磨石的制造使用与对策.doc

磨石的制造使用与对策在上个世纪80年代中期以前，我国普遍采用水泥磨石生产磨木浆。而对这种磨石我国的研究与报道较少，长期以来，在一些专业着作中，对它的记载停留在我国较早时期或某些厂家工艺的制造与使用水平，从发展与全面来看，显得有失偏颇与公允。为此，本文试图结合江西造纸厂(简称江纸)的情况，谈谈磨石的制造与使用，叙述一些实绩与认识。1从进口到自制水泥磨石江纸机浆车间于1961年投产时。使用了l块经欧洲进口的石英水泥磨石，只用了1个多月就下机了。当时进口了2块这样的磨石，另一块到厂时端部已破损不能用。这种磨石以石英为磨料，水泥做结合剂，内置波形钢筋，实芯。当时每块购入价l万元人民币。同年，该车间开始自制石英水泥磨石，内置环形钢筋圈石体为空芯，自重比进口的低造价几乎是进口的十分之一不过使用寿命只有一两个月。后来改用石榴子砂(红砂)、金刚砂(碳化硅)和刚玉作磨料但价格比石英高，尤其是后二者。虽如此。其造价仍远低于进口。2分内外层的水泥磨石问世1964年，为降低磨石制造成本，江纸机浆车间研究出按径向将磨石主体分成工作层(外层)与非工作层(内层)配料的方法。工作层通常用较贵的磨料非工作层则用较低廉的砂子(如图1)，它们的配比相同。这样，砂的自重降低，磨石的总重与材料费也降低了。到20世纪60年代后期制造与使用技术逐渐提高磨石的使用寿命达到34个月。70年代时，以刚玉为磨料的达到45个月。它达到了苏联造纸工作者手册中水泥磨石使用寿命可达到5个月以上的水平的记载。也大大超过了我国一些专业书籍中水泥磨石使用寿命为34个月的记载。在70年代，江纸支援兄弟厂的4块分内外层配料的刚玉水泥磨石，使用寿命均达到4个多月，浆质也好。3水泥磨石容易出现的一个问题水泥磨石的主体是按轴向垂直竖立分成26层一次性逐层连续捣制完毕。此时，容易出现越到上层越软造成磨石两端硬度不一致，投入使用时形成大小头。这一问题在上世纪60、70年代的某些纸厂比较严重。于是有人将磨石主体按轴向分成二段或三段捣制然后再将其合而为一(如图2)，以祈得到解决。但因粘缝材料强度弱，在各斜形连接面出现崩裂形成凹槽而不能用。31无缝二合一磨石的制造为探索上述问题的对策，1974年我设计并主持试制了第一块无缝二合一水泥磨石。311 配料该磨石主体按径向分内外层配料，以棕刚玉砂为磨料配于外层，内层以黄砂配水泥。312制造与特点按轴向将磨石主体平分为上下两段捣制(如图3)，在其内圈布钢筋浇灌芯体，中间留轴孔以备上机用图3无接缝二合一磨石示意图本法的特点是在磨石主体的第一段捣制完毕后，刮麻其上表面并取出浮渣待凝固后稍加润湿，再直接在这上面继续第二段的捣制工作，无需将接合面制成斜面，在两段之间不添加任何粘缝材料，做到了合二为一纹丝无缝、强度一致。此法简单，易于制造，牢固可靠。313使用第一块以此法制造的无接缝二合一刚玉水泥磨石，在生产使用时既未出现凹槽与崩裂也未出现大小头，更未出现大量粗渣，所产GP质量良好，且获得了4个多月的实际有效使用寿命，受到使用者好评。32对水泥磨石出现两端硬度不一的分析水泥磨石在使用过程中出现大小头的原因，除了机械方面的外，主要还是磨石制造方面的问题。下面就此进行分析。水泥磨石在逐层捣制时砂浆被捣紧，其中水分析出聚于每个捣固层的上表面，在每层的连接处产生明显的析水层。随着逐层捣固的继续，越到上层水分显得越多，捣锤下去有回弹的感觉，捣固面显得软。待磨石制毕水分干后，在石体中留下许多空隙，造成石体捣制时下端的强度高于上端，以致使用时出现锥度。解决办法是，适当减少磨石上层配料中的水分，延长捣固时间，避免捣固不当使捣固面变松，等等。这些控制好了。磨石两端软硬不一的现象就能获得改善以至消失。这是无缝二合一制造法之外的另一解决办法。4天然颗粒石英水泥磨石作磨料使用的天然颗粒石英砂形状较圆钝。