一、光辊的粗糙度和中凸度
面粉厂为能大比例提取低灰分的高等级面粉,须采用分系统逐步研磨的制粉工艺,由皮磨剥开麦粒刮下胚乳,经筛分和精选后,在心磨系统中逐步磨细制成优质面粉。为尽量避免混入心磨中少量的胚芽和麦皮被磨碎混入面粉,占磨粉机总接长约2/3的渣磨和心磨,大都配用光辊将胚乳逐步磨细,并将麦皮和胚芽碾压成片状在平筛中筛分。为能尽多地剪切而不是挤压对胚乳颗粒进行破碎,光辊的两辊具有1.25-1.5:1的速比,表面具有Rz>6.3µm的粗糙度。光辊工作时受挠曲变形等原因的影响,使得中段的轧距略大于两端。为避免轧均而影响磨研效果,光辊的表面应具有中凸度,两端与中间的直径差约为12.5-45µm。加工中凸表面的拉丝磨光机的价格昂贵,所以一般均采用普通拉丝机,在光辊两端各磨出一段锥面的方法替代。粗糙度和中凸度是光辊表面加工的重要技术要求。
二、喷砂处理的粗面光辊
磨光后的光辊再经喷砂等方法处理,以增大表面的粗糙度,以往称为无光泽面处理,也有人将处理后的光辊称为磨齿辊。这两种称谓似均有欠妥之处。金属表面加工至镜面的光洁后,如继续进行超精细研磨,也将失去光泽而呈现雾状表面;磨光后的磨辊喷砂处理不当时,往往失去光泽而粗糙度基本不变。微观上的“麻”与“光”系相对而言,并无明确界限,用麻表示粗糙度大不够确切,而齿则一般用于描述均匀排列的凸出物,不宜表示微观为丘陵状凸凹不平的表面。粗糙化处理的光辊是适应20世纪后期国际上的短粉路工艺的发展应运而生的。以前国外大型粉厂盛行轻磨细研的长粉路,心磨多达10余道,为避免麦皮被研碎混入好粉,磨辊的表面大都追求高光洁度。我国曾应用多年的前路出粉工艺,为增强心磨的磨研效果,全部采用齿数>9牙/cm的细芽齿辊。高光洁度的光辊和细牙齿辊,均不适合短粉路磨制等级粉时心磨的需要。经过喷砂处理表面具有一定粗糙度的光辊,则可以在尽量避免麦皮被磨碎的条件下,大量磨碎胚乳提取好粉。这种在传统光辊的基础上,进行表面粗糙化加工后的磨辊,似以称“粗面光辊”为宜。
三、粗面光辊的粗糙度
粗面光辊的粗糙度标准,目前国内尚无统一认识。早期曾根据国外专家口述介绍,笼统地称为以3-5µm为宜。至于粗糙度检测计量的单位,目前国内学者几乎一致认为,在GB3505表示粗糙度的三种参数中,以采用微观不平度10点高度的Rz,来表示光辊的粗糙度为宜。Rz可用国产的TR100型袖珍粗糙度仪,简便地进行检测。北京潞河面粉公司凸研所曾应用粗糙度仪,切光显微镜和干涉显微镜,对光辊歌面粗糙化处理后的微观形状,进行过较细致的研究。该所的曹升华和王乃扬认为为:磨辊按传统方法磨光后,表面的光洁度为▽7-▽12,Rz值小于3.2µm,微观呈规则的圆形纹理;经精心粗糙化处理后,表面的光洁度为▽3-▽12,Rz值在6.3µm以上,一般在20-60µm,个别高达80µm,微观为相互交叉重迭的多棱形凹坑而形成的麻齿群体。该文是国内已发表最为详细的,有关磨辊表面粗糙化处理的论述,可惜未能结合磨研效果进行后续研究。
四、喷砂粗糙化处理的发展
