造纸靴式压榨与国产化——淄博泰鼎机械科技有限公司

造纸靴式压榨与国产化

                     

                   淄博泰鼎机械科技有限公司   诸葛宝钧

一、 造纸靴式压榨的发展简史

压榨部是造纸机生产线最关键的部分之一。除了纸张的匀度、

横幅定量差等少数指标，其余的与造纸机有关的指标几乎都与压榨部有关。而作为压榨部的主要功能压榨脱水的理论基础是压榨冲量。即压榨冲量=纸幅在压区内承受的压强×纸幅在压区内停留的时间=压强×=线压力/工作车速。

上述式子揭示了纸机压榨部的参数与压榨脱水量之间的关系。受限于纸幅在压区所能承受的压强，只有加大压区宽度才能延长纸幅在压区的停留时间，提高脱水效果。与拧湿毛巾脱水相似，扭力大而且时间长才能多出水。由于辊式压榨压区宽度仅有40～70mm，而靴式压榨提高到250m～300mm，大大延长了纸幅在压区停留的时间，增大了压榨冲量，提升了脱水效果。

世界是上最早的靴压是上世纪80年代美国Beloit敞开式靴压。1984年VOITH推出封闭式靴压辊；1996年推出配置分区可控中高辊的NipcoFlex靴压。VOITH靴压于上世纪90年代投入使用。Valmet靴压于1983年进行技术研发，1990年和1996年分别安装于板纸机和文化纸机。我国南平纸业是较早使用Valmet靴压的公司之一。国内自1998年开始在高速大型文化纸机上使用靴压。2016年我国已有250多套靴压用于各种纸机，近几年国内已使用靴压数量越来越多。尤其是新上的大型纸机，靴压是必配的关键部件。

在世界上最先进的造纸生产线引入国内以来，我国造纸机械行业奋力拼搏，负重前进，已有相当大的竞争力。随着造纸机最关键三大件流浆箱、靴式压榨和压光机的技术突破，我国高速大型纸机已初露真容，指日可待。

二、 国内靴式压榨发展情况

多年来，各大专院校、科研院所的专家教授以及使用国外靴

式压榨的专业人员已发表了若干有关靴式压榨的论述文章，对于广大造纸机械行业的有关人员起到了良好的启蒙作用。但要把靴式压榨变成中国人自己的产品并得到国内外造纸企业的认可，则是“路漫漫其修远兮，必将上下而求索”。

国内有关企业自本世纪初即开始研发靴式压榨，做了大量的有益探索，并取得初步成效。我公司对靴式压榨也是早有关注。在各级领导和造纸行业朋友的鼓励关怀下，泰鼎公司研发的配置分区可控中高辊的用于玉田顺发5660/1000纸机四辊三压的靴式压榨于2019年上半年投产。

靴压与纸机运行情况大大优于原来的期望值。该纸机在施胶机等进行改造和并优化调整后，正常车速950～970m/min，线压1000kN/m以上，用全国废纸浆生产70g/m²低定量箱板纸，质量良好。

在此，我们向敢于吃螃蟹、大力支持国产靴压的河北玉田顺发纸业致敬，并表示深深的谢意。该机也是与许昌中亚三方共同合作的成功案例。玉田顺发这台纸机生产线的特点是：纸机全国产，原料全国废，产品低定量，质量优良，供不应求。该机采用了泰鼎靴式压榨和压光机，压榨部、施胶机和卷纸机的液压控制系统也均由泰鼎提供，整机自动化水平有一定提高。

三、国产靴式压榨成功投产的意义

玉田顺发纸机的成功，标志着我国5660幅宽，车速1000m/min的纸机完成了破茧化蝶，这个坎算是过去了。2021年安徽萧县林平首先推出6660/1000包装纸机，泰鼎获得该机靴式压榨和压光机定单。该机投产后很快达到设计要求，出压榨部纸幅干度52%以上，烘干蒸汽消耗明显降低。泰鼎已获得40余台靴压定单，其中6660纸机靴压近10台。已投入运行的靴压经过与纸机的磨合、调整，均运行正常。

