高濃磨漿機(jī)弧形齒磨片

蔣思蒙嚴(yán)震蔣小軍

（1.南通華嚴(yán)鑄造有限公司磨片研究中心， 江蘇 南通 226403；2.常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 常州 213164）

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高濃磨漿機(jī)弧形齒磨片

蔣思蒙1、2嚴(yán)震1蔣小軍1

（1.南通華嚴(yán)鑄造有限公司磨片研究中心， 江蘇 南通 226403；2.常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 常州 213164）

摘 要：南通華嚴(yán)磨片研究中心對高濃磨漿機(jī)磨片進(jìn)行分析研究，設(shè)計(jì)了新型高濃磨片。這種新型高濃磨片經(jīng)多家制漿造紙廠和制漿機(jī)械廠數(shù)年來的使用比較，除了有效解決斷齒和磨損問題外，改善了磨漿質(zhì)量，提高了磨漿效率。

關(guān)鍵詞：高濃磨片 高濃磨漿機(jī) 磨漿質(zhì)量 磨漿效率

0 前 言

目前國內(nèi)已有多家高濃磨漿機(jī)生產(chǎn)廠家，但產(chǎn)品都采用強(qiáng)制喂料的圓盤式高濃磨漿機(jī)，只能適用于化學(xué)漿、半化學(xué)機(jī)械漿、冷浸法高得率漿及纖維板料的研磨。原來大多應(yīng)用于制漿工段，目前也逐漸越來越多地應(yīng)用到生活紙、特種紙及特種紙板的磨漿系統(tǒng)。高濃磨漿機(jī)對漿料的適用范圍較廣，無論是樹種復(fù)雜、材料差異較大的漿料，還是木材加工后剩余的邊角料、刨花、鋸屑、漿渣及冷浸法木片、蘆葦、稻麥草等，都能夠以其較高的旋轉(zhuǎn)速度和適當(dāng)?shù)哪テg隙分離成優(yōu)質(zhì)纖維。其優(yōu)點(diǎn)是:磨漿濃度一般可高達(dá)20%~30%，纖維相對切斷較少，磨漿效率高，單位電耗低。

1 高濃磨及其磨片的結(jié)構(gòu)

高濃磨機(jī)結(jié)構(gòu)主要由機(jī)殼、主軸、轉(zhuǎn)盤、喂料螺旋、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)組成，而磨片是盤磨機(jī)的核心元件。高濃磨的磨片是成漿質(zhì)量的關(guān)鍵，磨片的使用狀況、工藝壽命對磨漿的產(chǎn)量、能耗、盤磨機(jī)的安全運(yùn)行及各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起決定性作用。

磨漿機(jī)理較復(fù)雜，傳統(tǒng)理解的高濃磨片分成三個區(qū)域：破碎區(qū)、粗磨區(qū)、精磨區(qū)，實(shí)際上每個區(qū)域的機(jī)械作用和磨漿變化都是一個漸進(jìn)式的過程，并非跳躍式。傳統(tǒng)的磨片齒型主要為兩種：雙向齒、單向齒。這兩種齒型一般都是以直齒形徑向排列為特征，見圖1、圖2。

圖1 傳統(tǒng)的雙向齒磨片分區(qū)示意圖

圖2 傳統(tǒng)的單向齒磨片

2 新型弧形齒磨片

南通華嚴(yán)磨片研究中心綜合考慮到回旋體機(jī)械作用力、纖維漿料的特性及磨漿機(jī)理，為了保護(hù)纖維避免受到過強(qiáng)的剪切力，設(shè)計(jì)了Soft fin系列的高濃磨片齒型，主要特征是大傾角弧形齒，得到很理想的應(yīng)用效果。如Soft fin系列S1型弧形齒高濃磨片切斷力更加柔和（見圖3），使纖維受到更多的揉搓和擠壓。弧形齒高濃磨片適合熱磨機(jī)械漿、楊木化機(jī)漿、草漿和蔗渣漿等高濃磨漿工藝條件，已經(jīng)廣泛配套于常見的Φ600、Φ650、Φ750、Φ800、Φ900、Φ950、Φ1 000、Φ1 100、Φ1 250等型號中高濃磨漿機(jī)和熱磨機(jī)，磨漿過程中使纖維長度和強(qiáng)度得到改善，有助于提高打漿度和濕重。

不謀而合的是，安德里茲DURAMETAL LemaxX Spiral磨片也采用了螺旋齒這一設(shè)計(jì)理念，見圖4。

圖3 Soft fin弧形齒磨片

圖4 LemaxX Spiral螺旋齒磨片

3 高濃磨磨片現(xiàn)狀

自從高濃磨漿機(jī)應(yīng)用以來，美卓、安德里茲等公司不斷推陳出新，設(shè)計(jì)了很多磨片齒型，國內(nèi)磨漿設(shè)備和配件廠家及科研院所也對高濃磨核心元件——磨片的齒形也作了大量研究，在材質(zhì)方面也做了大膽而有益的嘗試，取得了很大進(jìn)步；但也有一些設(shè)計(jì)，在實(shí)際使用中存在漿料通過量小、堵漿等弊端，因而未得到實(shí)質(zhì)性推廣應(yīng)用。一些失敗的設(shè)計(jì)和不合適的磨片材質(zhì)存在以下問題：

（1）磨片內(nèi)徑進(jìn)料處齒寬太窄，齒的強(qiáng)度較低，漿料中有少許硬雜質(zhì)時容易產(chǎn)生整圈斷齒。

（2）齒紋傾角度太小，較低的剪切角造成纖維的過度切斷。

（3）溝槽內(nèi)檔壩設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致部分漿料有可能在磨片溝槽內(nèi)被直接“泵”出去，而失去磨漿機(jī)會。

