∼避免錯誤的第一步∼

談打粒機新模的使用

        打粒模的諸多問題中,最令人有挫折感的,莫過於"擠不出料"的鑄模。通常擠不出料的情形是發生在新的,未使用過的鑄模,我們所見到的情況是飼料埋塞於模孔,更有甚者,飼料在模孔內燒焦以致出不來了。

        最近情況固然是好多了,新一代的鑄模,比以往製造的品質好多了,所以也較少有擠不出料的情形,但是一旦發生新模堵料的情況,打粒機的操作必須停止,生產的成本也為之增加。

        新模,高摩擦。

        新的鑄模,對打粒的條件而言,是最不利的狀態。新模的模孔未經飼料加以磨光或潤滑。因此,其模孔的摩擦係數很高。而且因為其模孔是在最初狀態,有效壓縮長度在最大狀態,所以對飼料的潛在壓縮力也最大。

        在許多飼料廠經理人的想法中,新模擠不出料往往都怪罪到鑄模在製造過程中,磨光不良。事實上,有許多因素會使得鑄模擠不出料,像是飼料配方,調質狀態,水份含量及粉狀飼料溫度。熱敏感的配方及過高的含水量,更是堵料的前兆。

避免新鑄模啟用堵料

        一種盛行的說法總以為模孔內膛線的存在使鑄模擠不出料。模孔金屬表面光滑度在120RMS以下時,即使有膛線的存在,模孔本身對鑄模的啟用及產量的大小皆無影響。RMS值達到120時,膛線所導致的摩擦係數也沒有明顯增加。反而是飼料成份對模孔壁的摩擦力影響比模孔表面的情況對飼料的摩擦力來得大。模孔的表面平滑度在120RMS以下,只有在生鏽的情況下,才會對鑄模的啟用有不利的影響。

        另一種說法以為使用高鉻鋼鑄模,在啟用時較不易堵料。高鉻鋼(一般是指420不鏽鋼)鑄模通常比普通碳鋼鑄模在啟用時較不易堵料。這是因為高鉻鋼鑄模一般都在真空爐中進行硬化加工,氧化的程度較低,然而還是存在有稍許的氧化狀態。因此假如操作條件控制的不好,高鉻鋼鑄模仍有可能在新啟時堵料。

        已經在運轉中的鑄模,若因鑄模從機座拆下,放置一旁備用,而再重新使用時卻擠不出料,這不算新啟用堵料。事實上,這種鑄模已有各種徵兆因受損而減低產能,這個跟表面受到氧化而不能啟用的新模情況不一樣。

新模堵料的預防

        事前預防新模在使用時堵料,遠比堵料後,才來清除模孔要簡單多了,基本上在開始使用新模時,要以較容易擠出的配方以較慢的供料速率運轉,以避免堵料。

        以新的或起碼是磨耗均勻的滾壓輪配合新模使用,並要確實調整好兩者之間的間隙。然後使主機空轉,進料器停機,以手棒整顆玉米或麩皮餵入打粒室。接著再以較易打粒的配方持續以手供料給鑄模。直到出料順暢,再以進料器斷續給料,穩定之後再少量持續給料,再慢慢增量,再稍開蒸汽,主機負載下降後再進料,再加蒸汽,如此反覆到正常的操作狀況到達。要記住進料量與藉著配方及含水量來控制鑄模溫度,對於新模能否順利啟用,是很重要的。

新模堵料的救濟

        硫到鑄模模孔堵塞時,要想法子使之通暢。傳統的方式是以電鑽或鑽床將堵料鑽出,或是用氣動工具沖出,或是浸入酵素溶液。後者對於抗腐蝕的高鉻鋼鑄模特別好用。其他的不鏽鋼或碳合金鋼鑄模,若浸在酵素溶液,則時間必須縮短,以免腐蝕。

        僅只將模孔內的堵料清出,仍未處理完全,因為模孔仍須重新磨光。在飼料廠一個快速的修理方法是將玉米顆料與砂混合再以油攪拌,以此混合物為磨光的材料,飼入打粒室,一直循環打粒。在打粒機上磨光,砂料的大小及形狀是很重要的。顆粒小面質硬具有爆破性的砂子,效果最佳。然而此種就地取材式的磨光材料與鑄模製造商用來磨光的材料是無從比較的。假如情況許可,把鑄模退給廠商處理是最理想的。

        有兩個理由要再磨光鑄模孔;第一是將模孔表面的氧化物除去,其次是塞入一些易於擠出而不會導致氧化的材料。

        以往大部份使用碳鋼模的時候,因其材質會被侵蝕,所以往往將燕麥攪拌油填充在模孔,以免在儲存期間受到腐蝕。現在大部份鑄模所用的材質都是不同等級與型式的不鏽鋼。不鏽鋼鑄模壽命較長,所做出來的粒料品質較好,而本身抗腐蝕能力也較強。

