真空輥的研制方案

1、研 究 生 課 程 論 文(200 -200 學(xué)年第 學(xué)期)真空輥的研制方案曾仁華提交日期： 年 月 日 研究生簽名：學(xué) 號201020208401學(xué) 院輕工與食品學(xué)院課程編號Z0122015課程名稱制漿造紙裝備與控制學(xué)位類別工程碩士任課教師楊仁黨教師評語： 成績評定： 分 任課教師簽名： 年 月 日說 明1、課程論文要有題目、作者姓名、摘要、關(guān)鍵詞、正文及參考文獻(xiàn)。摘要500字以下，博士生課程論文要求有英文摘要；關(guān)鍵詞35個；參考文獻(xiàn)不少于10篇，并應(yīng)有一定的外文文獻(xiàn)。2、論文要求自己動手撰寫，如發(fā)現(xiàn)論文是從網(wǎng)上下載的，或者是抄襲剽竊別人文章的，按作弊處理，本門課程考核成績計0分。3、課程論

2、文用A4紙雙面打印。字體全部用宋體簡體，題目要求用小二號字加粗，標(biāo)題行要求用小四號字加粗，正文內(nèi)容要求用小四號字；經(jīng)學(xué)院同意，課程論文可以用英文撰寫，字體全部用Times New Roman，題目要求用18號字加粗；標(biāo)題行要求用14號字加粗，正文內(nèi)容要求用12號字；行距為2倍行距（方便教師批注）；頁邊距左為3cm、右為2cm、上為2.5cm、下為2.5cm；其它格式請參照學(xué)位論文要求。4、學(xué)位類別按博士、碩士、工程碩士、MBA、MPA等填寫。5、論文題目、篇幅、內(nèi)容等由任課教師提出具體要求。真空輥的自主研制方案曾仁華摘要：真空輥是現(xiàn)代高速紙機(jī)必不可少的重要部件，目前高端真空輥主要加工技術(shù)掌握在

3、造紙機(jī)技術(shù)先進(jìn)的歐美國家；要推廣真空輥在國內(nèi)的研制，應(yīng)注意到真空輥在紙機(jī)上的主要作用以及需要達(dá)到強(qiáng)度、剛性方面的要求，特別是抗疲勞，耐腐蝕等要求。 關(guān)鍵詞 真空輥 雙相不銹鋼 槍鉆關(guān)于真空網(wǎng)籠（真空托輥）的制造方法及選用依據(jù)，基本上從以下幾個最重要的方面來討論：首先是輥體材料；其次是外殼的制造方法；第三是孔眼的加工方法；第四是輥體各因素在造紙環(huán)節(jié)中的影響及選用計劃；第五是目前國內(nèi)在真空輥生產(chǎn)方面的現(xiàn)狀；最后是研制方案一、 輥體材料：304不銹鋼（0Cr18Ni9 現(xiàn)06Cr19Ni10- GB/T 20878-2007）：目前國內(nèi)真空輥主要使用材料，具有較好的耐腐蝕性，相對造價較低，相對加工性

4、能好，容易找到配套供貨單位,國際上也較常使用。316L不銹鋼（00Cr17Ni14Mo2）：造價高，加工困難，國內(nèi)暫時沒有單位成功生產(chǎn)使用。銅類：在不銹鋼應(yīng)用還很少的早期時使用；銅易加工、強(qiáng)度低，具有一定耐腐蝕性造價昂貴，目前很少使用。雙相不銹鋼：歐美相應(yīng)的含不同附加元素的不銹鋼，主要內(nèi)部組織為奧氏體+鐵素體；由于兩相組織的特點，通過正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點，它將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，正是這些優(yōu)越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料發(fā)展迅速，80年代以來已成為和

5、馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼并列的一個鋼類。目前歐美主要造紙機(jī)向中國提供的真空輥材質(zhì)均為雙相不銹鋼。雙相不銹鋼有以下性能特點： （1）含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。一般304類型奧氏體不銹鋼在600C以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設(shè)備都存在著產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。 （2）含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當(dāng)量值（PrE=Cr%+3.3Mo%+16N%）時，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與

6、AISI 316L相當(dāng)。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過了AISI 316L。 （3）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質(zhì)的條件下，適用于制作泵、閥等動力設(shè)備。 （4）綜合力學(xué)性能好。有較高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度是304類型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%，韌性值A(chǔ)K（V型槽口）在100J以上。 （5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，可與304類型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。 （6）含低鉻（18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比304類型奧氏體不銹鋼寬，抗力小，可不經(jīng)過鍛造，直接軋制開坯生產(chǎn)鋼板。含

