《±1120kV特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法》是中材高新材料股份有限公司和中材江西電瓷電氣有限公司於2013年9月24日申請的專利，該專利的申請號為2013104396681，公布號為CN103531315A，公布日為2014年1月22日，發明人是張旭昌、郭志軍、楊海等，該專利屬於瓷絕緣子技術領域。
《±1120kV特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法》製備步驟為：瓷材料混合後球磨，篩選與除鐵，過濾、壓榨脫水；將壓榨脫水的泥餅送入密閉室進行陳腐；泥料經切細、攪拌，擠壓為泥條後真空處理，擠製成方形泥段；將方形泥段加壓40～60兆帕，保壓30～60秒進行，壓製成圓柱；將圓柱進行成型、乾燥、上釉和上砂；燒成後的瓷件經瓷檢、切割、與金屬附屬檔案膠裝完成後，檢驗合格得絕緣子；將絕緣子表面噴一層PRTV得產品。
2005年，《±1120kV特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法》獲得第四屆江西省專利獎。
基本介紹
- 中文名：±1120kV特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法
- 公布號：CN103531315A
- 公布日：2014年1月22日
- 申請號：2013104396681
- 申請日：2013年9月24日
- 申請人：中材高新材料股份有限公司、中材江西電瓷電氣有限公司
- 地址：山東省淄博市高新區裕民路258號
- 發明人：張旭昌、郭志軍、楊海、桑建華、尚超峰、歐陽勝林、王菁、王源、馬成良、宮雲霞、孫鐵勇、楊曉明、楊山、欒藝娜
- 分類號：H01B19/04（2006.01）I、C04B33/26（2006.01）I
- 代理機構：青島發思特專利商標代理有限公司
- 類別：發明專利
- 代理人：馬俊榮
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
中國特高壓直流輸電工程日趨龐大，其設備的安全可靠性是十分重要的。在特高壓直流輸電系統中絕緣子的使用量非常大，在很大程度上決定輸電系統的絕緣水平，決定輸電系統的安全可靠性。所以有必要大力研究絕緣子的材料結構、電氣性能、機械性能、長期運行的可靠性，以及各種絕緣子生產廠家的生產製作能力。
中國直流輸電中2013年9月前已有電壓等級最高為±800千伏直流輸電工程。隨著中國輸電工程電壓等級不斷提高，以及中國電力發展的需要，為了滿足遠距離輸電的需要，國家電網公司籌備開發±1120千伏特高壓直流輸電工程。±1120千伏特高壓直流輸電工程能支持平波電抗器、母線支柱及開關支柱。適用於該工程的瓷絕緣子的結構及製造技術成為該領域科技人員攻關的課題。截至2013年9月，瓷絕緣子的成型方式主要分濕法成型和乾法成型兩種。
發明內容
專利目的
《±1120kV特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法》的目的是提供一種±1120千伏特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法，使其即保持了瓷絕緣子的強度高、絕緣性能好、不易老化、耐冷熱急變性能的特點，又在瓷表面通過噴塗PRTV塗層，使其具有良好的耐污型。保證輸電系統的安全可靠性以及絕緣子長期運行的可靠性。
