不銹鋼顆粒機(jī)環(huán)模
環(huán)模顆粒機(jī)廣泛應(yīng)用于飼料的加工、秸桿木屑等生物質(zhì)能的顆粒成型、復(fù)合肥的生產(chǎn)、萬壽菊顆粒壓制、石油及塑料顆粒的生產(chǎn)中。不同物料選用不同的顆粒機(jī)也成制粒機(jī)，環(huán)模是顆粒機(jī)的核心部分。它對提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低能耗(制粒能耗占整個車間總能耗30％～35％)，減少生產(chǎn)成本(環(huán)模損耗一項費(fèi)用占整個生產(chǎn)車間的維修費(fèi)25％～30％以上)等方面影響極大。一般玉米為主的飼料生產(chǎn)中約占到1～1.5元/噸左右，在秸桿木屑等纖維狀物料的生產(chǎn)中約占到18-48元/噸料；同時也是制粒機(jī)最易磨損的零件之一，因此，了解環(huán)模的設(shè)計及應(yīng)用，并對環(huán)模進(jìn)行正確的選用、合理的使用以及有效的保養(yǎng)，對于飼料生產(chǎn)者來說是至關(guān)重要的。下面對環(huán)模的設(shè)計及其選用、使用和保養(yǎng)作些淺析，以供大家參考。
二、環(huán)模直徑和環(huán)模有效壓制寬度等參數(shù)的確定1、環(huán)模直徑和有效寬度是環(huán)模的主要參數(shù)：
首先根據(jù)國內(nèi)外顆粒機(jī)參數(shù)及優(yōu)先數(shù)列確定環(huán)模直徑系列：250、300、320、350、400、420、508、558、678、768等；相對功率為15、22、37、55、75/90、90/110、132/160、180/200、220/250、280/315；根據(jù)等有效壓制面積等，功率之比值(一般14～22cm2/KW),確定環(huán)模有效寬度(有效寬度是指環(huán)模中間與壓棍接觸部份)。另外很多國內(nèi)顆粒機(jī)是吸收國外技術(shù)，所以也有不少環(huán)模直徑采用英制尺寸或近似值，如：SZLH3016環(huán)模直徑16英寸(406,407)、SZLH3020環(huán)模直徑20英寸(508)、 SZLH3022環(huán)模直徑22英寸(558)、SZLH7726環(huán)模直徑26英寸(660)、304環(huán)模等。
三、環(huán)模的轉(zhuǎn)速的確定
環(huán)模轉(zhuǎn)速與機(jī)器本身的幾何參數(shù)(壓輥個數(shù)、模孔直徑、深度等)相關(guān)。根據(jù)資料和多年來國內(nèi)制粒機(jī)的技術(shù)參數(shù)及對國外樣機(jī)的數(shù)據(jù)檢測,對于采用二個壓輥的環(huán)模制粒機(jī),以環(huán)模內(nèi)徑處線速度(也叫環(huán)模線速度)4-8m/s較為合適,它的高低影響到擠壓區(qū)內(nèi)的料層厚度及物料通過模孔的時間，進(jìn)而影響 制粒機(jī)產(chǎn)量和顆粒質(zhì)量。線速度過高時，相同產(chǎn)量條件下環(huán)模每轉(zhuǎn)產(chǎn)出顆粒少，擠壓區(qū)內(nèi)料層薄，軸向料層分布不均勻，有可能使擠壓區(qū)內(nèi)的物料形成斷層，制粒不 連續(xù)，制出的顆粒松軟，軸向壓出顆粒長度不勻，粉料多，而且對于水分含量較高的物料還易打滑，甚至根本不能制粒；較低的環(huán)模線速度雖然制出的顆粒質(zhì)量好， 但對產(chǎn)量影響較大。
四、壓輥直徑的確定
物料是通過環(huán)模和壓輥之間相互的擠壓力，克服物料通過模孔的阻力，從而達(dá)到制粒的目的。
