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减少二手造纸机械烘缸厚度还能保证安全

灰铸铁烘缸是二手造纸机械烘干部的关键部件,其内部一般通入工作压力低于0.8MPa的饱和水蒸气,利用缸面将紧贴其表面的湿纸页加热烘干达到成纸所需的干度值。铸铁烘缸由于其导热均匀、尺寸稳定性好、表面微观多孔纸页易剥离等特点,在不同类型的造纸机上得到了广泛的应用。

近年来,随着二手造纸机械大型化,高速化,自动化的发展,烘缸的长度越来越长,最长的已超过10m;重量也已达15t。据统计纸机干燥部质量占纸机总质量的60%,设备费用是纸机总成本的50%以上,其动力消耗占整个纸机动力消耗的50%以上,蒸汽消耗占纸的生产成本的5%-15%,因此为了节约材料,降低传动能耗,减少热阻,降低蒸汽消耗,要求烘缸是薄壁的压力容器。由于烘缸是压力容器,它的设计、制造必须符合《压力容器安全技术监察规程》的要求,并接受安全监察机构的质量监督和安全监察。

烘缸的壁厚必须按QB/T2556-2002《造纸机械用灰铸铁烘缸设计规定》中规定缸体的计算壁厚按公式来计算。

按同样设计条件制造的烘缸,辽阳造纸机械股份有限公司(以下简称辽机)为VOITH公司配套生产的φ=1800mm烘缸,壁厚为26mm,韩国某造纸机械生产的相同工作条件下的烘缸壁厚仅有25mm。

目前伴随着烘缸生产过程中新技术、新工艺的不断应用,烘缸缸体所采用灰铸铁的机械性能已得到很大提高,铸造缺陷也越来越少。烘缸使用性能的保证应主要依靠提高其金属基体的强度来保证,而不是仅仅依靠增加缸体的厚度来保证,并且缸体的安全系数取值高达10,因此QB/T2556-2002《造纸机械用灰铸铁烘缸设计规定》中缸体的壁厚按计算公式中C(缸体厚度附加量)的取值应该再小一些,取C≥4更好一些;或者K值的取值范围扩大一些,K=1——1.2,使缸体的计算壁厚更趋于合理。

C值或K值的修改原因可以从烘缸制造的过程控制、缸体机械性能和质量的提高、烘缸的生产和使用历史以及所产生的经济和社会效益四个方面进行说明:

(1)由于烘缸属于压力容器,为确保它的使用性和安全性,辽机按照国家质量监督检验检疫总局颁发的《锅炉压力容器安全监察规程》的要求,建立了质量保证体系,并形成文件,使其得到了有效运行,使产品质量在制造过程中得到了有效控制,保证了产品制造质量满足现行法规、标准的全部要求,使压力容器制造全过程处于受控状态。在质量保证体系内,工作人员能够各司其职,遵守按国家、行业及本企业标准制定的各项制度,对整个生产系统的每个环节和控制点进行有效的控制。因此烘缸在生产过程中出现缺陷的机率降低到最小。辽机目前生产的烘缸烘缸出现的缺陷多数为小的反应性气孔且分布于铸件皮下,几乎不会出现较大的缩松、缩孔以及粘砂、砂眼等缺陷,缸面的修补量很少,即使有铆补直径也都小于φ4mm。

(2)烘缸作为压力容器其缸体要求具有较高的强度和硬度,为了达到以上目的,在铸铁烘缸的生产中,很多厂家都采用了较为先进的中频电炉熔化工艺,树脂砂制芯、造型工艺,缸体消除应力等许多先进工艺,保证了灰铸铁烘缸具有良好的金相组织。经过对辽机烘缸金属试棒的金相分析,得出其金相组织中石墨形状为A型片状石墨,分布均匀,石墨长为9-19;基体组织中珠光体数量在98%以上。先进的生产工艺保证了烘缸缸体具有良好的基体组织从而使烘缸具有较高的机械强度。另外灰铸铁烘缸的原材料配比中都加入了不同种类合金素(每个生产厂家都有自己独特的配比)。经过对辽机生产的一组烘缸抗拉强度实验数据统计,计算得出其平均抗拉强度值为282 MPa,高于250 MPa。从灰铸铁的铸造特性可知灰铸铁的壁厚越薄其机械性能越好。

(3)辽机第一批为VOITH公司配套生产的φ=1800mm,壁厚26mm的烘缸是为山东日照(森博)纸业生产的,数量共有90多只,第一只烘缸的生产日期是1999年9月14日,至今已安全运行。之后辽机为河北冀腾纸业、浙江景兴纸业、安徽马鞍山纸业、山东齐河板纸、江苏建平纸厂、河南新亚集团、漯河银鸽、山东京博纸业等企业以及为VOITH公司配套生产的该糸列烘缸数量已近1000只,没有发生任何质量问题。

(4)φ1800mm系列烘缸是长网多缸造纸机的主要部件,是产量最大的烘缸产品,也是各纸机生产企业的主导产品。目前大部分企业生产的烘缸壁厚为33——35mm,如果烘缸壁厚降为26mm,则烘缸的壁厚至少减少7 mm。以33 mm壁厚的烘缸为例,缸体壁厚减少了21%,与之相对应的烘缸缸壁的热阻也下降。烘缸的缸壁热阻不大,在总的热阻中占15%左右,因此烘缸的总热阻降了3%左右,节约了蒸汽耗量,使纸的成本进一步降低。

烘缸壁厚的减少也降低了烘干部的功率消耗,以幅宽4800mm的箱板纸机为例,它的烘缸规格为φ1800mm、面宽为5250mm、数量为40——90只不等(根据不同车速布置),如果烘缸的壁厚由33mm降为26mm,则每一只烘缸的重量减少1454kg,不仅降低了制造成本而且大大减少了功率消耗。这将为装备制造企业和造纸企业两方带来经济效益的同时必将产生巨大的社会效益。

通过以上分析, C值或K值的修订很有必要,它不仅符合建设节约性社会、建设创新性社会的要求,而且能促进、鼓励行业内企业开发新技术、新工艺进行自主创新的积极性。


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