CN102092082A - 一种陶瓷辊棒等静压工艺及其专用等静压设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了陶瓷辊棒等静压成形方法，将套设于刚性管体内模的管形胚体外再套上防水橡胶外膜，将其作为整体工件置于高压釜内施加静态的高压，压力值取120Mpa以上，然后卸压脱模将管形胚体置入窑炉煅烧。提高等静压的压力，可以得到致密度更高的胚体，不需超高温烧结就可以达到刚性要求，实现节能减排的目的。使用水作为加压的压力介质，可使用普通防水橡胶套包于辊棒外，节约介质成本同时节约了橡胶套成本。本发明还公开了用于上述等静压成形方法的陶瓷辊棒专用等静压设备。

Description

一种陶瓷辊棒等静压工艺及其专用等静压设备
技术领域
本发明涉及一种等静压设备，尤其涉及一种用于对工件施加均匀的静态的高压的专用于制造陶瓷辊棒的高等静压设备。
背景技术
传统的烧制陶瓷辊棒的方法是将注浆形成管体或挤出成型的管状辊棒直接烧制形成成品，产品的强度依靠材料成分决定。现有的陶瓷辊棒一般经过等静压成型方法，其方法是通过挤管机把坯料挤压到金属管上，然后套上橡胶套，密封两端，经加压、卸压脱模而成，其煅烧成品不易变形，密度均匀，收缩性小，成品抗弯强度高。
随着陶瓷业的发展，陶瓷辊棒的刚性等要求越来越高，目前等静压工艺压力一般在100Mpa以下，对于陶瓷辊棒的生产由于其工艺压力过小将会导致辊棒致密性不足，从而造成陶瓷辊棒强度不能满足使用要求，提高窑炉温度可以提高其刚性，但需要消耗更多的能源。
目前陶瓷辊棒的等静压工艺中均使用液压油作为压力介质，随着能源紧缺不断加剧，液压油价格不断攀升，使得陶瓷辊棒生产成本增加。取出陶瓷辊棒工件的过程必然粘带部分液压油出来，造成介质损耗的同时也造成周遭环境的污染，影响工人的工作条件以及厂房地面的清洁。使用过的液压油需要回收并经过专门的过滤设备进行过滤才可以继续循环使用，否则容易造成液压油路的堵塞，而回收、过滤等环节都会造成液压油损耗，同时也需要增加设备和回收过滤的生产成本。液压油具有一定的腐蚀性，一旦渗入陶瓷辊棒中，将会对陶瓷辊棒造成破坏，形成次品、废品，因此还需要专门的防腐蚀的耐油橡胶套。
目前等静压设备中的高压供应系统中使用的液压阀是一般合金阀门。一般的阀其耐磨性较差，承受超过100Mpa的高压后容易磨损，进而发生泄漏。对高压水进行密封时，阀门没有得到润滑，使用过程更加容易受到磨损而发生泄漏。水的密封对密封装置要求更高，要求阀门的阀体和阀芯的配合更加精密，由于受到上述密封性能的限制，现有的设备无法使用水作为高压压力介质。
发明内容
针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种节约成本、同时保持环境清洁的专用于制造致密性更高、刚度更大的陶瓷辊棒的等静压工艺。
本发明还提供一种节约成本、同时保持环境清洁的专用于制造陶瓷辊棒且可满足细长陶瓷辊棒生产要求的等静压设备。
为了克服现有工艺流程技术的不足，本发明采用的技术方案是：一种陶瓷辊棒等静压成形方法，将套设于刚性管体内模的管形胚体外再套上防水橡胶外膜，将其作为整体工件置于高压釜内施加静态的高压，压力值取120Mpa以上，然后卸压脱模将管形胚体置入窑炉煅烧，所述高压釜的长度≥4米。
作为上述方案的改进，高压釜中对工件进行加压的压力介质为水。
作为上述方案的改进，所述压力值取150Mpa至250Mpa中的一个值进行保压。
作为上述方案的改进，所述压力值取值为180Mpa或200Mpa。
作为上述方案的改进，所述高压釜的长度为4～7米(含端值)。
作为上述方案的改进，所述高压釜的长度为6～7米(含端值)。
为了克服现有设备技术的不足，本发明采用的技术方案是：一种陶瓷辊棒专用等静压设备，用于上述陶瓷辊棒等静压成形方法中对所述陶瓷辊棒整体工件施加静态的高压，所述高等静压设备包括两端开口的管状的静压缸、分别塞于所述静压缸的两端开口处形成封闭静压腔的塞头、与所述静压腔连通的高压液体介质供应系统，高压液体供应系统设置有防止高压液体介质逆流的单向阀，所述单向阀包括相互紧密配合的硬质合金阀芯和硬质合金阀座。
作为上述方案的改进，所述机架横向卧式设置，所述静压缸水平横向布置。
作为上述方案的改进，所述高压液体供应系统包括增压器以及通过液流管道依次连接的储液箱、次级液体泵、单向阀，所述单向阀与所述静压腔通过超高压液流管道连接，所述增压器的输出端与该超高压液流管道连接。
