真空练泥工艺

发布时间：

2025-09-16 15:23

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电瓷作为电力系统中不可或缺的核心绝缘部件，其性能直接关系到电网的安全稳定运行。在电瓷的制造工艺中，泥料制备是决定最终产品质量的基石。泥料的致密度、均匀性以及内部应力状态在很大程度上决定了后续成型、干燥和烧成过程的成功率及最终产品的性能。真空练泥作为泥料制备的核心环节，其工艺水平直接影响坯体的微观结构和宏观性能。

一、定义

真空练泥是指将预处理后的电瓷泥料送入真空练泥机，在负压环境下通过螺旋绞刀的剪切、挤压、揉搓作用，去除泥料中游离气和吸附气、破碎结块，最终形成连续、致密、均匀的 “练泥坯段” 的工艺过程。

二、前置工艺

真空练泥的效果依赖于预处理后的泥料状态，预处理需实现 “粒度达标、水分适宜、塑性稳定”，具体步骤如下：

原料配比与混合→湿法研磨→过筛除铁→压滤脱水→粗练→陈腐

步骤具体细节请查看本公众号之前文章。

三、核心设备：真空练泥机

真空练泥机是工艺实现的核心载体，按产能可分为小型（≤1t/h）、中型（1~3t/h）、大型（≥3t/h），螺旋叶直径可分为65、150、200、250、350、500、630、800、1000等，其核心结构及功能如下：

结构部件	核心组成	功能与控制要点
喂料装置	料斗、变频喂料螺旋、料位传感器	均匀输送粗练泥料，进料速度 0.5~1.5m³/h（匹配真空除气能力）；料位传感器避免空料或堵料
真空室	密封腔体（不锈钢材质）、真空泵（水环式或旋片式）、真空表	创造 - 0.092~-0.098MPa 的负压环境；真空泵抽速≥20m³/h，确保真空度波动≤±0.002MPa
螺旋绞刀	单级 / 双级螺旋（耐磨合金材质，表面硬度 HRC55 以上）、传动轴	旋转产生剪切 + 挤压力（转速 10~30r/min）：揉练泥料、推送泥料、二次除气；双级绞刀提升匀质性
机头与机嘴	过渡机头（锥形）、可拆卸机嘴（材质：45# 钢镀铬）	机嘴截面决定泥段形状（圆形 Φ50~Φ300mm、矩形、异形），适配不同电瓷产品
冷却系统	绞刀冷却套、真空室冷却夹套（通冷却水，水温≤25℃）	带走摩擦生热，控制练泥温度≤40℃，避免 “烧心”（泥料局部过热导致水分骤蒸发形成空洞）
控制系统	PLC 控制柜、触摸屏、报警模块（真空度、温度、转速异常报警）	实时监控并自动调节参数（如真空度不足时自动提升真空泵功率），减少人工干预

四、核心工艺流程

真空练泥是 “连续化、闭环控制” 的过程，需严格按顺序执行，每个步骤的稳定性直接影响最终泥段质量：

步骤 1：稳定喂料（避免真空破坏的前提）

操作：粗练后的泥料投入料斗，变频喂料螺旋以设定速度（如 1.0m³/h）将泥料连续送入真空室，料位传感器实时监测料量，避免 “空喂”（空气进入真空室）或 “过喂”（泥料堵塞真空室进料口）。

关键控制：进料速度与绞刀转速匹配（进料量 = 绞刀输送量），若进料过快，真空室压力会瞬间升高至 - 0.08MPa 以下，导致除气不彻底。

步骤 2：真空除气（核心环节）

操作：泥料进入密封真空室后，真空泵将室内压力降至 - 0.092MPa 以上，泥料中的空气（游离气占 70%、吸附气占 30%）在压差作用下逸出，通过真空管道被抽走。

关键控制：真空度需稳定在 - 0.092~-0.098MPa；真空室密封性能（密封圈及时更换一次，避免漏气）。

步骤 3：机械揉练与致密（匀质核心）

操作：除气后的泥料被螺旋绞刀推动，绞刀的螺旋叶片对泥料施加剪切力（破碎微小结块）、挤压力（缩小颗粒间隙）、揉搓力（使颗粒定向排列），实现 “匀质 + 致密” 双重效果。

双级练泥优化：特高压电瓷采用 “一级除气 + 二级揉练”，泥料先经一级真空室除气，再进入二级真空室二次揉练 + 除气，含气量可降至 0.5% 以下（单级练泥含气量约 1.5%）。

