集尘式无水工艺在磨边倒角机中的应用
时间：2020-03-18 05:09:52 来源：千叶帆 本文已影响人
摘 要:针对目前陶瓷生产中普遍采用水冷加工陶瓷砖的加工工艺,造成陶瓷砖加工优品率低、生产效率不高、能耗高、污染大等问题,本文介绍了一种新型陶瓷砖生产加工工艺——集尘式无水工艺,并对其工艺特点及所能达到的经济效益进行了详细分析。最后,从技术标准战略的角度提出了推行应用该工艺的三种方式。
关键词:集尘式无水工艺;磨边倒角;标准化战略
1 陶瓷砖磨边工艺现状
磨边倒角加工是陶瓷砖生产的重要环节,该工艺的优劣直接影响着陶瓷砖4条边和4个倒角的表面加工质量(如崩瓷、锯齿边、光滑度等)。长期以来,国内外陶瓷砖加工都采用水冷却磨削工艺,这种工艺具有以下问题:
(1) 大量陶瓷砖磨削粉尘随冷却水或空气排出,耗水量大,陶瓷粉尘不能得到回收利用,增加了污水处理负担;
(2) 冷却水影响了陶瓷砖的表面质量,增加了烘干工序,降低了陶瓷砖的生产效率;
(3) 采用上下同步带传输,陶瓷砖定位不精确(压不紧、压不到位),造成陶瓷砖对角线尺寸不稳定、成品率低、设备耗能大等问题。
2 陶瓷砖磨削工艺研究概况
由于陶瓷材料的高硬度和高脆性,被加工陶瓷元件大多会产生各种类型的表面或亚表面损伤,这会导致陶瓷元件强度的降低,进而限制了大材料去除率的采用。对陶瓷高效磨削加工而言,根本目标就是在保持材料表面完整性和尺寸精度的同时,获得最大的材料去除率。目前陶瓷的加工成本已达到整个陶瓷元件成本的80%～90%,高加工成本以及难以测控的加工表面损伤层限制了陶瓷元件更广泛的应用[1]。
1989年,T.G Bifano明确提出加工脆性材料的延性域磨削新工艺,认为采用高刚度高分辨率精密磨床,通过控制进给率,就可使硬脆材料以延性域模式去除材料。
1993年,Inoue等人用120#金刚石砂轮磨削RESN的实验结果表明,在170m/s 速度下,工件表面崩裂的比例由25m/s的48%降到12%。
1994年,Kovch等使用陶瓷结合剂金刚石砂轮在160m/s速度下磨削陶瓷,获得5100的高磨削比。1996年,Malkin等进行的研究则进一步说明,高速超高速磨削中的表面破碎减少,塑性流动显著增加,可能与在较高磨削温度下所形成的玻璃相有关。
1999年,国防科技大学柯宏发等人提出,在对陶瓷进行半延展性磨削时,由于陶瓷的导热性能较差,冷却液的迅速冷却会加大陶瓷的脆性,导致表面产生微裂纹。如果要获得良好的加工表面,应不使用冷却液,以使陶瓷尽可能以塑性变形的方式去除。
2005年,由广东科达机电股份有限公司负责起草的行业标准JC/T 970.2-2005《陶瓷瓷质砖抛光技术装备第2部分:磨边倒角机》正式开始实施,该标准中磨边倒角机采用传统水冷却磨边工艺。
2006年,根据国防科技大学柯宏发等人提出的理论,包括广东一鼎科技有限公司在内的部分陶瓷砖加工设备生产企业开始应用无水风冷工艺加工陶瓷砖。
3 集尘式无水工艺
3.1工艺特点
集尘式无水工艺通过采用风冷磨轮技术,并集中收集陶瓷磨削粉尘,从根本上解决了传统水冷工艺带来的问题:
(1) 无水工艺解决了耗水、水污染以及水冷却加工陶瓷砖需烘干、陶瓷砖品质降低等问题;
(2) 通过对陶瓷粉尘的回收利用,达到了节能减排、资源循环利用的效果;
(3) 陶瓷砖经干式磨边倒角机加工后无需烘干,可直接包装出售,提高了陶瓷砖的生产效率。
但是,无水工艺面临磨边轮无水冷却的状态下金刚石的高温碳化问题,以及磨削粉尘吸收、磨削陶瓷砖对角线缺陷等等问题。集尘式无水工艺从设计到工艺的系列创新解决了上述难题,与传统水冷工艺相比,集尘式无水工艺具有以下特点:
(1) 利用无水磨边风冷式工艺替代传统水磨水冷却方式,减少了陶瓷砖烘干工序并节省了能耗;
(2) 结构上把上下同步带传动方式,改为上压梁气动双排错位压轮、下同步带方式,具有使用稳定、耐久,无需用户调节等优点。压轮压梁取代了传统的上同步带结构,取得了突破性的创新;