技術方案
《±1120kV特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法》所述製備步驟如下：
（1）把瓷材料進行混合後球磨，篩選與除鐵，過濾、壓榨脫水；
（2）將壓榨脫水的泥餅送入密閉室，存放7-14天進行陳腐；
（3）真空練泥：泥料經切細、攪拌，擠壓為泥條後真空處理，擠製成方形泥段；
（4）半乾壓成型：將方形泥段加壓40～60兆帕，保壓30～60秒進行，壓製成圓柱；
（5）將圓柱進行成型、乾燥、上釉和上砂；其中，上砂與上釉一起操作，釉上完後，在上砂部位塗上專用膠水，用噴砂機噴上一層沙粒，達到40±5粒/平方厘米；
（6）燒成後的瓷件經瓷檢、切割、與金屬附屬檔案膠裝完成後，檢驗合格得絕緣子；
（7）將絕緣子表面噴一層PRTV得產品。
其中，瓷材料組份重量百分比為：礬土40～45%、長石5～10%、章村土4～10%、法庫土4～9%、英格瓷標準粘土8～12%、廣東黑泥5～8%、水曲柳4～8%、龍巖土3～9%和寬城土3～9%。
瓷材料具有巨大的生命力；二是瓷是無機材料，老化速度慢，高強瓷老化速度接近零。
球磨中，材料總重與水的質量比為1:0.9～1.1，球磨時間為13～17個小時，球磨後原料細度達到0.08～0.12%。
篩選採用六角滾筒篩和固定中心振動篩串聯使用，篩網密度為200～250孔；採用濕法磁鐵分離器除鐵，將永久磁和電磁鐵共同串聯使用，磁力為8000高斯以上。採用六角滾筒篩和固定中心振動篩串聯使用，除去有害雜質，進一步清潔泥料，清除粗顆粒、硬泥塊、木屑等雜質，控制泥漿的細度、保持泥漿的均勻，採用濕法磁鐵分離器除鐵，加強磁場強度。
球磨過篩與吸鐵的泥料含有50～65%水分。泥料經過濾脫水後，才能用於可塑成型。
所述的密閉室的溫度高於20℃，濕度大於85%。
真空練泥：採用臥式練泥機，泥料經過加料槽內的刀片切細、攪拌輸送後，經螺旋擠壓，通過篩孔成為泥條進入真空室，經真空處理，擠制出最大截面尺寸為650毫米×650毫米的方形泥段。
真空練泥的真空度為≤-0.095兆帕。
泥段水分為16%～20%。
半乾壓成型採用圓形模具，冷靜壓機壓制。改變了泥坯內部的分子結構，提高了泥坯的可塑性，消除真空練泥所帶來的泥段結構缺陷。
成型採用的機器電瓷數控修坯機，採用氧化鋯陶瓷刀具。
乾燥為採用微波乾燥，將坯件水分乾燥至1～2%，微波乾燥釋放功率為3千瓦～10千瓦，烘乾時間約在48～72小時。縮短了乾燥時間，提高了乾燥效率。
專用膠水：濃度7%-8%的聚乙烯醇溶液:釉漿=1:1攪拌均勻。
上釉：採用噴釉方式上釉至表面釉層厚度均勻。
最高燒成溫度為1250℃。
產品在抽屜窯內通過天然氣供熱為常規燒成，分低溫階段（0～300℃），氧化分解階段（300～980℃），排除結構水；有機物和碳的氧化；矽酸鹽、硫化物的分解；晶型轉變；高溫燒結階段（980～最高溫），硫酸鹽的分解；液相形成並溶解固相；形成新的晶相和晶體成長；釉的溶解冷卻階段（最高溫～室溫）液相析晶；液相過冷凝固成玻璃相；晶型轉變。
PRTV的厚度為0.3～0.4毫米。
釉漿質量百分比為：石英25～30%，鉀長石20～25%，龍巖土4～8%，矽灰石4～10%，熟大同土15～20%，熟滑石2～5%，章村土4～8%，碳酸鋇2～4%，氧化錳5～6%，氧化鐵1～2%，氧化鉻1～2%。
