I produksjonsprosessen til papirmaskiner spiller ulike ruller en uunnværlig rolle, fra avvanning av våte papirbaner til herding av tørre papirbaner. Som en av kjerneteknologiene i design av papirmaskinruller, bestemmer «krone» – til tross for den tilsynelatende lille geometriske forskjellen den innebærer – direkte ensartetheten og stabiliteten til papirkvaliteten. Denne artikkelen vil grundig analysere kroneteknologien til papirmaskinruller fra aspektene definisjon, arbeidsprinsipp, klassifisering, viktige påvirkningsfaktorer i design og vedlikehold, og avsløre dens viktige verdi i papirproduksjon.

1. Definisjon av krone: Betydelig funksjon i mindre forskjeller

«Krone» (uttrykt på engelsk som «krone») refererer spesifikt til en spesiell geometrisk struktur av papirmaskinruller langs aksialretningen (i lengderetningen). Diameteren på midtområdet av rullelegemet er litt større enn endeområdene, og danner en kontur som ligner på en «midjetrommel». Denne diameterforskjellen måles vanligvis i mikrometer (μm), og kroneverdien til noen store pressvalser kan til og med nå 0,1–0,5 mm.

Kjerneindikatoren for måling av kronedesign er «kroneverdien», som beregnes som forskjellen mellom den maksimale diameteren på valselegemet (vanligvis midt i aksialretningen) og diameteren på valseendene. I hovedsak innebærer kronedesign å forhåndsinnstille denne lille diameterforskjellen for å oppveie deformasjonen «midtre sag» av valsen forårsaket av faktorer som kraft- og temperaturendringer under faktisk drift. Til syvende og sist oppnår den en jevn fordeling av kontakttrykk over hele bredden på valseoverflaten og papirbanen (eller andre kontaktkomponenter), og legger et solid grunnlag for papirkvalitet.

2. Kronens kjernefunksjoner: Kompensere deformasjon og opprettholde jevnt trykk

Under drift av papirmaskinruller er deformasjon uunngåelig på grunn av mekaniske belastninger, temperaturendringer og andre faktorer. Uten kronedesign vil denne deformasjonen føre til ujevnt kontakttrykk mellom rulleoverflaten og papirbanen – «høyere trykk i begge ender og lavere trykk i midten» – noe som direkte forårsaker alvorlige kvalitetsproblemer som ujevn basisvekt og ujevn avvanning av papiret. Kjerneverdien til krone ligger i å aktivt kompensere for disse deformasjonene, noe som spesifikt gjenspeiles i følgende aspekter:

2.1 Kompensering for deformasjon ved valsebøying

Når kjernevalser i papirmaskiner, som pressvalser og kalandrvalser, er i drift, må de legge betydelig trykk på papirbanen. For eksempel kan det lineære trykket på pressvalser nå 100–500 kN/m. For ruller med et stort forhold mellom lengde og diameter (f.eks. kan lengden på pressvalser i brede papirmaskiner være 8–12 meter), oppstår elastisk deformasjon av nedadgående bøyning i midten under trykk, tilsvarende en "skulderstangbøyning under belastning". Denne deformasjonen forårsaker for høyt kontakttrykk mellom rulleendene og papirbanen, mens trykket i midten er utilstrekkelig. Følgelig blir papirbanen overavvannet i begge ender (noe som resulterer i høy tørrhet og lav basisvekt) og underavvannet i midten (noe som resulterer i lav tørrhet og høy basisvekt).

Den «trommelformede» strukturen i kronedesignet sikrer imidlertid at hele rulleoverflaten forblir i parallell kontakt med papirbanen etter at rullen er bøyd, noe som oppnår jevn trykkfordeling. Dette håndterer effektivt kvalitetsrisikoene forårsaket av bøyningsdeformasjon.

