撕解機(jī)合金蔗刀在甘蔗糖廠的應(yīng)用

楊日升

（廣西糖業(yè)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

廣西是我國第一產(chǎn)糖大省，據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣西糖料甘蔗種植面積占全國糖料種植總面積的50%以上，每年產(chǎn)蔗糖約700萬噸，占全國蔗糖總產(chǎn)量的60%以上，年產(chǎn)值突破 400億元，制糖工業(yè)產(chǎn)值約占廣西工業(yè)總產(chǎn)值的7%［1］，制糖產(chǎn)業(yè)成為了廣西的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。廣西現(xiàn)有制糖企業(yè)100多家，擁有不同類型甘蔗壓榨機(jī)約700臺(tái)（套）。蔗糖生產(chǎn)的第一道工序由裝在甘蔗撕解機(jī)刀鼓上的撕解機(jī)蔗刀來完成，按每臺(tái)撕解機(jī)刀鼓上裝12排×14列共168片撕解機(jī)蔗刀計(jì)算，全廣西的甘蔗制糖企業(yè)每個(gè)榨季檢修期需要制造10萬片撕解機(jī)蔗刀，加上備品蔗刀需要制造20萬片左右，蔗刀市場需求明朗。

1 蔗刀介紹

1.1 蔗刀的作用

甘蔗壓榨提汁過程中，生產(chǎn)安全率、蔗汁抽出率以及蔗渣轉(zhuǎn)光度和水分等一直是糖廠生產(chǎn)控制的關(guān)鍵指標(biāo)，撕解機(jī)的效能，直接影響壓榨甘蔗生產(chǎn)安全率、蔗汁抽出率、蔗渣轉(zhuǎn)光度和水分。撕解機(jī)蔗刀在生產(chǎn)線上主要作用是起到撕裂和破碎甘蔗，甘蔗破碎度是影響抽出率的關(guān)鍵。在甘蔗內(nèi)部，蔗汁儲(chǔ)藏在含糖細(xì)胞內(nèi)，如果將細(xì)胞膜撕破，蔗汁就很容易被擠壓出來。蔗料撕破的越徹底壓榨收回就越高，而且蔗料破碎得較細(xì)、形狀呈一絲絲狀時(shí)，其硬性和彈性都很低，很容易壓縮，在施加同樣的油壓下，破碎度較高就能獲得較高的壓縮度，提汁率也較高，反之，破碎度較差，蔗料破碎成片狀、粉狀，硬性和彈性都較高，疏水性差，較難壓縮、不能獲得較高的壓縮度，提汁率也隨之較低［2］。

在撕解機(jī)其他參數(shù)不變的情況下，使用高強(qiáng)度高韌性的的撕解機(jī)蔗刀是提高壓榨抽出率關(guān)鍵措施，性能良好的蔗刀可以提高甘蔗的破碎度，從而使得甘蔗汁更容易地從甘蔗中抽出，是提高壓榨糖分抽出率的主要途徑。尋找更為高效的蔗刀，成為了甘蔗生產(chǎn)企業(yè)提質(zhì)增效的重要途徑。

1.2 堆焊蔗刀

甘蔗制糖企業(yè)生產(chǎn)的第1道工序，由裝在甘蔗撕解機(jī)刀鼓上的撕解機(jī)蔗刀來完成。傳統(tǒng)的撕解機(jī)蔗刀的刀體材質(zhì)一般為Q235A（A3）鋼板，經(jīng)仿形機(jī)切割后加工而成，見圖1。為提高其硬度和耐磨性，使其使用壽命達(dá)到120天以上（一個(gè)榨季），須在撕解機(jī)刀刃部位堆焊耐磨金屬層即在圖1中虛線部分，即是在刀刃和刀尖兩側(cè)堆焊碳化鎢如GYSD608、D707等耐磨材料而成的堆焊刀［3］，為保持蔗刀的效能，必須在每運(yùn)行15至20天左右停機(jī)補(bǔ)焊修復(fù)即再制造一次堆焊耐磨金屬層，每次損失時(shí)間4到6小時(shí)。

圖1 堆焊蔗刀

圖2 合金蔗刀

1.3 合金蔗刀

合金蔗刀是把高硬度高韌性的合金材料通過特殊銅焊接工藝焊接到Q235A鋼板刀體上熔合而成，使用合金作為刀刃，可以解決磨損問題，甘蔗破碎度提高，省去蔗刀修復(fù)時(shí)間，生產(chǎn)安全率和甘蔗糖分抽出率得到提高，見圖2。合金蔗刀能利、鈍兼用，使蔗料充分破碎，形成絲狀，合金蔗刀使用后磨損極小。

合金刀片技術(shù)性能指標(biāo)要求如下。

第一，刀體韌性性能良好，容易和銅焊接材料熔合成形，即具有良好的焊接工藝性能。

第二，合金金屬硬度達(dá)到HRC 70～80之間，且具有良好的可焊接性能，良好的耐磨性能和抗敲擊性能。

第三，合金金屬刀具有較高的性價(jià)比。

2 蔗刀使用狀況

2.1 企業(yè)概況

筆者所在企業(yè)為1989年建廠，通過多年技改和填平補(bǔ)齊，壓榨車間其中的一條生產(chǎn)線，合金刀使用期間日榨量3200噸，該壓榨生產(chǎn)線安裝有3座撕解機(jī)，其中第一座為甘蔗預(yù)砍理平機(jī)刀鼓直徑1000mm，動(dòng)力380kW，刀尖距離蔗帶板560mm；第二座為1#撕解機(jī)刀鼓直徑1100mm，動(dòng)力480kW，刀尖距離蔗帶板25mm；第三座為2#撕解機(jī)刀鼓直徑1000mm，動(dòng)力450kW，刀尖距離蔗帶板25mm；壓榨機(jī)組裝備五座規(guī)格為Φ710×1370mm的榨機(jī)。由于受五座榨機(jī)性能的限制，多年來壓榨抽出率一直難以得到提高，與六座榨機(jī)的生產(chǎn)線相比，壓榨抽出率明顯偏低。在不增加壓榨機(jī)的情況下，通過提高甘蔗破碎度來提高壓榨抽出率是一個(gè)主要途徑。