        隨著鑄模材質的改變,熱處理的方法也有變化,而其變化增加鑄模的表面氧化。任何鋼品加熱時皆會發生表面氧化。用以製造鑄模的各種碳鋼合金,在普通大氣中,遇到熱與氧的交互作用,皆會在表面產生一薄層的氧化物。模孔內表面的薄層氧化物在打粒時就會造成摩擦阻力。再磨光的目標就是去除這層薄膜,使鑄模較易啟用。然而在正常的運轉後,經理人員或操作人員對模孔的細心觀察卻可作為對產能與粒料品質等問題的良好診斷。

製粒模的保養

        未受過訓練的或技巧不夠熟練的打粒機操作及鑄模保養結果會使打粒機產能降低,粒料品質變差。更可甚者,非專業性地處理此類問題,將衍生許多傳言及"自家療法"的行為,而使問題變得更糟。幸運的是,這類型的問題通常可以及早檢出,而不致使結果太壞。

        打粒機產能的降低,往往是慢慢地發生,顯現於生產線上每小時產出的噸數減少。操作員首先抱怨,加工完一批次同樣的料,比以往似乎要更長的時間。於是為了彌補打粒機降低的產率,就不得不延長工時,於是加工成本增加。當他將問題查清是出在鑄模時,他只好停機換模,真正造成雙重損失。

避免模孔過度碾壓

        產出減少的原因是很容易找出的。其首要原因是鑄模孔面的過度碾壓。過度碾壓是指模孔遭受鎚擊或變形,結果使得入料口截面積減小。入料縮得愈小,可以通過模孔的飼料就愈少。鑄模運轉的時間愈長情況也愈糟糕。

        過度碾壓的主要原因是滾壓輪殼與鑄模面之間隙調得太緊。打粒機操作員調整滾壓輪的方法有"飼料標籤"法─即是放置一張飼料標籤紙於輪殼與鑄模面之間,視其碾過的痕跡來判定間隙是否得當。或是"微接觸法"─調整滾壓輪直到鑄模面剛巧稍微碰到滾壓輪殼。此二種方法各有其缺點。標籤法的調整方式往往使滾壓輪殼與鑄模面的所留間隙過大。間隙太大效率就差。粉狀飼料在打粒模面的角度愈小,打粒的效率就愈大。滾壓輪殼與鑄模面的間隙愈小,其打粒效率愈佳。為維持高的打粒效率,滾壓輪的調整是非常重要的。

        以微接觸法調整滾壓輪時,當輪殼接觸到鑄模面時,另外的問題發生了。金屬與金屬間的接觸,使鑄模面受到鎚擊。同時也增加鑄模斷裂的可能性。一旦鑄模開始有過度碾壓的現象,操作員感覺到生產率是在慢慢地下降,很自然地,他會將滾壓輪再調緊些,而這只有使得過度碾壓的情況愈形嚴重。

        避免過度碾壓的關鍵是在於一開始就不應該使滾壓輪調得太緊。

        大多數情況下,又要得到最大的打粒效率,而又要避免過度碾壓,只有將滾壓輪調到剛巧接觸到模面時,再退後一些,使其間隙大約維持在0.125~0.25mm。滾壓輪亦應定期調整,同一鑄模每次操作累積24小時便應調整一次。

        生產部門的經理人員如何去糾正過度碾壓的問題呢?其實與其他大部份有關鑄模的問題一樣;預防是最好解答。第一步是以受過適當訓練的操作員,正確地調整滾壓輪的位置,並確認之。通常將過度碾壓的鑄模儘早送修,仍能解救該鑄模的使用壽命,其重整的方法包括模孔的逆洗作業。然而在某些情況滾壓輪的調整不良並非是發生問題的原因。

        過度碾壓的發生也可能牽涉到鑄模的材質以及模孔的型樣。假如模面的過度碾壓是一慢性地一再發生的問題,則極可能是模孔的型樣不合用所引起的。此種情形下,應與製模廠商研究更換模孔型樣或鑄模材質。

鑄模與滾壓輪磨損不均

        像其他宇宙間的所有一切物質,飼料也是遵從阻力最少的途徑。因此,飼料也傾向流入所受壓縮力最少的模孔。

        使模孔壓縮力減少的最普通方法是減少其深度。飼料的分佈不均,像部份的模面加速磨損使得模面高低不平。而低的部份開始承受更多的飼料,如此一來各模孔深度差距愈來愈大。高的部份也開始有過度碾壓的現象,該部份的產率因之減少。

        滾壓輪殼也受到同等的影響,而使這現象更加嚴重。

        因此磨損不均的鑄模與滾壓輪時常會造成鑄模的過度碾壓及產能減少。定期檢查飼料分佈裝置,像是撥料桿及檔料板等,以及正確地使用鑄模,像是以新的滾壓輪配合新的鑄模使用等,皆有助於維持均勻的鑄模磨損。

"釋放口打粒"及其他妨害產出的障礙

        "釋放口打粒"會減少鑄模的產能。當飼料在釋放口膨脹而填滿釋放口直徑時,會產生釋放口打粒"。釋放口深度的加入,會使鑄模的有效厚度增加,此一問題發生的根本原因在於飼料原料的膨脹。鑄模孔的有效厚度,其壓縮力不足以使粒料壓縮成固定的直徑。因此粒料在釋放口處膨脹,使鑄模的產能減少。粒料中過多的水份也會造成此種現象。

