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概述

软鳍是应用于制浆造纸行业的磨浆打浆磨片,英文是Soft fin,是属于多元合金磨片的齿型系列,柔和的打浆机理,低强度打浆适宜于短纤维浆种,切断作用较弱,保持纤维长度,利于减少湿重流失。

词义解释

Soft: 1. 软的; 柔软的2. (声音)温柔的, 轻柔的,柔和悦耳的3. (颜色、光线)柔和的4. 柔弱的, 娇嫩的5. 温和的; 和蔼的6. 不含酒精的7. 硬度较低的,软软的;柔滑的,细滑的,细腻的;无棱角的,轮廓不鲜明的,线条柔和的;柔和的,悦目的;不强烈的,小的,和缓的;有同情心的,仁厚的,心肠软的; 不(够)严厉的,态度偏软的......
fin: 1. 鱼鳍2. (汽车、飞机、炸弹上的)尾翅

原理简介

三分造纸,七分打浆”是现代造纸业对打浆重要性的肯定。 磨片是盘磨机的“心脏”,每个规格的磨片均有数种到数十种不同齿型,不同的浆料、纸种,不同的工艺和不同的指标,均需要选用合适齿型的磨片,磨片齿型设计、选择的合理与否,将直接影响盘磨机的打浆质量和效能。因此,研究磨片的设计和选择,确保打浆质量,充分发挥盘磨的效率,具有十分重要的意义。

打浆磨片的设计与种类

磨片设计一直沿袭比刀缘负荷(SEL)理论,研究证实要充分考虑比表面负荷及流变效应等因素。比刀缘负荷理论是以磨浆机转刀齿与定刀齿齿缘交会单位长度上冲击剪切絮聚纤维的有效负荷来描述和表征打浆特性。具体是由磨浆机的有效功率(净功率)N、转速 n以及磨片每转切断长L三个方面决定的。
磨片齿型经一百年来的沿袭、借鉴与不断改良,使得种类繁多,仅目前国内应用最广泛的Φ450双盘磨齿型就有20多种,常用的有十几种;近几年随着纸厂产量的增加大型盘磨越来越多,磨片多为扇形分体磨片。 但从总体上来看,磨齿齿纹按分区方式可划归扇块分区和圆环分区两大类;按齿的曲直可分为直形齿和弧形齿两种;按沟槽的形式分为直通型、半封闭型和全封闭型;某些大学教案中按使用功能将磨片齿型分为疏解型和帚化型,在实际使用中应再加入切断型HY Cut fin切割鳍磨片。但以上分类形式又不是孤立存在的,往往根据需要在实际生产中组合出现。
HYCut fin(TM) 切割鳍系列  
---适宜偏游离状打浆,较低动力消耗状态下快速降低长纤维湿重,利于提高匀度。
HYBroom fin(TM) 扫帚鳍系列
---适宜于偏粘状打浆,对纤维分丝帚化作用较强,利于打浆度的提升。
HYSoft fin(TM) 软鳍 系列
---适宜于短纤维浆种,切断作用较弱,保持纤维长度,利于减少湿重流失。
HY Ease fin(TM) 疏解鳍系列
---适宜于多浆种,疏解与泵送能力强,降低电耗,利于提高出率。