2.2 Kompensering for termisk deformasjon av ruller

Noen valser, som styrevalser og kalandervalser i tørkeseksjonen, gjennomgår termisk utvidelse under drift på grunn av kontakt med høytemperaturpapirbaner og dampoppvarming. Siden den midtre delen av valselegemet varmes opp mer (endene er koblet til lagre og avgir varme raskere), er den termiske utvidelsen større enn endenes, noe som fører til en "midtbule" på valselegemet. I dette tilfellet vil bruk av konvensjonell kroneutforming forverre det ujevne kontakttrykket. Derfor må en "negativ krone" (der diameteren på den midtre delen er litt mindre enn endenes, også kjent som "omvendt krone") utformes for å oppveie den ekstra bulen forårsaket av termisk utvidelse, og sikre jevnt kontakttrykk på valseoverflaten.

2.3 Kompensering for ujevn slitasje på valseoverflaten

Under langvarig drift opplever noen valser (som pressgummivalser) hyppigere friksjon i kantene av papirbanen (ettersom kantene på papirbanen har en tendens til å bære urenheter), noe som resulterer i raskere slitasje i endene enn i midten. Uten kronedesign vil valseoverflaten vise en "bule i midten og sige i endene" etter slitasje, noe som igjen påvirker trykkfordelingen. Ved å forhåndsinnstille kronen kan ensartetheten av valseoverflatekonturen opprettholdes i tidlig slitasjefase, noe som forlenger rullens levetid og reduserer produksjonssvingninger forårsaket av slitasje.

3. Klassifisering av kroner: Tekniske valg tilpasset ulike arbeidsforhold

Basert på typen papirmaskin (lav hastighet/høy hastighet, smal bredde/bred bredde), valsefunksjon (pressing/kalandrering/styring) og prosesskrav, kan kroner deles inn i ulike typer. Ulike typer kroner varierer i designegenskaper, justeringsmetoder og bruksscenarier, som beskrevet i følgende tabell:

4. Viktige påvirkningsfaktorer i kronedesign: Presis beregning for tilpasning til produksjonskrav

Kroneverdien settes ikke vilkårlig; den må beregnes grundig basert på valseparametere og prosessforhold for å sikre effektiv funksjon. De viktigste faktorene som påvirker kronedesignet inkluderer hovedsakelig følgende aspekter:

4.1 Rullemål og materiale

1. Rullekroppens lengde (L)Jo lengre valsekroppen er, desto større er bøyningsdeformasjonen under samme trykk, og dermed desto større er den nødvendige kroneverdien. For eksempel krever lange ruller i papirmaskiner med bred bredde en større kroneverdi enn korte ruller i papirmaskiner med smal bredde for å kompensere for deformasjon.
2. Rullekroppens diameter (D)Jo mindre valsekroppens diameter er, desto lavere er stivheten, og desto mer utsatt er valsen for deformasjon under trykk. Derfor kreves en større kroneverdi. Omvendt har valser med større diameter høyere stivhet, og kroneverdien kan reduseres tilsvarende.
3. MaterialstivhetUlike materialer i valselegemer har ulik stivhet; for eksempel har stålvalser mye høyere stivhet enn støpejernsvalser. Materialer med lavere stivhet viser mer betydelig deformasjon under trykk, noe som krever en større kronverdi.

4.2 Driftstrykk (lineært trykk)

Driftstrykket (lineært trykk) for valser som pressvalser og kalandrvalser er en viktig faktor som påvirker kroneutformingen. Jo større lineært trykk, desto mer betydelig er bøyedeformasjonen av valselegemet, og kroneverdien må økes tilsvarende for å oppveie deformasjonen. Forholdet mellom dem kan grovt uttrykkes med den forenklede formelen: Kroneverdi H ≈ (P×L³)/(48×E×I), hvor P er det lineære trykket, L er valselengden, E er materialets elastisitetsmodul og I er treghetsmomentet til valsetverrsnittet. For eksempel er det lineære trykket for pressvalser for emballasjepapir vanligvis større enn 300 kN/m, så den tilsvarende kroneverdien må være større enn for pressvalser for kulturpapir med lavere lineært trykk.

