挤出机是挤出成型工艺及砖瓦生产的主要设备。砖瓦挤出成型工艺的原理为:含水的湿泥料加入挤出机后,经上部搅泥螺旋的搅拌和混合后,通过筛板切割呈细泥条进入真空箱,细泥条在真空箱经除气处理后再经下部挤泥螺旋及螺旋推进器进一步地搅拌、揉练、混合均匀及挤压紧密后,最后由机嘴挤出成型为具有一定形状、尺寸、表面光洁、致密度高、机械强度较大及含水率较低的砖瓦坯体。影响挤出机产品质量和产量的因素是多方面的,了解和掌握这些普遍规律,对研究和完善挤出成型工艺,采取有效措施提高产品的质量和产量,增强企业的活力和竞争力,具有重要的意义。
1影响挤出机生产能力的因素
1.1设备问题
挤出机是生产能力不仅取决于自身的生产能力,而且受制于机组配套设备的性能与规格,配套设备的规格应与主机匹配,如无论人工推车供料,还是采用卷扬机,轨道车供料,均要与挤出机产量相匹配,否则,就会使挤出机的效率不能充分发挥,如果供料设备选型过小,则会导致供料不足,即使挤出机生产能力再大,也难达到设计生产量。
实践证明,泥料通过充分制备,即通过充分净化、破碎、均匀配料和湿化的泥料,有利于提高成型质量和产品质量。因此,一般成套挤出机组均配有箱式给料机、双棍破碎机、双轴搅拌机等泥料处理设备。这些原料处理设备是生产高质量制品的前提,通过处理能使各种原料达到充分细化,混合均匀,水分含量达到一致,从而改善原料的成型性能,对提高挤泥机的泥条质量和产量均有帮助。为了提高砖的质量,必须配有泥料设备,有条件的厂家还应具备土或对原料进行陈化处理。
挤出机泥缸的长短,机口的锥度,泥缸是压缩比,绞刀的螺距、螺旋角以及泥缸衬套的间隙,压泥板和绞刀外径的间距,箱式给料机给料闸板的高度,搅拌机的角度,双棍间距等,都对挤出机的效率影响极大,而且对于不同性质的泥料,上述这些参数应进行不同的选择和及时调整。如果这些参数选择不当或者不能及时调整,必然影响挤出机效率。机头、机口设置的阻力过大,则出泥条速度慢,返泥严重,绞龙、衬套易磨损,泥缸发热,负荷重,挤出效率低,产量低;反之,如果机头、机口设置的阻力过小,则出泥条速度过快,但坯体质量难以达到预期的要求,甚至不能成型。在坯体质量有所保障的情况下,应尽量减小机头、机口的阻力,以利于提高砖机产量。绞刀的螺旋角和螺距在一定范围内愈大,则出泥条速度愈快,产量愈高。一般来说,对于孔洞率较低的制品来说,由于机头机口的阻力较小,增大导程将有利于提高产量。但绞刀的螺旋角和螺距增大到一定程度后,因泥料随绞刀回转加大不易被推进,也会使挤出机效率降低。特别是在原料塑性指数较低,砖产品孔洞率又较高时,成型一般较为困难,螺旋导致不易过大。螺旋封闭长度是影响挤出效率的一个重要因素,适当是螺旋封闭长度是有利于提高挤出效率。螺旋封闭长度过短,则不能对返泥提供足够的阻力,进入机头和哈夫缸的泥料会产生严重的回流现象,导致挤出效率低;螺旋封闭长度过长,则延长了泥料不必要的输送压缩距离,增加了不必要的动力消耗。这两种情况都降低了挤泥机的挤出效率和产量。绞刀转数是挤泥机的又一重要挤出参数,在螺旋推进力和螺旋封闭长度能够满足要求范围内,绞刀转数愈快,产量愈高,但挤出坯体质量下降,故一定规格的砖机有与之相适宜的绞刀转数。
如果成型设备的相关部件不采用耐磨材料,磨损将很快发生,如搅拌泥叶、锥套、哈夫绞龙、梳齿板、分割刀、压泥锤、螺旋绞龙、衬套、芯架等,这些部件的快速磨损将严重降低设备的使用性能,影响挤泥机的产量和质量。搅拌泥叶、哈夫绞龙、压泥锤、螺旋绞龙、衬套的磨损将降低原料的供应输送及挤出效率,随着磨损的加大,产量的降低愈来愈明显,特别是利用煤矸石、粉煤灰等原料制砖时。内外锥套、哈夫绞龙、梳齿板、分割刀的磨损将降低原料在进入真空前的处理效果,并影响真空室进泥处的真空密封程度,进而影响产品质量。
