MPa，榨好泥后陈腐48小时，使用试验室小型练泥机进行挤制。具体试验结果见表5-表7。

YS-SC粘土在配方中等量代替宽城土后，配方的湿坯压缩指标稍有降低，其余性能与使用宽城土配方性能接近。

4 生产工艺试验

4.1 坯料性能跟踪情况

大套管新线自2月15日开始投使用YS-SC粘土配方，配方代号为B2;为及时了解坯料性能变化，每隔半周抽测坯料体收缩、干燥强度、玻化范围等性能试验[6]，每周进行一次使用池泥浆细度检测。具体试验结果见表8。

具体趋势图见图1。

使用池细度测试数据统计至2019年8月29日，细度标准为62.0%-64.0%，抽测数据均在标准以内。

由可塑及吸湿性能，干燥及玻化温度跟踪数据结果分析，可塑性指数差别很小，性能稳定。72小时平均吸湿膨胀为0.140%。干燥强度呈现下降趋势，分析认为，造成干燥强度下降有两方面原因：（1）随着生产系统中宽城土回料不断减少，广东黑泥在配方中含量不断增多，因为广东黑泥结合力低，坯料的干燥强度下降;（2）随着气温上升后，坯料在真空挤制过程中大气压的变化引起练泥机真空度发生变化导致。后期观察坯料干燥强度变化情况，如干燥强度不能满足生产运输，需对配方进行改进调整，增加结合力高粘土用量。由于不同日期挤制成型水份有差异，导致干燥收缩有差异，成型水份越低，干燥收缩越小，成型水份越高，干燥收缩越大。干燥体比重、干燥孔隙率差异很小。玻化范围很稳定，说明广东黑泥应用于生产中对坯料的烧成温度无影响。

4.2  烘房干燥制度调整

本次投料后，3月份坯检合格率较差，为减少干燥过程中的各种开裂，对烘房干燥制度进行了调整。

经过对B2料的干燥收缩试验结果进行分析，结合烘房工况，为减少干燥过程湿坯收缩的有害应力，对湿坯入烘后在40℃时降低了湿度，延长了时间，使坯体在40℃时接近停止收缩，减少后期干燥过程中产生的各种开裂。

4.3坯检情况

根据生产情况，对车间2-7月坯检情况进行了统计，共检查1927只坯件，合格1308只，合格率为67.9%。其中二月份合格率为60.4%，主要缺陷为掉伞、杂质、伞内裂及孔裂，其中掉伞占整个缺陷的13.4%，杂质占整个缺陷的9.8%，伞内裂占6.8%，孔裂占4.5%;3月份质量最差，全月合格率只有38.2%，主要缺陷為伞内裂和杂质及孔裂，伞内裂占整个缺陷的34.7%，杂质占整个缺陷的10.4%，孔裂占整个缺陷的9.0%;4月份合格率为58.4%，较三月份提升，主要缺陷为伞内裂、杂质及孔裂，其中伞内裂占整个缺陷的17.2%，杂质占10.1%，孔裂占4.2%;五月份合格率为76.4%，质量较2、3、4月份有较大提升，主要缺陷为伞内裂，其余缺陷均有所下降，伞内裂缺陷占整个缺陷的12.2%。6、7月份质量均达到84.3%，86.3%，主要缺陷为伞内裂，而且伞内裂缺陷较前几月大幅度降低了，其余缺陷均大幅度降低。各月份详细坯检情况见表13，坯检合格率趋势图见图2。

广东黑泥于2019年2月15日开始投入生产使用，三月中下旬坯件逐步出烘房，生产线3月份坯检质量很差，主要缺陷为伞内裂和杂质，其次为孔裂;分析认为，2、3、4月杂质含量较多，占比在10%左右，杂质主要来源于生产过程控制不严格造成，与广东黑泥的使用无关系。3月份开始出现大量伞内裂和孔裂，结合后面5-7月生产情况，这种大批量伞内裂和孔裂，主要与工艺控制和毛坯管理有关。烘房干燥制度的改进，弥补了工序管理方面的不足。