        模孔堵塞會造成產量減低。金屬外物,一小片石塊,骨頭都會堵住模孔,使飼料無法通過。清除磁鐵,定期取出堵住洞口的外物,粒狀原料的嚴格品管,勿使有粗塊,都可避免模孔堵塞。

        模孔的光滑度對鑄模的產能影響很大,但是買鑄模者一般都有一個錯誤的概念,認為不鏽鋼不會生鏽或被腐蝕。事實上每一種不鏽鋼的抗蝕能力都有一定限度。給予足夠的熱,水及天然的酸,所有的不鏽鋼都會開始腐蝕。而事實上模孔內正集合上述這些不利的條件,而造成模孔內面的蝕孔。

        蝕斑是模孔面因腐蝕而形成的污斑。模孔內的蝕斑使模孔面摩擦係數增大,粒料通過模孔的速度變慢。若不予以矯正,模孔內的蝕斑會因磨擦面縱向擴大,形成刮痕。孔徑特大或方塊粒模常會發現蝕斑以及刮痕。兩者都會減緩粒料的通過速度。

        要發現模孔內的蝕斑或刮痕是非常容易的。先將模孔內的飼料以沖頭清出,再以毛刷刷乾淨模孔內面,從模孔出料側往內看,在模內反向以燈光照明,模孔內的刮痕,呈現磨傷的記號,看來又寬又大,而實際上也大大也降低粒模的產出。

        以同樣的方法觀察,蝕斑的大小從模孔壁小如針孔的蝕孔到大的鏽斑,都可以看得到,要克服蝕斑,需要選擇含鉻較高的鑄模。

        而要避免刮痕,則要選用表面硬化處理過的鑄模。無論是蝕斑或刮痕都會造成另一問題,即是對粒料品質的不良影響。

當粒料品質低落

        不管是為了使客戶滿意,或為了飼料效率,關於鑄模性能方面,人們最關心的仍是鑄模對粒料品質的影響。鑄模被認為是控制粒料品質之一主要因素。然而,當鑄模在形成並維持粒料品質上仍扮演一個不可缺少之角色時,飼料的細度及調質情況的改進,以及與之配合鑄模孔形狀及材料,卻對粒料品質的維護顯得格外的重要。但即使飼料的配方,細度以及調質的情況已是最適當狀況,只要鑄模的性能不佳,很快地就會對粒料品質有很壞的影響。

        蝕斑及刮痕會減損料的品質,他們降低模孔的壓縮力,同時使打粒作業中,蝕料糊化變得不均勻,產生較多的粉末,以及較差的粒料品質。

        當鑄模發生表面磨損,粒料品質開始變壞。模孔對飼料的壓縮可以模孔的壓縮長度除以孔徑表示。即L/D。當表面磨損增加,使孔深度減少,即壓縮力降低。此即飼料擠壓成粒的過程,模孔作功較少,使得粒料品質較差。假如鑄模使用壽命尚未到達,而粒料品質已經變差,則應徵詢鑄模廠商,是否應該增加模孔長度,或調整孔數,或改用摩擦係數較高或增加摩擦阻力的材質。

        對鑄模內面的敲打以及過度碾壓,會使粒料品質及產量降低。過度碾壓使得孔口縮少,限制了進入模孔的飼料量,也減低了飼料在模孔內的壓縮程度。而假如過度碾壓的發生是由於不均勻的磨耗,粒料品質也會受損害。

        鑄模內表面磨損不均加上過度碾壓造成粒料品質不佳,一方面固然由於在過度碾壓部份,因孔口縮小,進料較小,壓力不夠。另一方面是進入其他部的飼料,因為模孔磨損,深度不夠,壓力較常減少。

        同樣,較多的飼料以較高的速率通過鑄模其他損傷較少的部份,使得整體的粒料品質更為降低。而打粒行為往往在鑄模的較低標準部份執行較多的工作,招致該部份形成"蜂巢"結構。

        蜂巢狀結構乃因為模孔糾結部份或謂金屬連結架構的腐蝕。使得模孔的入口直徑擴大,蜂巢狀結構發生在正常磨損的整個鑄模內表面。雖然蜂巢狀結構是鑄模發揮正常功能的表徵,但是也會使得粒料品質降低,其降低的程度端視蜂巢狀結構的深度而定。

        再次強調,鑄模面的磨耗必須均勻。選擇適當的材質及模孔形狀,可以使鑄模內表面形成蜂巢狀的結構減到最少,鑄模的使用壽命可以延長而不會損及粒料品質。

        瞭解並認知鑄模要點問題的原因,可以使生產經理迅速分析鑄模性能。然後他可以迅速定義問題之所在,不管是產能降低或粒料品質變差,甚至是啟用困難的新鑄模,進一步很快地尋得答案。如此一來,經理人員才能降低每噸飼料所分攤的鑄模成本,以及因保養及更換鑄模所帶來的相關費用。

                                                                                                    飼料營養雜誌(p.42~47)-許樂.九二年第十期

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