软鳍应用

如HY Soft fin软鳍系列600-S17#、38-S17#等型号磨片,既可提高短纤维打浆质量,又不至于影响磨浆出率。

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软鳍Soft fin应用案例

调整 LBKP 磨片齿型 降低打浆电耗
韩四喜1 王旭东1 孙春凤1 蒋小军 2
(作者单位:
1、漯河银鸽实业集团有限公司,河南漯河,462000;
2、南通华严磨片研究中心,江苏南通,226403)
摘 要:结合银鸽特种纸公司NCR原纸生产实践,介绍与南通华严磨片研究中心共同探索,分析进口漂白硫酸盐针叶木浆(NBKP)漂白硫酸盐阔叶木浆(LBKP)纤维的特性,优化进口和国产双盘磨浆机磨片的齿型、材质及打浆工艺,提高纸浆结合力,同步降低LBKP打浆电耗的思路与实践过程。
关键词:打浆磨片;湿重;齿型优化;分丝帚化;打浆单耗
造纸生产打浆过程中,如何选择适合既定浆种和指标的磨片齿型,达到抄造适配性和稳定性,提高纤维间结合强度和成纸的各项物理指标,常常困扰着打浆工段,并影响后段的生产及成纸品质。磨片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具有关键作用。银鸽特种纸公司为满足市场需求,于2009年在原有2万吨离型原纸(release paper)和无碳复写原纸(NCR)基础上又投产二期5万吨进口纸机新生产线,原料使用进口NBKP针叶浆和部分LBKP阔叶木浆满足NCR原纸生产,两台34寸台湾清来双圆盘磨浆机具有较高打浆效率,投产后为了进一步改善纸浆性能及提高成纸品质,与南通华严磨片研究中心协作开展了磨片齿型优化。本文着重介绍优化LBKP磨片齿型改善打浆指标和降低电耗的实践情况,仅供行业内的交流与参考。
1、针对不同浆种设计与选择合适的磨片齿型
进口漂白硫酸盐针叶木浆(NBKP)长纤维打浆时不仅要充分帚化而且要适当的切断,适当切断后的长纤维更有利于两端起毛帚化,并降低打浆电耗;漂白硫酸盐阔叶木浆(LBKP)的纤维较短,一般为0.8-1.0毫米,纤维较粗,长宽比小,其细胞壁较厚,细胞腔小,壁腔比大,纤维不易压溃变形,使用阔叶木浆的优点是成纸匀度好,松厚度较好,如打浆处理不好将影响成纸的物理强度指标,生产中既要提高其打浆度,又要尽量避免过多地切断纤维。因此需根据不同的原料和指标要求,设计与选择适宜不同浆种纤维打浆的磨片。我们充分研究磨浆机打浆机理,将“比刀缘负荷” 及“比表面负荷”两种理论有机结合,应用到磨片设计中,有研究表明后者较前者更具实际意义[1]。
2、磨片齿型优化过程
根据不同针叶木浆的特性我们两条生产线分别于2008年和2009年进行了Φ660、Φ550磨片齿型优化取得较佳的控制方式。2010年为了进一步保持打浆后阔叶浆纤维湿重和强度,我们总结一期项目奥地利Andritz、日本Aikawa双盘磨改用南通华严磨片的成功经验[2],对不同的打浆指标进行缜密地分析,认为磨齿的宽窄、沟槽深度、浆档、倾角分布、粗磨区锥度,破碎区以及精磨区的分区比率和斜度大小是影响打浆机理的关键。并对奥地利Andritz、日本Aikawa、台湾清来和南通华严等厂家的磨片齿型进行比对,选择了适合短纤维打浆的华严HY Soft fin 34”-S17型磨片(见图1)。
图1 华严HY Soft fin 34”-S17型磨片示意图
2.1齿沟宽比
打浆作用是通过磨齿对纤维的反复冲击、挤压和释放的过程中发生的。“比刀缘负荷”理论认为,磨片齿数越多、齿边长度值越高,纤维在单位时间内受挤压、释放的次数就越多;实际在打浆过程中,磨片齿表面积的作用力也不容忽视,基于此,我们排除“比刀缘负荷”的孤立性,融入“有效表面负荷”概念。改变了由于原装磨片齿窄沟宽,打浆过程中纤维切断过多而帚化率不足的现象。
