趙 黎

(山東水利職業(yè)學(xué)院,山東日照,276826)

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·低溫滲氮·

低溫滲氮處理技術(shù)在篩鼓上的應(yīng)用研究

趙 黎

(山東水利職業(yè)學(xué)院,山東日照,276826)

從篩鼓的工作原理及多年造紙企業(yè)使用的實(shí)際情況出發(fā),分析了現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)篩鼓存在的不足,提出低溫滲氮(NC-S)處理技術(shù)在篩鼓上的應(yīng)用,采用NC-S處理技術(shù),增強(qiáng)了篩鼓的耐磨性、耐蝕性,提高了篩鼓的使用壽命,為企業(yè)節(jié)省資金。

新型篩鼓；耐磨性；低溫滲氮

(E-mail: hezezhaoli@163.com)

1 篩鼓使用現(xiàn)狀分析

壓力式篩漿機(jī)簡(jiǎn)稱壓力篩,是目前制漿造紙企業(yè)使用的較先進(jìn)的漿料篩選設(shè)備。作為壓力篩的核心部件——篩鼓,其功能是除去漿料中粗纖維束、泡沫、膠質(zhì)物、塑料、淀粉、節(jié)子、樹(shù)皮以及砂粒、石屑、金屬顆粒、煤渣等雜質(zhì),提高漿料的質(zhì)量,是保證紙張質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)；同時(shí)用于保護(hù)后續(xù)設(shè)備不受損害[1]。因此,利用壓力篩除去漿料中所含的各種雜質(zhì),在提高漿料的質(zhì)量方面,起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)大部分制漿造紙企業(yè)的考察、調(diào)研得知,篩鼓是典型的易損件,現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)篩鼓的使用壽命平均在2～3個(gè)月,與同型號(hào)國(guó)外篩鼓相比,使用壽命較短。為了降低企業(yè)的生產(chǎn)成本,提高篩鼓的使用壽命,國(guó)內(nèi)研究人員采取了多種方法,試圖攻克這個(gè)難題,但效果一直不理想。借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，本課題組開(kāi)發(fā)了不銹鋼低溫離子滲氮技術(shù),對(duì)篩鼓進(jìn)行低溫離子滲氮處理,經(jīng)過(guò)處理后的篩鼓,表面硬度提高,耐磨性、耐蝕性增強(qiáng),大大提高了使用壽命,使用效果很好,為企業(yè)節(jié)省了大量的資金,深受用戶的好評(píng)。

2 篩鼓的工作原理

壓力篩主要由篩鼓、轉(zhuǎn)子、傳動(dòng)裝置、排渣口及外殼等組成。漿料以一定的壓力沿切線方向從頂部側(cè)面進(jìn)漿口流入篩鼓內(nèi)部,進(jìn)行自上而下的移動(dòng),在篩鼓內(nèi)外壓差以及旋轉(zhuǎn)旋翼的推動(dòng)力作用下,良漿通過(guò)篩孔[2-3]。其工作原理如圖1所示。

轉(zhuǎn)子上一般有4塊葉片,葉片呈流線型,其形狀與飛機(jī)的機(jī)翼相似,俗稱旋翼。旋翼與篩鼓的間隙很小,一般為0.75～1.00 mm。當(dāng)旋翼旋轉(zhuǎn)時(shí),旋翼的前端與篩鼓間的距離隨著旋翼的運(yùn)動(dòng)而逐漸減小,使旋翼前端附近的漿料壓力增大,使合格纖維能迅速通過(guò)篩孔向外流。當(dāng)旋翼繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),旋翼末端與篩鼓間的距離逐漸增大,在這一區(qū)域出現(xiàn)局部負(fù)壓。當(dāng)負(fù)壓使篩鼓內(nèi)外漿料壓力相等時(shí),漿料停止通過(guò)篩孔；當(dāng)負(fù)壓繼續(xù)增加,篩鼓外的良漿即通過(guò)篩孔返回篩鼓內(nèi),起著沖刷黏附在篩孔上的漿團(tuán)和粗大纖維的作用。當(dāng)漿料離開(kāi)旋翼尾部,負(fù)壓逐漸消失,良漿又依靠壓力差及另一個(gè)旋翼的推動(dòng),再次向外流動(dòng),開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。這樣不斷循環(huán),完成篩選工作。在這個(gè)篩選過(guò)程中,未通過(guò)篩孔的粗渣則留在篩鼓內(nèi),由轉(zhuǎn)子的軸向推力、粗渣的重力和漿流的慣性使之推向下方,雜質(zhì)將不斷地自上而下逐漸聚集在篩鼓的下端,并隨著漿料的旋轉(zhuǎn)不斷與篩鼓產(chǎn)生摩擦,從而導(dǎo)致篩鼓磨損嚴(yán)重,粗渣在向下流送的同時(shí)被濃縮并逐步移到排渣口集中排出。

圖1 旋翼篩的工作原理

圖2 NC-S處理棒條(AISI 304)的剖面圖

圖3 NC-S處理棒條(AISI 304)的不銹鋼王水腐蝕金相照片

從壓力篩的工作原理可以看出,壓力篩篩鼓易磨損。由于漿料中還含有很多化學(xué)物質(zhì),對(duì)篩鼓也有嚴(yán)重的腐蝕作用,這兩種情況造成篩鼓易損,壽命短。

