一种高铁接触网用棒形瓷绝缘子生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及棒形瓷绝缘子生产工艺，该棒形瓷绝缘子主要用于高铁接触网，特别 是时速大于350km/h，属于电瓷生产制造技术领域。
[0002]
【背景技术】
[0003] 随着我国高速电气化铁路的迅速发展，"一带一路"战略方针的大力推进，以及我 国高铁装备向世界的大力推广，高速铁路建设将迎来快速增长期，到2020年我国电气化铁 路里程将达到7万公里以上。棒形绝缘子作为高铁接触网用重要装置，其用量将越来越大， 对其机电性能的要求也将越来越高。随着高铁行车速度提高，为保证高铁机车可靠运行， 势必加大接触线张力。根据资料表明，当车速为300km/h时，导线张力达30kN，由于车速提 高，导线张力加大，支持导线的腕臂棒形瓷绝缘子的机械负荷增大，其弯曲破坏负荷需达到 16kN。从现有资料分析，我国高速铁路使用支持导线的腕臂棒形瓷绝缘子最大弯曲破坏负 荷仅为20kN，当高速电气化铁路行车速度提高到350km/h及以上时，必然需要弯曲破坏负 荷25kN及以上高强度的棒形瓷绝缘子，从而保证高铁列车运行的安全性和可靠性。
[0004] 谢锡云公开了一种电气化铁路接触网用棒形瓷绝缘子，它包括瓷体、上钢帽和下 钢帽，上下钢帽与圆柱形瓷体两端采用棱角砂和胶合剂作为粘合层胶装连接而成，上钢帽 设置U形抱筛压板，瓷体配方为20~40%wt错研；土、40~60%wt粘土和10~20%wt长石，先将错 矾土、粘土、长石配料而后球磨，经除铁、榨泥、陈腐和真空练泥制成泥料，再将泥料经仿形 制坯、上釉上砂和高温烧制，再经切割胶装养护而成制品。该棒形绝缘子技术指标为：弯曲 破坏负荷最大为13. 8kN、爬电距离：主绝缘多1200mm、冲击耐受电压(标准雷电）多270kV、 工频干耐受电压多160kV、人工污秽耐受电压多30kV。
[0005] 谢锡云提出的该技术存在如下不足： 1、 铁路接触网用棒形瓷绝缘子弯曲破坏负荷低，机械强度等级为16kN，仅能满足在 250km/h及以下电气化铁路使用，不能满足350km/h高速列车运行要求； 2、 冲击耐受电压(标准雷电)仅大于270kV，在雷电频繁地区，对350km/h高速列车行车 安全产生影响，特别是使用一定时间经多次雷电作用后影响会更加严重； 3、 人工污耐受耐受电压仅大于30kV，在污染严重及沙层地区，将会产生污闪现象，影响 行车安全； 4、 爬电距离(主绝缘)仅大于1200_，属标准型，伞形开放，无棱，清扫方便，但防污性能 一般。
[0006] 黎谦等公开了一种高速铁路用铁道棒形瓷绝缘子，它包括瓷绝缘子本体和与瓷 绝缘子本体形成一个整体的金属法兰体，瓷绝缘子配方为：高铝矾土65%wt、长石20%wt、 莫来石10%wt、粘土5%wt，按配方配料加入球磨机均匀混合形成泥浆，过筛除铁、喷雾干燥 制成粉料，粉料在等静压下制成毛坯，切削加工，喷砂上釉，烘干，入窑在1250°C下烧成，检 验合格制品用水泥胶合剂与金属法兰体间胶装，形成棒形瓷绝缘子整体。其技术指标为 电压等级：30-500kV;扭矩破坏负荷：11. 9KN.m;弯曲破坏负荷最大为21. 2kN/cm2;细度： 20-70ym。黎谦等公开的技术所制备棒形绝缘子用于高速铁路高压输电电网，而非高铁接 触网所用棒形绝缘子。同时其高铝矾土用量大（65%wt)，相应Fe203杂质增加，对引入的Fe203 杂质去除工艺提出了更高要求，容易影响产品机电性能。