（4）在使用中，常常因磨粒磨損和微動磨損等原因，磨片出現(xiàn)轉(zhuǎn)定子磨損不均勻，磨片平面形成波浪形，影響磨漿質(zhì)量和穩(wěn)定性。

（5）抗沖擊韌性較差的磨片，常在上機(jī)使用不久即出現(xiàn)意外大面積斷齒現(xiàn)象,導(dǎo)致磨片提前報(bào)廢，增加易損件成本支出，且影響正常生產(chǎn)。

（6）磨片齒條工作刃邊緣鈍化，導(dǎo)致磨漿電耗增加。

（7）磨漿機(jī)運(yùn)行中不可避免的會產(chǎn)生接觸摩擦，產(chǎn)生瞬間高溫，高速旋轉(zhuǎn)摩擦?xí)r摩擦副接觸面局部發(fā)生金屬粘著，在隨后相對滑動中粘著處被破壞，有金屬屑粒從磨片表面脫離下來或在對面磨片表面產(chǎn)生切削及再次粘著。這種磨損造成動磨片與定磨片接觸面的嚙合形態(tài)。

4 業(yè)界對磨片齒型設(shè)計(jì)的探索

（1）盤磨機(jī)誕生以來，眾多專業(yè)公司和機(jī)構(gòu)，對于磨片設(shè)計(jì)作了大量的研究與實(shí)踐。安德里茲等公司磨片設(shè)計(jì)方面不僅限于齒紋結(jié)構(gòu)，在磨漿強(qiáng)度方面也作了有益的探索，特別是從磨漿面積著手，除了擴(kuò)大版磨片外，甚至還設(shè)計(jì)了縮小版，減小磨片的磨漿面積以達(dá)到提高磨漿強(qiáng)度的目的（見圖5）。這是一個大膽且有益的設(shè)想。

（2）南通華嚴(yán)公司（原南通磨片廠）在20世紀(jì)90年代，開始著手設(shè)計(jì)和推廣了擴(kuò)大版磨片，當(dāng)時它們僅僅被應(yīng)用于450型、500型、550型和600型磨漿機(jī)。實(shí)踐證明擴(kuò)大磨片的磨漿面積（擴(kuò)大版）降低了磨漿強(qiáng)度，并且有助于提高磨漿效率，降低磨漿電耗。現(xiàn)在，更多型號的磨漿機(jī)磨片應(yīng)用了擴(kuò)大版這一概念，750 mm磨片應(yīng)用于450 mm盤磨，950 mm磨片應(yīng)用于900盤磨，甚至1 450 mm磨片裝上了1 250 mm盤磨。

（3）陜西科技大學(xué)董繼先、職艷芳大膽地提出高濃磨片的齒紋創(chuàng)新設(shè)想（見圖6），對于圖6中的設(shè)想，雖然我們暫時還沒有見到實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用，但也許可以給未來的從業(yè)者作為設(shè)計(jì)的啟發(fā)和參考。

圖5 縮小版磨片主視圖

5 磨片的磨損

除磨片齒型設(shè)計(jì)因素外，磨片的材質(zhì)也至關(guān)重要。磨片磨損是一種十分復(fù)雜的微觀動態(tài)流程，影響條件很多，所以關(guān)于磨損的分類方式也較多。最常見的磨損分類是按磨損機(jī)理來分類：粘著磨損、磨料磨損、沖蝕磨損、微動磨損、疲勞磨損。實(shí)際工況中，磨片的磨損往往不只是一種機(jī)理在起作用，而是幾種機(jī)理同時存在。磨片呈現(xiàn)不均勻磨損及鋸齒狀、嚙合狀磨損，斷裂或大面積磨齒崩裂，則屬于非正常磨損。采用多元合金磨片可避免非正常磨損，這是一種降低成本和提高磨漿品質(zhì)的有效途徑。

圖6 高濃磨片的齒紋設(shè)想

6 結(jié)束語

結(jié)合漿料濃度、流量、電流、壓力等使用工況，南通華嚴(yán)磨片研究中心針對不同磨漿功能，設(shè)計(jì)了大量的磨片齒型。現(xiàn)在已經(jīng)具有Soft fin、Ease fin等四大系列400多款磨片齒型，滿足各種熱磨機(jī)、高濃磨漿機(jī)、中濃磨漿機(jī)和低濃雙盤磨漿機(jī)的配套使用，并廣泛配套進(jìn)口磨漿機(jī)，如：相川、安德里茲、福伊特、美卓、清來、GL&V、KBC、帕爾曼、阿里曼等品牌磨漿機(jī)，替代進(jìn)口磨片，甚至解決了進(jìn)口磨漿機(jī)原裝磨片磨損快、斷齒和磨損不均的問題。采用華嚴(yán)多元合金磨片后磨損均勻、平緩，解決了磨片斷齒和嚙合狀磨損問題，提高磨片使用壽命前提下，降低了打漿電耗成本，提高磨漿勻度、纖維結(jié)合力，受到國內(nèi)外用戶的認(rèn)同。但是，大多數(shù)新型弧形齒磨片的用戶，并不樂于將改善磨漿品質(zhì)和節(jié)省磨漿電耗的成功果實(shí)與業(yè)界分享，這一現(xiàn)象不僅僅局限于亞洲地區(qū)的用戶，北美和歐洲地區(qū)的用戶也同樣如此。