4.4  瓷检情况

统计3至7月份大套管新线使用B2料方的瓷检情况，共检查1013只瓷件，合格625只，合格率为61.7%。其中3月、4月份合格率为45.9%，45.6%，3月份主要缺陷为伞内外裂，上釉不合，其次为孔裂、主体裂;4月份主要缺陷为伞内裂，上釉不合，伞外裂。5月份质量逐渐提高至66.8%，伞内裂缺陷降至7.1%，伞外裂降至5.4%，孔裂仍较高，占6.2%。6月份质量为67.5%，较5月相比，伞内外裂总体下降，孔裂下降3.8%，但析晶出现并且占5.4%，上釉不合占比4.1%;7月份质量总体上升至74.1%，伞内外裂继续降低，上釉不合和析晶占比达到10.2%。各月瓷检情况见表14，瓷检合格率趋势图见图3。

由瓷检情况可以看出，3月、4月主要缺陷为伞内外裂，上釉不合，几种缺陷整体占比30%以上。上釉不合缺陷可以从上釉环节中解决[4]，主要从调整釉浆工艺参数和细化工人操作方面可以解决，通过对釉浆粘度进行调整及操作过程细化管理，上釉不合缺陷有效改善;针对伞内外开裂缺陷，以及坯检杂质较多情况，车间加大力度在过程管理方面进行细化，杜绝各工序各种过程杂质，调整烘房干燥制度，减少干燥过程应力，减少坯件干燥过程开裂倾向;5月份后，各种开裂缺陷得到减少。但烧成过程中析晶缺陷较多，窑炉气氛不均[5]，还需加大烧成过程管理。车间通过采取一系列措施，合格率得到了有效提升。充分说明广东YS-SC黑泥可以满足高强度坯料配方的要求，可以代替宽城土应用于生产中。

5  结论

（1）广东YS-SC黑泥各项理化性能比较稳定，但可塑性指数批次间差异大，采购部门应与供方联系注意供货质量的稳定性。

（2）广东黑泥与宽城土在高强度坯料配方中的应用中，配方的性能基本一致，干燥强度可以满足生产过程中运输要求。

（3）广东黑泥应用到高强度坯料配方后，生产中通过对坯件干燥工艺的调整以及细化过程工艺管理，各种开裂缺陷大幅度下降，可以满足大型一次成型瓷套产品的成型和生产。

参考文献

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[2] 杜海青等，电瓷制造工艺[M]，北京，机械工业出版社，1983，13-185Du haiqing et al.， manufacturing process of electric porcelain [M]， Beijing， China machine press， 1983 13-185

[3] 陳显贻等，电瓷原材料检验和工艺控制试验方法[M]，西安，西安电瓷研究所，1987，82-135.Chen xianyi et al.， test method for raw material inspection and process control of electric porcelain [M]， xi 'an， xi 'an electric porcelain research institute，1987，82-135

[4] 杜海清，唐绍裘，陶瓷原料与配方[M]，北京，轻工业出版社，1986，100-178 Du haiqing， tang shaoqiu， ceramic materials and   formulations [M]，Beijing， light industry press， 1986， 100-178

[5] 刘康时等，陶瓷工艺原理，广州，华南理工大学出版社[M]， 1990，45-89 Liu kangshi et al.， ceramic process principles， guangzhou， south China university of technology press [M]， 1990，45-89

[6] 周张健等，无机非金属材料工艺学，北京，中国轻工业出版社[M]， 2010，25-144 .Zhou zhangjian et al.， technology of inorganic nonmetallic materials， Beijing， China light industry press [M]， 2010，25-144

Application of Guangdong YS-SC Clay in the Formulation of High Strength Billet of Electric Porcelain

YANG Juan，ZHANG Li Min，SHEN Jun，MENG Cong Ya ，WEI Sen，LU Pu Qiang

（Xian XD High voltage Porcelain Insulators  Co.， Ltd.， Xian 710077，China）

Abstract： This paper mainly introduces the application of Guangdong YS-SC clay to the high-strength B9 formula of electric porcelain production instead of Hebei Kuancheng soil， the performance test of B9 formula， the product production process performance test and the quality of the product process， and finally comes to the conclusion that YS-SC clay can replace Kuancheng soil in the application of electric porcelain B9 formula.

Keywords： Clay; Formula performance; Process performance;