[0007] 刘少华等公开了制作高速电气化铁路接触网棒形瓷绝缘子用的高强度材料，其 配方组成为：研^土粉25~28%wt、工业氧化错8~12%wt;青草岭粘土 25~28%wt;樟村粘土 13~18%wt;左云土 9~13%wt;长石6~9%wt;宁海粘土 3~4%wt。将上述材料各组分按 配比混合均匀后依次经球磨、除铁、真空机制、制坯、干燥、上釉，最后在最高烧成温度为在 1240~1260°C的条件下烧成即可达到所需材料。其中球磨细度250目筛余0. 3~0. 8%;通过 除铁工序后的物料要求铁点250目筛余不超过20粒；干燥后的物料水份1. 0~1. 8%;上釉的 釉层厚度〇.2~0. 6mm。产品机械强度为25KN。刘少华等公开的上述技术所制备高铁接触网 用棒形绝缘子仅有一项自测机械强度指标描述，缺乏高铁接触网用棒形瓷绝缘子其他相关 机电性能指标参数，能否可靠用于高铁接触网还有待验证。
[0008]
【发明内容】
[0009] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种高铁接触网用棒形 瓷绝缘子生产工艺。本工艺解决了一般电气化铁路用瓷绝缘子存在的弯曲破坏负荷小 (彡25kN)、防污性能不佳、产品合格率低等问题。
[0010] 本发明的技术方案是这样实现的： 一种高铁接触网用棒形瓷绝缘子生产工艺，包括瓷件加工和瓷件胶装；瓷件加工工序 按顺序包括原料球磨形成泥浆、泥浆过筛得生料浆、生料浆与回坯料搅拌得混合泥浆、混合 泥浆除铁、陈腐、机器修坯成形、上釉和焙烧，回坯料在机器修坯成形等环节产生，其特征在 于：球磨中各原料占原料总质量比重如下，煅烧高错研^30~45%wt;青岭高岭土 25~30%wt; 叙永高岭土 15~20%wt;江北粘土 2~6%wt;贵州高岭土 3~6%wt;毕节泥l~3%wt;长石 3~5%wt;各原料进一步参数要求如下，煅烧高铝矾土：A1203彡85%wt，Fe203〈l%wt，Si02< 10% wt，真密度>3. 5g/cm2,细度彡250目；青岭高岭土：A1203彡31%wt，Fe203〈l. 5%wt，塑性指数 >15;叙永高岭土：A1203彡35%wt，Fe203彡l%wt，塑性指数>20,耐火度彡1500°C，细度彡200 目；江北粘土：A1203彡26%wt，Fe203彡1. 5%wt，塑性指数>26;贵州高岭土：A1 203彡35%wt， Fe203〈2%wt，塑性指数>20;毕节泥：A1203彡21%wt，Fe203< 2%wt，塑性指数彡29;长石： K20 彡 12%wt，Fe203彡 0? 5%wt，细度彡 200 目。
[0011] 球磨原料中还包括0. 3~0. 5%wt的纳米氧化错粉。
[0012] 球磨各原料优选配比为：煅烧高错研^土 39%wt;青岭高岭土 27%wt;叙永高岭土 15%wt;江北粘土 5. 5%wt;贵州高岭土 5%wt;毕节泥3%wt;长石5%wt;纳米氧化错粉0. 5%。
[0013] 所述生料浆与回坯料按1:3~4的质量配比进行混合搅拌以得到混合泥浆。
