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磨片磨损堵浆的成因分析和对策

人气:2229发表时间:2018-03-21

1 引言
无论是盘磨机、锥形磨浆机,抑或是圆柱磨浆机等制浆造纸业使用的打浆设备,磨片都是磨浆机工作时对纤维原料直接进行多重作用的核心元件,磨片对影响打浆的质量和效率具有关键作用[1]。但是,磨片材质、齿型设计以及操作等因素导常常致磨片锯齿形磨损和沟槽堵塞,从而影响打浆的质量和稳定性,往往困扰着造纸工作者。本文简要介绍磨片非正常磨损和堵浆现象,分析其成因,并提出解决对策,供业界借鉴。
2 磨片磨损形态、沟槽堵塞现象和成因
2.1 磨片的几种磨损形态
2.1.1 磨损自锐型:
如多元合金磨片硬度高,耐磨,磨损均匀[2],能保持磨齿边缘的锐度,保证打浆质量从初期到最后都保持相对的稳定性,磨浆电耗低,降低全寿命周期运行成本。
2.1.2 钝化磨损型:
硬度高,耐磨,磨齿边缘易钝化变圆,影响磨浆质量,导致打浆电耗增加。
2.1.3 塑性变形型:
如不锈钢磨片和塑料磨片虽然韧性高,但是硬度低、易磨损,易产生磨齿卷边、“小尾巴”等塑性变形,导致挂浆、堵浆、塞缝,影响磨浆匀度和通过量。
2.1.4 磨损不均型:

某些磨片材质不均匀,常常导致磨损不均匀,严重时出现波浪形、锯齿形等啮合状磨损,易产生挂浆、堵浆,影响磨浆匀度。

2.1.5 硬脆易断型:

如高铬白口铸铁磨片脆性高,易断齿,常常影响打浆质量和生产的稳定性。

磨齿截面的三种磨损形态(自锐、钝化和塑性变形)
波浪形锯齿形磨损和脆性断齿
2.2 形成原因
磨浆机在运行过程中,纤维束挂在磨片齿边缘开始受到多次剪切、冲击和面向挤压(见图3),磨片也就不可避免地受到冲击、摩擦、挤压等作用力,因此,磨片材质需要具备优良的耐磨性能和抗冲击性能,同时还需要杜绝钝化磨损、塑性变形、脆性断齿、磨损不均等不利现象。业界公知磨片塑性变形出现“小尾巴”以及波浪形锯齿形磨损影响打浆质量,但却忽略了这种非正常磨损还有更大的弊端,“小尾巴”和锯齿尖部位还会勾住纤维,使纸浆无法泵出,使纤维絮聚并受到磨齿的冲击和挤压力,被压缩到磨片沟槽内压实造成堵塞(见图4),这是南通华严磨片研究中心通过观察和分析数百个磨片堵塞实例得出的最新观点。
磨浆过程磨齿作用
“小尾巴”和锯齿尖勾住絮聚纤维造成磨片堵塞
3 磨片非正常磨损和堵浆对打浆的影响
3.1 影响打浆的因素
打浆是一种装备简单、工艺复杂的生产过程,影响打浆的因素有很多(见表1),纸浆原料和打浆过程控制的重要性是公知的,在此不作赘述,但是磨片因素却没有得到充分的重视,特别是业界忽略了磨片的磨损形态和堵浆现象对于打浆的影响,往往因此而影响了纸张的质量和生产效率。
浆料因素
磨片因素
过程因素
 浆种
 磨齿尺寸参数和外形
 浓度
 制浆方式
 磨齿面积和沟槽
 温度
 制浆程度
 沟槽深度
 介质、添加物等
 漂白处理
 档坝形式
 通过量
 纤维平均长度和分布
 磨齿材质
 施加能量
 纤维平均粗细度
 磨齿磨损形态
 压力
 化学组成(木质素、纤维素、半纤维素等)
 磨齿角度
 转速
 3.2影响质量、效率并增加全寿命周期成本
磨片塑性变形、“小尾巴”和锯齿形磨损,容易产生更多的絮聚纤维束,降低纸浆纤维匀整性(见图5),并影响到纸张匀度以及强度指标;图5所示,磨损均匀的部位未出现堵浆,锯齿形磨损和“小尾巴”的位置出现了明显纤维压实和堵塞,用高压水无法冲掉,用钢针也很难挖出来;磨片沟槽堵塞使一部分磨齿边缘失去作用,影响对纤维初生壁和次生壁外层的破除,不利于纤维的润胀和细纤维化作用,影响纸浆纤维的分丝帚化和结合力的改善;磨片沟槽堵塞还会影响纸浆在沟槽的通过,降低打浆效率,造成打浆电耗上升,对于磨片的全寿命周期成本是不利的。
锯齿形磨损和“小尾巴”的位置出现了明显纤维压实和堵塞
4 解决方法
笔者在为造纸企业分析打浆和纸张匀度差成因的过程中,结合磨片齿型、磨片材质、浆料浓度、流量、电流、压力等使用工况的调整,将“比刀缘负倚”及“比表面负荷”两种理论有机结合[3],观察磨片磨损形态,并做了大量的分析和比对,提出磨片非正常磨损和堵浆的解决途径。
4.1 避免塑性变形
塑性高的不锈钢磨片抗冲击韧性较好,但因材质硬度低,往往磨损较快,容易出现钝化、卷边和“小尾巴”等塑性变形现象,特别是锥形磨浆机磨片因为成本较高,很多工厂为防止出现“小尾巴”,则无奈地采用低负载运行,浪费大量电能,并存在超期服役,齿条严重钝化,使打浆作用下降,影响打浆后的纤维匀整性。
4.2 避免高脆性
硬度较高的高铬白口铸铁磨片具有较高的脆性,容易出现断齿,影响生产稳定性。
4.3 避免材质不均
材质不均匀的金属磨片,使用中会出现磨损不均的波浪形和锯齿形磨损,除了容易堵浆,还导致打浆电流的波动大,严重影响打浆质量。
4.4 严格过程控制
保持浆料洁净,杜绝石子、铁丝、螺栓等异物进入磨浆机腔体,控制好合适的浓度、压力、进刀方式、步骤和电流,防止断齿和剧烈磨损;
4.5 优化磨片材质
选择具有较高抗冲击强度和耐磨性的磨片材质,如具有良好自锐性能的粗粒多元合金磨片(见图6)或双金属不锈钢磨片,图6所示48英寸多元合金磨片,配套某国外品牌磨浆机替代进口磨片,粗粒多元合金磨片帚化效果好,打浆电流稳定,使用全周期无“小尾巴”,磨损非常均匀平整,未出现断齿现象和波浪形、锯齿形、啮合状等非正常磨损。

48英寸多元合金磨片配套进口盘磨,磨损均匀平整
总结:
本文着眼于磨片材质、磨损形态和堵浆现象的研究,首次提出了磨片非正常磨损和堵浆现象的形成原因及关联性。通过分析磨片非正常磨损对打浆和纸张质量的影响,介绍了几种解决非正常磨损和堵浆的方法,严格打浆过程控制和选择自锐性能良好的多元合金磨片,可有效解决断齿、锯齿形磨损、“小尾巴”及堵浆等制约生产的问题,有助于改善成浆匀度和成纸品质,并降低打浆电耗,提高纸厂生产稳定性。

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