趙國(guó)軍

摘?要：對(duì)擠壓造粒機(jī)組模板、切刀結(jié)構(gòu)原理、故障實(shí)例等幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的論述。

關(guān)鍵詞：模板;切刀;壽命;故障原因

擠壓造粒機(jī)組是目前聚烯烴樹脂生產(chǎn)重要的大型設(shè)備，是否能長(zhǎng)周期高負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行直接影響企業(yè)整體效益。擠壓造粒機(jī)組的模板與切刀能否良好運(yùn)行，直接影響機(jī)組長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，下面就如何延長(zhǎng)模板和切刀使用壽命，避免模板切刀非正常磨損，結(jié)合故障案例談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

1.顆粒成型原理

高溫熔融態(tài)塑料樹脂被齒輪泵加壓后通過模板孔，會(huì)被擠壓成粉條狀熔融樹脂，切刀緊挨著模板表面高速切割旋轉(zhuǎn)，粉條狀熔融樹脂則被不斷切成規(guī)則的塑料顆粒。為了避免高溫熔融態(tài)的塑料顆?；ハ喟l(fā)生粘連，該切粒過程通常在水中完成，所以該類型造粒系統(tǒng)通常也被稱指為水下造粒系統(tǒng)。被切成的塑料顆粒，隨同顆粒冷卻水被輸送到下游設(shè)備，進(jìn)行一系列脫水、干燥、篩分，最終成為合格產(chǎn)品被用來制造各種塑料制品。

2.模板結(jié)構(gòu)原理

模板安裝在模板座上，模板座的中心部分帶有圓錐形夾套，迫使熔融樹脂以管層狀的流動(dòng)方式均勻通過模板，模板內(nèi)部設(shè)有加熱通道，通常采用蒸汽或熱油加熱。模板座通過一個(gè)帶法蘭的中間接筒連接到換網(wǎng)器的下游側(cè)，模板被連接在模板座的另一端，模板上有鉆孔和加熱通道，模板上有許多循環(huán)蒸汽的進(jìn)、出噴嘴，為了有效地加熱，供應(yīng)到模板的蒸汽被分配到模板的每個(gè)內(nèi)部加熱通道。模板是不銹鋼材料的，在面向切刀的表面堆焊約3mm的碳化鈦層，正常每運(yùn)行2年，模板表面需要研磨一次。通常可以可磨3次，壽命8年，模板噴嘴孔徑3.5mm，孔數(shù)約4180個(gè)。

3.切刀工作原理

切刀通過螺栓安裝在切刀盤上，切刀盤固定在可以前后移動(dòng)的刀軸上，使得正常運(yùn)行時(shí)切刀始終挨著模板高速旋轉(zhuǎn)，從而將熔融樹脂切成顆粒狀。切刀本體為不銹鋼材質(zhì)，刀刃一般采用復(fù)合型碳化鈦或者高密度陶瓷材料，刀刃壽命僅有2mm，切刀安裝在刀盤上，其高低偏差在0.03mm內(nèi)。切刀的使用壽命與其生產(chǎn)的牌號(hào)、與模板的平行度、切刀與模板的接觸壓力有很大關(guān)系，根據(jù)其不同的生產(chǎn)工況，通常其壽命在15天到6個(gè)月不等。

4.切刀與模板的配合關(guān)系

切刀進(jìn)刀壓力、后退壓力、切刀轉(zhuǎn)速等是否匹配直接影響顆粒外觀，切刀與模板接觸力過大，會(huì)縮短切刀和模板的壽命，從而直接影響機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行，并導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加;切刀與模板接觸力過小會(huì)導(dǎo)致顆粒出現(xiàn)拖尾料、墊刀、退刀等惡性事故的發(fā)生，導(dǎo)致機(jī)組停車嚴(yán)重耽誤正常生產(chǎn)。實(shí)踐證明，生產(chǎn)不同牌號(hào)樹脂，不同的負(fù)荷下，所對(duì)應(yīng)的切刀進(jìn)刀壓力不同，必須要不斷調(diào)整，才能滿足正常生產(chǎn)要求。

