在上個世紀80年代中期以前，我國普遍采用水泥磨石生產(chǎn)磨木漿。而對這種磨石．我國的研究與報道較少，長期以來，在一些專業(yè)著作中，對它的記載停留在我國較早時期或某些廠家工藝的制造與使用水平，從發(fā)展與全面來看，顯得有失偏頗與公允。
為此，本文試圖結(jié)合江西造紙廠(簡稱江紙)的情況，談?wù)勀ナ闹圃炫c使用，敘述一些實績與認識。
1．從進口到自制水泥磨石江紙機漿車間于1961年投產(chǎn)時。使用了l塊經(jīng)歐洲進口的石英水泥磨石，只用了1個多月就下機了。當時進口了2塊這樣的磨石，另一塊到廠時端部已破損不能用。這種磨石以石英為磨料，水泥做結(jié)合劑，內(nèi)置波形鋼筋，實芯。當時每塊購入價l萬元人民幣。
同年，該車間開始自制石英水泥磨石，內(nèi)置環(huán)形鋼筋圈．石體為空芯，自重比進口的低．造價幾乎是進口的十分之一．不過使用壽命只有一兩個月。后來改用石榴子砂(紅砂)、金剛砂(碳化硅)和剛玉作磨料．但價格比石英高，尤其是后二者。雖如此。其造價仍遠低于進口。
2．分內(nèi)外層的水泥磨石問世1964年，為降低磨石制造成本，江紙機漿車間研究出按徑向?qū)⒛ナ黧w分成工作層(外層)與非工作層(內(nèi)層)配料的方法。工作層通常用較貴的磨料．非工作層則用較低廉的砂子(如圖1)，它們的配比相同。這樣，砂的自重降低，磨石的總重與材料費也降低了。
到20世紀60年代后期．制造與使用技術(shù)逐漸提高．磨石的使用壽命達到3～4個月。70年代時，以剛玉為磨料的達到4～5個月。它達到了《蘇聯(lián)造紙工作者手冊》中水泥磨石使用壽命可達到5個月以上的水平的記載。也大大超過了我國一些專業(yè)書籍中水泥磨石使用壽命為3～4個月的記載。在70年代，江紙支援兄弟廠的4塊分內(nèi)外層配料的剛玉水泥磨石，使用壽命均達到4個多月，漿質(zhì)也好。
3．水泥磨石容易出現(xiàn)的一個問題水泥磨石的主體是按軸向垂直豎立分成26層．一次性逐層連續(xù)搗制完畢。此時，容易出現(xiàn)越到上層越軟．造成磨石兩端硬度不一致，投入使用時形成大小頭。這一問題在上世紀60、70年代的某些紙廠比較嚴重。于是有人將磨石主體按軸向分成二段或三段搗制．然后再將其合而為一(如圖2)，以祈得到解決。但因粘縫材料強度弱，在各斜形連接面出現(xiàn)崩裂形成凹槽而不能用。
3．1無縫二合一磨石的制造為探索上述問題的對策，1974年我設(shè)計并主持試制了第一塊無縫二合一水泥磨石。
3．1．1 配料該磨石主體按徑向分內(nèi)外層配料，以棕剛玉砂為磨料配于外層，內(nèi)層以黃砂配水泥。
3．1．2制造與特點按軸向?qū)⒛ナ黧w平分為上下兩段搗制(如圖3)，在其內(nèi)圈布鋼筋澆灌芯體，中間留軸孔以備上機用．圖3無接縫二合一磨石示意圖本法的特點是．在磨石主體的第一段搗制完畢后，刮麻其上表面并取出浮渣．待凝固后稍加潤濕，再直接在這上面繼續(xù)第二段的搗制工作，無需將接合面制成斜面，在兩段之間不添加任何粘縫材料，做到了合二為一紋絲無縫、強度一致。此法簡單，易于制造，牢固可靠。
3．1．3使用第一塊以此法制造的無接縫二合一剛玉水泥磨石，在生產(chǎn)使用時既未出現(xiàn)凹槽與崩裂．也未出現(xiàn)大小頭，更未出現(xiàn)大量粗渣，所產(chǎn)GP質(zhì)量良好，且獲得了4個多月的實際有效使用壽命，受到使用者好評。
3．2對水泥磨石出現(xiàn)兩端硬度不一的分析水泥磨石在使用過程中出現(xiàn)大小頭的原因，除了機械方面的外，主要還是磨石制造方面的問題。下面就此進行分析。