设备的制造工艺与水平对挤出机的生产率也有较大的影响,如绞龙外周与衬套的间隙,机头、机口与绞龙中心的对称度,绞龙的表面光洁度,真空度的高低等均影响挤泥机的挤出效率和质量。绞龙外周与衬套的间隙小时,返泥量少,挤出效率高,产量也高。因此,应设法提高设备的制造标准和制造水平,减小间隙,并提高绞刀轴线与泥缸中心线的同轴度,从而使得周边间隙均匀。机头、机口与绞龙中心的对称度对挤泥机的产量、质量也有不可忽视的影响,三者中心不重合将产生不平衡挤出,阻力大的地方泥料走速慢,甚至返流,不仅影响产量而且使成型质量下降。因此,机头、机口安装时应校正中心。绞刀螺旋推动泥料前进时其摩擦力是阻碍泥料前进的不利因素,应设法减小泥料输送时所产生的摩擦阻力。因此,螺旋绞龙制作时应保持表面光滑连续。真空度也是影响成型产量和质量的重要因素,特别是高挤压力成型的薄壁制品。其主要有两个方面的作用,一方面,真空度高可以合理增加成型阻力;另一方面,真空度愈高,泥料中的空气含量愈小,泥料的成型性能得到改善,泥料易被压缩,坯体密实度高。
1.2原料的成型性能
不同地区的原料其成型性能不同,对挤泥机的产量和质量的影响也很大。一般来说,原料塑性指数在10~15范围内是较为理想的成型区域,无论是对产品质量还是产量的提高都是有利的,也是经济的。塑性指数低,原料颗粒之间的粘结力则小,将会导致成型困难,坯体质量差,若用于制砖,则需要在高挤压力、长绞刀、低绞刀转速下成型,而且产量低。在没有其他添加剂的情况下,在目前的技术装备水平下,塑性指数低于7的原料很难成型,一般不能作为制砖原料。高强压力下,不排除其成型的可能性,但产量低、成本高。对塑性指数过高的原料,其与绞刀、衬套之间的附着力强,原料附着在绞刀轴、绞刀、衬套表面,使有效输送通道截面减小,阻力增加,降低了挤泥机的挤出效率,产量很低。对于塑性指数较高的原料,为了改善原料的成型性能,必须降低塑性指数,使其塑性指数向10~15的范围内靠近,达到质量与产量的最佳结合点。降低原料塑性的方法是掺入炉渣、煤矸石、粉煤灰等塑性指数低的原料;增加塑性的办法通常采用对原料进行陈化处理、减小原料粒度、充分混合搅拌、掺入高塑性原料或掺入增塑剂等办法。
1.3设备故障率
提高设备的完好率是保证挤出机高产稳产的基础。如果设备频繁发生故障,则停机检修耽误的生产时间多,产量自然上不去。造成设备故障和事故的原因很多,主要有以下几个方面。
1)不及时清理废料。特别是有效露天作业的车间,因故停机,设备里有泥料,如不及时清理,泥料变硬,在开机时容易造成机械事故,损坏搅拌机大轴和搅拌刀、螺旋绞刀及机口等。
2)违章操作设备。有些砖瓦厂为了追求产量,长期使设备超负荷运行。采取加大保险丝,甚至用铜丝代替,或用木棍顶住启动器等办法,使电机失去过载保护不能跳闸,造成烧坏电机,甚至烧坏电源变压器等故障。
3)供料方式不当。有些企业采用直接对搅拌机喂料或者用推土机把料直接推入给料的方法供料,造成搅拌机或者给料机上料不均匀,引起各种故障。
4)无必要防护装置。一些企业因陋就简,一些设备缺乏应有的防护装置,如带传动无防护罩、破碎机和搅拌机无挡板等,容易造成人身和各种机械事故。
1)冬季停产检修不认真。砖瓦厂冬季停产检修是保证设备下年度安全、可靠、高效云装的基础。一些企业不认真制定检修计划,明确责任,严格检查验收,如应该大修或更换的部件却未列入检修计划,重点部位检修措施不当,检修马虎,遗漏项目,造成投产后各类设备事故不断发生。
2)设备日常维修差。由于制度不严或责任不明确,某些企业忽视设备的日常维修,不及时检修、注油及调整关键部位,致使机械事故多,产量下降。
3)备件不足。有的砖瓦厂对常用备件无计划、无准备,以致设备零件失效后无备品更换,不能保证机器的正常运转。
4)缺乏设备检修计划。有些企业无大、中、小修计划,不能及时发现问题和排除隐患,保证设备的完好状态,造成事故频繁发生。
5)维修使备件选材不当。如搅拌刀、螺旋绞刀、打泥板、托辊轴等零部件,应当根据各自的功能选用性能优良的材料。
1.4操作技术问题