目前,篩鼓的表面處理方法采用的是酸洗,然后鍍鉻。這樣雖然能提高篩鼓的耐磨性和耐腐蝕性,由于鍍層與篩鼓機(jī)體結(jié)合力差,鍍層很快就會(huì)磨損掉,起不到長(zhǎng)期保護(hù)作用，再加上鍍鉻對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,這種方法必將被取代。

3 低溫滲氮(NC-S)處理技術(shù)及特點(diǎn)

篩鼓是用不銹鋼制做的,不銹鋼存在嚴(yán)重的不足：一是不銹鋼硬度低,抗摩擦磨損和抗沖蝕磨損的能力差。二是不銹鋼耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕能力差。

以上因素嚴(yán)重制約了不銹鋼的應(yīng)用和生產(chǎn)設(shè)備的安全性。在不銹鋼零件生產(chǎn)制造過(guò)程中,硬度和耐蝕性此消彼長(zhǎng),這是不銹鋼制造領(lǐng)域一個(gè)公認(rèn)的技術(shù)難題。

英國(guó)伯明翰大學(xué)的 Bell開(kāi)發(fā)了不銹鋼低溫離子滲氮技術(shù),獲得了含氮膨脹奧氏體相,顯著提高了不銹鋼表面硬度和耐蝕性,引起了廣泛的研究和探討。 經(jīng)過(guò)20多年的應(yīng)用研究,該技術(shù)在歐美日等國(guó)家已經(jīng)成功地應(yīng)用于高端產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)上,如核燃料控制棒、高壓卡套、人體植入不銹鋼關(guān)節(jié)等。

借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù),本課題組開(kāi)發(fā)了不銹鋼NC-S處理技術(shù),其特點(diǎn)如下。

(1)不銹鋼表面硬度提高到1000 HV以上,耐磨性提高4倍以上。

(2)提高了不銹鋼的耐蝕性。

(3)NC-S處理層冶金結(jié)合。NC-S處理層是N、C和金屬活性原子固溶到基體晶格間隙中,與基體是共格關(guān)系,不存鍍層結(jié)合界面。

(4)零件無(wú)畸變。NC-S處理溫度低,零件無(wú)畸變,滿足了精密零件尺寸精度要求。降低了化學(xué)熱處理的能耗,實(shí)現(xiàn)了工件零畸變熱處理。NC-S處理不受不銹鋼材質(zhì)限制,均可以獲得表面NC-S處理層,不銹鋼的硬度提高5倍以上,耐氯離子、硫離子腐蝕顯著提高。

4 篩鼓棒條處理后的一些參數(shù)比較

對(duì)構(gòu)成篩鼓的主要材料棒條(AISI 304)做了NC-S處理,處理前后其硬度和耐蝕性的比較,見(jiàn)圖2和圖3。

從對(duì)篩鼓棒條處理的情況來(lái)看,經(jīng)NC-S處理后,篩鼓動(dòng)棒條處理的硬度和耐蝕性得到很大的提高。篩鼓通過(guò)NC-S處理,直接代替了酸洗和鍍鉻兩道工藝,減少了環(huán)境污染,降低了處理成本。

5 使用效果

篩鼓通過(guò)低溫滲氮(NC-S)處理后,在山東日照華泰紙業(yè)進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn),篩鼓使用壽命大約為8個(gè)月左右,比原來(lái)的提高了3～4倍,企業(yè)使用成本大大降低。這項(xiàng)新的技術(shù),在制漿造紙機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域大力推廣,必將給企業(yè)帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,具有非常廣闊的發(fā)展前景。

[1] TANG Chang-song, XU Ken. Quality Inspection of Pressure Screen Cylinder[J]. China Pulp & Paper, 2010, 29(9): 50. 唐昌松, 徐 懇. 壓力篩棒條式篩鼓的質(zhì)量檢測(cè)[J]. 中國(guó)造紙, 2010, 29(9)： 50.

[2] Chen Kefu Pulp and Paper and Equipment[M]. Beijing: China Light Industry Press, 2011. 陳克復(fù). 制漿造紙與設(shè)備[M]. 北京： 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2011.

(責(zé)任編輯：馬 忻)

The Application Study of NC-S Processing Technology in Screen Drum Treatment

ZHAO Li

(Shandong Water Vocational College, Rizhao, Shandong Province, 276826)

Based on the screen drum’s working principle and years mills operation experiences the shortcoming of existing screen drum were analyzed, a kind of advanced screen drum surface treatment method NC-S processing technology which could enhance the wear resistance, corrosion resistance of the screen drum, improve service life, save money for the enterprise was recommended.

screw durm treatmant; wear resistance; NC-S

趙黎先生,碩士,副教授；主要從事制漿造紙?jiān)O(shè)備及制漿工藝的研究和開(kāi)發(fā)工作。

2014- 12- 19(修改稿)

TS 744

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0254- 508X(2015)05- 0074- 03