搪玻璃反应釜的制作流程是一项非常复杂且技术要求极高的工艺,它融合了压力容器制造与特种玻璃搪瓷两大技术领域。
其制作过程可以清晰地分为两个主要阶段:
1、金属基体(胎体)的制造
2、搪玻璃衬里的烧结
整个制作流程。
这个阶段的目标是制造出一个符合压力容器标准的、合格的钢制反应釜胚体。
1、钢材选择:
必须使用专用低碳镇静钢,如Q245R。对碳、硅、锰、硫、磷等元素含量有严格要求,碳和硫的含量尤其要低。这是因为碳含量高会影响搪瓷性能,硫含量高会导致瓷层产生“鳞爆”缺陷。
2、下料与成型:
封头:钢板经过切割后,利用大型压力机和模具进行热冲压或冷旋压成型。
筒体:钢板经过卷板机卷成圆筒形,然后焊接纵焊缝。
3、焊接与热处理:
这是关键步骤。所有焊接必须由持有专业证书的焊工完成,采用氩弧焊打底等高质量焊接工艺,确保焊缝成型美观、无缺陷。
焊接完成后,必须进行消除应力退火处理。将整个釜体送入大型退火炉,加热到一定温度(如600-650℃),保温一段时间后缓慢冷却。目的是消除焊接和成型过程中产生的内应力,防止其在后续搪烧过程中释放导致瓷层爆裂。
4、机械加工与喷砂处理:
对焊接好的釜体进行机械加工,如车削法兰密封面,确保其平整度和光洁度。
然后,对整个需要搪瓷的内表面进行喷砂处理(或称喷丸处理)。使用钢丸或金刚砂彻底清除表面的氧化皮、油污和杂质,使其露出金属本色,并形成均匀粗糙的微观锚纹结构。这一步至关重要,它能极大地增加瓷釉与金属基体的结合面积,提升“密着”强度。
这是最具技术含量的核心环节,决定了搪玻璃层的质量和寿命。
5、釉浆制备与球磨:
将石英砂、长石、硼砂等多种无机矿物原料按严格配比混合,加入水、粘土和电解质,放入球磨机中长时间研磨。最终形成细腻、均匀、呈乳白色的釉浆。
6、涂覆(上釉):
将制备好的釉浆通过浸涂、喷涂或流动涂覆等方式,均匀地施加在已经处理好的金属胎体内表面。这个过程需要在无尘、恒温恒湿的环境中进行。
涂覆的厚度需要精确控制,通常底釉和面釉加起来的最终厚度在0.8-2.0mm之间。太薄则防腐性能不足,太厚则易开裂。
7、干燥:
将涂覆好釉浆的釜体送入干燥室,在100℃左右的温度下缓慢烘干,去除釉层中的物理水分,为高温烧结做准备。
8、高温烧结(烧成):
这是整个流程中最关键的一步。将干燥后的釜体缓缓推入高达900℃左右的巨型搪烧炉中。
在炉中,发生了一系列复杂的物理化学反应:
有机物燃烧:釉浆中的粘合剂等有机物被烧掉。
熔融与润湿:釉料粉末熔融成玻璃液,并紧密地润湿钢胎表面。
界面反应:在钢与玻璃的界面,铁发生氧化生成FeO,FeO溶解入玻璃液中,形成一层化学键结合的过渡层,这就是“密着”力的根本来源。
经过一段时间的保温,使反应充分进行后,将釜体从炉中取出,在空气中自然冷却。
9、多次涂覆与烧结:
“一遍底釉,两遍面釉” 是标准工艺。也就是说,上述的涂覆-干燥-烧结过程需要重复多次。
首先烧结底釉,它与金属的密着性最好。
然后在底釉上再涂覆和烧结面釉(通常为两遍),面釉主要负责提供优异的耐腐蚀性能和光滑表面。
每一次烧结后都需要对瓷层进行质量检查。
10、严格的质量检验:
外观检查:用肉眼或放大镜检查瓷层表面是否光滑平整,有无裂纹、气泡、鱼鳞爆、杂质等缺陷。
厚度检测:用电磁测厚仪检测瓷层厚度是否均匀且符合标准。
耐电压试验:使用高频电火花检测仪对瓷层进行全面扫描。由于搪玻璃是绝缘体,在额定电压下(如20kV/mm),无火花出现为合格。任何漏点(针孔)都会被电火花探测出来。
性能测试:对压力容器部分进行水压试验、气密性试验,确保其机械强度和无泄漏。
11、装配与包装:
将检验合格的搪玻璃釜体与搅拌器、机械密封、夹套保温层等附件进行总装配。
最后对法兰密封面等关键部位进行保护性包装,出厂。