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影响木浆盘磨机金属磨片可靠性的因素刘超锋1，2刘建秀1，2( 1 郑州轻工业学院过程装备系，河南 郑州 450002; 2 河南省表面界面科学重点实验室，河南 郑州 450002)摘 要:如何提高木浆盘磨机金属磨片的可靠性，是受到关注的课题。对磨片材质的化学成分进行控制、磨片的结构改进、磨盘间隙控制系统和原料净化设施的设置，优化磨木浆的操作工艺参数，可以提高磨片的可靠性。关键词: 木浆; 盘磨机; 金属磨片; 可靠性中图分类号:ts734 + 1文献标识码:b文章编号:1671 4571(2012)03-0070-04磨木浆用的两个相对旋转的圆形磨片上具有磨浆表面结构的磨浆元件( 通常称作磨浆段) ，其结构 中的棒和凹槽，使磨浆过程中纸浆能从中心被引导 到周边。然而外来的硬质颗粒、砂和碎片会使磨片 表面磨损。还有高达 220 的工艺温度，以及呈酸 性的纸浆，都对盘磨机的磨片提出较高的可靠性要 求。为此，磨片要具有较强的耐磨性能、抵抗一定冲 击载荷的机械韧性、高的强度和硬度、耐蚀性，高的 尺寸精度和高的动静平衡要求，以减少维修工作量， 具有较低的生产成本，保持打浆效果的稳定，减少成 浆质量的波动等。磨木浆磨片在达到磨浆效果的前 提下能否提高磨片的可靠性，需要考虑木浆原料种 类、处理工艺和选用设备等因素的影响。磨片材质选择的改进磨木浆的磨片可靠性最重要的影响因素是材 质。灰铸铁磨片和冷硬铸铁磨片使用寿命短。进口 的高铬铸铁磨片性能可以，但是铸造工艺复杂，价格 昂贵。对于贮存 6 个月、水分约占 30% 的马尾松木 浆( tmp) ，使用自 sunds 公司引进的 rgp262 型盘 磨机磨片1，难热磨且成浆总能耗高和成浆质量 差，磨浆负荷波动大，使磨片直接碰撞的可能性增加 和磨片的寿命减少。为此，改用 jl 公司的表面硬 度达到 55hrc、抗气蚀、抗点蚀、抗断齿和耐刮痕性 的高碳不锈钢 xlhs “stabilizer”磨片后，成浆总能 耗降低和成浆质量提高，磨片寿命达到 2500h。1760 /300 型纸机日产铜版原纸 40t 生产线打浆 工段处理漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆用的 dd16型磨浆机采用中铬或高铬合金钢磨片后2，实际打浆耗电仅为 158kwh /t 浆，而且在无金属硬物混入 浆内的情况下，其寿命甚至高达一年。瑞典瓦勒梅 纤维技术 ab3公开的一种磨片使用沉淀碳化物的 合金，磨浆元件浇铸好后，对其进行淬硬和退火，获 得的硬度为 57 63hrc。此磨盘与已知合金相比 获得的使用寿命提高 80% 。以针叶木生产不锈钢板衬垫纸及多金属板带用 衬垫纸用的双圆盘磨浆机原配置不锈钢磨片磨损较 快且出现磨损不均的锯齿形状和“蓬头”现象，改用 高铬合金铸铁磨片因为抗冲击性能较差而常出现意 外断齿，用强度不足的砂轮磨片或者玄武岩磨片也 不合适。对此，以 mo、cr、ni、wc、cbn 等颗粒加入 有机熔剂制备 2 0 3 5mm 高的齿条粘结于铸造型 腔表面，高温浇注 ht200 铁液后，使多元合金颗粒 与基体金属熔融渗透4，在磨齿表面抗冲击及抗磨1 11木浆磨片的设计改进在确保盘磨机磨浆或打浆质量、发挥盘磨机的效率和降低能耗的前提下，磨片齿形和材料的合理 选择对延长磨片使用寿命具有重要的意义。磨片的 材质和结构如何适应磨木浆的要求值得探索。磨片的选用是纸厂根据浆种来确定的。针叶木 和阔叶木对磨片的性能要求具有多样性。例如，木 片越硬，对磨片磨损越严重; 北方杨木比南方杨木对 磨片磨损轻一些。qb /t1629 1992圆盘磨浆机专 用磨片规定，用于漂白硫酸盐( 针叶) 木浆游离打 浆的铸铁磨片，在打浆度提高 10 sr 的条件下，使 用寿命2500h; 特种钢磨片用于化学热磨机械浆 ( ctmp) 粗磨，使用寿命1500h，精磨使用寿命500h。