优良的设备只有配备专业、高水平的人员操作,才能发挥应有的功效,如果操作者没有足够熟练技术,也难充分发挥设备的性能。
机口工不能果断处理挤出机运行中的各种情况,如切条不准、泥头过长、泥条过短等问题,直接影响了挤出机的效率。
有的看水工技术不熟练,给水不均匀,如洒水孔堵塞,使泥料湿化不均匀,泥料混合效果差,既影响坯料的质量又影响生产效率。
1)操作工责任心不强。设备各岗位的操作者应具有较强的责任心,做到眼到、腿勤、手快,对给料机闸板、料箱、输送机和给料机的头、尾轮、切坯机钢丝、各部位间隙和胶带跑偏等做到勤清理和勤调整,如果做不到这一点,就会直接影响供料和出坯速度。
2)劳动纪律不严。有的企业劳动管理制度不健全,或制度执行不力,无岗位责任制和考核奖惩制度,工人出勤率低,或出工不出力,串岗串位,导致设备低运行,不能发挥挖掘设备应用的能力。
1.5生产管理问题
科学严格管理是提高产品质量和产量的前提。如果生产不实施科学组织,管理混乱,设备再好、工人技术在高也是徒劳的,产量和质量照样上不去。
1)晒场面积不够。对砖坯自然干燥而言,没平方米有效干燥面积能干燥的砖坯数一般为1200~1500块。因此,砖瓦厂要根据年产量准备足够的晒场。
2)干燥设施不力。自然干燥所用的干燥架蓬的排水和道路状况十分重要,它是使场地充分发挥干燥能力的重要条件。
为了保证设备的完好状态,必须加强相应的设备管理。如建立设备档案,制定大、中、小修制度,建立健全设备的维修保养负责制以及各种考核制度等。
一些企业质量意识不强,不重视质量管理,不重视对工人的培训,不认真建立管理制度和生产责任制,会使产品质量下降,损失率高,废品多,自然生产效率上不去。
2提高挤出机生产产量的措施
提高挤出机的产量应从上述各方面入手,全面协调,综合治理。其中,对设备进行科学调节和精心操作尤为重要和直接,在这方面,可采取以下措施:
a)保持泥料含水率均匀。泥料进入挤出机前应经过破碎和搅拌,使泥料充分混合湿润,含水率均匀。
b)实时而准确低调整机口所需的润滑用水量,确保泥料由机口挤出时的充分润滑,降低泥料出口的阻力。
c)适当加大受料箱的长度,以减少泥料堵塞。
d)采用双压泥板装置,适当增大压泥板安装角度。压泥板安装角度一般介于450~500之间为宜,尽可能采用500。
e)采用合适的压缩比,一般压缩比以2.5~4.0为宜。当压缩比超过4时,应采用圆柱-圆锥组合泥缸加以调整。
f)加大绞刀的螺旋角,但一般不超过230。
g)在一定范围内提高绞刀的转速,以绞刀外缘线速度不大于
h)保持关键部件的间隙,螺旋绞刀与泥缸衬套的间隙,螺旋绞刀与压泥板的间隙,最好保持在
i)选择适宜的机头尺寸与机口尺寸。一般机头工作长度选在
j)及时更换已磨损的螺旋绞刀。加工绞刀时,前后结合处要对准、过度平滑,并使螺旋绞刀的主轴中心与机口中心重合,使用钢板焊接不铸造绞刀产量要高。
k)上道工序供给的泥料,应指向主压泥板一侧,切勿指向副压泥板一侧。因为主压泥板轴上装有三块压泥板,副压泥板轴上仅有两块压泥板,而且主压泥板的转速不副压泥板的转速要高20%左右。因此,主压泥板将由受料口进入的泥料压向螺旋绞刀空间的效果要大于副压泥板。上道工序的胶带输送机按抛物线方式将泥料送入受料口,应将落料点落在主压泥板上。
3结束语
螺旋挤出成型工艺是制砖工业中应用最为普遍,影响最为深远的一项技术,也是制砖工业的主流技术。它有两个显著的特点,一是能连续作业,产量大;二是成型压力容易实现,只需要调节成型阻力就可以达到生产不同产品的目的。影响挤出机产量和质量的因素复杂,既有设备问题、原料成型性能问题,又有操作技术问题、生产管理问题。提高挤出机的产量,必须多管齐下,并头齐进,优化设备参数,加强设备管理,加强生产管理,这样才能使挤出机发挥最佳性能,确保挤出成型工艺高产稳产。
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