相同環(huán)模下，壓棍直徑越大，環(huán)模和壓棍之間型成的三角擠壓范圍越大，越利于擠壓作用。理論上單輥的壓輥直徑可做得最大，擠壓時間，擠出效果應(yīng)最好，但在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時，壓輥和壓模之間的作用力在主軸、主軸軸承、空軸等之間傳遞，所以單輥制粒機(jī)的主軸、主軸軸承、空軸等機(jī)械結(jié)構(gòu)粗大，只在小型實驗室制粒機(jī)及難于制粒的大型秸桿壓塊機(jī)中運(yùn)用。雙壓輥制粒機(jī)的兩只壓輥之間擠壓力F1和F2相在主軸頭上平衡;壓模上的反作用力F1’和F2’相互抵消，設(shè)備上 的主軸（主軸軸承處）、主軸軸承、空軸上受力小，機(jī)械結(jié)構(gòu)小，是實際中使用最多的機(jī)型。根據(jù)經(jīng)驗確定壓輥外徑與壓模內(nèi)徑比為0.475,并圓整后確定壓輥 直徑。三輥制粒機(jī)三輥之間受力也能平衡，但壓輥和壓模內(nèi)徑比不高。另外對用于秸桿木屑等纖維狀物料的制粒機(jī)，壓輥之間不平衡力（兩擠壓力F1-F2之差） 須和壓模上的反作用力之差（F1’-F2’）通過主軸、主軸軸承、空軸來抵消，所以主軸（主軸軸承處）、主軸軸承、空軸、環(huán)模、壓棍的結(jié)構(gòu)都要加強(qiáng)。
五、環(huán)模材料和熱處理環(huán)模通常由碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼經(jīng)鍛壓、切削、鉆孔、熱處理等工序制成。環(huán)模所用的材料和每個加工工序?qū)ζ涫褂脡勖爸屏Ｙ|(zhì)量、產(chǎn)量 有直接的影響。碳素結(jié)構(gòu)鋼主要有45鋼，其熱處理硬度一般為HRC45～50，其耐磨性和耐腐蝕性都較差，現(xiàn)基本被淘汰；合金鋼主要有20CrMnTi材料，它是通過表面滲碳等表面熱處理，處理硬度在HRC50以上，并具有良好的綜合力學(xué)性能，由此類材料制造的環(huán)模強(qiáng)度高，耐磨性好于45鋼，但缺點是耐腐 蝕性不好。雖然單只環(huán)模成本較低，但使用時噸料生產(chǎn)成本高于不銹鋼環(huán)模，現(xiàn)也逐步淘汰；不銹鋼材料主要為4Cr13，這些材料的剛度和韌性都較好，熱處理是整體焠火，硬度大于HRC50，并具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，使用壽命較長，噸料環(huán)模費(fèi)用最低。
下面就4Cr13材料環(huán)模每個加工工序?qū)ζ滟|(zhì)量影響說明：
a、環(huán)模材料成份
對于4Cr13材料的環(huán)模，其質(zhì)量源頭必須從鋼錠開始：4Cr13鋼環(huán)模化學(xué)成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)%)為:Ｃ含量≤0.36～0.45,Ｃr含量12～14,Si含量≤0.60,Ｍn含量≤0.80,S含量≤0.03,Ｐ含量≤0.035； 在實際使用中含Cr量12%左右的環(huán)模使用壽命比含Ｃr量14%的環(huán)模在其它處理相同的條件下，其使用壽命減小1/3以上；所以環(huán)模質(zhì)量的源頭是從鋼淀開 始，不僅要確保Cr含量13%以上，還要求大小形狀等符合鍛造。
b、環(huán)模鍛打質(zhì)量
對于４Cr13材料的環(huán)模鍛造工藝要求為加熱溫度和時間合適,常見環(huán)模鍛造問題是：