国内粗面光辊的加工经历了曲折的发展过程。10余年前许多引进设备的粉厂需要更换光辊时,国内尚未能生产优质的光辊喷砂机,不少厂不得不采用磨料耗用量大,而且表面处理不够均匀的轧砂工艺。以后国产的喷砂机逐步普及应用后,在喷砂用的磨料品种上又走了几年的弯路。起初多数厂家都是参照磨辊磨光砂轮的规格,选用粒度为20-30#的黑色碳化硅磨料。磨辊表面的材料为冷硬铸铁,磨削加工时选用高硬度脆性磨料的黑碳砂轮,无疑xx是正确的。但磨辊喷砂处理时则xx不同,高脆性的黑碳颗粒极易因与磨辊高速撞击而破碎。因此不仅磨料的耗用量大,而且混在磨粒中未及时分离排除的细粒,还将影响已加工完的粗糙面。经多年摸索,目前各厂都已改用绿碳、黑碳、白钢玉和棕钢玉,在这4种磨料中,韧性{zg},抗破碎能力强,是以氧化铝为主要成份的棕钢玉,粒度也增大至20#以下。值得注意的是目前市场供应的棕刚玉质量参差不齐,许多产品的棱角很少,严重影响喷砂粗糙化的效果。
五、粗糙化处理方法有待创新提高
机械制造业对金属表面进行加工时,都是在逐步缩小表面的粗糙度,并力求减少加工的工序以提高工效。可见将已磨光的光辊进行喷砂以增大粗糙度,违背了机械加工的常规。这种在国内外本行业通用,但不够合理的粗面光辊加工工艺,能否用一次直接磨削的方法代替,很值得研究。通常磨削工艺学研究的是,如何尽快地获得粗糙度小的光洁面。粗面光辊的加工,应是在保证磨辊形位公差符合要求的条件下,尽快地获得足够粗糙度的表面。两者加工的目的不相符合,但磨工工艺学列举的许多不当的误区,却可供研究运用。例如砂轮的粒度和轴承的间隙过大,工作及砂轮的速度参数不当等,都不能获得应达到的粗糙度。粗面光辊的加工xx可将磨削加工的误区,作为正面经验加以利用,最简便的是研制专用的粗粒砂轮,也可将多种误区的经验同时运用,力争尽早直接磨出大粗糙度的光辊。还可研究拉制超细牙齿辊替代粗面光辊。据曹升华工程师检测计算,喷砂处理后的磨齿辊的齿距相当于33.3牙/cm。采用专用的夹具将多把拉丝刀有序的组合在一起,或改进现有拉丝机的分度机构,都有可能拉出齿距与麻齿辊相当的超细牙齿辊。齿距与粗面光辊相当,齿形排列有序可增强剪切力,所以超细牙齿辊与粗面光辊比较,有可能获得更佳的磨研效果和更长的使用期限。
六、中凸度影响光辊磨研效果
光辊的表面应为两端直径略小于中间的中凸形,用以xx因挠曲变形和热膨胀不均,导致中段轧距大于两端的现象,以保证磨研效果的均匀一致。中凸度的曲率半径很大,不便于测量,通常以光辊中间和两端的直径差的微米数表示。国内学者对中凸度的大小认识不尽相同,以1m长的磨辊为例,小的为12.5-19µm,有的则大至25-38µm或25-45µm。由于实际入磨物的品种、流量和磨研强度等条件的不同,光辊的中凸度应灵活掌握因地制宜制定。受历史条件影响,国内粉厂以往不很重视中凸度,近来则有些矫枉过正,因凸度不当而使中凸磨研强度过大的现象屡见不鲜。许多粉厂为提高光辊表面加工的质量,委托粮机厂或专业单位进行磨光喷砂。由于技术要求不明确和未经检测验收,使用后也未能进行分析研究,所以目前因光辊的粗糙度和凸度不当,而影响制粉工艺效果的现象相当普遍。
七、用两端的锥度替代中凸度