[0014] 瓷件胶装前先在需要连接的连接钢帽内均匀涂刷一层沥青漆形成缓冲层；胶装时 将瓷件直立，将连接钢帽置于瓷件下端，控制连接钢帽与瓷件的同轴度，将瓷件从上垂直插 入盛有适量胶合剂的连接钢帽内，插入的同时进行振动，以排出瓷件、钢帽与胶合剂内的气 体。瓷件与其两端的连接钢帽三者同轴度< 1mm，瓷件与其一端的连接钢帽同轴度<0.5 mm〇
[0015] 所述胶合剂由石英砂、水泥、水按一定比例混合、搅拌形成。
[0016] 本发明通过对配方中原料的优选，同时添加一定量的纳米氧化铝，制备了机电性 能优良的高铁接触网用棒形瓷绝缘子，其弯曲破坏负荷大于25kN(最大可达29. 8kN，平均 27. 5kN)，爬电距离1600mm以上，制品防污性能好，污闪电压提高至36KV;产品瓷检、电检、 胶装合格率高（彡95%)，生产质量稳定；产品满足350Km/h及以上高铁接触网使用。
[0017]
【附图说明】
[0018] 图1-本发明A1203-Si02-K0f元系统相图。
[0019] 图2-本发明高铁接触网用棒形瓷绝缘子生产工艺流程图。
[0020]
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0022] 棒形瓷绝缘子是电气化高速铁路接触网中的关键部件。高铁用耐污电气化铁路接 触网用棒形瓷绝缘子，用于工频单相25kV(27. 5kV)电气化铁道接触网接触导线绝缘和固 定导线。随着高速铁路的逐步提速，对接触网用棒形瓷绝缘子的机电性能提出了更高的要 求。为满足350Km/h及以上高速铁路行车安全、可靠，提高产品合格率，增加效益，本发明从 以下环节着手生产高铁接触网用棒形瓷绝缘子。
[0023] 1、原料优选、控制：本发明首先从原料着手，优选出质量好，性能稳定，价格合理， 运输方便的高铁接触网用棒形瓷绝缘子原料。进厂原料严格按照企业《工艺控制标准》进 行物化性能检测，合格后入库。配方所用块状粘土原料先经清洗槽清洗、滤水、自然阴干、颚 式破碎、皮带输送、电磁除铁；而其它粘土类原材料选用淘洗原料，有效过滤原矿中的有害 杂质；长石类原料选用经粉碎加工后细度325目的。
[0024] 2、配方研制：根据材料的性能、结构、组成三要素间关系，制备高铁接触网用高强 棒形瓷绝缘子，则制品结构中应有较多的莫来石和刚玉晶体，少量玻璃相，尽可能少的气 孔。因此，本发明在确定高铁接触网用棒形瓷绝缘子配方时，利用图1所示Al203-Si02-K20 三元系统状态图，在莫来石+白榴石+刚玉区域中选取Al203、Si02、K20量进行配方设计，初 拟出A1203控制在50~70%范围，Si02控制在30~40%范围；K20控制在3~4%范围。通过对原 料物化性能的分析研究，结合电瓷生产工艺性能的要求，同时考虑生产原料成本，最终拟定 配方组成范围：煅烧高铝矾土 30~45%wt;青岭高岭土 25~30%wt;叙永高岭土 15~20%wt;江 北粘土 2~6%wt;贵州高岭土 3~6%wt;毕节泥l~3%wt;长石3~5%wt。其中，青岭高岭土指四 川资阳市所产的高岭土，叙永高岭土指四川省泸州市叙永县所产的高岭土，江北粘土指重 庆市江北区所产粘土，贵州高岭土指贵州省遵义市所产高岭土，毕节泥指贵州省毕节市所 产泥土。根据Al203-Si02-K20三元系统状态图选择上述高岭土和粘土进行配方，可提供配方 中氧化物及产品生产塑性要求；同时，所用原料来自厂区周边省、市，可节约运输成本，降低 配方成本。配方中由煅烧高铝矾土和各种高岭土提供氧化铝及氧化硅，高温条件下氧化铝 部分形成刚玉晶体，另一部分与二