撕解机合金蔗刀在甘蔗糖厂的应用

杨日升

（广西糖业集团有限公司，广西 南宁 530000）

0 引言

广西是我国第一产糖大省，据统计，广西糖料甘蔗种植面积占全国糖料种植总面积的50%以上，每年产蔗糖约700万吨，占全国蔗糖总产量的60%以上，年产值突破 400亿元，制糖工业产值约占广西工业总产值的7%［1］，制糖产业成为了广西的重要支柱产业之一。广西现有制糖企业100多家，拥有不同类型甘蔗压榨机约700台（套）。蔗糖生产的第一道工序由装在甘蔗撕解机刀鼓上的撕解机蔗刀来完成，按每台撕解机刀鼓上装12排×14列共168片撕解机蔗刀计算，全广西的甘蔗制糖企业每个榨季检修期需要制造10万片撕解机蔗刀，加上备品蔗刀需要制造20万片左右，蔗刀市场需求明朗。

1 蔗刀介绍

1.1 蔗刀的作用

甘蔗压榨提汁过程中，生产安全率、蔗汁抽出率以及蔗渣转光度和水分等一直是糖厂生产控制的关键指标，撕解机的效能，直接影响压榨甘蔗生产安全率、蔗汁抽出率、蔗渣转光度和水分。撕解机蔗刀在生产线上主要作用是起到撕裂和破碎甘蔗，甘蔗破碎度是影响抽出率的关键。在甘蔗内部，蔗汁储藏在含糖细胞内，如果将细胞膜撕破，蔗汁就很容易被挤压出来。蔗料撕破的越彻底压榨收回就越高，而且蔗料破碎得较细、形状呈一丝丝状时，其硬性和弹性都很低，很容易压缩，在施加同样的油压下，破碎度较高就能获得较高的压缩度，提汁率也较高，反之，破碎度较差，蔗料破碎成片状、粉状，硬性和弹性都较高，疏水性差，较难压缩、不能获得较高的压缩度，提汁率也随之较低［2］。

在撕解机其他参数不变的情况下，使用高强度高韧性的的撕解机蔗刀是提高压榨抽出率关键措施，性能良好的蔗刀可以提高甘蔗的破碎度，从而使得甘蔗汁更容易地从甘蔗中抽出，是提高压榨糖分抽出率的主要途径。寻找更为高效的蔗刀，成为了甘蔗生产企业提质增效的重要途径。

1.2 堆焊蔗刀

甘蔗制糖企业生产的第1道工序，由装在甘蔗撕解机刀鼓上的撕解机蔗刀来完成。传统的撕解机蔗刀的刀体材质一般为Q235A（A3）钢板，经仿形机切割后加工而成，见图1。为提高其硬度和耐磨性，使其使用寿命达到120天以上（一个榨季），须在撕解机刀刃部位堆焊耐磨金属层即在图1中虚线部分，即是在刀刃和刀尖两侧堆焊碳化钨如GYSD608、D707等耐磨材料而成的堆焊刀［3］，为保持蔗刀的效能，必须在每运行15至20天左右停机补焊修复即再制造一次堆焊耐磨金属层，每次损失时间4到6小时。

图1 堆焊蔗刀

图2 合金蔗刀

1.3 合金蔗刀

合金蔗刀是把高硬度高韧性的合金材料通过特殊铜焊接工艺焊接到Q235A钢板刀体上熔合而成，使用合金作为刀刃，可以解决磨损问题，甘蔗破碎度提高，省去蔗刀修复时间，生产安全率和甘蔗糖分抽出率得到提高，见图2。合金蔗刀能利、钝兼用，使蔗料充分破碎，形成丝状，合金蔗刀使用后磨损极小。

合金刀片技术性能指标要求如下。

第一，刀体韧性性能良好，容易和铜焊接材料熔合成形，即具有良好的焊接工艺性能。

第二，合金金属硬度达到HRC 70～80之间，且具有良好的可焊接性能，良好的耐磨性能和抗敲击性能。

第三，合金金属刀具有较高的性价比。

2 蔗刀使用状况

2.1 企业概况

笔者所在企业为1989年建厂，通过多年技改和填平补齐，压榨车间其中的一条生产线，合金刀使用期间日榨量3200吨，该压榨生产线安装有3座撕解机，其中第一座为甘蔗预砍理平机刀鼓直径1000mm，动力380kW，刀尖距离蔗带板560mm；第二座为1#撕解机刀鼓直径1100mm，动力480kW，刀尖距离蔗带板25mm；第三座为2#撕解机刀鼓直径1000mm，动力450kW，刀尖距离蔗带板25mm；压榨机组装备五座规格为Φ710×1370mm的榨机。由于受五座榨机性能的限制，多年来压榨抽出率一直难以得到提高，与六座榨机的生产线相比，压榨抽出率明显偏低。在不增加压榨机的情况下，通过提高甘蔗破碎度来提高压榨抽出率是一个主要途径。