水泥磨石在逐層搗制時．砂漿被搗緊，其中水分析出聚于每個搗固層的上表面，在每層的連接處產(chǎn)生明顯的析水層。隨著逐層搗固的繼續(xù)，越到上層水分顯得越多，搗錘下去有回彈的感覺，搗固面顯得軟。待磨石制畢．水分干后，在石體中留下許多空隙，造成石體搗制時下端的強度高于上端，以致使用時出現(xiàn)錐度。
解決辦法是，適當減少磨石上層配料中的水分，延長搗固時間，避免搗固不當使搗固面變松，等等。這些控制好了。磨石兩端軟硬不一的現(xiàn)象就能獲得改善以至消失。這是無縫二合一制造法之外的另一解決辦法。
4．天然顆粒石英水泥磨石作磨料使用的天然顆粒石英砂形狀較圓鈍。選好粒度級配，使之在適當?shù)乃冶认拢钅ナ@得較低的孔隙率．產(chǎn)生較高的強度．1980年，江紙為了進一步降低制石成本，造出強度更高產(chǎn)漿優(yōu)良的磨石，試用了廣州產(chǎn)天然顆粒的石英砂作磨料。此砂經(jīng)凈化與篩選，平均粒度為0.196mm。以其制造的環(huán)式磨木機用水泥磨石，主體分內(nèi)外層配料．工作層配以此砂，非工作層配以本地黃砂。在有效使用l87.5天后．因磨木機主軸配件經(jīng)長時間運行后出現(xiàn)故障而停機維修。該磨石在停機后檢查完好無損．尚余工作層厚度約25.5mm可供繼續(xù)使用。如按其在機時的平均日耗0.736mm計算，此剩余工作層還可用34.65天。由此推算．此磨石可用222.15天(近7.5個月)。大大打破了《蘇聯(lián)造紙工作者手冊》中對水泥磨石的記載．更遠遠超過了我國造紙專業(yè)書藉的相關(guān)記載。
應(yīng)用“運行中磨石工作層厚度測量尺”測量，有助分析工作層厚度(或磨石線速)與GP產(chǎn)、質(zhì)量的變化情況，從而指導(dǎo)生產(chǎn)和合理安排停機換石工作。
5．陶瓷磨石的國產(chǎn)與使用5．1陶瓷磨石的國產(chǎn)我國在上世紀60年代．因一些新聞紙廠的自制水泥磨石質(zhì)量較差，多不耐磨或爆裂．影響正常生產(chǎn)。于是．輕工部與一機部聯(lián)合，由鄭州磨具磨料研究所負責，各新聞紙廠(吉林造紙廠、南平造紙廠、江西造紙廠與廣州造紙廠等)配合開始了陶瓷磨石國產(chǎn)化的研制。到80年代初正式在各新聞紙廠推廣試用。
5．2陶瓷磨塊的制造制陶瓷磨石的第一步是制磨塊，然后再將其組裝成磨石。它通常是選用碳化硅或剛玉粒子作磨料，以黏土和長石粉為熔融結(jié)合劑，拌勻后置于鋼模壓制成坯，再經(jīng)1100℃以上的高溫經(jīng)數(shù)天時間燒結(jié)而成。
5．3陶瓷磨石的組裝我國的陶瓷磨石。卡式和雙鏈式磨木機用的尺寸相同．其整體尺寸為l 540X1372mm。兩端采用五角形的磨塊，中間4圈用六角形的，都是每圈16塊相互組裝而成。環(huán)式磨木機用的磨石直徑大，每圈由l8塊磨塊組成，兩端用五角形，中間4圈為六角形磨塊。整體尺寸為1702X 1372mm。
每塊磨塊的內(nèi)側(cè)有4個異形螺孔，采用環(huán)氧樹脂、鄰苯二甲酸酐和#150電磁粉配制的專用粘接劑，將異形螺栓固定其中，再按不同規(guī)格磨石的主體尺寸要求，在組裝用平車上．把結(jié)合面已打毛的上述磨塊粘接組裝在一起。這些磨塊的接縫粘接劑是用#80與#180碳化硅和少量玻璃纖維混合后．再和經(jīng)過加熱的環(huán)氧樹脂與鄰苯二甲酸二丁酯(稀釋劑)及鄰苯二甲酸酐(固化劑)混合調(diào)勻，并保持60℃以上的溫度，供磨石組裝粘縫時用。