磨片的材质确定时，磨片齿面韧性高一些，齿 面硬度适当降低一些，都可避免碰摩时引起磨损或 打齿。作者简介: 刘超锋，男，副教授，主要从事过程装备材料技术方面的研究。70造纸科学与技术 2012 年 第 31 卷 第 3 期压盘磨机 mrsd58 /62 的磨片9 10 有两个磨浆区:一个为破碎环区，其磨片的破碎环区由 6 个齿片组 成，材质 174ph，齿坝粗大，齿间距离较大; 一个为精 磨环区，由 18 个齿片组成，材质为合金 440，齿坝适 中，中间距离较小; 转盘磨片和定盘磨片间 0 9 11mm 间隙。其中，进入一段磨的磨浆浓度控制在28% 35% 最佳; 进入二段盘磨中的浆为打浆度为的多元合金层，同时齿面具有一定粗粒与微孔隙，并保留 ht200 基体的力学性能与韧性。燃气( 丙烷、丙烯或氢气) 和氧气分别在 700kpa 压力下输入燃烧室，同时从喷枪喷管的轴向圆心处 由载气( 氮气或压缩空气) 送入涂层粉末，燃气和氧 气在燃烧室混合燃烧形成的高压热气流，通过四个 喷嘴通入 150mm 的喷管，形成一束高温射流，将进 入射流中的粉末加热熔化并加速，通过喷管时受到 水冷壁的压缩，在出口处产生 3 倍音速以上的超音速火焰，使涂层材料粒子的速度也达到 500m /s。在 灰铸铁磨片表面高速火焰喷涂( hvof) 厚度0 2mm 的一层钴 碳化钨，一边喷涂一边采用压缩空气冷 却，防止磨片变形，使最终制备的涂层致密、结合强 度高、孔隙率小、涂层的残余应力小。在 480mm 盘磨机一对新磨片5中，一个使用 hvof 钴 碳化钨 涂层磨片，另一个是灰铸铁磨片，三班连续磨木浆浆料后，涂层磨片磨损厚度仅为灰铸铁磨片的 1 /4。17sr 左右的浆; 二段盘磨磨浆浓度控制 22%25% 为最佳; 随着使用时间的延长，盘磨的打浆浓度随之降低，以保证成浆质量。破碎区磨齿被打坏或 齿沟堵塞，磨片磨损严重，若磨浆能力下降 30% ，必 须更 换 磨 片 p11。 碱性过氧化物预 处 理 工 艺( apmp) /碱性亚硫酸盐预处理工艺( ctmp) 、漂白 化学热磨机械浆( bctmp) 、热磨机械浆( tmp) 工艺 制浆用高浓盘磨机主要易损备用件的磨片分压力磨 磨片和常压磨磨片两大类。磨片齿面从中心区至边 缘分为破碎区、粗磨区、精磨区12，其特点是根据不同的制浆工艺条件选取最佳齿形和锥度，使大型盘 磨机械能作功效能最大化。此种磨片具有高的耐磨 性，磨齿韧性好，不易断齿，综合机械性能高、振动 小，磨浆效率高，成浆质量好的优点。日本制纸石卷工厂以幼龄材生产漂白硫酸盐阔 叶木浆( lbkp) ，采用由不锈钢板的压接组合制成的、齿宽 1mm 的新型磨盘 fine bar13安装到双盘磨( ddr) 中进行打浆。 应 用 结 果 表 明，1 台 负 荷 率90% 的新型 ddr 代替并联的 2 台负荷率 60% 的普 通 ddr 进行打浆后，fine bar 的磨损大体与普通的 铸造磨盘相同。但 是，前 者 可 节 能 4604mwh /年，co2 年排放量可减少 3706t。aft finebar 磨盘生产 商综合利用其在航空制造和造纸方面的经验而开发 的一种专利技术使用激光精确切割不锈钢薄片，得到精浆机磨盘14 的部件，然后把这些部件组装起 来，在一个真空炉中把部件熔融在一起采用高温扩散粘合工艺。与铸造不同，由于以软件为基础，因此不需要专用加工工具。该工艺能生产非常精细的、 任意合理尺寸的磨齿与齿槽，甚至使齿 槽形状可 精细到 1 3mm。与带有 u 型槽的铸造磨盘相比，高 强度的窄磨齿和矩形槽相结合使该种磨盘具有更高 的液压能力。965mm 阔叶木浆精浆机原来用磨齿 槽 深度分别为 2 4mm、2 4mm 和 6 4mm 的最 精细的铸造磨盘，磨齿边缘长度约为 88km /r，300ml ( csf) ( 40sr) 的目标游离度。