用节能型搪玻璃釉涂搪的大型搪玻璃设备的搪烧方法

技术领域

本发明涉及一种大型搪玻璃设备的搪烧方法。属搪玻璃技术领域。

背景技术

搪玻璃设备是石油、化工、医药、食品工业的重要防腐、防污染设备。搪玻璃设备，由搅拌器、减速机和罐体组成。罐体(如图1)由上封头2、下封头5、筒体4和管口等组成。罐体底部有出料管口7，上部有加料管口8及人孔1等，其外部有夹套，夹套由夹套筒体3、夹套下封头6和接管组成。搪玻璃罐体用上接环9、下接环10与夹套焊接。

搪玻璃罐体内壁涂搪一层玻璃质釉，玻璃质釉经850-950℃高温烧成而粘附于坯体壁(低碳钢)上。其中搪烧技术是工艺过程中最重要的工艺。传统的搪烧工艺是将常温制品直接放入已升温至850-950℃左右的窑炉中，制品自由地升温，等再升温到850-950℃左右，玻璃质釉在低碳钢制搪玻璃设备坯体表面熔化成均匀的玻璃质釉层，在这个过程中由于窑炉中的气氛、玻璃质釉和钢材之间复杂的化学反应及物理作用，使釉层的质量难于保证，产生严重的锈点、泡影(暗泡或称再沸气泡)、发纹等缺陷。究其原因，主要有以下几点：

1、再沸，是指已经涂搪的试件(或工件)，再加热时会突然出现气泡，当延长烧成时间，气泡会塌陷或消失，而钢材中含有的氢是产生搪瓷缺陷“再沸”的主要根源。

氢在纯铁中的溶解度是温度的函数，随温度升高氢在钢中溶解度增大，反之，降温则析出，如图2所示。

这里要指出存在于钢材中的氢有多种形式，而主要是两种，即：分子氢(H₂)及原子氢[H]。分子氢会储存于钢材的间隙中。分子氢和原子氢可以相互转化，存在量的比例与温度及压力有关。分子氢在钢材中是不可扩散的。原子氢[H]在钢材中会向各个方向扩散，同时也会向玻璃—金属界面聚集，以气体分子H₂的形式沉淀于任何足够大的界面空隙里。当再次搪烧时氢分子会应受热而形成再沸气泡。

2、暗泡、锈点等缺陷主要与初生态氢[H]在钢中的行为有关，钢中氢的来源是多方面的，除了钢材自身含有一定量的氢外，在搪烧时钢材表面与水气的反应生成的初生态氢[H]也是氢的重要来源，有如下反应：

C+H₂O→CO+2[H]  ……①

Fe+H₂O→FeO+2[H]……②

反应中的H₂O主要存在于窑炉气氛中，气氛中的水汽越多，生成的初生态氢越多，产生的暗泡、锈点等缺陷也就越多。而由于通常窑炉中的水汽为不确定因素。特别是高温雨水季节，空气非常潮湿。该气氛中有很多的水汽，会生成很多的初生态氢，因此也就会产生的较严重的的暗泡、锈点等缺陷。因此只有降低窑炉气氛中的水汽才会降低钢材中溶解原子氢的量从而使降温时析出原子氢的量变少，从而克服或减少再沸。

3、本发明专利所采用的搪玻璃釉为一种磨加超细ZrO₂粉体作增强剂的节能型玻璃面釉，由熔块和磨加物两部分组成，其熔块主要有以下重量份的原料组成：

基体剂：SiO₂+B₂O₃＝45～55

助溶剂：Na₂O+K₂O＝7～12  MgO+CaO+BaO＝12～16  Li₂O3.5～6

着色剂：CoO    1～2

耐火成分：ZrO₂+Al₂O₃+TiO₂＝6～15；

所述磨加物，其组成按熔块重量为100计，主要有以下重量份的原料组成：

400～500目锆英粉40～60

悬浮剂粘土3～5。

我们把磨好的釉料制成_2mm×3mm圆柱体试样，采用与实际生产中釉烧的升温速率相同的加热速率，用高温显微镜观察试样在加热过程中外形的变化情况，并记录下不同形状时的温度。如图3所示为玻璃釉料熔融过程外形的变化图。根据图3就可测出该搪玻璃釉的高温特性参数：

