23第四章 4节12纸页成形与脱水长网910.docx

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23第四章4节12纸页成形与脱水长网910

一、课题：

第四章纸的抄造第四节纸页的成形与脱水

二、教学目的：

通过学习，使同学们

1、掌握网部的基本构造；

2、掌握纸浆上网的要求；

3、了解网部各脱水元件的作用机理；

4、了解长网成形的流体动力学

5、掌握长网、顶网结构、成形原理及脱水能力及影响成形因素

三、课时：

2h第23次第7周星期五4月11日C25、C26（1.2节）

四、课型：

新课

五、教具：

电脑、投影仪、白板笔

六、重点：

着网点与浆网速比选择、长网的基本结构、纸页成形和脱水过程

七、难点：

长网的基本结构、长网、顶网纸页成形和脱水过程、影响成形的因素

八、教学过程：

1、导入：

同学们，我们在纸的抄造第三节学习了

1、流浆箱的基本组成及作用：

布浆器—纸料的分布装置；堰池——纸料的整流装置；堰板—纸料的上网装置

2、布浆器组成：

总管+均布元件

3、锥管布浆器由过渡管、锥型总管、布浆元件（支管、孔板、管束）和回流装置等主要部件所组成

流浆箱属于网部最前端，网部除了流浆箱还有长网及压榨部。

网部最长的一部分的组成结构原理就是我们今天要学习的内容。

请同学们翻到教材请同学们翻到教材第四章纸的抄造第四节纸页的成形与脱水144页进行新课程的学习。

2、课程大纲：

（详细内容见课件）（主要以讲授为主，辅以图表）

主要内容：

●一、网部的作用

●二、纸浆的上网

1、着网点

2、浆网速比（重）

●三、长网成形过程的原理（重、难）

1、长网成形的流体动力学

2、长网的基本结构

3、长网部纸页成形和脱水过程

4、影响成形的因素

5、顶网主要结构与成形原理及脱水能力

同学们，网部又称成形部，是造纸机上最为重要的一部分，纸料悬浮液在其上面形成纸页，成纸质量和纸机的正常生产都与成形装置的操作有密切关系。

湿纸幅一旦在成形装置成形后,纸张中的纤维交织状态便基本定形,纸张的基本物理性质也随之确定下来,随后的造纸机的压榨/干燥和压光等过程只能有限地改善已成形的纸幅性质。

流浆箱堰板喷射出来的浓度为0.4～1.0%的浆料------在运行过程中逐步脱水形成干度16～20%左右的湿纸页，到压榨部。

网部的脱水量很大占整个纸机脱水量的90%以上。

主要作用是：

1、获得成型良好的湿纸幅

纸幅的成形是一个复杂的过程，通常可简单地看成纤维逐渐沉积到成形网网面上，相互错综交织成一个薄层的结果。

要获得组织均匀的纸幅，除了需要性能良好的流送设备外，还需要使纸料在成形网面上进行合理的脱水过程。

一般可通过控制网速和上网浆速的差值、网案的摇振及选用适当的脱水元件等方法，使纤维悬浮液在纸幅成形过程中，既相对平静又有一定的湍动，从而使沉积的纤维分散均匀，无絮团；同时又避免不适当的过急脱水，使纸料中的胶料、填料和细小纤维流失过多，造成纸幅的两面性质的差别。