对此，改用磨齿边 缘长度为 132km /r、直径 965mm、规格为 1 6mm、2 0mm、8 7mm 的装配磨盘。其磨齿边缘长度比原铸 造磨盘长 50% ，精浆能量范围也从 0 8 1 0j /m 下71 10 4 pa打浆磨盘的磨齿由母体和在( 8 13)真空、900 1200 温度下熔覆 1 2mm 的具有韧性和耐磨性的耐磨层组成、熔覆层为磨齿的刀刃部 位6结构的磨盘避免因磨盘基体和磨齿采用相同 的昂贵合金材料，因使用寿命短所带来的成本高和浪费现象，并且用于未漂针叶木浆时，寿命提高至128 150 天。1 2 磨片结构改进的设计 磨片的结构形式、齿型、齿面斜度和倾角等对设备的安全运行和成浆质量产生直接影响。细齿成浆具有较低的打浆强度; 细齿成浆7增加了纤维处理 的均匀性，保持了纤维长度，促使纤维更好地结合。 在相同的抗张指数下，细齿成浆具有较高的不透明 度、松厚度和透气性。细齿磨片打阔叶木浆既可节 约打浆能耗，又可体现出阔叶木的高透气性及不透 明性，还兼顾了纤维的强度。细齿型磨片适用于磨 木浆纤维的打浆，其是用特殊的焊接法，使用寿命是 普通铸铁的 3 4 倍。磨片设计成有斜度的目的之 一是避免机械能量突然增加和齿面的局部磨损。斜 度选择过小，则必然增大了喂料的阻力，引起喂料负 载升高; 若斜度较大，会引起不均衡磨损，影响磨片 寿命。杨木 apmp 生产线使用的 andritz sprort bau- er 公司的盘磨机高浓磨片8破碎区斜度为 1: 11 左 右较为适宜，此时喂料负载较平稳; 粗磨区斜度 1:250 时磨浆功率稳定，喂料螺旋运转平稳，成浆叩解 度高，湿重处于较好水平，磨片寿命较长，齿条的纵 向保持均匀磨损，能耗分配平衡; 精磨区斜度一般以1: 800 合适。andritz spraut bauer 公司产的单转常paper science technology2012 vol 31 no 3apmp 制浆线24 上 andritz bauer 公司制造的一段压力磨 50 1cp 终端显示屏上显示磨浆功率、加速 度、振动、喂料负载。磨片使用中期，功率稳定( 2 5 2 8mw) ，加速度上升( 50% 60% ) ，成浆质量稳 定，能耗适中，对纤维的损伤小，此时要求防止备料 仓料位突然断料，加强对磨片进退刀电机的维护，以 确保磨片及时退开; 若加速度增高，但功率难以上 升，成浆质量下降，视其磨损程度进行复磨或报废。 在 andritz 公司 p rc apmp 20 万吨生产线上25 用意大利杨来配抄高级低定量涂布纸( lwc) ，试生 产 50 80h 后，磨片精磨区表面齿槽有咬合划痕。 原因是: 脱水压榨机扭矩设置过小，造成磨浆浓度偏 低，加速度控制偏高，磨片接触面较大。对此，规范 操作手段，可以防止磨片损伤。andritz26250t /d 碱 性过氧化氢机械浆( apmp) 生产线原来用 100% 杨 木配抄胶印新闻纸。改用密度大的桦木后，在反应 仓卸料螺旋电机功率小的情况下，料位控制在反应 时间 30 40min 时引起电机掉闸，出现断料，对磨浆 质量及磨片寿命不利; 但是，提高反应温度至 80 85 ，反应时间控制在 20min，快速漂白，浪费了很 多 h2 o2 。因此，需要对反应参数进行细致控制。3 结束语降到 0 5 0 6j /m。改用新型磨盘的轻度精浆使松厚度提高了 2% 以上、撕裂强度提高了 5% 、抗张强 度提高了 9% 以上、精浆能耗也降低了 13% ，而且轻 度精浆的磨盘寿命是铸造磨盘的 2 倍。磨片安全监控设施设计阔叶木 bctmp 浆印刷性好、得率高、亮度与松 厚度及光散射性组合理想的特性。andritz 公司的 备料系统和 metso 公司的年产 10 万吨阔叶木 bct- mp 生产线16 17，成浆用于配抄高白度新闻纸、轻 胶纸、sc 纸等。metso 为该生产线提供两段磨浆。 