4.1硬度和鋒利程度

切刀硬度必須和模板硬度匹配。切刀材料過硬會(huì)導(dǎo)致模板被過度磨損，使用壽命縮短。切刀硬度過低又會(huì)引起切粒刀的過度磨損，使用壽命降低，并會(huì)造成產(chǎn)品中的不規(guī)則顆粒多、粉塵多等問題。切刀的鋒利程度對(duì)顆粒的形狀影響很大，切刀鋒利，則顆粒的斷面平滑，反之則粗糙。

4.2切刀與模板的接觸力

切刀與模板的接觸力是否恰當(dāng)與否直接關(guān)系到產(chǎn)品顆粒是否合格，切刀與模板的使用壽命等問題。正常情況下切刀與模板的接觸力F?（?n?）主要受儀表風(fēng)驅(qū)動(dòng)氣缸推力F1和切刀高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的對(duì)模板的推力F2?，一旦設(shè)定了F1?和切粒機(jī)轉(zhuǎn)速n?，也就決定了切刀對(duì)模板接觸壓力F?（?n?）?的大小，?無論切刀的磨損情況如何，?刀具一直保持對(duì)模板的這一壓力。若F?（?n?）?過大，將造成刀具和模板之間的異常磨損。相反，?若F?（?n?）?不足，就會(huì)造成切刀靠不上去，產(chǎn)生片料和尾巴料，甚至纏刀停車。開車時(shí)通過不同轉(zhuǎn)速下測(cè)試尋找到不同轉(zhuǎn)速下的最佳接觸壓力，從而減少了模板與切刀的異常磨損，保證了顆粒產(chǎn)品粒子晶瑩、飽滿，無棱角和碎塊。

4.3切刀與模板的垂直度

切粒機(jī)安裝在可以移動(dòng)的小車上，小車沿2?條平行的軌道移動(dòng)。擠壓機(jī)停車時(shí)，放空水室中的水后，可以打開水室，將切粒機(jī)沿著軌道后退，以便檢查切刀和模板。因此在換切刀和開停擠壓機(jī)過程中，要特別注意刀軸和模板的垂直度，如果垂直度不符合要求，切刀在運(yùn)行過程中與模板不能均勻的接觸，便會(huì)造成切刀整體異常磨損，甚至發(fā)生斷刀事故。從切粒機(jī)的結(jié)構(gòu)看，影響刀軸和模板垂直度的因素有：?①安裝時(shí)刀刃和刀盤的平面度。②切粒機(jī)刀盤和模板的垂直度。

值得說明的是由于造粒機(jī)組停車后水室排出的水中仍有顆粒存在，以及開擠壓機(jī)時(shí)要從模板向地面排料，將會(huì)導(dǎo)致滑軌上不可避免會(huì)有顆粒等雜物。若不及時(shí)清理，當(dāng)切粒機(jī)閉合時(shí)，將會(huì)影響模板與刀軸的垂直度，最終影響切刀面與模板面的平行度。根據(jù)以上影響因素特別制定了安裝時(shí)的檢修標(biāo)準(zhǔn)和操作時(shí)的操作規(guī)程，即每次啟動(dòng)擠壓機(jī)移動(dòng)切粒機(jī)前，必須檢查切粒機(jī)軌道，清理軌道上的所有雜物。換刀盤前也必須清理軌道，并反復(fù)調(diào)節(jié)好刀刃和刀盤的平面度，要求高度差小于0.02?mm。

5.故障案例分析

故障1?神華包頭PE裝置的擠壓造粒機(jī)組由日本制鋼所（Japan?Steel?Work）設(shè)計(jì)制造，擠壓造粒機(jī)的型號(hào)為CIM460，整臺(tái)機(jī)組的布置呈L型。機(jī)組的外形尺寸為：總長(zhǎng)約21.5m，總寬約10m。該機(jī)的能力保證值為：最小22725Kg/h（18.18萬噸/年），正常37875Kg/h（30.3萬噸/年），最大41662Kg/h（33.3萬噸/年）。某次停車檢修后重新開車，發(fā)現(xiàn)所生產(chǎn)顆粒大小不均勻，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，果斷停車檢查，發(fā)現(xiàn)其中有一把切刀斷裂。