2、把已成形的纸幅脱水到一定的干度

湿纸幅初步成形后，一般需要通过强制脱水的方法（真空抽吸、压榨等）来达到一定的干度或湿强度，从而能从成形网面剥离下来。

网部的作用：

●1、获得组织良好的湿纸幅

●2、把已成形的湿纸幅脱水到一定干度

●3、改善纸页性能

●4、减少纤维和填料流失

●5、向压榨部传递湿纸幅

二、纸料上网

（一）着网点的选择

☐调节堰口上下唇板的相对位置，可以改变喷射角，从而改变浆料的着网点

☐长网部的上网区存在四个着网位置

☐在胸辊中心线前（Ⅰ区）

☐浆料喷到这个位置上，尚未达到网案平面，所以要随胸辊作圆周运动，在离心力的作用下浆料将溅起，使上网浆料的表面不稳定。

这是不可取的。

☐胸辊中心线到成形板附近（Ⅱ区）

☐这正在胸辊的抽吸区，浆料一上网就受到强烈的脱水作用，其结果是纤维出现竖排，影响纸页的强度；另外，此时浆料的自由表面不平稳，浆料层厚薄不一，不能形成均一的组织；由于过度的脱水，细小纤维和填料微粒流失大，造成纸页两面差大；又由于浆料的重力以及流体的冲击力，在胸辊与成形板之间的网子下陷，在浆料到达网上上行段时将出现跳浆现象。

因此，该区域也不能选为着网点。

☐成形板前缘附近（Ⅲ区）

☐此处受胸辊抽吸的影响较小，加上成形板的遮挡，此处不会产生剧烈的脱水。

另外，由于成形板的承托，此处的网面也不会下陷

☐成形板上（Ⅳ区）

☐此处距堰口较远，在此着网正是喷射角最小的时候，由于成形网与浆料形成一个狭小的楔形区，空气因受到成形网和浆料的带动进入楔形区，从而进入浆料中，在网上形成气泡，严重影响纸页质量。

（二）、纸料上网--浆网速比

☐浆速指纸料从堰口喷出后着网前的喷射速度

☐网速指成形网的运行速度

☐Vm=KTVC

式中：

☐Vm—上网浆速（m/min）

☐VC—网速（m/min）KT—浆网速比

☐当KT=1时，由于浆网之间的速差为零，无剪切力的作用，已分散的纤维再絮聚，在纸上形成云彩花；

☐当KT＞1时，网上自由表面不稳定，出现向前涌的波纹，纤维在网上横向排列较多，如果上网浆料脱水较快，就容易产生纤维卷曲或垂直于网面；

☐当KT＜1时，由于网速大于浆速，浆料上网后受到网子的牵引，使上下液层之间产生剪切力，减轻纤维再絮聚的机率。

形成的纸页匀度较好。

☐KT不宜过大，否则，纤维纵向排列过多，造成纸页纵横向强度差别过大，一般控制KT=0.83-0.93

三、纸页的成形与脱水

（一）长网成形过程的原理

1、长网成形的流体动力学

2、长网的基本结构

3、长网部纸页成形和脱水过程

4、影响成形的因素

（二）顶网成形原理

1、顶网成形过程与长网成形过程的差异

2、双网脱水区的脱水原理

（三）夹网成形原理

1、夹网基本原理

2、夹网常用的脱水元件

3、Optiformer成形器高速成形脱水过程和特点

（一）长网成形过程的原理（重、难）

1、长网成形的流体动力学（难）

2、长网的基本结构

3、长网部纸页成形和脱水过程（重）

4、影响成形的因素

1、长网成形的流体动力学：

☐三种主要的流体力学过程：

泄水、定向剪切、湍动

☐三种同时存在和发生，在时间和空间上都不是均匀分布的。

长网成形的流体动力学：

（1）泄水

☐泄水：

水通过成形网的流动，水流方向基本上是垂直的。

流速随时间而变化。

☐作用：

纤维悬浮体脱水，使纸浆中的纤维沉积到成形网上成为积层。

按两种机理：

过滤和浓缩来进行。

☐过滤机理：

当纤维易动或可以无涉地自由运动时发生过滤，起着匀布和逐层沉积的作用。

☐浓缩机理：

纤维交织成网络状态，不易动时发生浓缩。

纤维网络和积层随着浓缩的过程被逐渐压紧。

☐两种机理同时存在，但成形的过程中要避免使浓缩机理成为主要泄水方式，主要是避免纤维网络进一步絮聚成纤维团沉积在成形网上，故在成形区段采用适当的元件和措施来产生适当的定向剪切和湍动，特别是湍动，使泄水方式主要按过滤的机理来进行。