2.2齿倾角度
齿倾角度是指刀齿与半径的夹角,倾角度对盘磨的泵送作用影响较大,齿角度增大时,在一定规格的圆环上刀齿相应增长,打浆帚化作用增强,有抑制切断的倾向。为抑制短纤维打浆的横向切断作用,我们选用了HY Soft fin软鳍齿型磨片,我们经过计算将齿沟宽比及齿高作了合理调整,将齿纹设计为弧线型获得更大的刀缘长度和齿表面,并在延外径线速度最高区域增强“湍流”作用,避免了“生浆”直接甩出,使纤维在流体作用力和离心作用力条件下得到更充分的磨解,交汇角增大纤维横行切断减弱(见图2),而分丝起毛和帚化的现象得以加强。有效改善了打浆质量,相同打浆度条件下降低了打浆电耗。(见表1)
图2 HY Soft fin软鳍34”-S17型磨片齿型交汇角示意图
表1 磨片优化前后打浆电流变化
阶段
原料
1#磨功率 kw
2#磨功率 kw
磨片优化前
LBKP
510
310
磨片优化后
LBKP
380
280
2.3齿档坝
双盘磨动盘磨片高速旋转所产生的离心力和供浆系统外加的压力,易使浆料未经充分打浆就从盘齿的沟槽中甩出,造成打浆不均匀。为了延长浆料在盘磨里的停留时间,提高打浆度,通常在盘齿的沟槽内设挡坝(见图3),特别是低浓打浆下更为重要,但磨片沟槽封闭之后会影响磨浆的效率,因此我们在优化中采用了泵出力强、流量大的弧形齿加半封闭的设计理念。
2.4磨片材质
一些特种纸工厂在纤维打浆中采用表面粗糙的砂轮磨片(见图4)或者玄武岩磨片,磨齿表面的粗粒或“微小磨齿”可以很好的提高纤维帚化现象,但是因为强度问题使用受到一定限制。鉴于要尽量保持阔叶木浆纤维的湿重,并提高分丝帚化效果,选择南通华严铸造有限公司表面带粗粒的多元合金磨片,打浆过程中的摩擦力促进了纤维的分丝起毛和结合力,华严多元合金磨片经过特殊处理杜绝了断齿、不耐磨等制约生产的问题,大幅度提高了磨片使用寿命,减少了停机更换磨片的几率,为保证造纸各工段的正常运行奠定了良好基础,并降低了易损件支出成本。
图3 带档坝封闭型磨片齿型 图4 表面粗糙的砂轮磨片
3、优化前后比较
优化前使用的34”-079/080型磨片,生产过程中,为了达到对成浆打浆度的要求,必须加大磨浆功率,造成磨浆作用过度,大量的纤维切断,基本无分丝帚化作用,成浆品质差。磨浆间隙波动也大,增加了磨片直接碰撞的可能性,出现断齿和剧烈磨损。打浆工段是造纸企业的耗电主体,通过对磨片齿型和材质的优化,降低了打浆电流和电耗,纤维由原来过度切断、基本无分丝帚化变为切断减少、纤维表面起毛现象增加,在不耗费更多电耗来提高打浆度的前提下,纤维分丝帚化得到进一步加强。(见表2)
表2 磨片优化前后打浆指标参数
阶段
原料
打浆度 SR
湿重 g
帚化
磨片优化前
LBKP
31-33
2.1-2.3
磨片优化后
LBKP
31-33
2.4-2.6
较好
4、小结
通过对磨片齿型的实质性优化和效果总结,充分证实了“比刀缘负荷理论”非孤立性及其与“比磨浆能量(SRE)”及“流变效应”的相关性,对进口双盘磨实现磨片国产化提供了理论依据,并将磨浆元件的优化理论应用到实际生产,在保证阔叶木浆纤维质量、打浆效率和无碳复写原纸品质的同时,大幅度降低动力消耗。
参考文献
[1] 乔马.吉.米路纳,锥形磨浆机与盘磨机操作模式之比较, [J].纸和造纸,1998(2):20
[2] 王奇峰、黄所新、蒋小军.优化打浆磨片 改善阔叶木纤维品质,[C]中国造纸学报.北京.中国造纸学会. VOL.24(2009):169
[3] 陈奇峰,陈克复,杨仁党等.三盘动盘磨机磨片结构对纸浆纤维特性的影响,[J].中国造纸,2004,23(6):12
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