7、高鉻（25%Cr）的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可以生產(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。 （7）冷加工時比304類型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，需施加較大應(yīng)力才能變形。 （8）與奧氏體不銹鋼相比，導(dǎo)熱系數(shù)大，線膨脹系數(shù)小，適合用作設(shè)備的襯里和生產(chǎn)復(fù)合板。也適合制作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。 （9）仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向，不宜用在高于3000C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低，等脆性相的危害性也愈小。（10）以上主要雙相不銹鋼材料可從國外購買。二、輥體外殼的制造方法：離心鑄造：大多數(shù)的真空輥外殼采用離心鑄造的，這也是真空輥輥體外殼制造最古老和最通

8、用的方法，離心鑄造的特點是材質(zhì)均勻，內(nèi)部應(yīng)力?。荒壳皻W美主要造紙機(jī)向中國提供的真空輥材質(zhì)均是離心鑄造的坯料；但由于目前大直徑離心鑄造原料的使用單位少，相應(yīng)的鑄造單位也少，包括華東造紙機(jī)械廠都沒有生產(chǎn)過這樣大的輥體，同樣國內(nèi)較大規(guī)模的造紙機(jī)械廠均沒有相應(yīng)的產(chǎn)能；同時，國內(nèi)工藝不夠成熟，各組份比率控制不嚴(yán)夠造成最后材質(zhì)的結(jié)構(gòu)性能不一，由此無法達(dá)到離心鑄造的最初工藝目的。據(jù)了解，由于工藝方面的問題，目前出現(xiàn)有鑄件裂紋，鑄造氣孔等質(zhì)量問題；最后，根據(jù)前期所考察的數(shù)家真空輥單位所反映，由于他們的經(jīng)驗，不推薦離心鑄造。如果國內(nèi)一定要采用離心鑄造工藝，關(guān)于原料方面所引起的最終質(zhì)量問題將要由購買方自行負(fù)責(zé)。因

9、此，如果國內(nèi)能夠從國外進(jìn)口坯料或輥殼就很理想，否則必須根據(jù)國內(nèi)情況進(jìn)行選用。焊接：七十年代早期，瑞典就開始了生產(chǎn)了焊接的不銹鋼輥殼；目前世界上有較多真空輥采用焊接方式；國內(nèi)主要采用焊接形式，主要原因是板材來自國內(nèi)主要的大型鋼廠冷軋板，板材質(zhì)量材質(zhì)有保障；相應(yīng)配套單位長期制作大型不銹鋼焊管，焊接質(zhì)量有保證，并且這些單位配套相應(yīng)的熱處理設(shè)備，能使輥筒坯料達(dá)到性質(zhì)穩(wěn)定的狀態(tài)；在檢測方面還可采用超聲波、X射線、射線探傷來進(jìn)行進(jìn)一步保證坯料質(zhì)量。目前采用焊接工藝的輥體已經(jīng)在造紙領(lǐng)域長期使用，經(jīng)過了時間的驗證。鍛造：鍛件孔隙率和熔析少，強(qiáng)度高，但也容易受到夾雜物的影響，造價高。三、孔眼加工方法 槍鉆： 粗

10、糙度低，不容易造成孔與孔在輥體內(nèi)壁聚合。目前國內(nèi)單孔鉆削有采用槍鉆鉆孔的情況；但采用槍鉆用與多孔鉆鉆削到目前為止還沒有先例；槍鉆系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高； 麻花鉆： 粗糙度高，通過可靠的機(jī)床可保證孔不聚合；成本和運(yùn)行維護(hù)成本均低；據(jù)了解，目前日本的部分真空輥供應(yīng)商也還有采用麻花鉆加工的方法。 麻花鉆+鉸孔： 在槍鉆與麻花鉆之間，但工時長，加工周期較。四、輥體各因素在造紙中作用及方案選用計劃：強(qiáng)度和剛性強(qiáng)度和剛性決定了網(wǎng)籠及托輥能夠承受的壓榨線壓力，以及綜合影響到相應(yīng)輥體的轉(zhuǎn)速、開孔率。綜合前面所述的材料，除銅以外的力學(xué)性能總體對于應(yīng)用來說均可以滿足。組織結(jié)構(gòu)材料的組織結(jié)構(gòu)形決定了材料的