（1）、加熱溫度過高和時間過長,鍛坯呈黃白色,估計溫度超過1200℃,此時鍛坯易出現(xiàn)表層過燒,整體過熱,組織粗大晶粒不均勻現(xiàn)象;
（2）、爐溫均勻性差。加熱過程中因溫度不均勻使鍛件過熱或局部過燒造成晶粒粗大、鍛坯的均質(zhì)性差。鍛件尺寸越大 ,這種現(xiàn)象就越嚴(yán)重。在隨后的熱處理工藝中難以消除這種缺陷 ,也是造成環(huán)模開裂的常見原因。
（3）、由于鑄錠中存在如偏析、非金屬夾雜物、疏松等缺陷 ,所以要通過鍛造變形來改善和消除 ,這是鍛件達(dá)到良好綜合力學(xué)性能的基礎(chǔ)。對于縱向橫向性能要求較高的鍛件，應(yīng)當(dāng)采用良好的組合鍛造工藝，單一的鍛打工藝難以保證質(zhì)量。
（4）、鍛后冷卻溫度、速度控制不好，如果冷卻速度非常緩慢 ,容易發(fā)生奧氏體再結(jié)晶 ,已經(jīng)被鍛造中細(xì)化的晶粒會發(fā)生異常長大造成混晶，
（5）、退火處理：應(yīng)對環(huán)模毛坯的硬度加以控制，其硬度在HB170~220之間為宜，如果硬度過高，鉆孔時鉆頭易斷裂，并造成死孔，硬度過低則影響模孔的光潔度。
c、熱處理對環(huán)模質(zhì)量的影響4Cr13材料采用整體淬火工藝，淬火是把金屬成材或零件加熱到相變溫度以上，保溫后，使Ｃr合物溶于組織中，以大于臨界冷卻速度的急劇冷卻， 以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。淬火是為了得到馬氏體組織，再經(jīng)回火后，使工件獲得良好的使用性能，以充分發(fā)揮材料的潛力。制孔后環(huán)模應(yīng)在真空爐中加熱粹 火。經(jīng)真空熱處理的環(huán)模,能有效地保證模孔的光滑度（避免了模孔的氧化）。在圓周方向三等分處的每個部位，取不少于3點測硬度平均值，其各部位的硬度值之 差應(yīng)不大于HRC4。
六、環(huán)模孔結(jié)構(gòu)、壓縮比、粗糙度
常見的環(huán)模模孔主要有直孔、帶減壓孔、外錐形孔和內(nèi)錐形孔等。帶減壓孔又稱釋放孔，不同的模孔形式適合不同種類的飼料原料或不同的 飼料配方。同一環(huán)模中，越程槽邊上的直孔長度L與環(huán)模中心部位的直孔長度L也都不一樣。在壓棍對壓模的壓力和阻力一樣下，越程槽邊的物料容易擠出越程槽， 而不進(jìn)入模孔。所以一般在越程槽邊上兩排帶有減壓孔（或減壓孔長度M大于環(huán)模中心的模孔的M），并且第一排減壓孔長度M大于第二排，使各模孔出料量一致。
a、環(huán)模模孔各參數(shù)的作用與含義
環(huán)模壓縮比I=L/d，它是反映顆粒飼料擠壓強(qiáng)度的一個指標(biāo)。壓縮比越大，擠出的顆粒飼料越結(jié)實。所以環(huán)模模孔d確定，飼料配方確定，即環(huán)模壓縮比I一定條件下，環(huán)模的有效厚度L=I*d就確定了。
T為環(huán)模厚度，它的最小值T1和環(huán)模受力有關(guān)，壓棍對環(huán)模的擠壓力越大，環(huán)模最小厚度T1越大。當(dāng)模孔有效厚度L<T1時，為保證環(huán)模強(qiáng)度，環(huán)模厚度必須T≥T1,所以有一減壓孔M=T-L，即帶減壓孔形環(huán)模；當(dāng)環(huán)模有效厚度L≥T1時，一般環(huán)模厚度T=L，即直孔形環(huán)模;減壓孔孔徑比模 孔直徑d大，物料通過減壓孔時不產(chǎn)生摩擦力。
導(dǎo)料錐孔：便于物料流入模孔，環(huán)模在使用過程中，導(dǎo)料錐孔磨損最快，使用過程中須對導(dǎo)料錐孔進(jìn)行修復(fù)。