作为上述方案的改进，所述超高压液流管道与所述静压腔的接口设置于所述固定塞头，所述超高压液流管道部分设置于所述固定塞头内部。
作为上述方案的改进，所述陶瓷辊棒专用等静压设备还包括液压系统，所述液压系统包括液压站、设置于所述机架的用于控制活动塞头伸缩的塞头液压油缸，所述液压站与所述塞头液压油缸通过液压油管连接。
作为上述方案的改进，所述陶瓷辊棒专用等静压设备还包括液压系统，所述液压系统包括液压站、设置于所述机架的用于控制活动塞头伸缩的塞头液压油缸，所述液压站与所述塞头液压油缸通过液压油管连接，所述液压站与所述增压器的油缸通过液压油管连接，所述液压站与所述单向阀的液压控制接口通过液压油管连接。
本发明的有益效果是：在等静压过程中对高压釜中的工件施加超过120Mpa设置更高的压力，可以使得陶瓷辊棒能够得到更加有效的挤压，使得陶瓷辊棒胚体具有更高的致密性，从而使得陶瓷辊棒成品具有更好的强度和刚性，符合产品生产标准，致密性高的胚体不需要更高的煅烧温度就可以达到产品所要求的强度和刚性，减少了煅烧能耗，达到节能减排的效果。
在等静压过程中使用水代替液压油作为压力介质，使得介质本身成本降低从而降低了生产成本；水作为压力介质还可以使得厂房保持清洁，减少生产过程对环境造成的污染；水作为介质其回收循环利用更加简单，不需要专门的过滤设备，只需要普通过滤装置就可以完成过滤进行循环使用；水的流动性比液压油更好，因此其更容易从静压缸中流出，更好地避免了杂质堵塞液压管道。使用水作为压力介质，可以采用普通防水橡胶套取代液压油介质所要求的耐油橡胶套，进一步降低生产成本。
与静压腔连通的高压液体流经的是超高压液流管道，该管道与常压液体以及液体供应装置之间设置包括硬质合金阀芯和硬质合金阀座的单向阀。普通阀体承受高压很容易磨损而发生泄漏，使用硬质合金阀体在承受180Mpa以上压力均有良好的密封性，从而可以有效地阻隔高、低压液体介质，可以使用水作为高压介质，代替了液压油，降低了生产成本。硬质合金阀体对于水作为介质的高压环境也具有良好的阻隔性能，可以承受180Mpa以上的压力。
附图说明
图1为本发明中的陶瓷辊棒专用等静压设备的整体构造示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式进行具体描述。
一种陶瓷辊棒等静压成形方法，将套设于刚性管体内模的管形胚体外再套上防水橡胶外膜，将其作为整体工件置于高压釜内施加静态的高压，压力值取120Mpa以上，然后卸压脱模将管形胚体置入窑炉煅烧。
其中，为了适合目前的陶瓷辊棒的长度要求而不浪费设备空间，目前的陶瓷辊棒的长度在4米到7米范围内的使用量较大。因此，高压釜的长度应该取其值为4米或4米以上，高压釜的较理想的长度为4～7m(含端值)，更理想的长度为6～7m(含端值)。
本发明中的高压釜即高压等静压设备。
在等静压过程中对高压釜中的工件施加超过120Mpa设置更高的压力，可以使得陶瓷辊棒能够得到更加有效的挤压，使得陶瓷辊棒胚体具有更高的致密性，从而使得陶瓷辊棒成品具有更好的强度和刚性，符合产品生产标准。致密性高的胚体不需要更高的煅烧温度就可以达到产品所要求的强度和刚性，减少了煅烧能耗，达到节能减排的效果。
更佳地，高压釜中对工件进行加压的压力介质为水。在等静压过程中使用水代替液压油作为压力介质，使得介质本身成本降低从而降低了生产成本；水作为压力介质还可以使得厂房保持清洁，减少生产过程对环境造成的污染；水作为介质其回收循环利用更加简单，不需要专门的过滤设备，只需要普通过滤装置就可以完成过滤进行循环使用；水的流动性比液压油更好，因此其更容易从静压缸中流出，更好地避免了杂质堵塞液压管道。使用水作为压力介质，即使用水作为高压液体介质，可以才有普通防水橡胶套取代液压油介质所要求的耐油橡胶套，进一步降低生产成本。
更佳地，所述压力值取150Mpa至250Mpa中的一个值进行保压。将高压釜内的压力控制在150Mpa或以上的压力，提高了陶瓷辊棒胚体的致密性，不需超高温烧结即可以满足辊棒的刚性要求；进一步将压力值提高到250Mpa，可以得到刚性更好的陶瓷辊棒。超过250Mpa以后，陶瓷辊棒的致密度提高随压力值升高不明显，而且对于设备性能的要求非常高，因此需要根据陶瓷辊棒的强度要求来选择适合的等静压压力值。