1. 与高速大型纸机配套的国产流浆箱、施胶机已逐渐突破，靴压的成功扫除了我国大型高速纸机的最大障碍。

2．靴式压榨的优点大家已耳熟能详。尤其是大幅降低蒸汽消耗，降低能源成本是当下造纸企业的迫切需要。国家要求纸厂煤改气，使用靴压势在必然。

3．使用靴式压榨明显改善了纸机运行质量，利于提高车速，提升成纸品质。

4．由于国产靴式压榨价廉物美，可大幅减少进口靴压的设备投资并降低纸机和厂房的成本。

四、靴压研发的思考

身着绿色军装的世界著名科学家、国家杰出贡献科学家、两弹一星元勋钱学森在人民大会堂的颁奖会上曾经说，我们所做的只是把前人的研究成果付诸实施，用于实践而已。

靴式压榨是液体静压支承原理和液体动压支承原理的特殊应用。我们应感谢牛顿、雷诺、柏努利等科学家给我们提供了锐利的理论武器。美国Beloit首先用动压支承原理发明了可控中高辊，其功能类似于游泳辊。用靴套代替金属辊壳，动压支承板圆弧内凹变成靴板，即组成了靴压辊。而静压支承原理用于分区可控中高辊，彻底解决了任何幅宽、任何车速、任何线压的压光机纸幅厚度控制的问题。作为靴压辊的配对辊，可以不受线压力大小的限制，完全满足大幅宽、高线压的承载要求。对于液体动静压支承的充分透彻的学习理解，融汇贯通，是设计研究靴压的基础。否则只能是照猫画虎，瞎子摸象，不得要领。

靴式压榨的液压控制系统是非常复杂的液压控制装置。其油箱容积达到20多立方米。管路复杂，占地面积大。其控制功能主要有：靴板的动静压润滑、靴压辊冷却、润滑；靴板加压控制。配对分区可控辊的静压支承控制与冷却。总之，液压控制是靴式压榨的灵魂与核心技术。对于液压控制系统的深入学习研究，灵活运用，是做好现代机械设备的重要条件。

大型靴压辊和配对辊支承梁承受125t/m的巨大载荷，其强度、刚度和安全性至关重要。为确保安全可靠，只好在12000t压力机上采用热模锻，虽然费用较高，但用户放心满意。

靴板是靴式压榨的关键件，其曲面设计与加工精度直接影响脱水效果与靴套安全。我们利用数控龙门刨铣磨床，对数控系统进行改造并增加抛光研磨装置，很好在达到了设计要求。

靴式压榨的分区可控中高辊辊壳属于大型精密壳体零件，对靴压的运行精度与稳定性具有决定性的作用，精度要求很高。我们与机床厂联合研制的深孔镗珩机床，内孔加工范围Φ1250×10000mm。玉田顺发内孔Φ1200×6200mm的辊壳加工后达到了圆度0.020mm，锥度＜0.05mm，粗糙度0.3μm的高精度。辊壳外圆喷涂陶瓷精磨装配后，外圆跳动0.025～0.04mm，精度达到国际先进水平。

靴式压榨的传动齿轮箱也是一个关键部件，对靴压的正常运行影响很大。我公司在全面对比各种现有产品的传动结构的基础上自主研发生产了系列化齿轮箱，使用效果良好。

工欲善其事必先利其器。我公司已配备适于加工10m以上幅宽压光机、超级压光机和靴式压榨的各种数控机床与专机。三十年磨一剑，公司带出了一支优秀的研发设计团队，磨练出一批技艺精湛的加工、安装调试工匠，新建了几万平方的新厂区，初步形成了专门研发生产在线压光机、超级压光机和靴式压榨的加工基地，以满足国内外造纸行业的需要。

五、结束语

雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。中国的大纸机工程正勃然兴起，与世界先进水平的差距在快速缩小。下面以清华大学黄靖远、重庆大学龚剑霞、哈尔滨工业大学贾延林主编的《机械设计学》中的一段话作为结束语，也是对我们今后的警示和鞭策。

“……有人想用通过鉴定的方式来证明产品设计的成功，有人想通过获取各种展会的奖项来证明其成功。实质上真正的检验是市场。

市场检验是彻底的、全面的。设计上的任何一种缺陷都将在市场上暴露无遗。

市场检验是公正的，消费者不会牺牲自己的利益而说昧心的假话。

市场的检验是残酷的，产品的任何缺陷和不足都有可能被市场拒绝，以至造成企业的破产。

……因此只有老老实实地提高产品的质量和从技术上提高产品的竞争力，才有可能通过市场的考验。”       

 

参考文献

[1]卫海明：靴型压榨技术在国内纸厂的应用综述，

中华纸业 2016年7月，第14期。

[2]黄靖远、龚剑霞、贾延林，机械设计学，第2版。