噴塗PRTV：將絕緣子放置於旋轉平台上，在瓷絕緣子表面均勻噴一層厚度為0.3～0.4毫米厚的PRTV，以提高絕緣子的耐污型能。絕緣子表面噴一層PRTV塗層不僅完全與矽橡膠套耐污性能一樣，而且可以重複噴塗，不需要進行大規模更換。
大尺寸練泥擠制，半乾壓成型、氧化鋯陶瓷刀修坯成型、微波乾燥使瓷材料具有強度高、分散性小、產品尺寸精度高、生產周期短、合格率高。
該發明所用產品均為市售產品。
該發明的具體步驟如下：
（1）把瓷材料進行混合後球磨；
（2）球磨：將混合材料與水，材料:水=1:0.9～1.1，在球磨機內進行13～17個小時球磨，使其細度達到0.08～0.12%；
（3）篩選與除鐵：採用六角滾筒篩和固定中心振動篩串聯使用，篩網密度為200～250孔，採用濕法磁鐵分離器除鐵，將永久磁和電磁鐵共同串聯使用，使磁力達到8000高斯以上；
（4）榨泥：經球磨、過篩與吸鐵的泥料含有50～65%水分，過濾壓榨脫水；
（5）陳腐：將壓榨脫水的泥餅送入密閉室，存放7-14天，密閉室的溫度不低於20℃，濕度大於85%；
（6）真空練泥：採用直徑1米的臥式練泥機，泥料經過加料槽內的刀片切細、攪拌輸送後，經螺旋擠壓，成為泥條進入真空室，經真空處理，擠制出最大截面尺寸為650毫米×650毫米的方形泥段，泥段水分為16%～20%；
（7）半乾壓成型：將方形泥段，採用圓形模具，在冷靜壓機內施加40～60兆帕的壓力，保壓30～60秒，壓製成圓柱；
（8）成型：將圓柱形泥段利用電瓷數控修坯機，採用氧化鋯陶瓷刀具，製成坯件；
（9）微波乾燥：將成型坯件採用微波乾燥技術將坯件水分乾燥至1～2%，微波乾燥釋放功率為3千瓦～10千瓦，烘乾時間約在48～72小時；
（10）上釉：採用噴釉方式上釉至表面釉層厚度均勻。
（11）上砂：上砂與上釉一起操作，釉上完後，在上砂部位塗上專用膠水，用噴砂機噴上厚度均勻的一層沙粒，達到40±5粒/平方厘米；
（12）燒成：將已上完釉和砂的坯體裝入窯車入窯，在最高溫度1250℃以下燒制而成；
（13）燒成後的瓷件經瓷檢、切割、與金屬附屬檔案膠裝完成後，經檢驗合格；
（14）噴塗PRTV：將絕緣子放置於旋轉平台上，在瓷絕緣子表面均勻噴一層厚度為0.3～0.4毫米厚的PRTV。
有益效果
《±1120kV特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法》產品設計結構好，工藝性能獨特，耐受防污能力優異，生產製作周期短，產品性能好，外形美觀；具有強度高、分散性小、產品尺寸精度高、生產周期短、合格率高；剛性好、不易產生彎曲變形，特別是瓷抗壓強度非常高，適用於支持高度很大、很重的物體；抗扭強度高，且不易產生扭曲變形；不存在絕緣主體內部介面問題，其內部絕緣強度高，陡波衝擊強，支持結構簡單；瓷絕緣子噴塗PRTV可以在工廠內進行，噴塗條件和環境好，噴塗質量相當高，外觀非常美觀。
權利要求
1.《±1120kV特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法》其特徵在於：製備步驟如下：
（1）把瓷材料進行混合後球磨，篩選與除鐵，過濾、壓榨脫水；
（2）將壓榨脫水的泥餅送入密閉室，存放7-14天進行陳腐；
（3）真空練泥：泥料經切細、攪拌，擠壓為泥條後真空處理，擠製成方形泥段；