选好粒度级配，使之在适当的水灰比下令磨石获得较低的孔隙率产生较高的强度1980年，江纸为了进一步降低制石成本，造出强度更高产浆优良的磨石，试用了广州产天然颗粒的石英砂作磨料。此砂经净化与筛选，平均粒度为0.196mm。以其制造的环式磨木机用水泥磨石，主体分内外层配料工作层配以此砂，非工作层配以本地黄砂。在有效使用l87.5天后因磨木机主轴配件经长时间运行后出现故障而停机维修。该磨石在停机后检查完好无损尚余工作层厚度约25.5mm可供继续使用。如按其在机时的平均日耗0.736mm计算，此剩余工作层还可用34.65天。由此推算此磨石可用222.15天(近7.5个月)。大大打破了苏联造纸工作者手册中对水泥磨石的记载更远远超过了我国造纸专业书藉的相关记载。应用“运行中磨石工作层厚度测量尺”测量，有助分析工作层厚度(或磨石线速)与GP产、质量的变化情况，从而指导生产和合理安排停机换石工作。5陶瓷磨石的国产与使用51陶瓷磨石的国产我国在上世纪60年代因一些新闻纸厂的自制水泥磨石质量较差，多不耐磨或爆裂影响正常生产。于是轻工部与一机部联合，由郑州磨具磨料研究所负责，各新闻纸厂(吉林造纸厂、南平造纸厂、江西造纸厂与广州造纸厂等)配合开始了陶瓷磨石国产化的研制。到80年代初正式在各新闻纸厂推广试用。52陶瓷磨块的制造制陶瓷磨石的第一步是制磨块，然后再将其组装成磨石。它通常是选用碳化硅或刚玉粒子作磨料，以黏土和长石粉为熔融结合剂，拌匀后置于钢模压制成坯，再经1100以上的高温经数天时间烧结而成。53陶瓷磨石的组装我国的陶瓷磨石。卡式和双链式磨木机用的尺寸相同其整体尺寸为l 540X1372mm。两端采用五角形的磨块，中间4圈用六角形的，都是每圈16块相互组装而成。环式磨木机用的磨石直径大，每圈由l8块磨块组成，两端用五角形，中间4圈为六角形磨块。整体尺寸为1702X 1372mm。每块磨块的内侧有4个异形螺孔，采用环氧树脂、邻苯二甲酸酐和#150电磁粉配制的专用粘接剂，将异形螺栓固定其中，再按不同规格磨石的主体尺寸要求，在组装用平车上把结合面已打毛的上述磨块粘接组装在一起。这些磨块的接缝粘接剂是用#80与#180碳化硅和少量玻璃纤维混合后再和经过加热的环氧树脂与邻苯二甲酸二丁酯(稀释剂)及邻苯二甲酸酐(固化剂)混合调匀，并保持60以上的温度，供磨石组装粘缝时用。主体组装完毕送入硬化炉中逐渐升温固化，达到l80时保温9h，然后慢慢降温共历时31h。冷却后将平车推出炉外。再在每个相邻磨块间的相邻异形螺栓上，装上扁铁连接块装置内芯模放入钢筋，再浇灌混凝土内芯。凝固后，将其从平车上吊下养护备用。至此，整个陶瓷磨石制毕。54陶瓷磨石的使用期陶瓷磨石的预期使用寿命为253年，实际上纸厂通常只用了l年左右。少的只有半年多的为15年，达到2年以上的厂家极少。上个世纪80年代初一块国产刚玉陶瓷磨石的价格近乎是相同磨料水泥磨石的l0倍，而江纸的使用寿命则多在45个月。6.水泥磨石与陶瓷磨石的比较61结合剂与磨料关系的比较磨石中结合剂耐磨性应略低于磨粒，以保证在使用过程中二者均被磨损时磨粒还能凸出于石面与木材接触不断地磨木。陶瓷磨石结合剂的强度较高，耐磨性较好。加之要耐烧制时的高温而保持性状不变因此选用碳化硅与刚玉粒子作磨料。水泥磨石结合剂的耐磨性低于陶瓷磨石，在磨木过程中容易磨损而凹陷，以致磨粒的顶端与基部的高度差距容易随之扩大(如图4)，结合强度因此被削弱，使之自行脱落而露出新的磨粒，这种现象我们称之为自锐。如果结合剂质量差砂粒又不洁净等等，会使这种现象加速，以致缩短磨石的有效使用寿命。在结合剂材质不变的情况下，提高磨料的硬度可在一定程度上提高磨石的寿命。但是，结合剂比磨料的硬度越低磨粒脱落的可能性就越大。62两种磨石表面状况的比较当水泥磨石与陶瓷磨石所用磨料的品种与粒度相同时因二者所用结合剂耐磨强度的差异，使用时前者的石面会比后者粗糙，所产纸浆纤维的长度会大于后者。