更佳地，所述压力值取值为180Mpa或200Mpa。对于一般的刚性要求，取180Mpa或200Mpa的压力值进行等静压即可满足，其在现有设备基础上作改进即可以满足生产要求，同时降低能耗，综合衡量其成本以及能耗因素，180Mpa至200Mpa范围内的压力值是比较适中的等静压压力值。
陶瓷辊棒的产品性能与等静压压力的联系如下表所示：
  等静压压力值Mpa 120 150 180 200 250
  高温抗拆强度Mpa 40 45 ≥50 ≥50 ≥50
  吸水率％ 6～8 6～7.5 4～6 4～6 4～6
图1所示为本发明一种陶瓷辊棒专用等静压设备，用于上述陶瓷辊棒等静压成形方法中对所述陶瓷辊棒整体工件施加静态的高压，所述高等静压设备包括机架10、静压缸12、固定塞头15和活动塞头16、高压液体供应系统。
在等静压过程中长条形陶瓷辊棒套于内模的并套有防水外膜，陶瓷辊棒整体工件包括陶瓷辊棒、内模、外膜的组合体。
静压缸12是两端开口的圆管状的用于容纳高压液体介质以及长条形工件的的缸体。固定塞头15和活动塞头16均设置于机架10并分别塞于所述静压缸12的两端开口处。静压缸12及其两端的固定塞头15、活动塞头16包围形成封闭的静压腔，静压腔用于容纳高压液体以及工件，在加压保压过程中，高压液体对工件施加均匀的静态的高压，即高等静压；高压液体供应系统与所述静压腔连通并提供高压液体。其中液体可以是液态的液压油、水等；如果高压介质为水，则其中的液体是高压水。
高压液体供应系统与所述静压腔连通的，高压液体供应系统设置有防止高压液体介质逆流的单向阀，所述单向阀包括硬质合金阀芯和硬质合金阀座。
与静压腔连通的高压液体流经的是超高压液流管道，该管道与常压液体以及液体供应装置之间设置包括硬质合金阀芯和硬质合金阀座的单向阀。普通阀体承受高压很容易磨损而发生泄漏，使用硬质合金阀体在承受180Mpa以上压力均有良好的密封性，从而可以有效地阻隔高、低压液体介质，可以使用水作为高压介质，代替了液压油，降低了生产成本。硬质合金阀体对于水作为介质的高压环境也具有良好的阻隔性能，可以承受180Mpa以上的压力。
更佳地，所述机架横向设置，所述静压缸水平布置。陶瓷辊棒专用等静压设备可以直接水平地安装于地面，安装过程简单方便，对厂房没有特殊要求，安装成本低；卧式高等静压设备使用操作过程中直接将长条形工件水平地运送至设备的静压缸12的入口将其水平装入静压缸12内，等压完成后将其水平取出再水平地将其运送到下一道工序，使用操作简单方便；卧式高等静压设备避免了悬臂状态，从而具有更好的安装和使用稳定性。水平布置即横向布置的静压缸在完成等静压后其两端的塞头均打开，使得静压缸12内的大部分介质可以流出来过滤后循环使用，从而可以避免杂质混入介质内继续使用造成堵塞液压管道。
施加压力并经保压后进行卸压，卸压时打开阀门29，高压液体外泄直到接近常压，打开活动塞头16，移动静压缸12使其离开固定塞头15，将静压缸12提升至工作台，然后将套有橡胶套并浸泡在常压液体中的工件从静压缸12内取出。取出工件时大部分的液压油或水从静压缸两端的开口处流出，这些外泄的液压油或水经过过滤然后重新利用。
移动油缸19用于驱使静压缸沿其轴向移动，其活动端与所述静压缸12连接。提升油缸18用于升降静压缸，其活动端与所述静压缸12连接。在静压缸12内放置工件后，通过提升油缸18将静压缸调至固定塞头对应的位置，然后使用移动油缸19将静压缸12的一端套于固定塞头15，然后将活动塞头16塞于静压缸12的另一端，形成封闭的静压腔，在静压腔内通过增压器注入高压液体施加各处强度相等的高强度的静压力，使工件受到一定压力的均匀挤压，提高工件的致密性。
更佳地，所述高压液体供应系统包括增压器33以及通过液流管道22依次连接的储液箱25、次级液体泵、单向阀28，所述单向阀28与所述静压腔通过超高压液流管道30连接，所述增压器33的输出端与该超高压液流管道30连接。静压缸12内的静压腔封闭后，增压器33的工作腔与超高压液流管道30连通，次级液体泵从储液箱内抽取液压油或者水并将其泵入连通的超高压液流管道30、静压腔以及增压器33的工作腔内。由于单向阀28的作用，超高压液流管道30、静压腔以及增压器33的工作腔形成超高压液体区，增压器33启动，增加高压液体的压力，使得常压液压油或水具有超高压力。增压器33的输出端是高压液体的输出端，也是增压器33的工作接口。其中次级液体泵可以是油泵或者水泵，设备使用液压油作为压力介质，则此次级液体泵26是油泵，如果压力介质是水，则此次级液体泵26是水泵。
