1、夏津泉林网部脱水脱水元件培训材料本培训材料适用于高中及以上学历的制浆造纸技术工人培训使用。编写：刘丽影编写：刘丽影 张立廷张立廷第一部分：成型网、毛布和吸水箱面板的摩擦第一部分：成型网、毛布和吸水箱面板的摩擦v一、摩擦力的基本知识v摩擦和润滑是机械类的一门重要学科，涉及到摩擦材料的性质、不同润滑条件下摩擦力和磨损过程的分析。有兴趣的人员可以参阅这方面的专著。本节仅利用高中学过的知识进行讨论，不做更深入的探讨。v摩擦力包括静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦。在网部运行过程，实际发生的是成形网和吸水箱面板的滑动摩擦 滑动摩擦力是一个物体在另一个物体表面发生相对滑动时所受到的阻碍相对滑动的力。v滑动摩擦力的
2、大小可由公式求得：vFR=*FN （1）v滑动摩擦消耗的功可由公式求得：Wm=FR*S （2）v滑动摩擦消耗的功率可由公式求得：Nm=FR*V （3）v公式1.2.3中：FR 摩擦力 （N）v 摩擦系数，与材料有关，从试验中得 出的一个系数vFN法向力（即垂直方向的压力）（N）Wm摩擦消耗的功 (w-h)vNm摩擦消耗的功率 (w)vS两摩擦物体相对运动的路程 (m)V两摩擦物体相对运动的速度 (m/s)v公式（1）（2）（3）是机械设备设计分析时经常使用的的三个基本公式。从高中学过的物理和试验课得知，摩擦还有以下的性质：va 根据两力平衡的条件,牵引拉力大小应和摩擦力大小相等。所以测出了拉力
3、大小也就是测出了摩擦力大小;反之，计算出摩擦力就能得出牵引拉力。vb 大量实验表明,滑动摩擦力的大小与摩擦物体之间的压力大小、摩擦物体的材料性质、接触面的粗糙程度相关。压力越大,滑动摩擦力越大;接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。vc 滑动摩擦力大小与物体运动的快慢无关,与物体间接触面积大小无关。v二、网部真空箱面板材料和摩擦系数v1.相关摩擦系数v制浆造纸手册（九分册）提供的数据：v高密度聚合物与单丝塑料网0.150.18；v高密度聚合物与多丝塑料网0.170.21；v陶瓷金属氧化物或金属碳化物与单丝塑料网v0.120.14；v陶瓷金属氧化物或金属碳化物与多丝塑料网v0.130.16。v在相关的技
4、术资料中找不到毛布吸水箱面板和毛布的摩擦系数，根据制浆造纸手册提供的牵引力数据和我们对比试验中测定的牵引功率分析，v氧化铝面板和毛布的摩擦系数大约为0.4左右，v氧化锆面板和毛布的摩擦系数大约为0.3左右。v2.影响摩擦系数的因素v陶瓷面板的摩擦系数不仅与陶瓷材料有关；研磨后表面粗糙度对摩擦系数影响很大。陶瓷材料的密度越高，材料越密实，通过研磨可以得到更低的表面粗糙度。研磨设备的精度越高，磨具的粒度越细小，研磨后的表面粗糙度越低。莱瑞帕公司研磨后的陶瓷面板可以达到的表面粗糙度分别为：v氧化铝陶瓷0.3微米v氧化锆陶瓷0.2微米v氮化硅陶瓷0.1微米 v3.常用陶瓷材料密度v氧化铝陶瓷的密度在3
5、.6-3.89 g/cm3之间；氧化锆陶瓷的密度在5.75-6.05 g/cm3之间；v增韧氧化铝陶瓷（氧化铝和氧化锆的混合物）的密度在4.0-5.5 g/cm3之间。v我们可以通过测量陶瓷面板的密度来判断陶瓷面板的材料。对于异型陶瓷面板可以使用量杯测定其体积，然后计算出密度。v4.国内外产品使用情况比较v国内有多家制造陶瓷面板，烧结质量、密度和研磨后的表面粗糙度差别很大，使用效果也有很大差别。五号机出厂时配置国内一家制造的氧化铝陶瓷脱水板和真空箱面板，成形网使用周期在一周左右。后来更换成莱瑞帕制造的氧化铝陶瓷脱水板和真空箱面板，同一厂家的成形网可使用两周左右。v五号机毛布吸水箱出厂配置是国产