表面具有中凸度的光辊,需用导轨为弧形的专用拉丝磨光机。该机的价格昂贵,而且只能磨出一种固定的凸度,所以目前国内粉厂大都用普通的拉丝机,在光辊两端各磨出一段锥度的方法代替中凸度。为便于检测和向凸度靠拢,锥度的标准用锥面的垂直长度和直径差表示。两端为锥面的光辊,补偿因变形而影响轧距不均的效果,理应不如具有中凸度的光辊。但磨辊热膨胀量{zd0}的两端实心部位,对轧距不等的影响由锥度大体补偿后,磨研效果不均的现象可获得明显改善。如能量体裁衣,根据各道光辊变形的具体情况,分别制定锥度标准,将可获得更佳的效果。光辊的中凸面是否必需弧形导轨的磨床,值得研究。可以考虑运用现代的自控和调速技术,用改变磨辊磨光时的进给量和转速等参数的方法磨出中凸度。这样不仅可以省去昂贵的专用磨床,还可以通过适当调节有关参数,磨出不同凸度的光辊。
八、中凸度的检测
不断地改进中凸度和锥度的测量方法,深入研究它们与磨研效果的关系,是改进光辊磨研效果的必由之路。因精细检测磨辊直径不很方便,所以各厂大都凭经验判定锥度,只有极少单位能够不经常地,用杠杆千分尺测量中凸度。实际上测量光辊的数据,只是各段直径差值的微米数,日常检测时不宜使用通用的精密量具,来获得直径的{jd1}长度。只要在略大于磨辊直径的弓形动中设置一台千分表,即可方便地通过表上示出的数的差值,测得光辊各段的直径差。如能将磨辊放在专用的测量架上,用千分表测出光辊表面的形位公差,将可取得更佳的效果。光辊的中凸度是否适当,最终应通过磨下物的均匀性判定,测定的方法并不复杂。用宽度为光辊接长1/5或1/7的接料盒,分段接取磨下物分别进行取粉率检测,如果各段的数值很接近,则表示光辊的中凸度适当。
九、取粉率的检测
光辊的磨研效果,可通过取粉率的检测取得量化的数据。取粉率的检测方法,可参照原商业部1983年印发的《制粉工艺技术测定方法》,取磨下物的样品称重后,放入已装置规定的筛网的电动粉筛,筛格内放置5个¤6mm的钢球,筛理1分钟后称取筛下物重量。筛下物与样品质量的百分比为取粉率,但因心磨的入磨物中常有上道平筛未筛尽的含粉,所以还得检测入磨的的含粉率,两者之差才能确切表示本道光辊的磨研效果。磨研效果的检测除光辊的质量外,还可综合反映磨粉机的多顶重要技术性能。为能具有通用性和相互间的可比性,检测筛格的筛网不宜按制粉工艺测定的惯例,定为相应平筛粉筛的筛网型号。根据目前国内制粉工艺具体情况,可按郑州粮院已故朱天钦教授主编的《制粉工艺与设备》一书中提出的方法:心磨的取粉率一律用11××筛网检测,各道磨分别具有不等的取粉率要求。考虑到目前国内供应的筛网规格混乱质量参差不齐,所以检测时必须配用可靠的xx筛网,绷装后还应用筛面张紧测试仪和筛网读数显微镜进行检查。
十、提高光辊质量是当务之急
改革开放以来,通过引进先进设备进行消化吸收,我国生产的制粉设备与国际先进水平的差距已逐渐接近。国内主要粮机厂研制成的{zx1}型磨粉机,大都已采用先进的电气式自控变频调整喂料系统,齿楔带快慢辊传动装置。有的还不设手轮,采用国际上{zxj}的电动轧距调节系统。在工艺性能方面,用于皮磨时国内外磨粉机的效果并无多大差异,用于心磨时则以国外及合资厂的产品明显为优,光辊表面的质量差距是主要原因。中凸度和粗糙度是光辊的两项主要技术指标,它的加工工艺在国际上的发展也不够成熟,创新提高的前程广阔。受劳务费用高的限制,国外近几年在这两方面的研究取得的进展不大,甚至依靠我国供应加工中凸度的磨床。国内的磨粉机制造厂应该不失时机地,利用我国人力资源丰富的优势,积极与面粉厂共同合作进行深入研究,以期在短期内取得突破性的成果,使光辊表面加工技术跃居国际{lx1}水平。