对工件施加高等静压的过程中，静压腔始终与超高压液流管道连通，完全与其余相关液压系统隔断，形成单独封闭的区域。
卸压后部分液体从静压缸两端开口处流出，因此高压液体供应系统需要不断补充液压油或水，以保证足够的压力介质，为此本发明高等静压设备还包括补液系统，该补液系统包括储存液体并回收静压缸12开口处流出的液压油或水的地下储液池35、将地下储液池35中所储存的液压油或水泵进储液箱25的初级液体泵。
更佳地，超高压液流管道30与静压腔的接口设置于所述固定塞头15，超高压液流管道30部分设置于固定塞头15内部，也可以是在固定塞头15内开设流道作为超高压液流管道30的一部分。活动塞头16以及静压缸12都是可以移动的，需要频繁移动，设置于固定塞头15就可以使得超高压液流管道30相对固定，而不至于频繁移动对管道造成损坏。
更佳地，所述单向阀28包括硬质合金阀芯和硬质合金阀芯阀座。与静压腔连通的高压液体流经的是超高压液流管道，该管道与低压液体以及液体供应装置之间设置包括硬质合金阀芯和硬质合金阀芯阀座的单向阀28，从而可以较好地阻隔高、低压液体管道，可以使用水作为高压介质，代替了液压油，降低了生产成本。
更佳地，所述陶瓷辊棒专用等静压设备还包括液压系统，所述液压系统包括液压站38、设置于所述机架10的用于控制活动塞头伸缩的塞头液压油缸36，所述液压站38与所述塞头液压油缸36通过液压油管39连接。
更佳地，所述液压站38与所述增压器33的油缸通过液压油管37连接，所述液压站38与所述单向阀28、29的液压控制接口通过液压油管31连接。
其中液压站38用于提供液压动力推动塞头液压油缸36，以及驱动增压器33工作，并控制单向阀28、29动作。
超高压液流管道30通过液压油管与地下储液池35连通，管道与储液池之间的液压油管设置有单向阀29，打开该单向阀就可以实现卸压，卸压后高压液体回流至地下储液池35。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷辊棒等静压成形方法，将套设于刚性管体内模的管形胚体外再套上防水橡胶外膜，将其作为整体工件置于高压釜内施加静态的高压，压力值取120Mpa以上，然后卸压脱模将管形胚体置入窑炉煅烧，所述高压釜的长度≥4米。
2.根据权利要求1所述的陶瓷辊棒等静压成形方法，其特征在于：高压釜中对工件进行加压的压力介质为水。
3.根据权利要求1所述的陶瓷辊棒等静压成形方法，其特征在于：所述压力值取150Mpa至250Mpa中的一个值进行保压。
4.根据权利要求3所述的陶瓷辊棒等静压成形方法，其特征在于：所述压力值取值为180Mpa或200Mpa。
5.根据权利要求1所述的陶瓷辊棒等静压成形方法，其特征在于：所述高压釜的长度为6～7米。
6.一种陶瓷辊棒专用等静压设备，用于权利要求1所述的陶瓷辊棒等静压成形方法中对所述陶瓷辊棒整体工件施加静态的高压，其特征在于：所述高等静压设备包括两端开口的管状的静压缸、分别塞于所述静压缸的两端开口处形成封闭静压腔的塞头、与所述静压腔连通的高压液体介质供应系统，高压液体供应系统设置有防止高压液体介质逆流的单向阀，所述单向阀包括相互紧密配合的硬质合金阀芯和硬质合金阀座。
7.根据权利要求6所述的陶瓷辊棒专用等静压设备，其特征在于：所述机架横向卧式设置，所述静压缸水平横向布置。
8.根据权利要求6所述的陶瓷辊棒专用等静压设备，其特征在于：所述高压液体供应系统包括增压器以及通过液流管道依次连接的储液箱、次级液体泵、单向阀，所述单向阀与所述静压腔通过超高压液流管道连接，所述增压器的输出端与该超高压液流管道连接。
9.根据权利要求8所述的陶瓷辊棒专用等静压设备，其特征在于：所述超高压液流管道与所述静压腔的接口设置于所述固定塞头，所述超高压液流管道部分设置于所述固定塞头内部。
10.根据权利要求6所述的陶瓷辊棒专用等静压设备，其特征在于：所述陶瓷辊棒专用等静压设备还包括液压系统，所述液压系统包括液压站、设置于所述机架的用于控制活动塞头伸缩的塞头液压油缸，所述液压站与所述塞头液压油缸通过液压油管连接。
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Address before: 528237 the original Changjiang carton factory of Guangdong Foshan City Nanshan District