6、高分子聚乙烯镶嵌陶瓷。08年选用两组国产氧化铝陶瓷面板试验，毛布磨损严重，短时间就停止使用。后来选用一家比较好的国产氧化铝陶瓷面板试验，毛布使用周期和拖动电流与高分子聚乙烯镶嵌陶瓷基本一样，至今在使用。v2019年初，选用升达公司三组氧化锆陶瓷面板试验，试验前的拖动电流为147153 A，试验期间测定的拖动电流为114123 A；毛布使用周期由29天提高到35天。氧化锆的缺点就是价格太高；在粘接和研磨质量上和莱瑞帕、IBS有一定的差距。v三、真空箱消耗的拖动功率v通过公式（1）（2）（3），我们可以计算出每一组真空箱的摩擦力和消耗的拖动功率。下面介绍成形网和真空箱面板之间法向力的计算办法，这个
7、法向力由两部分组成。一部分是由真空箱的负压形成的法向力；一部分是成形网和浆料重量形成的法向力。v 1、真空箱的负压形成的法向力FNvFN=P*S （N）（4）v式中 P-真空度（N/cm2）。(1kgf/cm2=0.1MPa=100KN/m2=10N/cm2)vS-真空箱的抽吸面积（cm2）v2、成形网和浆料重量形成的法向力Fw在第一个真空箱到伏辊区段，成形网和浆料的重量在2-4kg/m2（0.0020.004N/cm2）范围内，和真空抽吸力相比，可以忽略不计。v3、真空箱拖动力计算例题 v 例1：依据五号机最后一个真空箱为例，已知：10条陶瓷面板，宽度2cm；9条抽吸缝，缝宽1.5cm；有效
8、抽吸宽300cm；真空度4 N/cm2；摩擦系数0.15；车速8.67m/s（520m/min）。法向力FN=P*S=4*1.5*300*9=16200(N)v滑动摩擦力 vFR=*FN=0.15*16200=2430 (N)v消耗的功率 vNm=FR*V=2430*8.67=21068(W)=21(KW)v例2：依据五号机网部全部真空箱为例，已知：五号机配置各类真空箱10组，共计81条抽吸缝，缝宽1.5cm；有效抽吸宽度300cm；真空度前低后高，平均为3N/cm2；摩擦系数0.15；车速8.67m/s（520m/min）。v总法向力 FN=P*S=3*1.5*300*81=109350(N
9、)v 滑动摩擦力 FR=*FN=0.15*109350=16403 (N)消耗的功率 Nm=FR*V=16403*8.67=142210(W)=142.2(KW)五号机网部实际的拖动功率为204KW，真空箱消耗的功率占60以上。v4、摩擦在网部的重要性v在现代纸机网部的总能耗中，1020%用于驱网辊和伏辊的传动、20%用于成型网与有水润滑的重力脱水板之间的摩擦消耗、60%70%用于真空吸水箱与成型网之间的摩擦消耗。可见真空箱与成型网之间的动力消耗是网部动力消耗的主要部分。v成型网、毛布和真空吸水箱面板之间的摩擦力不仅影响拖动功率的大小，而且严重影响成形网、毛布使用周期。摩擦力越大，电耗越高；成
10、形网、毛布的磨损越严重。v在纸机的网部和压榨部，合理的配置脱水元件，正确调整真空度，减少网部摩擦对节省网部电耗、成形网和毛布消耗具有重要意义。第二部分：减小摩擦力，降低电耗，成形网和毛布消耗的措施 v首先简单介绍一下网部常用的脱水元件v一、案辊v 案辊表面和成形网之间的速度差引起两者之间的滑动摩擦；要适当降低成形网张力，减少案辊表面和成形网之间的速度差。v二、脱水板 v 在成形网运行中，首先成形板前角把悬浮在网下的水层刮除，其后在网和后角形成的真空作用下脱水。由于成形网和脱水板之间充满水，具有很好的润滑效果，摩擦力很小。如果前角顶部太尖锐，对网的损伤比较大；前角顶部要修磨成小圆角。v三、湿吸箱
