朱建新
(河南中煙安陽(yáng)卷煙廠,河南 安陽(yáng) 455000)
具有一定流量的煙片通過(guò)進(jìn)料輸送裝置進(jìn)入料斗,經(jīng)過(guò)推板的往復(fù)擺動(dòng),壓實(shí)煙片,減少空穴,并將煙片推送到具有一定夾角,呈喇叭口形狀的上、下銅排鏈之間。在銅排鏈向前運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,煙片一方面向前運(yùn)動(dòng),一方面受到上銅排鏈向下作用力逐漸壓縮,到達(dá)通道小端的矩形刀門(mén)處時(shí),由于刀門(mén)氣缸的向下壓力煙片形成堅(jiān)實(shí)的煙餅。主電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)刀輥沿刀門(mén)旋轉(zhuǎn),刀輥轉(zhuǎn)速和排鏈速度由PLC控制,并按嚴(yán)格的比率保持運(yùn)行。置于刀輥上的切絲刀片分別由推刀裝置作連續(xù)或斷續(xù)的定量進(jìn)給,并由磨刀器往復(fù)磨礪,形成了一個(gè)規(guī)定直徑的、刃口鋒利的切削圓柱體,將從刀門(mén)連續(xù)送出的“煙餅”切成所要求寬度的煙絲,從落料斗送出,從而完成整個(gè)切絲過(guò)程。煙絲純凈度也是影響卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素之一,而泥條產(chǎn)生量較高嚴(yán)重影響煙絲純凈度。泥條是在切絲過(guò)程中,油份、糖類(lèi)以及粉塵等在導(dǎo)絲條上聚集成塊,隨著刀輥切削過(guò)程被甩出,混入煙絲中,在后續(xù)工序很難剔除干凈。殘存的泥條在卷接過(guò)程中會(huì)造成煙槍阻塞、煙支搭口裂開(kāi)、產(chǎn)生跑條以及竹節(jié)、空頭煙支等。在卷制過(guò)程中易刺破卷煙紙,使卷煙廢品率加大,降低卷煙機(jī)的工作效率,導(dǎo)致卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。為解決切絲過(guò)程泥條產(chǎn)生量過(guò)大問(wèn)題,通過(guò)改變導(dǎo)絲條結(jié)構(gòu)尺寸和表面涂層等手段,著重對(duì)影響切絲寬度及泥條產(chǎn)生量的關(guān)鍵因素進(jìn)行研究,切后葉絲泥條量由原來(lái)的12Kg/批次降低到0.6Kg/批以下,為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供有力的技術(shù)支撐。
切絲工序是卷煙工業(yè)制絲生產(chǎn)線上的關(guān)鍵工序之一,該工序負(fù)責(zé)將煙片切成一定寬度的葉絲。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)原因,在切絲過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生煙絲泥條,泥條在后續(xù)工序中很難剔除,如果卷入煙支將會(huì)影響卷煙的感官質(zhì)量。切絲過(guò)程中,當(dāng)煙片被壓成煙餅時(shí),煙片受到上銅排鏈向下作用力逐漸壓縮,到達(dá)通道小端的矩形刀門(mén)處時(shí),由于刀門(mén)氣缸的向下壓力煙片形成堅(jiān)實(shí)的煙餅。在壓餅過(guò)程中,由于壓力較大,煙片的細(xì)胞的結(jié)構(gòu)受到破壞,細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)、糖類(lèi)和油分物質(zhì)浸出細(xì)胞壁,粘結(jié)在細(xì)胞表面。在切絲過(guò)程中,切刀在切削過(guò)程中會(huì)帶出一部分細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)、糖類(lèi)和油分物質(zhì)。由于導(dǎo)絲條表面有一定的粗糙程度,所以這些細(xì)胞質(zhì)、糖類(lèi)和油分物質(zhì)加上煙片中水和灰塵會(huì)漸漸地在導(dǎo)絲條上粘結(jié),達(dá)到一定時(shí)間以后,粘結(jié)的物質(zhì)會(huì)越來(lái)越多,最后在滾刀切削過(guò)程中被甩出來(lái)混在煙絲中。泥條在煙絲中的含量在一定程度影響了卷煙質(zhì)量,同時(shí)也影響了卷煙的吸食安全性。
對(duì)安陽(yáng)卷煙廠在產(chǎn)牌號(hào)卷煙切絲后煙絲純凈度進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)(見(jiàn)表3-28),各牌號(hào)卷煙切后煙絲在不同程度上都存在著泥條產(chǎn)生,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越高,存在的問(wèn)題越明顯。以黃金葉(硬紅旗渠)為例,平均每批次切后煙絲泥條產(chǎn)生量為12.03Kg,嚴(yán)重影響了切后煙絲純凈度及卷煙品質(zhì),因此,減小切絲過(guò)程中泥條的產(chǎn)生量是十分必要的。