（4）半乾壓成型：將方形泥段加壓40～60兆帕，保壓30～60秒進行，壓製成圓柱；
（5）將圓柱進行成型、乾燥、上釉和上砂；其中，上砂與上釉一起操作，釉上完後，在上砂部位塗上專用膠水，用噴砂機噴上一層沙粒，達到40±5粒/平方厘米；
（6）燒成後的瓷件經瓷檢、切割、與金屬附屬檔案膠裝完成後，檢驗合格得絕緣子；
（7）將絕緣子表面噴一層PRTV得產品。
其中，瓷材料組份重量百分比：礬土40～45%、長石5～10%、章村土4～10%、法庫土4～9%、英格瓷標準粘土8～12%、廣東黑泥5～8%、水曲柳4～8%、龍巖土3～9%和寬城土3～9%；釉漿質量百分比為：石英25～30%，鉀長石20～25%，龍巖土4～8%，矽灰石4～10%，熟大同土15～20%，熟滑石2～5%，章村土4～8%，碳酸鋇2～4%，氧化錳5～6%，氧化鐵1～2%，氧化鉻1～2%；專用膠水：濃度7%-8%的聚乙烯醇溶液:釉漿=1:1攪拌均勻。
2.根據權利要求1所述的±1120千伏特高壓直流棒形瓷絕緣子的製備方法，其特徵在於：球磨中，混合材料與水的質量比為1:0.9～1.1，球磨時間為13～17個小時，球磨後原料細度達到0.08～0.12%。
3.根據權利要求1所述的±1120千伏特高壓直流棒形瓷絕緣子的製備方法，其特徵在於：篩選採用六角滾筒篩和固定中心振動篩串聯使用，篩網密度為200～250孔；採用濕法磁鐵分離器除鐵，將永久磁和電磁鐵共同串聯使用，磁力為8000高斯以上。
4.根據權利要求1或4所述的±1120千伏特高壓直流棒形瓷絕緣子的製備方法，其特徵在於：球磨過篩與吸鐵後的泥料含有50～65%水分；泥段水分為16%～20%。
5.根據權利要求1所述的±1120千伏特高壓直流棒形瓷絕緣子的製備方法，其特徵在於：所述的密閉室的溫度高於20℃，濕度大於85%。
6.根據權利要求1所述的±1120千伏特高壓直流棒形瓷絕緣子的製備方法，其特徵在於：乾燥為採用微波乾燥，微波乾燥釋放功率為3千瓦～10千瓦，烘乾時間約在48～72小時，坯件水分乾燥至1～2%。
7.根據權利要求1所述的±1120千伏特高壓直流棒形瓷絕緣子的製備方法，其特徵在於：最高燒成溫度為1250℃。
8.根據權利要求1所述的±1120千伏特高壓直流棒形瓷絕緣子的製備方法，其特徵在於：PRTV的厚度為0.3～0.4毫米。
實施方式
《±1120kV特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法》實施例所用原料化學成份質量百分比如下：
礬土：Al2O3：≥85.0；Fe2O3：≤1.5；TiO2：≤4.4；K2O：0.8±0.3；Na2O：≤0.2；
長石：SiO2：69.0±2.0；Al2O3：18±2.0；TiO2：≤0.7；Na2O：11±2.0；
章村土：SiO2：44.0～50.0；Al2O3：34.0～40.0；K2O：8.0±1.2；Na2O：≤1.5；
法庫土：SiO2：78%、Al2O3：15%、K2O：3.25；Na2O：≤0.5；
英格瓷標準粘土：SiO2：46；Al2O3：38；
廣東黑泥：SiO2：60.5%、Al2O3：26%、K2O：6.64；Na2O：≤0.25；
水曲柳：SiO2：58.8；Al2O3：27；K2O+Na2O≤1；
龍巖土：SiO2：52.0±2.0；Al2O3：32.5±1.5；CaO+MgO≤0.5；TiO2≤0.5；