4.3 Maskinhastighet og papirtype

1. MaskinhastighetNår høyhastighetspapirmaskiner (hastighet > 1200 m/min) er i drift, er papirbanen mye mer følsom for trykkensartethet enn i lavhastighetspapirmaskiner. Selv små trykksvingninger kan forårsake feil i papirkvaliteten. Derfor bruker høyhastighetspapirmaskiner vanligvis "kontrollerbar krone" for å oppnå sanntidskompensasjon for dynamisk deformasjon og sikre stabilt trykk.
2. PapirtypeUlike papirtyper har ulike krav til trykkensartethet. Silkepapir (f.eks. toalettpapir med en basisvekt på 10–20 g/m²) har lav basisvekt og er ekstremt følsomt for trykksvingninger, noe som krever svært presis kroneutforming. Tykt papir (f.eks. papp med en basisvekt på 150–400 g/m²) har derimot større evne til å motstå trykksvingninger, slik at kravene til kronepresisjon kan reduseres tilsvarende.

5. Vanlige kroneproblemer og vedlikehold: Rettidig inspeksjon for å sikre stabil produksjon

Urimelig kroneutforming eller feil vedlikehold vil direkte påvirke papirkvaliteten og forårsake en rekke produksjonsproblemer. Vanlige kroneproblemer og tilhørende mottiltak er som følger:

5.1 For stor kroneverdi

En for stor kroneverdi fører til for høyt trykk midt på rulleoverflaten, noe som resulterer i lav flatevekt og høy tørrhet i papiret i midten. I alvorlige tilfeller kan det til og med forårsake «knusing» (fiberbrudd), som påvirker papirets styrke og utseende.

MottiltakFor faste kronevalser som brukes i papirmaskiner med lav hastighet, er det nødvendig å erstatte valsene med en passende kroneverdi. For kontrollerbare kronevalser i papirmaskiner med høy hastighet kan det hydrauliske eller pneumatiske trykket reduseres gjennom det kontrollerbare kronesystemet for å redusere kroneverdien til trykkfordelingen er jevn.

5.2 For liten kroneverdi

En for liten kroneverdi resulterer i utilstrekkelig trykk i midten av rulleoverflaten, noe som fører til utilstrekkelig avvanning av papiret i midten, lav tørrhet, høy flatevekt og kvalitetsfeil som «våte flekker». Samtidig kan det også påvirke effektiviteten til den påfølgende tørkeprosessen.

MottiltakFor faste kronevalser må valsekroppen bearbeides på nytt for å øke kroneverdien. For kontrollerbare kronevalser kan det hydrauliske eller pneumatiske trykket økes for å heve kroneverdien, slik at trykket i midten oppfyller prosesskravene.

5.3 Ujevn slitasje av kronekonturen

Etter langvarig bruk vil valseoverflaten oppleve slitasje. Hvis slitasjen er ujevn, vil kronens kontur deformeres, og det vil oppstå «ujevne flekker» på valseoverflaten. Dette forårsaker ytterligere defekter som «striper» og «fordypninger» på papiret, noe som påvirker papirets utseende og kvalitet alvorlig.

MottiltakInspiser valseoverflaten regelmessig. Når slitasjen når et visst nivå, slip og reparer valseoverflaten i tide (f.eks. slip kronkonturen på pressgummivalser) for å gjenopprette kronens normale form og størrelse og forhindre at overdreven slitasje påvirker produksjonen.

6. Konklusjon

Som en tilsynelatende subtil, men avgjørende teknologi, er kronen på papirmaskinruller kjernen for å sikre jevn papirkvalitet. Fra fast krone i lavhastighets papirmaskiner til kontrollerbar krone i høyhastighets, bredbredde papirmaskiner, har den kontinuerlige utviklingen av kroneteknologi alltid sentrert seg rundt kjernemålet om å "kompensere for deformasjon og oppnå jevnt trykk", og tilpasse seg behovene til ulike arbeidsforhold for papirproduksjon. Rimelig kronedesign løser ikke bare kvalitetsproblemer som ujevn papirbasisvekt og dårlig avvanning, men forbedrer også driftseffektiviteten til papirmaskiner (reduserer antall papirbrudd) og reduserer energiforbruket (unngår overtørking). Det er en uunnværlig nøkkel teknisk støtte i utviklingen av papirindustrien mot "høy kvalitet, høy effektivitet og lavt energiforbruk". I fremtidens papirproduksjon, med kontinuerlig forbedring av utstyrets presisjon og kontinuerlig optimalisering av prosesser, vil kroneteknologien bli mer raffinert og intelligent, og bidra mer til den høykvalitetsutviklingen av papirindustrien.