11、耐腐蝕性以及抗疲勞性，換言之即組織結(jié)構(gòu)將決定使用壽命。離心鑄造及雙相不銹鋼具有良好的組織結(jié)構(gòu)形態(tài)，有效提高抗腐蝕能力和使用壽命。粗糙度低的粗糙度避免掛漿，保證輥子的清潔程度以保障連續(xù)的正常工作狀態(tài)，進(jìn)一步避免形成腐漿產(chǎn)生生物性腐蝕；并且低的粗糙度可以減少由于加工造成的局部應(yīng)力集中而進(jìn)行的進(jìn)一步裂紋擴(kuò)展。五、目前國內(nèi)在真空輥生產(chǎn)的現(xiàn)狀 在八九十年代，隨著中國造紙裝備技術(shù)的發(fā)展，造紙用真空輥成了紙機(jī)提速一個必不可少的主要部件。由于真空輥的較高的技術(shù)含量，造成加工的困難，也因此成了單體設(shè)備設(shè)施中造價較高的一部分，它們的利潤也相應(yīng)較高。由此，在此領(lǐng)域出現(xiàn)了數(shù)家專業(yè)制造真空輥的配套單位。目前，中國的真空

12、輥配套單位主要分布在江蘇、山東及河南等地。例如有以自產(chǎn)自銷為代表的江蘇華東造紙機(jī)械廠，專業(yè)配套形式的有無錫數(shù)家真空輥廠以及山東長星等真空輥廠。 我們前期對相應(yīng)配套單位進(jìn)行了詳細(xì)考察，生產(chǎn)方面目前焊接不銹鋼管及極少采用的離心鑄造管基本通過市場購買。國內(nèi)有專業(yè)單位針對造紙業(yè)采用大型液壓機(jī)卷制不銹鋼管，亦有提供離心鑄造管此文前面已有敘述。在加工方面，我們考察的真空輥配套單位主要采用改造大型車床進(jìn)行外車內(nèi)鏜（或磨）；自制多排鉆進(jìn)行鉆孔加工。目前國內(nèi)的配套單位主要采用用銑床夾頭的麻花鉆來鉆孔，主要目的是方便對磨損、斷裂的鉆頭進(jìn)行更換，在槍鉆成熟的時候可以更換槍鉆。在多排鉆機(jī)床結(jié)構(gòu)方面，存在鉆頭間距可調(diào)式

13、和固定式兩種。但目前基本還是固定式的最為可靠，加工精度高，質(zhì)量最為穩(wěn)定，不易出現(xiàn)串孔。 在機(jī)床控制方面，基本上主要加工高精度輥體的機(jī)床都采用了數(shù)控分度、進(jìn)給。 據(jù)了解，真空輥的動平衡基本上沒有辦法進(jìn)行加工后的配平衡，也就是說只能靠加工保證，相應(yīng)的單位都具有檢測動平衡的能力。 使用方面 目前國內(nèi)主要的造紙裝備單位例如華東造紙設(shè)備有限公司、山東昌華、四川成發(fā)、遼陽造紙機(jī)械廠、宜賓造紙機(jī)械廠在自產(chǎn)的紙機(jī)上已經(jīng)長期采用國內(nèi)制造的真空輥，在晨鳴、廣紙、華泰等很多紙廠都以運(yùn)行較長時間。 國外部分企業(yè)例如西安維美得，鎮(zhèn)江金順（APP旗下）等亦有采用。國內(nèi)目前仿制的生活用紙紙機(jī)也在考察的幾家真空輥廠制作。六、

14、研制方案： 綜合以上的各種因素，關(guān)于真空托輥及真空網(wǎng)籠分以下幾種方案： 真空網(wǎng)籠研制關(guān)鍵要素有：網(wǎng)籠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、輥體外圓圓跳度，動平衡，開孔率，孔徑大小匹配，孔壁粗糙度。方案一：進(jìn)口歐美日雙相不銹鋼離心鑄造輥體，槍鉆加工；目前已經(jīng)跟德國MWN公司聯(lián)系，并已獲得部分報價。優(yōu)點：強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定、壽命長，孔壁光潔度高，對持續(xù)的車速有保證。缺點：造價高，真空輥殼體及包膠報價約60萬（馬氏體不銹鋼），真空網(wǎng)籠殼體約60萬；雙相不銹鋼的報價還在洽談中。方案二國內(nèi)304不銹鋼（奧氏體）卷板焊接，固熔處理，麻花鉆加工，特殊要求增加鉸孔提高孔壁粗糙度；輥體端頭及輥殼一同交真空輥廠加工，綜合保證動平衡、圓跳度；要求鉸孔降低孔壁粗糙度；輥體內(nèi)部自制降低成本，同時避免造成部分信息泄露。優(yōu)點：工藝成