☐措施：

降低纸浆上网浓度，改善成形器的脱水能力。

（2）定向剪切

☐指尚未泄水的纤维悬浮体中的剪切流，有清楚可见的流动方向和平均流速的梯度。

☐作用：

主要是分散、定向和浓集作用。

就是将积层中的沉积纤维顺优势方向排列。

（3）湍动

☐指未泄水的自由悬浮体流速的无定向波动。

☐作用：

分散纤维网络，并在有限程度上使纤维在悬浮体中移动，从而降低悬浮体的絮聚程度，作为定向剪切衰减的手段。

2、长网的基本结构

☐网部最前端的辊子是胸辊，最后面的辊子是伏辊与驱网辊。

☐脱水元件：

成形板、脱水板、案辊、挡水板、真空吸水箱；

☐顶网成形器、水印辊（又称整饰辊）。

☐导辊、校正辊和张紧辊。

长网成形器（沅纸2640mm纸机）

☐长网纸机网部由若干辊子、脱水元件以及一条或多条无端长网构成。

网部最前端的辊子是胸辊，最后面的辊子是伏辊与驱网辊。

在胸辊与伏辊之间，装有成形板、脱水板或案辊、挡水板、真空脱水元件，有的还装有水印辊（又称整饰辊）。

为了保证网子的正常运转，还有导辊、校正辊和张紧辊。

1胸辊2成形板3沟纹案板4案板5湿吸箱6真空吸水箱7真空伏辊8驱网辊9导网辊10张紧辊11校正辊

沅纸公司2640mm纸机即为典型的长网纸机，其网宽为3100mm，脱水元件由成形板、脱水面板上有3条和5条的条型脱水板、低真空吸箱和平面吸水箱及真空伏辊等组成，配备了自动张紧器和自动校正器及网子跑偏报警装置。

3、长网纸机纸页的成形和脱水过程

☐在长网部纸页成形和脱水过程中，纸料首先从流浆箱堰口流出，以一定的速度和角度喷到长网的网面上。

其后，纸料受到长网网下脱水元件（如案辊、案板、真空吸水箱和真空伏辊等）的真空抽吸等产生的过滤作用，脱去大部分水分而使纤维和添加物沉积到网上，形成了湿纸幅。

长网纸机纸页的成形和脱水过程

4、影响成形的因素（重）

（1）、纸浆浓度：

浓度越低成形时间越长，但更有利于纤维的分散。

☐磨木浆（纤维较短）为例：

☐浓度为1%时，扰动的影响消失后絮聚时间约100毫秒，浓度为4%时仅1毫秒，而浓度为0.5%时则可达500毫秒左右。

☐所以，低的浓度有利于纤维较好的分散。

☐当成形器有足够的脱水能力时，采用较低的纸浆上网浓度以便在纤维分散较均匀的条件下进行成形过程。

对于生产低定量的薄纸时及采用某些长纤维和粘状打浆的纸浆时则更须采用较低的上网浓度。

（2）、脱水速度：

成型初期脱水平缓，有利于纤维更好的分散。

☐1、初始脱水速度大时，使由流送部分带来的纤维分布上的缺陷（如果有的话）被迅速地固定下来，使纤维和细微物质流失增大和湿纸幅的网痕增强，还易于在纸上产生针孔，这些针孔是高速水流直向地通过积层的结果。