外錐孔環(huán)模主要用于秸桿顆粒、木屑生物質(zhì)顆粒中。模孔磨大時，模孔直徑d變大時，模孔的長度L也將變長，保證壓縮比I=L/d變化小，確保顆粒的硬度。
b、環(huán)模工作面積、孔的排列和開孔率
（1）環(huán)模工作面積F=π*D*E，環(huán)模制粒機(jī)的設(shè)計功率和環(huán)模工作面積成正比，因此功率一定的制粒機(jī)，一般環(huán)模直徑D和環(huán)模有效寬度E成反比，在低產(chǎn)量的水產(chǎn)飼料制粒，為保證環(huán)模軸向出料均勻，減小環(huán)模有效寬度，則增大環(huán)模直徑D。
（2）環(huán)模模孔按等邊三角形原則排孔。環(huán)模開孔率為ψ＝0.9*(d/a)2=0.9*[d/(d+t)]2,開孔率越高，則出料多。另一方面， 模孔間壁厚t越大，則環(huán)模強(qiáng)度越大，開孔率越小。對于合金鋼環(huán)模,采用表面滲碳焠火工藝，則模孔間壁厚t等于2倍滲硬層加中間軟層，軟層越小，環(huán)模越容易 開裂，所以要選擇合適的壁厚t來保證環(huán)模強(qiáng)度和開孔率。從上面的公式可以看出，一般的規(guī)律是，模孔直徑越大，環(huán)模開孔率越高。開孔率越高，出料越通暢,但模孔壁厚t減小了，環(huán)模強(qiáng)度減小。所以一定要根據(jù)強(qiáng)度確定開孔率大小，擠壓力大的草料、秸桿料、木屑等物料環(huán)模的開孔率要比飼料環(huán)模小一點，保證環(huán)模強(qiáng) 度，防止環(huán)模開裂。
c、粗糙度也是衡量環(huán)模質(zhì)量的重要指標(biāo)
在同樣的壓縮比下，粗糙度值越大，飼料擠出阻力越大，出料越困難，過大的粗糙度也影響顆粒表面的質(zhì)量。合適的粗糙度值為應(yīng)在0.8～1.6之間。在合適的壓縮比下，模孔粗糙度高的新模使用時，必須用帶有研磨砂的油性料研磨30分鐘以上使用，但是采用表面硬 化處理的合金鋼環(huán)模，易磨掉硬化層，減少環(huán)模的使用壽命。現(xiàn)在環(huán)模生產(chǎn)制作中，一般在熱處理后加一精鉸工序，增加環(huán)模光潔度，保證環(huán)模一次出料。
七、環(huán)模安裝方式
目現(xiàn)市場上環(huán)模安裝方式主要有：螺栓聯(lián)接安裝、錐面聯(lián)接安裝和抱箍聯(lián)接安裝。
螺栓聯(lián)接安裝方式簡單，環(huán)模不易傾斜，但同心度不好及環(huán)模螺栓孔和空軸傳動輪上的螺栓孔位置度不相配時，安裝后可能單只螺栓受力時，螺栓容易斷，選用環(huán)模時要求供應(yīng)商保證螺孔的位置度，并且要求用轉(zhuǎn)模鉆孔。
錐面聯(lián)接安裝的環(huán)模定心性能好，傳遞扭矩大，環(huán)模固定螺栓不易剪斷，但使用中螺栓松動，傳動輪上的錐面磨損后，必須通知供應(yīng)商環(huán)模上的錐面的大小頭直徑都放大一點，環(huán)模制作不能標(biāo)準(zhǔn)化。
抱箍聯(lián)接安裝具有錐面聯(lián)接的定心性能好，傳遞扭矩大等優(yōu)良性能，是一種軸向錐面聯(lián)接方式；環(huán)模使用中擠壓力大，抱箍型聯(lián)接是對環(huán)模很好的加強(qiáng)， 但整體抱箍在熱處理時抱箍根部應(yīng)力大，環(huán)模容易開裂。改成熱壓鑲箍工藝后，熱處理時環(huán)模內(nèi)應(yīng)力小，熱處理后環(huán)模熱壓加箍，環(huán)模內(nèi)生產(chǎn)預(yù)壓應(yīng)力，和壓輥對環(huán) 模的擠壓應(yīng)力相抵消。箍材料為碳鋼，可降低不銹鋼材料成本。是一種較好的聯(lián)接方式。
八、環(huán)模的選用