寬城土：SiO2：55；Al2O3：27；K2O+Na2O≤2；
石英：SiO2：≥98.5；Fe2O3≤0.2；
鉀長石：SiO2<70.0；Al2O3>16.0；K2O：11.0～13.0；Na2O：2.0～3.0；
矽灰石：SiO2：49.0±3.0；CaO:45.0±2.0；Fe2O3≤0.5；
熟大同土：SiO2：53.0±2.0；Al2O3：44.0±1.5；TiO2≤0.6；CaO+MgO≤1.0；
熟滑石：SiO2：≥60；Fe2O3≤0.5；CaO≤2.5；MgO≥31.5。
實施例1
（2）材料混合：把上述材料進行混合，混合備好後送球磨；
（3）球磨：將重量比為1:1的混合材料與水，在球磨機內進行15個小時球磨，使其細度達到0.10%；
（4）篩選與除鐵：採用六角滾筒篩和固定中心振動篩串聯使用，篩網密度為200孔，採用濕法磁鐵分離器除鐵，將永久磁和電磁鐵共同串聯使用，使磁力達到8000高斯以上；
（5）榨泥：經球磨過篩與吸鐵的泥料含有58%水分；
（6）陳腐：將壓榨脫水的泥餅送入密閉室，存放7天，密閉室溫度不低於20℃，濕度大於85%；
（7）真空練泥：採用直徑1米的臥式練泥機，泥料經過加料槽內的刀片切細、攪拌輸送後，經螺旋擠壓，通過篩孔成為泥條進入真空室，經真空處理，擠制出最大截面尺寸為650毫米×650毫米的方形泥段，泥段水分為18%；
（8）半乾壓成型：將上述中的方形泥段，採用圓形模具，在冷靜壓機內施加50兆帕的壓力，保壓50秒，壓製成圓柱；
（9）成型：將製備好的圓柱形泥段按照產品尺寸要求，利用電瓷數控修坯機，採用氧化鋯陶瓷刀具，製成坯件；
（10）微波乾燥：將成型坯件送入烘乾房，採用微波乾燥技術將坯件水分乾燥至1～2%，微波乾燥釋放功率為5千瓦，烘乾時間約在48小時；
（11）上釉：採用噴釉方式上釉至表面釉層厚度均勻。
（12）上砂：上砂與上釉一起操作，釉上完後，在上砂部位塗上專用膠水，用噴砂機噴上厚度均勻的一層沙粒，達到40±5粒/平方厘米；
（13）燒成：在抽屜窯內通過天然氣供熱燒成：將已上完釉和砂的坯體裝入窯車入窯，在最高溫度1250℃以下燒制而成；
（14）燒成後的瓷件經瓷檢、切割、與金屬附屬檔案膠裝完成後，經檢驗合格；
（15）噴塗PRTV：將絕緣子放置於旋轉平台上，在瓷絕緣子表面噴一層厚度為0.3毫米厚的PRTV；
（16）包裝。
實施例2
（1）瓷材料組份重量百分比：礬土45%、長石10%、章村土4%、法庫土9%、英格瓷標準粘土10%、廣東黑泥8%、水曲柳4%、龍巖土5%、寬城土5%；
（2）材料混合：把上述材料進行混合，混合備好後送球磨；
（3）球磨：將重量比為1:0.9的混合材料與水，在球磨機內進行13個小時球磨，使其細度達到0.12%；
（4）篩選與除鐵：採用六角滾筒篩和固定中心振動篩串聯使用，篩網密度為220孔，採用濕法磁鐵分離器除鐵，將永久磁和電磁鐵共同串聯使用，使磁力達到8000高斯以上；
（5）榨泥：經球磨過篩與吸鐵的泥料含有50%水分；
（6）陳腐：將壓榨脫水的泥餅送入密閉室，存放10天，密閉室溫度不低於20℃，濕度大於85%；
（7）真空練泥：採用直徑1米的臥式練泥機，泥料經過加料槽內的刀片切細、攪拌輸送後，經螺旋擠壓，通過篩孔成為泥條進入真空室，經真空處理，擠制出最大截面尺寸為650毫米×650毫米的方形泥段，泥段水分為16%；