步骤 4：成型出泥与切割（得到合格坯段）

操作：揉练后的致密泥料通过机头进入机嘴，被挤压成连续的特定截面泥段（如 Φ200mm 圆形泥段），经输送带输送至自动切割装置，按产品尺寸（如 1.5m 长）切割成 “练泥坯段”，然后转入坯体成型工序。

关键控制：泥段表面光滑度（无裂纹、无凹陷）、截面尺寸精度（偏差≤±1mm）；切割时避免 “崩边”（切割速度与输送带速度匹配，如 0.5m/min）。

五、关键工艺参数控制

参数控制是真空练泥的 “生命线”，任何一项参数异常都会导致质量问题，具体控制范围及影响如下：

参数名称	控制范围	核心影响	异常后果（以电瓷性能为例）
真空度	-0.092~-0.098MPa	决定除气效果	＜-0.092MPa→泥段含气泡→烧结后气孔率＞3%→击穿风险升高
泥料水分	18%~23%	保障塑性与出泥稳定性	＞23%→泥段粘机嘴、变形；＜18%→泥段表面开裂
绞刀转速	10~30r/min	控制揉练强度与效率	＞30r/min→摩擦生热→“烧心”；＜10r/min→揉练不充分→匀质性差
练泥温度	≤40℃	避免泥料变质	＞40℃→泥料局部失水→内部空洞→烧结后强度下降 20% 以上
喂料量	0.5~1.5m³/h	匹配真空与揉练能力	＞1.5m³/h→真空室堵塞；＜0.5m³/h→产能低、成本高

六、坯段质检

练泥坯段需通过 “外观 + 内在 + 尺寸” 三重检测，合格后方可进入成型工序，具体标准如下：

质量维度	标准要求	检测方法
外观质量	表面光滑无裂纹、无凹陷、无杂质斑点；断面致密，气泡≤3 个 / 100cm²（直径≤0.5mm）	肉眼观察（断面需切开检查）；强光照射（检测表面微小裂纹）
致密度	体积密度≥1.8g/cm³；孔隙率≤5%	排水法（阿基米德原理）测量体积密度；真空保压法测孔隙率
匀质性	不同部位化学成分偏差≤1%；粒度分布偏差≤5%	取样送化验室，XRF 测化学成分；激光粒度仪测粒度
尺寸精度	截面尺寸偏差≤±1mm；长度偏差≤±5mm	数显卡尺（测量截面）；卷尺（测量长度）
内部缺陷	无分层、无隐性气泡（缺陷面积≤0.5cm²）	超声探伤（频率 2~5MHz，探头沿泥段轴向扫描）

七、常见工艺问题与解决方案

真空练泥过程中易因参数波动或设备故障出现质量问题，需针对性排查解决：

常见问题	主要原因	解决方案
泥段含气泡	1. 真空泵故障 / 密封漏气→真空度不足；2. 喂料过快→空气卷入；3. 泥料水分过高→气泡难逸出	1. 检修真空泵、更换密封圈；2. 降低喂料速度 0.2~0.3m³/h；3. 调整水分至 18%-20%
泥段表面开裂	1. 泥料水分过低→塑性差；2. 机嘴温度低→粘料；3. 绞刀转速慢→揉练不充分	1. 补加水分（每 100kg 泥料加水 0.5~1kg）；2. 机嘴预热至 25~30℃；3. 提升转速 2~5r/min
泥段分层	1. 绞刀磨损→剪切力不足；2. 陈腐时间短→泥料塑性不均；3. 双级练泥一级除气不彻底	1. 更换绞刀（磨损量＞0.5mm 需更换）；2. 延长陈腐时间 2~3 天；3. 检查一级真空室压力
泥段 “烧心”	1. 绞刀转速过快→摩擦生热；2. 冷却系统故障→冷却水断流	1. 降低转速 3~5r/min；2. 检修冷却水泵，确保冷却水流量≥5m³/h
出泥不均匀	1. 喂料口堵塞（泥料结块）；2. 绞刀转速波动→输送力不均	1. 清理喂料口，确保粗练彻底（无＞5mm 结块）；2. 检修传动系统，稳定转速（波动≤±1r/min）

八、发展趋势

随着电瓷制造技术的不断进步，真空练泥工艺的未来发展将集中于以下几个方面：

智能化：采用 AI 视觉检测（实时识别泥段表面裂纹）+ 数字孪生（模拟不同参数下的练泥效果），实现全流程无人化控制。

高效化：开发 “三级真空练泥机”，含气量可降至 0.3% 以下；采用双螺杆绞刀，产能提升 50%（从 3t/h 增至 4.5t/h）。

绿色化：采用变频真空泵，能耗降低 20%。

真空练泥