主體組裝完畢送入硬化爐中逐漸升溫固化，達到l80℃時保溫9h，然后慢慢降溫．共歷時31h。冷卻后將平車推出爐外。再在每個相鄰磨塊間的相鄰異形螺栓上，裝上扁鐵連接塊．裝置內(nèi)芯模放入鋼筋，再澆灌混凝土內(nèi)芯。凝固后，將其從平車上吊下養(yǎng)護備用。至此，整個陶瓷磨石制畢。
5．4陶瓷磨石的使用期陶瓷磨石的預(yù)期使用壽命為2．5～3年，實際上紙廠通常只用了l年左右。少的只有半年．多的為1．5年，達到2年以上的廠家極少。上個世紀80年代初．一塊國產(chǎn)剛玉陶瓷磨石的價格．近乎是相同磨料水泥磨石的l0倍，而江紙的使用壽命則多在4～5個月。
6.水泥磨石與陶瓷磨石的比較6．1結(jié)合劑與磨料關(guān)系的比較磨石中結(jié)合劑耐磨性應(yīng)略低于磨粒，以保證在使用過程中二者均被磨損時．磨粒還能凸出于石面與木材接觸不斷地磨木。
陶瓷磨石結(jié)合劑的強度較高，耐磨性較好。加之要耐燒制時的高溫而保持性狀不變．因此選用碳化硅與剛玉粒子作磨料。
水泥磨石結(jié)合劑的耐磨性低于陶瓷磨石，在磨木過程中容易磨損而凹陷，以致磨粒的頂端與基部的高度差距容易隨之擴大(如圖4)，結(jié)合強度因此被削弱，使之自行脫落而露出新的磨粒，這種現(xiàn)象我們稱之為自銳。如果結(jié)合劑質(zhì)量差．砂粒又不潔凈等等，會使這種現(xiàn)象加速，以致縮短磨石的有效使用壽命。在結(jié)合劑材質(zhì)不變的情況下，提高磨料的硬度可在一定程度上提高磨石的壽命。但是，結(jié)合劑比磨料的硬度越低．磨粒脫落的可能性就越大。
6．2兩種磨石表面狀況的比較當水泥磨石與陶瓷磨石所用磨料的品種與粒度相同時．因二者所用結(jié)合劑耐磨強度的差異，使用時前者的石面會比后者粗糙，所產(chǎn)紙漿纖維的長度會大于后者。所以，要獲得長度較大、強度高的紙漿纖維．陶瓷磨石不宜選用過小的磨料粒度。
7．磨料的選擇與影響7．1磨料粒度的選擇我國自制陶瓷磨石初期．生產(chǎn)了一批以60目剛玉或碳化硅為磨料的磨石。采用單一粒度的磨料制磨石，無論對磨石自身強度還是所產(chǎn)之漿料強度均欠佳．應(yīng)用2種或2種以上粒度的磨料進行搭配，不僅孔隙率低．磨石強度好，還能有效利用能量．對所產(chǎn)紙漿纖維的組成也在利。質(zhì)量較好。若所用的磨石平均粒度較小，其雖產(chǎn)量尚好．但漿質(zhì)與磨石的耐磨性都難令人滿意。若選用粒度較大的磨石，其所產(chǎn)漿料的長纖維組成部分就會比前者增加，強度較好，磨石的耐磨性也會提高。
7．2磨料硬度、形狀與銳利程度的選擇選擇磨料時，還應(yīng)考慮其硬度、顆粒形狀與銳利程度。通常．石英砂與紅砂僅用于制水泥磨石，而剛玉與碳化硅既用于制水泥磨石也用于制陶瓷磨石。就銳利程度而言，以碳化硅最銳利．硬度又高，所制磨石耐磨．但對木材纖維的切斷較多。所獲纖維形態(tài)較差。相對而言．剛玉的顆粒形狀稍鈍一些，硬度僅次于前者，所產(chǎn)紙漿纖維被切斷的較少，強度較好，應(yīng)用比碳化硅多。紅砂較石英砂耐磨．使用效果近似于后者。石英砂在我國自制磨石的早期普遍用于制水泥磨石。這種砂由石英礦經(jīng)破碎加工而成，硬度較低，顆粒較鈍．價格低廉。天然顆粒石英砂以廣州產(chǎn)為佳，此砂顆粒圓鈍，用作磨料．對木材以撕裂為主，所產(chǎn)紙漿纖維較長而稍偏粗，強度較高。