所以，要获得长度较大、强度高的纸浆纤维陶瓷磨石不宜选用过小的磨料粒度。7磨料的选择与影响71磨料粒度的选择我国自制陶瓷磨石初期生产了一批以60目刚玉或碳化硅为磨料的磨石。采用单一粒度的磨料制磨石，无论对磨石自身强度还是所产之浆料强度均欠佳应用2种或2种以上粒度的磨料进行搭配，不仅孔隙率低磨石强度好，还能有效利用能量对所产纸浆纤维的组成也在利。质量较好。若所用的磨石平均粒度较小，其虽产量尚好但浆质与磨石的耐磨性都难令人满意。若选用粒度较大的磨石，其所产浆料的长纤维组成部分就会比前者增加，强度较好，磨石的耐磨性也会提高。72磨料硬度、形状与锐利程度的选择选择磨料时，还应考虑其硬度、颗粒形状与锐利程度。通常石英砂与红砂仅用于制水泥磨石，而刚玉与碳化硅既用于制水泥磨石也用于制陶瓷磨石。就锐利程度而言，以碳化硅最锐利硬度又高，所制磨石耐磨但对木材纤维的切断较多。所获纤维形态较差。相对而言刚玉的颗粒形状稍钝一些，硬度仅次于前者，所产纸浆纤维被切断的较少，强度较好，应用比碳化硅多。红砂较石英砂耐磨使用效果近似于后者。石英砂在我国自制磨石的早期普遍用于制水泥磨石。这种砂由石英矿经破碎加工而成，硬度较低，颗粒较钝价格低廉。天然颗粒石英砂以广州产为佳，此砂颗粒圆钝，用作磨料对木材以撕裂为主，所产纸浆纤维较长而稍偏粗，强度较高。73磨料粒度对刻石轮目数选择的影响当平均粒度大小不同的磨石搭配使用时。其配用的刻石轮目数应该有所区别，磨料粒度小的，配用的刻石轮的目数要大些，反之要小些不宜不加区别而采用同一目数的刻石轮。也就是说，刻石轮目数的大小应根据所用磨石中的磨料粒度大小来选取。我国的陶瓷磨石由砂轮厂制造在订货时，各使用厂必须提出所订磨石的磨料品种、粒度级配与平均粒度、硬度及组织号等。49-当磨石运抵时却不分粒度的大小一律采用2目或4目刻石轮进行石面处理忽视了磨料粒度与刻石轮目数的配合问题。正确选取磨料粒度级配与平均粒度以及结合剂的配比，若再配以恰当的刻石轮目数能帮助我们获得较理想的浆料产、质量，减少不必要的刻石次数，延长刻石周期和磨石的使用寿命。此外当以多台磨木机同时生产时可采用平均粒度大小不同的磨石搭配使用以获得纸浆纤维组成成分更好的混合浆料。而满意的浆料能使质量工减少对石面的绁理次数，从而延长刻石周期，获得较稳定的产质量与较长的磨石使用寿命。并降低能耗。好浆造好纸，成纸亦因此受益。某国陶瓷磨石所用磨料粒径为01-02mm粒距为056mm，配用刻石轮为l0-12目。我国某纸厂在采用水泥磨石时期磨料平均粒度为046-060mm，常用810目刻石轮，所产浆料产、质量尚好。但自上世纪80年代使用陶瓷磨石起改用2目和4目刻石轮而磨料的平均粒度却比以前小许多，且用了60目与70目碳化硅陶瓷磨石。刻石轮的选用走向低目数的极端以致长期以来质量下降，最终以降低纸浆裂断长的质量检测指标250m为代价来应付生产，使最高车速278minmin-1的3150长网纸机普通新闻纸用浆，长纤维(KP)的配用量高达32。而国外某纸厂车速460mmin-1左右的新闻纸用浆长纤维(KP、SP)配用量为25，短纤维(GP)配用量为75。再者低的刻石轮目数会使石面刻纹沟槽数减少导致纸浆纤维进入其中免被复磨的可能性减少。是复磨增咖、GP产质量降低、能耗增加的原因之一。8磨石的爆裂与安全使用水泥磨石与陶瓷磨石在使用过程中爆裂均屡见不鲜，它极大地威胁着人身与设备安全。而影响其爆裂的因素，除自身强度不够和受外力损伤外，磨石自身性脆、导热性差，也容易造成受热不匀而产生裂纹或崩裂。若在其配料中加入金属纤维，有助于改善这一状况生产使用时磨木区的温度随着磨石的回转而升高，必须在磨木机内设置足够流量与压力的喷淋水，冲洗石面附着的浆料减少复磨，并使磨石及时降温。江纸的双链式磨木机喷淋水管，是直接在机内各支管上钻一排14mm孔，能没装喷嘴，射出的水流压力很小对石面的喷淋效果极