☐2、初始脱水速度大还会使积层下部被压紧得较结实。

使积层上部未泄水的自由悬浮体进一步泄水较难，结果是以后的纤维沉积速度降低，成形过程的时间相对地被拉长。

☐因此，除了某些薄纸外，通常都采取措施来减缓初始脱水速度，使成形过程初期的脱水比较平缓。

在较平缓的初始脱水速度下，可使积层下部纤维排列的方向性较易得到控制，减少纤维沿垂直于成形网面的方向排列的趋向，有利于泄水中使纤维较好地分散。

（3）、浆网速差：

速差越大纵向定向剪切力越大

☐浆网速差是施加定向剪切的一种措施。

☐浆网速差大，纵向的定向剪切也大，纤维沿纵向的排列方向性也强。

但这种方向性自积层的靠网一面起距成形网越远就越弱。

☐浆网速差产生的定向剪切对未泄水的自由悬浮体中纤维的分散也有好的效应。

☐浆速比网速稍微快一些或慢一些都反映出成形过程中纤维匀布有所改进。

浆网速差过大对成形的影响是不良的。

在大多数情况下，采用±5%以内的浆网速差率。

（4）、成型网：

与有效流能面积和网目尺寸有关。

☐成形网是参与成形过程必不可少的元件。

☐纤维悬浮体在成形网上的脱水与成形网的有效流通面积和网目尺寸有关。

☐有效流通面积是指单位成形网面积中所有网孔面积之和，而网目尺寸是单个网孔的具体尺寸。

在相同压差和流阻的条件下，有效流通面积大时，脱水速度也较高。

有效流通面积相同而目数较多时，说明网孔的尺寸较小，脱水速度将因流阻之增大而降低。

选用目数亦即网孔小而密的成形网时，可得较缓和的脱水，而悬浮体中的纤维在沉积过程中有较多的受到匀布的机会，细小纤维和细微物质的积留也较多。

（5）、纸浆温度：

温度越高脱水速度增大。

☐纸浆温度的提高可使悬浮体中水的粘度降低。

纤维三相悬浮体，因为其中不可避免地或多或少地会有空气存在。

提高纸浆温度有利于悬浮体中气相在体积增大较迅速的条件下较快地逸出，使流送部分或附属的除气装置有较好的除气效果。

但是，浆温提高也造成了细菌繁殖的有利条件，易于在纸浆中形成粘液状的腐浆并在管道和机器中附集成垢，降低纸浆质量或在成纸中造成次废品。

在采用网下白水封闭循环系统时，浆温的提高所形成的上述问题更易发生。

5、顶网主要部件与成形原理

●1）顶网主要部件

●2）顶网成形过程与长网成形过程的差异

●3）顶网成形脱水原理

●4）脱水能力

●5）可调参数

●6）成形箱的可调刮水板功能

●7）主要参数

●8）主要联锁条件

1）顶网主要部件：

●岳纸公司5280mm纸机的网宽为5850mm，设计车速1300m/min，主要生产高档静电复印纸和胶版纸。

●主要棍子：

●1成形板2湿吸箱3低真空箱4湿真空箱5顶网真空吸水箱6分离箱7成形箱子8高真空箱9胸辊10导网辊11外张紧辊12内张紧辊13校正辊14驱网辊15伏辊16导入辊17校正辊18导网辊19导网辊20顶网清洁箱