(3) 采用上压梁气动双排错位压轮式结构,解决了因磨边头增多而出现的对角线不稳定的难题,同时因磨边头可以增多,也解决了产量达不到水冷磨边的难题;
(4) 对磨边轮布局进行了创新修改,在磨边轮中加装倒角装置。采取磨边→倒角→精磨边→精修边→倒角工艺替代原生产工艺:磨边→精修边→倒角。中间倒角磨去砖体表面釉质层,巧妙地将釉面、陶质的加工层分离加工,解决了崩釉、崩边等现象,实现了工艺的创新;
(5) 生产线添加了除尘器,除尘率达到99.9%,而且粉料可全部回收再利用,减少了无水处理环节,实现了节能降耗、清洁环保;
(6) 出风口选择合理上位,分离了粉尘和磨料残渣,实现粉尘直接回收利用。风道与大梁一体,使设备维护、调整更为方便。同时也节省了风道所需材料,更加节约资源;
(7) 采用双座隔离防尘罩,有效降低了磨边时发出的噪音;
(8) 调节座采用T型直调,解决了传统燕尾槽磨边时尺寸不稳定的问题。
3.2经济效益分析
通过大量研究、生产测试和统计,集尘式无水工艺可以产生以下经济效益:
(1) 与水冷却工艺相比,优品率从95%提高到97%;
(2) 单线磨边产量可达6000㎡/天;
(3) 无水磨边倒角生产线对传统的水磨方式、上下压带方式等进行了大胆改进,加工陶瓷砖对角线误差低于5‰;
(4) 采用集尘方式,将磨削粉料回收再利用,除尘率达99.9%。根据统计,在日产10000㎡/天情况下,磨边后粉料回收重量约为6t。按400条生产线一年计算,回收粉料876000t;
(5) 按照目前普通的用气量,干燥器每条生产线每天约需煤4t, 400条线一年用煤节省584000t,同时,SO2、SOD排放为零;
(6) 无水磨边代替水磨磨边,传统水磨方式耗水量每条生产线耗水量为5t/天,按目前400条线一年用水量计算,每年节约用水量 730000t。
4 技术推广应用
自我国加入WTO以来,标准在社会经济中的作用日显重要,国家和各级地方政府相继出台标准化战略,先进技术转化为标准,为经济社会服务是其中的重要内容。
集尘式无水生产工艺是集合了多种专利的先进生产技术,通过陶瓷砖生产企业的大量生产实践,该系列技术已日趋完善。在当今信息化时代,知识产权与标准是高度相关的,通过走“技术专利化、专利标准化、标准全球化”道路,才能提高产品科技含量,提升自主创新能力和国际竞争力。标准的转化可以通过以下三种方式进行[2]:
(1) 企业标准
在这种模式中,企业是标准的制定者和标准化活动的管理者,负责技术标准的全面服务(制定、执行、测试、认证等),并独立出资。企业独自享有知识产权,其他企业若使用需缴纳高额费用。标准的收益归该企业所有,标准形成的规范文件,供本企业内部使用。
(2) 联盟标准
在政府引导下,由相关企业作为技术标准的发起者,在遵循市场制度的前提下,依照国家政府部门颁布的相关法律政策,企业联盟共同发起创立技术标准。
(3) 国家标准或行业标准
根据我国的标准化战略政策,由相关企业或技术机构申请对现有的行业标准JC/T 970.2-2005《陶瓷瓷质砖抛光技术装备第2部分:磨边倒角机》进行申请修订,以推动陶瓷加工先进技术的发展,适应现今陶瓷加工的新形势。
通过与其他磨边生产线先进技术进行整合,对传统的水冷磨边倒角机进行升级改造,通过标准的转化,将有助于本产品在陶瓷行业乃至全国范围内得到推广,推动我国陶瓷加工设备产业结构升级及先进技术的发展,从而大力推进我国节能、环保政策,早日实现“十一五”节能目标。
参考文献
[1] 中国工控网.陶瓷材料磨削加工的技术研究与发展现状.
http://ww.gongkong.com.
[2] 中国标准化研究院.科技成果转化为技术标准的三种模式.
http://finance.sina.com.cn.
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