2.2 堆焊蔗刀使用情况

2015/2016年榨季蔗刀采用双面堆焊碳化钨耐磨材料，提高甘蔗破碎度是提高压榨收回率的重要因素，在使用堆焊刀期间，尝试采用“品”字装、“之”字装、双螺旋等多种排刀法，刀数分别试验了每排11把、12把、13把、14把，但蔗渣破碎度仍未达到满意效果。每使用15天后，刀口光滑，磨损钝化，喂蔗困难，影响榨量，堆焊刀只起到钝刀击碎作用，达不到撕解效果。

2.3 合金蔗刀使用情况

2015/2016年榨季，根据生产工艺要求和撕解机蔗刀技术性能指标要求，确定了合金刀头材料的硬度和韧性选择。经过在一座撕解机上分散布局安装12把合金刀进行小试运行，90天后停机检查，只有2把刀的合金部分受损断裂，刀体失去合金保护的部分有磨损缺失，断裂后的合金没有脱落，合金刀依然可以继续使用，甘蔗榨量没有受到明显影响，见图3；没有受损的合金刀基本没有磨损，合金形状如新刀基本相同，小试收到良好效果，见图4。实验成果证明合金蔗刀可以转化到生产线使用。

2016/2017年榨季，开始正式使用合金蔗刀，三座撕解机均安装了合金刀，收到了良好的效果，设备安全率和压榨抽出率得到提高；由于合金蔗刀还处于应用初期，研发过程投入较大，导致使用成本高，经组织相关管理和技术人员分析，总结出降本方案：第一和第二座撕解机的负荷和作用最大，第三座撕解机对甘蔗破碎度贡献较小，而且磨损最少，建议对蔗刀的设置进行调整。

图3 受损的合金蔗刀

图4 使用前后的合金蔗刀

2017/2018年、2018/2019年榨季，改为前面两座撕解机使用合金刀、第三座改为传统堆焊刀，总体效果虽略有下降，但费用支出有所降低，混合使用合金蔗刀和堆焊蔗刀达到预期目标，使用情况，见表1。

表1 堆焊刀与合金刀使用效果对照表

3 小结

堆焊蔗刀存在的主要问题是：广西区内甚至国内尚无专用的撕解机蔗刀堆焊焊条，甘蔗糖厂及各修理厂家均自行选择焊条，焊接工艺通常也不规范，堆焊质量参差不齐，焊接质量难以保证。同时焊条的价格昂贵，一般都在5～10万元/吨。这些都给制糖企业的生产成本带来不小的负担。因此，为广西甘蔗制糖企业研究一种耐磨性能好、性价比高的甘蔗压榨撕解机专用蔗刀十分必要和迫切。

合金蔗刀硬度较大，韧性不够理想，碰到硬度较大的石头、金属易造成合金部分崩裂，用于甘蔗压榨生产线时，要避免坚硬的石头和铁器进入撕解机内。需要加强对甘蔗的除杂管理，加强原料蔗场的管理工作，提高岗位人员的责任心，及时将甘蔗夹带的较大石头、铁器除去，进行进一步的除杂处理。在压榨生产线第一输蔗带末端增设一台7.5kW抛散机用于抛散抛薄蔗渣，使蔗层均匀，疏松平整。增设一座15kW吸铁器用于除去铁块有效保护撕解机的蔗刀安全。

通过多年的实践经验，选择更合适的刀型，排刀采取双螺旋排列，每处截面都有刀片斩切，从实践看，经过撕解机合金蔗刀后出来的蔗料蓬松均匀，表面像覆盖着一层层细长的纤维，其效果良好。应用合金蔗刀的生产企业，近3年平均榨蔗量30万吨，项目实施后压榨抽出率提高0.70个百分点，每年可多抽出糖量约2100吨，折合原料甘蔗约1.4万吨，按500元/吨折算，可以创收700万元，经济效益显著。

合金蔗刀应用在甘蔗制糖企业生产线时，改善了压榨生产安全率、抽出率以及蔗渣转光度和水分关键指标，经济效益显著，适合推广普及使用。