不同廠家生產(chǎn)的環(huán)模其安裝方式、尺寸都不一樣。在實際使用中，用戶必須根據(jù)顆粒機(jī)廠名去選用。
碳鋼環(huán)模基本淘汰，20CrMoTi合金鋼材料價格低一點，但使用性能和使用壽命比4Cr13不銹鋼環(huán)模差，噸料價格也比不銹鋼高一點，特別用在魚飼料、萬壽菊顆粒、木屑顆粒、秸桿顆粒等的噸料環(huán)模價格比不銹鋼高得多。如SZLH350顆粒機(jī)環(huán)模用在萬壽菊顆粒生產(chǎn)中，合金鋼環(huán)模使用壽命為 400噸，噸料環(huán)模價格為5.9元；不銹鋼環(huán)模使用壽命約800～900噸左右，噸料環(huán)模價格為4.8～4.3元。并且不銹鋼使用性能比合金鋼好，使用 不銹鋼環(huán)模的制粒工一般不會再去用合金鋼環(huán)模。
同樣4Cr13材料Cr含量在12～14%之間，但使用中發(fā)現(xiàn)含Cr量在12%的環(huán)模使用壽命比含Cr量13.5%以上的環(huán)模壽命低25%左右。選用時須看看環(huán)模制造商坯料是不是整爐進(jìn)貨及進(jìn)貨質(zhì)量。
關(guān)于制孔設(shè)備，手工鉆分度輸入誤差大，高減速比的分度機(jī)構(gòu)也能保證分度的精度，但鉆孔速度控制不好，模孔粗糙度差；自動單頭鉆有高的分度精度、嚴(yán)格控制的鉆削速度和排屑機(jī)制，模孔質(zhì)量好；雙頭或多頭自動鉆，模孔質(zhì)量好，但分度精度和孔間壁厚均勻性受設(shè)備安裝精度影響大。
關(guān)于環(huán)模價格：環(huán)模價格分成坯料價格、金加工價格、制孔價格、熱處理價格、精鉸處理價格、管理費(fèi)用、利潤。不同生產(chǎn)廠同一種材料坯料價格基本一樣，環(huán)模厚度45以下基本一樣，大孔徑環(huán)模環(huán)模厚度大于45mm要加材料費(fèi)；金加工中產(chǎn)生的鐵屑可以抵消金加工費(fèi)用；制孔費(fèi)和孔多少有關(guān)，小孔徑環(huán)模模孔多，制孔費(fèi)要高一點；熱處理價格按環(huán)模重量計，各廠家基本一樣；精鉸處理價格和環(huán)模上孔數(shù)有關(guān)，小孔徑環(huán)模孔多，價格高一點；管理費(fèi)用，廠越大、環(huán)模做得越多，管理費(fèi)用越低；對于利潤，各廠家各不一樣，有的利潤比環(huán)模成本高1-4倍，有的做的比較合理。
正確選用合適的模孔壓縮比。壓縮比大的環(huán)模，其形成的顆粒密度大，表面光潔。反之，會造成產(chǎn)品不夠結(jié)實，外觀松散，亦是造成產(chǎn)品含粉率高的原因 之一。模孔大小和壓縮比主要根據(jù)用戶配方和飼料品種來決定的，對于環(huán)模壓縮比的選用，由于各家配方不一樣，采用的原料各異，同時制粒工藝也不同，具體合適 的壓縮比還要靠各個飼料生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)中摸索得到，這里只能根據(jù)以往的經(jīng)驗給出一個大致的范圍。一般來說，畜禽類飼料宜選用8～13之間的壓縮比；魚類飼 料宜選用11～16之間的壓縮比；蝦類飼料宜選用16～25之間的壓縮比；熱敏感類飼料宜選用7～9之間的壓縮比；牧草和秸稈類飼料宜選用5～7之間的壓 縮比。使用一只環(huán)模后，飼料生產(chǎn)者也可根據(jù)飼料的外感來調(diào)整下一只環(huán)模的孔徑、壓縮比。