事故原因分析：發(fā)生該類斷刀事件，通常原因有如下幾個(gè)方面：①維修工人裝配切刀時(shí)候個(gè)別刀偏差較大，導(dǎo)致該切刀高于其余切刀，切刀運(yùn)行中前進(jìn)的壓力將會(huì)集中在該刀上，高速旋轉(zhuǎn)過程中造成該刀不堪重負(fù)而發(fā)生斷裂;②刀具本身質(zhì)量不合格存在隱性裂紋;③樹脂中含有類似金屬等個(gè)別雜物，導(dǎo)致該刀瞬間與硬物接觸，從而發(fā)生斷裂。重新更換新切刀后開車，產(chǎn)品回復(fù)正常，顆粒合格。

故障2?神華包頭PP裝置的擠壓造粒機(jī)組由德國(guó)WP（Coperion）設(shè)計(jì)制造，擠壓造粒機(jī)的型號(hào)為ZSK380，整臺(tái)機(jī)組直線型布置。本機(jī)的能力保證值為：最小26513Kg/h（21.21萬噸/年），正常37875Kg/h（30.3萬噸/年），最大45450Kg/h（36.36萬噸/年）。某次正常開車發(fā)現(xiàn)所生產(chǎn)顆粒偶爾拖有小尾巴，伴隨著生產(chǎn)時(shí)間的增加，拖尾料也在不斷增加，最終導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。果斷停車檢查，發(fā)現(xiàn)模板表面腐蝕嚴(yán)重，有很多小凹坑。

事故原因分析：模板表面出現(xiàn)坑洼不平，將會(huì)導(dǎo)致模板孔的止口不夠鋒利，與切刀接觸時(shí)有細(xì)小縫隙，從而導(dǎo)致拖尾料增加。通常模板表面出現(xiàn)坑洼狀原因有如下幾個(gè)方面：①模板長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)，并且與脫鹽水接觸，脫鹽水PH值呈酸性，高溫狀態(tài)下導(dǎo)致模板抗腐蝕能力下降，最終導(dǎo)致模板腐蝕;②通過模板的樹脂呈酸性，與高溫模板接觸導(dǎo)致發(fā)生腐蝕。③模板表面材質(zhì)制作工藝存在瑕疵，存在內(nèi)部應(yīng)力，模板升溫等過程中造成表皮脫落，形成如圖所示坑洼裝。重新更換新模板，開車后產(chǎn)品回復(fù)正常，顆粒合格。

故障3神華包頭PE裝置的擠壓造粒機(jī)組某次停車檢修后發(fā)現(xiàn)模板表面存在細(xì)微裂紋。

事故原因分析：發(fā)生該類模板表面產(chǎn)生裂紋，通常原因有如下幾個(gè)方面：①模板升溫速度過快導(dǎo)致模板表面與內(nèi)部溫差過大，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋;②與模板接觸的脫鹽水溫度過低，高溫的模板接觸到低溫的脫鹽水，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)。③模板內(nèi)部加熱通道局部堵塞，導(dǎo)致內(nèi)部加熱不均勻?qū)е聭?yīng)力增加，產(chǎn)生裂紋。該模板被送至專業(yè)模板維修廠家，進(jìn)行換面處理后正常備用。

6.結(jié)語

擠壓造粒機(jī)組是目前聚烯烴樹脂生產(chǎn)中重要的大型設(shè)備，其中切刀和模板又屬于該套機(jī)組的核心部件，該部件能否良好運(yùn)行，直接影響機(jī)組長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，影響到企業(yè)的整體效益。只有提高維護(hù)技能，熟悉工藝流程，精心巡檢，小心維護(hù)，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能延長(zhǎng)模板和切刀的使用壽命，使得設(shè)備安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行，取得整個(gè)裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，才能為企業(yè)創(chuàng)造最大效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]《德國(guó)WP》.擠壓造粒機(jī)組維修操作手冊(cè)

[2]《日本JSW》.擠壓造粒機(jī)組裝配手冊(cè)