表1 不同牌號(hào)卷泥條條產(chǎn)生量檢測(cè)數(shù)據(jù)(Kg/批次)
1.1.1 切絲時(shí)間對(duì)泥條產(chǎn)生量的影響
對(duì)切絲機(jī)正常保養(yǎng)后,在制絲線正常工作的前提下,從30-240min,每30min為一個(gè)梯度進(jìn)行測(cè)試,得到切絲泥條數(shù)據(jù)。
圖1 切絲時(shí)間與泥條產(chǎn)生量的關(guān)系
從圖可以看出,在切絲機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)90min內(nèi),泥條量隨切絲時(shí)間的增加而增加。當(dāng)切絲機(jī)正常工作90min后,泥條產(chǎn)生量趨于穩(wěn)定。由于導(dǎo)絲條表面有一定的粗糙程度,在壓餅和切削過(guò)程中,產(chǎn)生的細(xì)胞質(zhì)、糖類(lèi)和油分物質(zhì)加上煙片中水和灰塵會(huì)在導(dǎo)絲條上粘結(jié),隨著時(shí)間的增加,導(dǎo)絲條上粘結(jié)得越多,產(chǎn)生的泥條量也會(huì)越多,達(dá)到一定時(shí)間后,導(dǎo)絲條上粘結(jié)的這些物質(zhì)達(dá)到最大值,泥條的產(chǎn)生量也達(dá)到最大。而后隨著時(shí)間的增加,泥條量不再增加,趨于穩(wěn)定。
生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),泥條的主要產(chǎn)生在導(dǎo)絲條與刀片連接處,特別是導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧處,因此對(duì)導(dǎo)絲條結(jié)構(gòu)尺寸的改進(jìn),主要是調(diào)整導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧曲率半徑及圓心位置。將導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧曲率半徑順次改變?yōu)?mm(取消過(guò)渡圓?。?mm、3.2mm(圓心位置為16.11mm),裝配到切絲機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。
表2 不同導(dǎo)絲條結(jié)構(gòu)尺寸測(cè)試結(jié)果(黃金葉(硬紅旗渠))
表3 單因子方差分析
由單因子方差分析(表3)可以看出,P=0.000,小于0.01,說(shuō)明導(dǎo)絲條結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)泥條產(chǎn)生量影響極顯著。
將導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧在原機(jī)導(dǎo)絲條基礎(chǔ)上,增大過(guò)渡圓弧曲率半徑(5mm),泥條產(chǎn)生量隨之減少。推斷原因可能是由于增大過(guò)渡圓弧曲率半徑后,過(guò)渡圓弧與倒絲圓弧銜接更為平緩,尖頂變小,切絲過(guò)程中,切后煙絲與過(guò)渡圓弧、倒絲圓弧的接觸概率較高,在過(guò)渡圓弧、倒絲圓弧的作用下拋出,并隨即帶走切絲粉塵,下落到料槽內(nèi)。在此過(guò)程中,粉塵不易在此處聚集,所以泥條產(chǎn)生量降低。但是,隨著過(guò)渡圓弧曲率半徑增加,在其他尺寸不變的情況下,導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧與接刀面的夾角減小,易造成將導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧磨損,使用壽命降低。并且,隨著導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧磨損,過(guò)渡圓弧與倒絲圓弧銜接除尖頂變大,煙絲在尖頂處的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化,容易形成新的泥條。
綜合考慮導(dǎo)絲條的使用壽命和泥條產(chǎn)生量?jī)蓚€(gè)因素,在過(guò)渡圓弧曲率半徑(5mm)基礎(chǔ)上,適當(dāng)減小曲率半徑并改變過(guò)渡圓弧圓心位置,選擇過(guò)渡圓弧半徑為3.2mm,圓心位置16.11mm。實(shí)驗(yàn)證明,泥條產(chǎn)生量顯著降低。推斷原因可能是由于改變過(guò)渡圓弧曲率半徑后,過(guò)渡圓弧與倒絲圓弧銜接較為平緩,尖頂變小,切絲過(guò)程中,切后煙絲與過(guò)渡圓弧、倒絲圓弧的接觸概率較高,在過(guò)渡圓弧、倒絲圓弧的作用下拋出,并隨即帶走切絲粉塵,下落到料槽內(nèi),并且由于導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧磨損減小,尖頂變化不顯著,煙絲在尖頂處的運(yùn)行狀態(tài)未發(fā)生明顯變化,在此過(guò)程中,粉塵不易在此處聚集,所以泥條產(chǎn)生量明顯降低。