九、環(huán)模的使用和環(huán)模的保養(yǎng)正確地調(diào)整環(huán)模和壓輥之間的工作間隙是環(huán)模使用的關(guān)鍵。一般來說，環(huán)模與壓輥之間的間隙在0.1～0.3mm之間為宜（新制粒機(jī)開機(jī)后壓棍在環(huán)模帶動下“似轉(zhuǎn)非轉(zhuǎn)”狀態(tài)）。間隙過大則由于環(huán)模和壓輥之間的擠壓力不足以克服物料通過模孔的摩擦力而造成塞機(jī)。間隙過小則容易損傷環(huán)模及壓輥。通常情況 下，新壓輥和新環(huán)模相配宜采用稍大的間隙，舊壓輥和舊環(huán)模相配宜采用較小的間隙，大孔徑的環(huán)模宜選用稍大的間隙，小孔徑的環(huán)模宜選用稍小的間隙，容易制粒 的物料宜取大間隙，難以制粒的物料宜取小間隙。對于操作者來說，要有實際的操作經(jīng)驗，對環(huán)模間隙能夠熟練地進(jìn)行選擇和調(diào)整。這一調(diào)整工作是比較難以掌握 的，它需要靠制粒工通過長期的生產(chǎn)實踐和認(rèn)真探索才能熟練掌握。
一只環(huán)模可配3-4付壓棍殼使用，一般要求新環(huán)模要配新壓棍使用。壓輥跟環(huán)模配合前松后緊(因為環(huán)模前壓輥的料層比后壓輥的料層厚)。并要求供 應(yīng)商提供精鉸處理后的環(huán)模，保證新環(huán)模一次性出料，而不需要新購環(huán)模在開機(jī)前需要用油料進(jìn)行“洗模”(油料中攙入20%～50%的細(xì)砂進(jìn)行研磨后)，以去 除模孔中的毛刺。洗模對模孔硬化層有磨損，影響環(huán)模使用壽命。
當(dāng)壓輥使用一段時間后，會出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，必定會影響它與環(huán)模的配合精度。應(yīng)該用手砂輪機(jī)，把壓輥的凸緣部分磨平，以便于壓輥和環(huán)模的良好配合。
原料進(jìn)顆粒機(jī)前必須經(jīng)過初清和磁選處理，減少鐵質(zhì)壓入模孔。并要定期查看模孔，看有無堵模現(xiàn)象。及時沖出或鉆出被堵模孔。
一個環(huán)模使用效果好與壞，除本身工藝質(zhì)量決定外，要發(fā)揮其最大的生產(chǎn)效率，絕對離不開環(huán)模的維護(hù)保養(yǎng)。
a、日常維護(hù)中當(dāng)需要更換環(huán)模時，應(yīng)以非腐蝕性油料將原來的飼料擠出，以便再次使用時出料順暢，并能防止模孔腐蝕。
b、在生產(chǎn)過程中，一個環(huán)模必然會有堵塞、磨損、環(huán)模導(dǎo)料錐孔發(fā)生塑性變形成縮口。這樣的環(huán)模，如果不進(jìn)行必要的維護(hù)保養(yǎng)，勢必造成產(chǎn)量下降， 能耗增大，甚至壓不出料，出現(xiàn)堵機(jī)現(xiàn)象。因此，有上述現(xiàn)象發(fā)生時，有必要對環(huán)模進(jìn)行一系列的維護(hù)保養(yǎng)工作：鉆模(把塞有鐵料或已塞死的模孔鉆透)，磨模，修復(fù)導(dǎo)料錐孔等。修復(fù)時應(yīng)注意環(huán)模工作內(nèi)表面 最低處應(yīng)高于越程槽底部2mm，并且修復(fù)后仍有壓輥偏心軸調(diào)節(jié)余量，否則環(huán)模就應(yīng)該報廢。
環(huán)模是顆粒機(jī)的心臟部件，認(rèn)識環(huán)模的設(shè)計性能，正確的選用、合理的使用和有效的保養(yǎng)，充分發(fā)揮制粒機(jī)及其環(huán)模的性能，從而降低噸料成本，提高生產(chǎn)能力和顆粒質(zhì)量，為整體提高生產(chǎn)線產(chǎn)量、創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益作貢獻(xiàn)。