2.2 堆焊蔗刀使用情況

2015/2016年榨季蔗刀采用雙面堆焊碳化鎢耐磨材料，提高甘蔗破碎度是提高壓榨收回率的重要因素，在使用堆焊刀期間，嘗試采用“品”字裝、“之”字裝、雙螺旋等多種排刀法，刀數(shù)分別試驗(yàn)了每排11把、12把、13把、14把，但蔗渣破碎度仍未達(dá)到滿意效果。每使用15天后，刀口光滑，磨損鈍化，喂蔗困難，影響榨量，堆焊刀只起到鈍刀擊碎作用，達(dá)不到撕解效果。

2.3 合金蔗刀使用情況

2015/2016年榨季，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和撕解機(jī)蔗刀技術(shù)性能指標(biāo)要求，確定了合金刀頭材料的硬度和韌性選擇。經(jīng)過在一座撕解機(jī)上分散布局安裝12把合金刀進(jìn)行小試運(yùn)行，90天后停機(jī)檢查，只有2把刀的合金部分受損斷裂，刀體失去合金保護(hù)的部分有磨損缺失，斷裂后的合金沒有脫落，合金刀依然可以繼續(xù)使用，甘蔗榨量沒有受到明顯影響，見圖3；沒有受損的合金刀基本沒有磨損，合金形狀如新刀基本相同，小試收到良好效果，見圖4。實(shí)驗(yàn)成果證明合金蔗刀可以轉(zhuǎn)化到生產(chǎn)線使用。

2016/2017年榨季，開始正式使用合金蔗刀，三座撕解機(jī)均安裝了合金刀，收到了良好的效果，設(shè)備安全率和壓榨抽出率得到提高；由于合金蔗刀還處于應(yīng)用初期，研發(fā)過程投入較大，導(dǎo)致使用成本高，經(jīng)組織相關(guān)管理和技術(shù)人員分析，總結(jié)出降本方案：第一和第二座撕解機(jī)的負(fù)荷和作用最大，第三座撕解機(jī)對(duì)甘蔗破碎度貢獻(xiàn)較小，而且磨損最少，建議對(duì)蔗刀的設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。

圖3 受損的合金蔗刀

圖4 使用前后的合金蔗刀

2017/2018年、2018/2019年榨季，改為前面兩座撕解機(jī)使用合金刀、第三座改為傳統(tǒng)堆焊刀，總體效果雖略有下降，但費(fèi)用支出有所降低，混合使用合金蔗刀和堆焊蔗刀達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，使用情況，見表1。

表1 堆焊刀與合金刀使用效果對(duì)照表

3 小結(jié)

堆焊蔗刀存在的主要問題是：廣西區(qū)內(nèi)甚至國內(nèi)尚無專用的撕解機(jī)蔗刀堆焊焊條，甘蔗糖廠及各修理廠家均自行選擇焊條，焊接工藝通常也不規(guī)范，堆焊質(zhì)量參差不齊，焊接質(zhì)量難以保證。同時(shí)焊條的價(jià)格昂貴，一般都在5～10萬元/噸。這些都給制糖企業(yè)的生產(chǎn)成本帶來不小的負(fù)擔(dān)。因此，為廣西甘蔗制糖企業(yè)研究一種耐磨性能好、性價(jià)比高的甘蔗壓榨撕解機(jī)專用蔗刀十分必要和迫切。

合金蔗刀硬度較大，韌性不夠理想，碰到硬度較大的石頭、金屬易造成合金部分崩裂，用于甘蔗壓榨生產(chǎn)線時(shí)，要避免堅(jiān)硬的石頭和鐵器進(jìn)入撕解機(jī)內(nèi)。需要加強(qiáng)對(duì)甘蔗的除雜管理，加強(qiáng)原料蔗場的管理工作，提高崗位人員的責(zé)任心，及時(shí)將甘蔗夾帶的較大石頭、鐵器除去，進(jìn)行進(jìn)一步的除雜處理。在壓榨生產(chǎn)線第一輸蔗帶末端增設(shè)一臺(tái)7.5kW拋散機(jī)用于拋散拋薄蔗渣，使蔗層均勻，疏松平整。增設(shè)一座15kW吸鐵器用于除去鐵塊有效保護(hù)撕解機(jī)的蔗刀安全。

通過多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇更合適的刀型，排刀采取雙螺旋排列，每處截面都有刀片斬切，從實(shí)踐看，經(jīng)過撕解機(jī)合金蔗刀后出來的蔗料蓬松均勻，表面像覆蓋著一層層細(xì)長的纖維，其效果良好。應(yīng)用合金蔗刀的生產(chǎn)企業(yè)，近3年平均榨蔗量30萬噸，項(xiàng)目實(shí)施后壓榨抽出率提高0.70個(gè)百分點(diǎn)，每年可多抽出糖量約2100噸，折合原料甘蔗約1.4萬噸，按500元/噸折算，可以創(chuàng)收700萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

合金蔗刀應(yīng)用在甘蔗制糖企業(yè)生產(chǎn)線時(shí)，改善了壓榨生產(chǎn)安全率、抽出率以及蔗渣轉(zhuǎn)光度和水分關(guān)鍵指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，適合推廣普及使用。