●主要脱水元件：

●顶网吸水箱（图4-4-21中的5）：

顶网吸水箱由撇水区、真空一区、真空二区组成，在操作侧一般有视镜，可以看到三个区的脱水状况；

●底网成形箱（图4-4-21中的8）：

有10把可加载刮刀，对成纸的匀度影响很大；

●分离箱（图4-4-21中的6）：

通过真空抽吸作用，使湿纸幅贴着底网，与顶网分开，若分离箱真空过低，可能造成湿纸幅跟着顶网走，形成“飞浆”。

2）顶网成形过程与长网成形过程的差异

●下网的脱水过程和原理与长网纸机类似。

●长网机上的成形过程是一个阶梯式的滤水过程。

●纸幅靠近网面部分的浓度较高，正面则仍接近流浆箱上浆的浓度。

在上网成形器的预成形段，也类似于长网机的网部前端。

纸料的网面受到强烈的脉动压力作用，首先脱水；而正面仍然保持着流浆箱上浆时的浓度。

当纸料从预成形段进入双网区后，两面都受到剪切力的作用，但是从双网区脱水的分布来看，正面受到的剪切力更强烈，此时正面的脱水才刚刚开始。

这种正面的“后脱水”作用，弥补了两面脱水的差异，这就是顶网成形器改善纸页两面性质差异的主要原因之一。

●3）脱水原理：

●顶网：

经过底网预脱水的浆料悬浮物进行顶网脱水。

顶网真空吸水箱3个真空箱脱水，顶网和底网在顶网真空吸水箱前接触。

●经过胸辊、成形板，刮水板和湿真空箱预脱水，流浆箱流量的50-60%通过底网脱除。

●4）脱水能力：

●顶网脱水能力取决于流浆箱的能力，其脱水量为流浆箱流量的25-40%。

●顶网能脱除的总白水量如下：

（相对于100%流浆箱的流量）

●与长网机相比，减少了浆道、两面差、细小纤维留着率、纸面掉毛掉粉现象，纸页的匀度和灰分分布均有很大的改善。

●5）可调参数

●1、底网可调参数：

●湿真空箱的真空度

●唇板开度

●着网点。

●2、顶网可调参数：

●顶网真空吸水箱真空区的真空度，

●导入辊和顶网真空吸水箱的位置

●底网成形箱单个刮水板的软管压力

●6）成形箱的可调刮水板有以下功能：

●1、刮水板1-3：

补偿进来层面的高差

●2、刮水板4-10：

产生脱水压力

●3、气动压力：

保持脱水压力恒定。

●4、刮水板改变其自身的悬挂高度，防止产生压溃。

●7）主要参数：

●1、真空度（必须在开机时进行优化，它与定量和浆料组分有函数关系）：

●第一真空区：

7-8kPa

●第二真空区：

10kPa

●第三真空区：

15kPa

●分离箱：

25kPa

●2、成形箱刮水板压力（根据不同纸机条件进行优化）：

●1区：

1#和2#4.5kPa

●2区：

刮水板3#7.0kPa

●3区：

刮水板4#7.0kPa

●4区：

5#和6#10.0kPa

●5区：

7#和8#12.0kPa

●6区：

9#和10#13.0kPa

●8）主要联锁条件：

●1、网子同步后才能将顶网置于操作位置。

●2、只有当顶网浆料上网后成形箱刮水板才能加压。

●3、下列原因引起网子传动故障，停掉浆泵：

●刮水板释压，且顶网回到静止位置。

●当顶网离开操作位置，水分离器（顶网真空吸水箱）的气动密封系统释压。

3）小结

1、网部的作用：

获得组织良好的湿纸幅，把已成形的湿纸幅脱水到一定干度，改善纸页性能，减少纤维和填料流失，向压榨部传递湿纸幅

2、长网成形的流体动力学：

3种主要的流体力学过程：

泄水、定向剪切、湍动

3、浆网速比：

KT=0.83-0.93

4、网部：

最前端胸辊，最后面伏辊与驱网辊；脱水元件：

成形板、脱水板、案辊、挡水板、真空吸水箱；顶网成形器、水印辊（又称整饰辊）；导辊、校正辊和张紧辊。

5、长网部纸页成形和脱水过程：

上网段、成形脱水及高压脱水

6、影响成形的因素：

纸浆浓度、脱水速度、浆网速差、成型网及纸浆温度

7、顶网成型器组成、原理及脱水能力？

九、作业：

●1、网部的作用及长网的基本结构？

●2、长网纸机纸页的成形和脱水过程？

●3、影响网部成形的因素有哪些？

●4、顶网成型器组成、原理及脱水能力？

十、教后记：

1、打有准备之战。

每天坚持在早上上班前即车上看教案，先自己弄懂再让学生能知晓。

这样才能做到让学生信服。

使学生能够对老师更加喜欢与尊重。

故对教材的理解与对知识的掌握很重要。

2、注意重、难点与需要了解的内容的一个时间分配。

一般难懂且重要的则多花时间，知道同学们能够理解为止。

要多观察他们的情况，公平公正对待每一位学生。

哪怕还有一个学生不懂，可利用下课时间不厌其烦为他讲解。

（如Vm=KTVC浆网速比，有学生总是不能理解，下课后讲了3次终于让他弄懂）没有差学生，只有进步慢的学生。

3、本次课程内容不多，但是很有实际意义。

特别是对长网设备（辊子与脱水元件）的认知，之前在一抄实习为本次课程打下好基础。

故打算等讲完网部与压榨后再去车间进行一次认知实习，再对网部进行一个强化记忆。

4、进车间实习也是对自己一个了解与掌握，多向现场的专家学习，这样才能够更新自己的知识面，车间技术人员对纸机整个系统的掌握程度“信手拈来。

”本人对纸机了解不够，多向他们学习。

每次做好笔记。