其中一段为锥形盘磨机 rgp 82d( ( 2000) ，浓度45% 。该磨机的内部平磨浆区和外部锥形磨浆区分 别有磨盘间隙控制系统，tdc( 磨盘真实间隙) 单元 会使磨盘自动缩回，以防止磨盘直接碰撞而造成磨 损。该生产线中一段 cd 82 盘磨机电机考虑了在 配置上和控制上的正反转预留，以适应盘磨机磨片 可正反转使用，可延长磨片使用寿命，提高成浆质 量。1 31 4原料预处理设施设计在 apmp 制 浆 线 上，振动筛洗新工艺的脱水 机18使料段原料中含有的泥沙和一些微金属碎片等高度洗涤掉，使高浓磨盘磨片由周磨损减缓至月 磨损。在意大利 verzouolo 纸厂，40 万 t /a lwc 生 产线19机械浆由装配有 6 台 valmet 制造的 t1815p 型压力磨木机、日产 500t 风干浆的 pgw 70 磨生 产。该生产线 clv 筛渣净化器以相对高的浓度喂 料( 高于 1 3% ) ，在筛渣精磨前除去沙子或其他杂 质。其筛渣精磨机磨片的平均使用寿命 高 达木浆是制浆业的主要浆种之一。木浆制浆业对磨片的可靠性一直在进行探索。磨浆系统设计不 当、使用不当都会给生产造成不利影响。提高经济 效益，不妨优化操作工艺参数，多关注磨木浆用的磨 片新材料、磨片新结构、新工艺流程、先进的修复技 术。前者不需要增加投资，后者需要一定的资金。 业界根据自身的情况进行优化取舍。3500h。 杨 木 化 机 浆 项 目 采 用的andritzp rcapmp 制浆设备，原来的原料为 100% 新鲜北方速生杨木。而杨木原料成本大幅上升后，改用枝桠 材代替 100% 杨木，使原设计的第三加药点从盘磨内改至喷放管线20，不仅减少过氧化氢的无效分 解，还减少磨片的结垢现象，从而延长磨片寿命。漂白针叶木浆以纤维改性酶21 fibercare r 预处理后，生 产 75g /m2 涂布原纸的吨纸磨浆能 耗 降 低16kwh，而且磨浆机磨片的损伤减轻。参 考 文 献1王志成 浅析 tmp 制浆过程中的磨片优化j 中国造纸，2008，27( 4) : 66 68张炳勋 高效率磨浆机的性能及节能效果j 江苏造纸，2007( 1) : 30 33j 加文 磨浆盘用的磨浆元件p 中国: 1424940a 2003 06 18袁麟，蒋小军 打浆磨片材质与齿型的优化j 中国造纸，2011，30( 3) : 71 73乐有树，李运初，谢家浩，等 超音速火焰喷涂技术在盘磨机磨 片制造过程中的应用j 中华纸业，2011，32( 4) : 64 66 田立忠，陈蕴博，齐吉福，等 长寿命造纸打浆磨盘p 中国:200940234y，2007 08 29曹斝，王颖 双盘磨磨片齿型与成浆质量的关系j 纸和造 纸，2007，26( 3) : 15 17赵明锋 浅谈高浓磨片的斜度对生产的影响j 湖南造纸，2004( 3) : 3 52342 操作工艺参数的优化5通过精心控制磨浆工艺参数可以提高磨木浆磨片的可靠性。磨浆机的功率22太大时，磨片最终会 碰撞，不仅对浆料有不利的影响，还降低磨片的使用 寿命; 过低流速会导致磨片在低能量输入水平下发 生碰撞。进给电机高速时进刀速度23太快，会造成 主电机电流大幅度波动，也 会 损 坏 磨 片。 ctmp /67872造纸科学与技术 2012 年 第 31 卷 第 3 期9 李铁红，黄念先 齐纸 apmp 的生产技术j 中华纸业，2002，23( 10) : 15 1718王碧德 浅谈 apmp 制浆工艺和关键设备的国产化j 轻工机械，2006( 3) : 115 118文殊 高质量 lwc 纸的新概念j 国际造纸，2005，24( 5) :54 59刘蕾，高军霞，梁丽珍 枝桠材代替原木实现 apmp 制浆的节 能降耗j 中华纸业，2010，31( 4) : 59 61危志斌，张瑞杰 纤维改性酶在大型纸机上的应用及其优点j 纸和造纸，2011，30( 1) : 3 5乔小丽，王海毅 磨浆机的选型及其节能j 