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烧成工艺制度对搪玻璃反应釜质量的影响

发布日期:[ 2016年3月1日 ] 共阅[ 2862 ]次

从理论分析和生产经验得知,搪烧对搪玻璃反应釜的质量,尤其是搪玻璃反应釜的稳定性有着重要影响。搪烧主要有两个过程:烧成过程(设备从室温受热升至瓷釉玻璃化的温度)和降温过程(设备从玻璃化温度降至室温)。一台搪玻璃反应釜一般要喷1次~2次底釉,面釉若干次,搪烧若干次。

烧成工艺制度是指控制烧成过程中的温度和时间的措施。烧成过程中瓷釉和钢及炉窑内空气本身就有物理化学变化,更为重要的是它们之间有剧烈的物理化学变化,变化的结果直接影响釉层的缺陷、稳定性、物理化学性能,升温速率及保温时间的长短,对获得高质量的搪玻璃反应釜起着重要作用。重要的物理参数有瓷釉的固化温度(Ts)和软化温度(Tg)及融化温度(Tt),它们将决定烧成制度的制定;反之,这些参数也是温度速率的函数,尤其是软化温度,烧成制度也影响它们的确定,这样给工艺制度的制定带来困难。以3000L搪玻璃反应釜为例,控制3℃/min的升温速率,(Ts,Tg,Tt)为(435℃,480℃,532℃),而无控的10℃/min的升温速率,(Ts,Tg,Tt)较(435℃,480℃,532℃)往后移动。

烧成工艺制度对产品质量影响有以下几方面。

在升温的各温度段内主要化学反应有:

室温至120℃,瓷粉表面水分蒸发;

350℃至600℃,悬浮剂、粘土等化学结合水脱水;

700℃至730℃,钢板脱碳,碳和空气中氢发生反应,产生CO和C02;

750℃至烧成温度,化学反应有

1.对再沸现象控制

为克服搪烧工艺中再沸现象(泡影、暗泡),需注意氢在钢中有低温析出、高温溶解的特性,而氢主要来源于炉窑气氛和粘土中的水。当搪每遍釉时,来不及熔进钢中的氢就将面釉鼓成泡,这种现象主要通过底釉层扩散到面釉尽,底釉层突然鼓起泡的温度称为再沸临界温度,它越高,再沸现象倾向越小。反映底釉层搪烧过程重要参数是发泡温度,底釉熔融温度正是放气激烈的阶段,称为发泡的临界温度,这个温度越高或不明显,底釉质量就越好。因此,我们要有效地控制底釉的发泡临界温度和面釉的再沸临界温度,减少或避免搪烧工艺中的再沸现象。

2.对发纹现象的控制

搪玻璃反应釜中接孔外圆弧或下料口与下接圆环周围的内外圆弧及搅拌器浆叶头等处易出现发纹,是由于材质不均匀性应力集中所致。要防止应力集中拉裂出现所谓发纹,在升温制度上要补偿釉层与基材(钢材)工件温度差,使工件局部温度差控制在一定范围内(如±100℃),即保证温度的均匀性。所以,升温速率是变化的,需选择合适的烧成时间和温度,使釉层产生适度的分流速度,才能提高表面的均匀性。即搪玻璃反应釜各处必须有不同的热曲线,才能保证它的温度均匀性。

3.对残余应力的控制
图2 搪玻璃的应力分布

由于瓷釉和基材钢的热膨胀系数差异较大,在搪烧过程中产生的张应力和压应力如图2所示。其中有三个重要物理参数(Ts,Tg,Tt)。升温制度不同,对残余应力形成影响很大。试验方案采用不同的升温制度,相同的冷却制度,24组试验,每组放3个80×80×6(mm3)基材钢板施1mm厚的瓷釉的样品进行搪烧。使用应力释放电测法测量常温下的残余应力,见表1。其中σ1与σ2是两个垂直方向的应值力。从表1看出,受控升温(温度速率在不同温度段控制)比传统工艺和较长时间工艺应力分别降低17%和10%,破坏性试验残余应就更大了。
表1 残余应力测试数据

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