11、 v 湿吸箱面板的形状和脱水板形状基本一致，也是利用前角的刮除作用和后角的真空作用脱水。在湿吸箱位置，浆料浓度提高，脱水阻力增大，面板的后角比脱水板的后角要大一些。当浆料脱水阻力比较大时，湿吸箱可以使用离心风机抽吸，以加大脱水的真空度；附加的真空度一般为50100水柱（500-1000Pa）。v湿吸箱的真空度越大面板前角对网的损伤就越大，面板和网的磨损越严重。只要满足脱水要求，不要使用离心风机抽吸；五号机在520m/min时，没有使用离心风机抽吸。湿吸箱靠箱体内的白水形成水封，以保持真空度。箱内的白水浓度较高，通过箱体水封溢流到白水盘，直接用于冲浆，以减少填料流失。浆料浓度低于4时，湿吸箱的脱
12、水效果良好，和网之间的摩擦力小，需要的真空功耗很低，合理配置及正确使用湿吸箱可以有效降低成形网磨损和电耗。v四、低真空箱（水线前）v 在水线之前，纸幅表面充满水，没有空气穿过纸幅，真空箱抽气量很小，需要的真空度较低，水线之前的真空度要控制在1.5米水柱（15KPa）以下。继续提高真空度脱水量没有明显的提高，反而会导致网的磨损和拖动功率呈正比上升。v五、高真空箱（水线后）v 在水线之后，大量的空气穿过纸幅，纸幅干度越高，穿过的空气量越多。真空箱抽气量逐渐增加，需要的真空度逐渐提高。真空抽吸后纸幅的干度与穿过纸幅空气的速度相关，空气速度越高，纸幅干度越大。空气速度与真空度和纸幅透气度相关，透气性好
13、的纸幅要使用较低的真空度；如果透气性好的纸幅使用较高的真空度，就需要增加真空泵的功率，导致电耗增加。v 对于100g/m2以下的胶板纸，配置两组高真空箱就能满足要求。每组真空箱的开孔率大于40，总宽度为：车速200m/min、宽度160mm；车速300350m/min、宽度250mm；车速500600m/min、宽度420mm。后一组的真空度调节到伏辊真空度的80；前一组的真空度调节到后一组真空度的80。v 每一个真空箱要使用一段透明抽吸管，以便观察脱水量。如果后段的真空箱脱水量少，要降低前段的真空度，使每个真空箱有合理的脱水量。降低前段的真空度，减少磨损和拖动功率。要保持真空表完好和量程合适
14、。v在网部如果依靠真空箱过度脱水，不仅增加了网耗和拖动功率；而且会导致伏辊脱水效果下降、伏辊抽吸的空气量过多、因无法提高伏辊真空度而加大真空泵、网和伏辊出现打滑现象而加大磨损。在操作时要反复调整真空度，以保持每一个真空箱和伏辊均衡脱水。在高真空箱部位，网和面板的摩擦力最大，对网的磨损最严重，要选用性价比好的面板。从我们试验的数据看：氧化铝陶瓷摩擦阻力大，电耗和网耗比较高；微晶面板表面氧化铝光滑，价格高于氧化铝，在一号机使用60天，就出现明显的磨损，性价比低；氧化锆面板表面质量最好，摩擦阻力电耗和网耗比较低，价格最贵，性价比高。其他厂家的使用经验也说明氧化锆是比较理想高真空箱面板。选用不同厂家的
15、氧化锆面板，要注意对比表面质量和密度，防止用氧化锆和氧化铝的混合物冒充氧化锆。v六、毛布真空箱v 近二十年来，纸机车速迅速提高，成形网和毛布这类贵重物品的消耗、网部和压榨部拖动功率、真空泵消耗的电力引起重视。很多研究部门和造纸厂家做了大量的研究和试验。由于毛布和成形网的表面构造不同，毛布和真空箱面板之间的摩擦系数要大得多，视面板材料而变化。使用哪个厂家、那种材料的面板要经过试验确定。毛布和面板之间的摩擦力分析计算方法和网部相同，试验的结论可以通用。见本文第一部分，不再赘述。v 经过真空箱抽吸后毛布的干度取决于空气穿过毛布的速度和抽吸时间。实验证明，抽吸时间少于2毫秒，脱水量明显减少；大于4毫秒
16、，脱水量不再增加。设计值选用3毫秒，即车速600m/min，抽吸缝总宽度30（15*2）毫米；车速350m/min，抽吸缝总宽度17（17*1）毫米；车速200m/min，抽吸缝总宽度12（12*1）毫米。第三部分：现代脱水元件面层材料开发研制的主要技术成果 v 现代脱水元件面层材料具有机械性能优良、耐磨蚀、摩擦系数小、抗热震性能好、使用寿命长等优点，不仅适用于低、中速纸机，又能适用于车速高达2000m/min以上的高速纸机。面层材料的加工技术有了很大的进步，不仅能加工平直面，也能加工曲面，加工的尺寸、角度精确，表面光洁度高。同时，既能加工单片刮水板，又能加工平面和曲面刮水板组。可加工制造面层