中华纸业，2009，30( 1) : 72 74柴德喜 双圆盘磨浆机控制系统的改进j 中华纸业，2006，27( 12) : 68 70赵明锋 50 1cp 盘磨的维护j 湖南造纸，2001( 1) : 33 34吴平武 p rcapmp 工艺与生产调试j 中华纸业，2004，25( 10) : 27 30徐载哲，韩刚，金丹，等 桦木、落叶松 apmp 生产探讨j 中 华纸业，2002，23( 4) : 19 2210王艳杰，赵云友，苟玉军 高浓磨片在 apmp 制浆中的使用j 西南造纸，2003( 3) : 31 32王洪星 盘磨机的安装、控制及运行故障诊断j 纸和造纸，2008，27( 2) : 14 15李 卫 平，郭 勇 为，周 海 东，等 高 浓 盘 磨 磨 片p 中 国:2558454y，2003 07 02蔡千华 利用新型磨盘降低打浆能耗j 国际造纸，2009，28( 3) : 54 56范景阳 短纤维浆的轻度精浆j 国际造纸，2006，25( 3) : 20 22，26李望南，陈金山， 意大利杨 apmp 新工艺制浆及其推广应用j 中华纸业，2010，31( 10) : 6 11191120122113221423152416 张洪成 颇具发展潜力的 bctmpj 中华纸 业，2008，29( 5) : 62 672517田治鼎，贺廷福，徐鼎影，等 andritz 的备料系统和 metso的磨浆系统在华泰速生杨 bctmp 生产线上的选用j 中华 纸业，2005，26( 2) : 33 3626factors affecting the reliability ofliu chao-feng1，2metal plate of wood pulp refinerliu jian-xiu1，2( 1 department of process equipment of zhengzhou university of light industry，zhengzhou 450002，henan，china;2 henan provincial key laboratory of surface interface science，zhengzhou 450002，henan，china)abstract: improving the reliability of metal plate of wood pulp refiner is concerned practice shows that by control-ling the chemical composition of materials，improving the structure of refiner plate，designing the disc clearance con- trol systems and purification facilities of raw materials，and optimizing the process operation parameters of pulp pro- duction，the reliability can be improvedkey words: wood pulp; refiner; metal grinding; reliability檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸( 上接第 48 页)study on the appliance of several new starch dry-strengtheningagents in paper strengtheningli qian-yuhuang cai-xiachen hui-wenfeng pan( guangdong paper industrial research instit