（8）半乾壓成型：將上述中的方形泥段，採用圓形模具，在冷靜壓機內施加40兆帕的壓力，保壓30秒，壓製成圓柱；
（9）成型：將製備好的圓柱形泥段按照產品尺寸要求，利用電瓷數控修坯機，採用氧化鋯陶瓷刀具，製成坯件；
（10）微波乾燥：將成型坯件送入烘乾房，採用微波乾燥技術將坯件水分乾燥至1～2%，微波乾燥釋放功率為3千瓦，烘乾時間約在60小時；
（11）上釉：採用噴釉方式上釉至表面釉層厚度均勻。
釉漿質量百分比為：石英27%，鉀長石20%，龍巖土4%，矽灰石4%，熟大同土20%，熟滑石5%，章村土8%，碳酸鋇4%，氧化錳5%，氧化鐵1%和氧化鉻2%；
（12）上砂：上砂與上釉一起操作，釉上完後，在上砂部位塗上專用膠水，用噴砂機噴上厚度均勻的一層沙粒，達到40±5粒/平方厘米；
（13）燒成：在抽屜窯內通過天然氣供熱燒成：將已上完釉和砂的坯體裝入窯車入窯，在最高溫度1250℃以下燒制而成；
（14）燒成後的瓷件經瓷檢、切割、與金屬附屬檔案膠裝完成後，經檢驗合格；
（15）噴塗PRTV：將絕緣子放置於旋轉平台上，在瓷絕緣子表面噴一層厚度為0.4毫米厚的PRTV；
（16）包裝。
實施例3
（1）瓷材料組份重量百分比：礬土40%、長石5%、章村土10%、法庫土6%、英格瓷標準粘土8%、廣東黑泥6%、水曲柳8%、龍巖土9%、寬城土8%；
（2）材料混合：把上述材料進行混合，混合備好後送球磨；
（3）球磨：將重量比為1:1.1的混合材料與水，在球磨機內進行17個小時球磨，使其細度達到0.08%；
（4）篩選與除鐵：採用六角滾筒篩和固定中心振動篩串聯使用，篩網密度為250孔，採用濕法磁鐵分離器除鐵，將永久磁和電磁鐵共同串聯使用，使磁力達到8000高斯以上；
（5）榨泥：經球磨過篩與吸鐵的泥料含有65%水分；
（6）陳腐：將壓榨脫水的泥餅送入，存放14天，密閉室溫度不低於20℃，濕度大於85%；
（7）真空練泥：採用直徑1米的臥式練泥機，泥料經過加料槽內的刀片切細、攪拌輸送後，經螺旋擠壓，通過篩孔成為泥條進入真空室，經真空處理，擠制出最大截面尺寸為650毫米×650毫米的方形泥段，泥段水分為20%；
（8）半乾壓成型：將上述中的方形泥段，採用圓形模具，在冷靜壓機內施加60兆帕的壓力，保壓60秒，壓製成圓柱；
（9）成型：將製備好的圓柱形泥段按照產品尺寸要求，利用電瓷數控修坯機，採用氧化鋯陶瓷刀具，製成坯件；
（10）微波乾燥：將成型坯件送入烘乾房，採用微波乾燥技術將坯件水分乾燥至1～2%，微波乾燥釋放功率為10千瓦，烘乾時間約在72小時；
（11）上釉：採用噴釉方式上釉至表面釉層厚度均勻。
釉漿質量百分比為：石英29%，鉀長石24%，龍巖土5%，矽灰石8%，熟大同土18%，熟滑石2%，章村土4%，碳酸鋇2%，氧化錳5%，氧化鐵2%和氧化鉻1%；
（12）上砂：上砂與上釉一起操作，釉上完後，在上砂部位塗上專用膠水，用噴砂機噴上厚度均勻的一層沙粒，達到40±5粒/平方厘米；
（13）燒成：在抽屜窯內通過天然氣供熱燒成：將已上完釉和砂的坯體裝入窯車入窯，在最高溫度1250℃以下燒制而成；
（14）燒成後的瓷件經瓷檢、切割、與金屬附屬檔案膠裝完成後，經檢驗合格；
（15）噴塗PRTV：將絕緣子放置於旋轉平台上，在瓷絕緣子表面噴一層厚度為0.35毫米厚的PRTV；
（16）包裝。
榮譽表彰
2005年，《±1120kV特高壓直流棒形瓷絕緣子製備方法》獲得第四屆江西省專利獎。