17、材料长达12m、宽1.2m，适应了纸机大型化的要求。对于纸机成型部、压榨部不同部位的脱水元件，都有了对应的专用化、个性化面层材料产品。v 以下资料根据劳士领莱瑞帕公司和IBS公司的用户手册整理。vIBS公司的脱水元件陶瓷面层材料公司的脱水元件陶瓷面层材料v1.氧化铝陶瓷（AL-OXIDE）vAL-OXIDE是价格最便宜，最常用的陶瓷品种。它具有高纯度、耐磨、耐蚀、磨耗少、刃口刚度好、不易断裂、刃口加工精度高等特点。同时，该材料还具有良好的结合性能。AL-OXIDE还具有优良的微晶结构、高密度和底孔隙率。v由于具有上述优点，有利于纸页的良好成形，面层材料使用寿命长，织物使用寿命也长。v应用部位：
18、v传统长网纸机的成形部。v低速纸机的成形部v在中等磨损的场合下v2.氧化锆增韧氧化铝陶瓷（ZTA）vZTA是将氧化锆加入到氧化铝中，有时也可加入抗腐蚀剂等填料，采用特殊的烧结技术而生产出的一种面层材料。它既能提高材料性能，又可使价格保持适中。vZTA比起AL-OXIDE具有极微细的晶粒结构，因此具有较高的密度和较低的孔隙率，最大的特点是增韧和增强，同时耐磨、耐蚀，抗热震性能优良，加工性能好，应用金刚石磨具进行加工，可制成极为精密和表面光洁度高的脱水元件。ZTA使用寿命长，又可延长成型网或毛毯的使用寿命。因此，它是最合适的首选面层材料。v应用部位v长网纸机v一般抗磨蚀条件下的中速纸机成形部。v3
19、.氧化锆陶瓷（ZR-OXIDE）vZR-OXIDE是用氧化锆采用特殊的烧结工艺，生产出的性能优良的一种面层材料产品。它具有高的机械稳定性，抗弯强度高，刃口抗裂断的韧性性能优良，耐磨，极高的密度，非常低的表面粗糙度，可加工城非常高的表面光洁度。材料本身的使用寿命长，又可延长成型网和毛毯的使用寿命。上述性能显示出这种材料的优良特征，既适用于成形部脱水元件的面层材料，又特别适应压榨部毛毯真空吸水箱的运行条件，成为毛毯真空吸水箱覆面层材料的首选。v应用部位：v纸机成形部和特别适用于压榨部脱水元件面层材料。v要求具有高机械强度和高表面光洁度等特殊重要纸机部位的脱水元件面层材料。v高速纸机的面层材料。v4
20、.氮化硅陶瓷（SI-NITRIDE）vSI-NITRIDE是一种抗热震性能极佳的脱水元件面层材料。现代干法造纸的纸机运行条件下，在出现超高温和温度发生突变的运行场合下，陶瓷表面在经受超高温状态和由于温度突变受到热冲击而引发材料产生极大的内应力，这是就要求面层材料具有超高温和温度突变时所应有的优良的抗热震性能，不会因内应力的增大而发生损坏。SI-NITRIDE技术标准，抗热冲击温度可高达600以上，这是这种面层材料的最大特点。v应用部位v超高温、温度突变的纸机部位，压榨部毛毯真空吸水箱覆面板等。v要求具有极高光洁度和极高机械强度的脱水元件。v5.碳化硅陶瓷（SI-CARBIDE）vSI-CARB
21、IDE是硬度最大，耐磨性能最好的一种陶瓷面层材料。该面层材料具有极高的表面光洁度，可使成型网和覆面层之间的磨损降到最低。由于它具有极高的密度、低孔隙率，从而可防止外部杂物颗粒的进入。此外，该材料还具有非常良好的抗热震性能。v应用部位：v要求高耐磨、耐蚀的高速纸机上v最良好的成形部v所有严格要求抗磨损和抗热震的纸机部位以下是五种材料的技术经济指标比较：v*莱瑞帕公司脱水元件面层材料莱瑞帕公司脱水元件面层材料v1.超高分子聚乙烯材料v2.陶瓷脱水元件v适用于各种车速v3.陶瓷脱水元件各项性能对比v4.产品数据 试验数据来自劳士领莱瑞帕造纸技术磨损模拟机v模拟机参数：600m/min（2000英尺/min）,湿部灰分含量15%，网张力1.5kN/m