導(dǎo)絲條表面粗糙度也是影響泥條產(chǎn)生量的一個(gè)重要因素。通過(guò)前期調(diào)研,得出在導(dǎo)絲條表面涂鍍不粘涂料,即減小導(dǎo)絲條表面粗糙度,是降低泥條產(chǎn)生量的一個(gè)重要手段。
為驗(yàn)證新涂料的表面粗糙度和對(duì)泥條產(chǎn)生量的影響,通過(guò)對(duì)涂鍍特氟龍、納米碳材料的導(dǎo)絲條(結(jié)構(gòu)尺寸未改變前)表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量,同時(shí)對(duì)實(shí)施后的泥條量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),
表4 導(dǎo)絲條表面涂層單因子方差分析
由單因子方差分析可以看出,P=0.000,小于0.01,說(shuō)明導(dǎo)絲條表面涂層對(duì)導(dǎo)絲條表面粗糙度、泥條產(chǎn)生量影響極顯著。使用后大大降低了切絲過(guò)程中泥條的產(chǎn)生。由此可知,在導(dǎo)絲條表面涂鍍不粘材料是可行的。
當(dāng)導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧曲率半徑為3.2mm(圓心位置為16.11mm)、導(dǎo)絲條表面涂層材料為納米碳材料、增大切絲機(jī)除塵系統(tǒng)實(shí)際功率為0.75kW后,泥條產(chǎn)生量大大降低,以黃金葉(硬紅旗渠)為例,泥條產(chǎn)生量降低至0.54Kg/批次,達(dá)到了預(yù)期效果。
研究結(jié)果表明:
(1)切絲泥條產(chǎn)生量隨著切絲機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增加而增加,90min以后泥條的產(chǎn)生量趨于穩(wěn)定,測(cè)量泥條產(chǎn)生量應(yīng)正常開(kāi)機(jī)后90min后取樣。
(2)切刀伸出量、導(dǎo)絲條表面溫度對(duì)泥條產(chǎn)生量的影響不顯著。
(3)通過(guò)改變導(dǎo)絲條結(jié)構(gòu)尺寸,即適當(dāng)減小過(guò)渡圓弧曲率半徑,增大過(guò)渡圓弧圓心位置,縮短頂尖高度,能有效減少切絲過(guò)程中泥條的產(chǎn)生,當(dāng)過(guò)渡圓弧曲率半徑為3.2mm,圓心位置為16.11mm時(shí),泥條產(chǎn)生量由原導(dǎo)絲條的12Kg/批次降低至3.63Kg/批次,降低了70.94%。
(4)在導(dǎo)絲條表面涂鍍納米碳材料,可有效減小導(dǎo)絲條表面粗糙度,降低切絲過(guò)程中泥條的產(chǎn)生。
(5)切絲機(jī)除塵系統(tǒng)的輸出功率提升至0.75kW后,除塵效果改善明顯,導(dǎo)絲條的表面粗糙度穩(wěn)定性提高,減少切絲過(guò)程中泥條的產(chǎn)生。
(6)通過(guò)改進(jìn),當(dāng)導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧曲率半徑為3.2mm,圓心位置為16.11mm,導(dǎo)絲條表面涂鍍納米碳不粘材料,切絲機(jī)除塵系統(tǒng)的輸出功率提升至0.75kW后,切絲泥條產(chǎn)生量由原來(lái)的12.03Kg/批次降低至0.54Kg/批次,已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)值切后葉絲泥條產(chǎn)生量降低至2Kg以下的目標(biāo)。
切絲泥條在后續(xù)工序中很難剔除干凈,殘存的泥條在煙支卷制過(guò)程中易刺破卷煙紙,降低卷煙機(jī)的工作效率,使卷煙機(jī)的停機(jī)率、廢品率增大,最終導(dǎo)致卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。研究結(jié)果表明:
(1)切絲泥條產(chǎn)生量隨著切絲機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增加而增加,90min以后泥條的產(chǎn)生量趨于穩(wěn)定,測(cè)量泥條產(chǎn)生量應(yīng)正常開(kāi)機(jī)后90min后取樣。
(2)切刀伸出量、導(dǎo)絲條表面溫度對(duì)泥條產(chǎn)生量的影響不顯著。
(3)在導(dǎo)絲條表面涂鍍納米碳材料,可有效減小導(dǎo)絲條表面粗糙度,降低切絲過(guò)程中泥條的產(chǎn)生。
(4)切絲機(jī)除塵系統(tǒng)的輸出功率提升至0.75KW后,除塵效果改善明顯,導(dǎo)絲條的表面粗糙度穩(wěn)定性提高,減少切絲過(guò)程中泥條的產(chǎn)生。
(5)通過(guò)改進(jìn),當(dāng)導(dǎo)絲條過(guò)渡圓弧曲率半徑為3.2mm,圓心位置為16.11mm,導(dǎo)絲條表面涂鍍納米碳不粘材料,切絲機(jī)除塵系統(tǒng)的輸出功率提升至0.75kW后,切絲泥條產(chǎn)生量由原來(lái)的12.03Kg/批次降低至0.54Kg/批次,達(dá)到了預(yù)期效果。