Co-patentee before: FOSHAN CERAMIC RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD.

Patentee before: FOSHAN NANHAI JINGANG NEW MATERIAL Co.,Ltd.

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Address after: 528237 the original Changjiang carton factory of Guangdong Foshan City Nanshan District

Co-patentee after: Foshan Ceramic Research Institute Group Co.,Ltd.

Patentee after: GUANGDONG JINGANG NEW MATERIAL CO.,LTD.

Address before: 528237 the original Changjiang carton factory of Guangdong Foshan City Nanshan District

Co-patentee before: FOSHAN CERAMIC RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD.

Patentee before: GUANGDONG JINGANG NEW MATERIAL CO.,LTD.

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Application publication date: 20110615

Assignee: Guangdong Yaoda Financial Leasing Co.,Ltd.

Assignor: GUANGDONG JINGANG NEW MATERIAL Co.,Ltd.|Foshan Ceramic Research Institute Group Co.,Ltd.

Contract record no.: X2020980005505

Denomination of invention: A ceramic roller isostatic pressing process and its special equipment

Granted publication date: 20141210

License type: Exclusive License

Record date: 20200828

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Denomination of invention: A ceramic roller isostatic pressing process and its special equipment

Effective date of registration: 20200901

Granted publication date: 20141210

Pledgee: Guangdong Yaoda Financial Leasing Co.,Ltd.

Pledgor: GUANGDONG JINGANG NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Registration number: Y2020980005614

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Address after: 528237 the original Changjiang carton factory of Guangdong Foshan City Nanshan District

Patentee after: GUANGDONG JINGANG NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Patentee after: Guangdong Foshan Ceramic Research Institute Holding Group Co.,Ltd.

Address before: 528237 the original Changjiang carton factory of Guangdong Foshan City Nanshan District

Patentee before: GUANGDONG JINGANG NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Patentee before: Foshan Ceramic Research Institute Group Co.,Ltd.

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Date of cancellation: 20231016

Granted publication date: 20141210

Pledgee: Guangdong Yaoda Financial Leasing Co.,Ltd.

Pledgor: GUANGDONG JINGANG NEW MATERIAL CO.,LTD.

Registration number: Y2020980005614

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract
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Assignee: Guangdong Yaoda Financial Leasing Co.,Ltd.

Assignor: GUANGDONG JINGANG NEW MATERIAL CO.,LTD.|Foshan Ceramic Research Institute Group Co.,Ltd.

Contract record no.: X2020980005505

Date of cancellation: 20231019

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Effective date of registration: 20231107

Address after: 528000 No. 18, Huiyuan Road, Chancheng District, Foshan City, Guangdong Province

Patentee after: Guangdong Foshan Ceramic Research Institute Holding Group Co.,Ltd.

Address before: 528237 the original Changjiang carton factory of Guangdong Foshan City Nanshan District

Patentee before: GUANGDONG JINGANG NEW MATERIAL CO.,LTD.

Patentee before: Guangdong Foshan Ceramic Research Institute Holding Group Co.,Ltd.

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