7．3磨料粒度對刻石輪目數(shù)選擇的影響當平均粒度大小不同的磨石搭配使用時。其配用的刻石輪目數(shù)應(yīng)該有所區(qū)別，磨料粒度小的，配用的刻石輪的目數(shù)要大些，反之要小些．不宜不加區(qū)別而采用同一目數(shù)的刻石輪。也就是說，刻石輪目數(shù)的大小．應(yīng)根據(jù)所用磨石中的磨料粒度大小來選取。我國的陶瓷磨石由砂輪廠制造．在訂貨時，各使用廠必須提出所訂磨石的磨料品種、粒度級配與平均粒度、硬度及組織號等。49-當磨石運抵時．卻不分粒度的大小．一律采用2目或4目刻石輪進行石面處理．忽視了磨料粒度與刻石輪目數(shù)的配合問題。
正確選取磨料粒度級配與平均粒度．以及結(jié)合劑的配比，若再配以恰當?shù)目淌喣繑?shù)．能幫助我們獲得較理想的漿料產(chǎn)、質(zhì)量，減少不必要的刻石次數(shù)，延長刻石周期和磨石的使用壽命。
此外．當以多臺磨木機同時生產(chǎn)時．可采用平均粒度大小不同的磨石搭配使用．以獲得紙漿纖維組成成分更好的混合漿料。而滿意的漿料能使質(zhì)量工減少對石面的紲理次數(shù)，從而延長刻石周期，獲得較穩(wěn)定的產(chǎn)質(zhì)量與較長的磨石使用壽命。并降低能耗。好漿造好紙，成紙亦因此受益。某國陶瓷磨石所用磨料粒徑為0．1--0．2mm．粒距為0．5～6mm，配用刻石輪為l0---12目。我國某紙廠在采用水泥磨石時期．磨料平均粒度為0．46---0．60mm，常用8～10目刻石輪，所產(chǎn)漿料產(chǎn)、質(zhì)量尚好。但自上世紀80年代使用陶瓷磨石起改用2目和4目刻石輪．而磨料的平均粒度卻比以前小許多，且用了60目與70目碳化硅陶瓷磨石。刻石輪的選用走向低目數(shù)的極端．以致長期以來質(zhì)量下降，最終以降低紙漿裂斷長的質(zhì)量檢測指標250m為代價來應(yīng)付生產(chǎn)，使最高車速278min·min-1的3150長網(wǎng)紙機普通新聞紙用漿，長纖維(KP)的配用量高達32％。而國外某紙廠車速460m·min-1左右的新聞紙用漿．長纖維(KP、SP)配用量為25％，短纖維(GP)配用量為75％。
再者．低的刻石輪目數(shù)會使石面刻紋溝槽數(shù)減少．導(dǎo)致紙漿纖維進入其中免被復(fù)磨的可能性減少。是復(fù)磨增咖、GP產(chǎn)質(zhì)量降低、能耗增加的原因之一。
8．磨石的爆裂與安全使用水泥磨石與陶瓷磨石在使用過程中爆裂均屢見不鮮，它極大地威脅著人身與設(shè)備安全。而影響其爆裂的因素，除自身強度不夠和受外力損傷外，磨石自身性脆、導(dǎo)熱性差，也容易造成受熱不勻而產(chǎn)生裂紋或崩裂。若在其配料中加入金屬纖維，有助于改善這一狀況．生產(chǎn)使用時．磨木區(qū)的溫度隨著磨石的回轉(zhuǎn)而升高，必須在磨木機內(nèi)設(shè)置足夠流量與壓力的噴淋水，沖洗石面附著的漿料減少復(fù)磨，并使磨石及時降溫。江紙的雙鏈式磨木機噴淋水管，是直接在機內(nèi)各支管上鉆一排Φ14mm孔，能沒裝噴嘴，射出的水流壓力很小．對石面的噴淋效果極差。卡米爾式磨木機的噴淋管上的各噴頭均裝有書5孔徑的噴嘴．能保證射到石面的噴淋水有足夠的壓力，燒石較少，漿料產(chǎn)質(zhì)量等均較前者好。
陶瓷磨石的爆裂主要表現(xiàn)為掉塊缺損。修補時常使破損面朝上．用與該磨石相同的磨料配制環(huán)氧混凝土填補其中。因剛填入時它帶有配制時的熱量而具有流動性．致使修補面呈水平狀而不具與石體表面相同的弧形，若在此堆積修補物．又給補后整形帶來困難。對此，1981年，我們幫助某廠修補一個掉塊達到2個多磨塊深近10cm的陶瓷磨石時．首次在現(xiàn)場制作了模具并用了脫模劑．從而節(jié)省約8h的補后石面整形等時間，使用狀況良好。