始熔温度(η＝10^7.6泊)：550℃

熔化温度(η＝10^4.8泊)：780℃

完全熔化温度(η＝10^3.2泊)：880℃

流动温度(η＝10^2.2泊)：960℃。

搪玻璃釉的热膨胀约在α＝9-9.5×10^-6/℃，钢材的α＝13-14×10^-6/℃，而且搪玻璃釉在升温过程中有三个温度特征为：室温-550℃为疏松粉末状，550-780℃为粘团状，780-950℃为流动的玻璃状，如图4所示。

制品在升温时，钢材的热膨胀比搪玻璃釉大，若在升温过程中搪玻璃釉层和钢材受热不同步，钢材结构复杂处受热比搪玻璃釉快，则产生钢材对搪玻璃釉层的拉力矩，将处于粘团状态下的搪玻璃釉层拉成发纹。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能减少搪玻璃设备搪烧窑炉气氛中的水汽、且能有效控制搪烧窑炉升温速率的用节能型搪玻璃釉涂搪的大型搪玻璃设备的搪烧方法。

本发明的目的是这样实现的：一种用节能型搪玻璃釉涂搪的大型搪玻璃设备的搪烧方法，其特征在于所述方法主要包括：

将经过干燥的空气通入搪烧大型搪玻璃设备的窑炉内，而窑炉内的湿热空气同时被窑炉热气自由带出，通过这样连续或不连续的干、湿空气置换，使窑炉内气氛中的水汽的含量控制在平均露点小于2～4℃。

将窑炉的烧成温度分成多个控温段，其中前三个控温段a、b、c分别为(见图5)：

a：室温-550℃ 8～10℃/分

b：550-780℃  2～4℃/分

c：780-880℃  3～5℃/分。

制品在升温时，钢材的热膨胀比搪玻璃釉大。在550℃之前釉为疏松粉末状，钢材对釉层没有产生拉力，所以加温速度可快些为8～10℃/分；当温度升到550-780℃釉为粘团状，则产生钢材对搪玻璃釉层的拉力矩，在罐体结构复杂处钢材受热比搪玻璃釉快，增大了拉力矩，将处于粘团状态下的搪玻璃釉层拉成发纹，所以在该温度段一定要将升温速度降下来，控制在2～4℃/分；温度超过780℃以后因釉层已熔化，钢材对熔化釉层没有拉力，所以可以适当加快升温速度为3～5℃/分。

本发明采用的搪玻璃釉为一种磨加超细ZrO₂粉体作增强剂的节能型玻璃面釉，由熔块和磨加物两部分组成，其熔块主要有以下重量份的原料-4-组成：

基体剂：SiO₂+B₂O₃＝45～55

助溶剂：Na₂O+K₂O＝7～12  MgO+CaO+BaO＝12～16  Li₂O3.5～6

着色剂：CoO    1～2

耐火成分：ZrO₂+Al₂O₃+TiO₂＝6～15；

所述磨加物，其组成按熔块重量为100计，主要有以下重量份的原料组成：

400～500目锆英粉40～60

悬浮剂粘土3～5。

本发明具有以下特点：

1、本发明通过向窑炉内通入干燥的空气，同时排出湿热的空气，来控制窑炉气中的水份，减少了初生态氢[H]的量。达到了减轻或消除暗泡、锈点等缺陷的目的；

2、本发明通过微机控制制品升温过程中上述三个温度控制段的升温速率，缓冲和平衡了氢在钢中的溶解和析出量，不会因升温速度过快而使氢溶不进钢中或因温度波动突然析出，从而使得氢以氢分子的形式储留钢和釉之间形成暗泡。

3、本发明通过微机有效控制升温速率，使钢和釉层接近同步升温，缓解了钢的过快膨胀，同时使釉层的软化、熔化速度跟上了钢的膨胀，这样一方面减少了钢对釉层的拉力矩，另一方面，釉层加快了软化，即使产生微的拉力矩不会产生发纹缺陷，因为软化了的釉层会受拉力变形，不会被撕裂。

附图说明

图1为本发明所涉及的闭式搪玻璃反应罐体总体结构示意图。

图2为本发明所涉及的氢在纯铁中的可逆溶解度图。

图3为本发明所涉及的玻璃釉料熔融过程外形的变化图。

图4为本发明所涉及的釉料随温度变化的状态图。

图5为本发明所涉及的升温曲线图。

图6为本发明所涉及的窑炉竖立面结构示意图。

图中：人孔1、上封头2、夹套筒体3、筒体4、下封头5、夹套上封头6、出料管口7、加料管口8、上接环9、下接环10、干燥空气通入管A。