流浆箱技术的发展
管中窥豹——从流浆箱发展的几个阶段看中国改革开放四十年造纸装备的发展
管中窥豹——从流浆箱发展的几个阶段看中国改革开放四十年造纸装备的发展◎ 林美婵 华章科技杭州美辰纸业技术有限公司造纸是中国的四大发明之一，而现代的造纸机技术是从西方发展起来的。
1882年上海机器造纸局从西方引进了造纸机，使中国也踏入了现代机制纸的行列。
新中国长网造纸机的发展源于广州造纸厂，1956年广州造纸厂引进了一台芬兰的3150/300新闻纸机，轻工业部为了发展我国的长网造纸技术，组织设计院对广州造纸厂的这台造纸机进行测绘、仿制；并以此为基础开发、设计、制造了一系列的国产造纸机。
这个造纸机配套的是一个敞开式匀浆辊流浆箱，为一个高3 m 、宽4 m 的巨无霸，由于不会设计与制造，这个流浆箱并没有得到测绘与仿制，也没有在后期进行推广。
而那个时代我国基本都是浆闸板敞开式流浆箱，很多都是木制或者塑料制造的箱体。
在当年纸机幅宽不大、车速不高的情况下仅仅勉强可以使用。
而随着中国的发展与进步，这些简陋的流浆箱已经越来越不能适应用户的要求，为了发展中国造纸机技术，当时的轻工业部牵头设计院、造纸机械厂、纸厂的技术骨干，组成了造纸机联合设计团队，简称三化（系列化、标准化、通用化）小组，用新的技术为造纸厂设计制造了3150 mm 、2362 mm 、1880 mm 、1760 mm 、1575 mm 等幅宽的系列造纸机。
当时由于对外交流的局限性，因此设计理论缺乏，能参考的实机也不多，即使是国外的印刷资料也极为匮乏；因此我们很多流浆箱的设计与制造都基本出自于仿制，例如幅宽3150 mm 的纸机配套的流浆箱就是从国外的样本资料上面的图片仿制的，而幅宽1880 mm 的造纸机的敞开式流浆箱就是由民丰造纸厂从日本引进的1880/100卷烟纸机的流浆箱测绘仿制而来的。
为了提升我们国家的造纸机流浆箱技术，我们对于模仿设计非常认真，期望值也很高，但我们模仿设计和制造的流浆箱结果却不尽如人意：例如我们的3150/300气垫式匀浆辊流浆箱，是由设计院设计、上海造纸机械厂制造，并应用于宜宾造纸厂；流浆箱的设计运行车速为280～320 m/min ，抄造定量为52 g/m 2的新闻纸，就出现了横幅定量差严重超标（52 g/m 2成纸时，达7～8 g/m 2），其次就是上唇板内侧严重附浆，开车运行20 min 就开始附浆，附浆厚度可达到10 mm 以上，附浆到一定程长网纸机水力式流浆箱纪念改革开放40周年专题·企业篇14NO.4 2019CHINA PAPER NEWSLETTERSExclusive Report特别报道Copyright©博看网 . All Rights Reserved.度后就会掉落浆块，引起断纸，给正常生产带来了很多麻烦。
业精于专而兴于勤——中国版本高速水力式流浆箱研发心得
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如 说 造 纸 厂 发 展 走做 强 做 大 的路 子 我认 为造 纸
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浆箱研 制成 功的基础 上步入 水力式 流浆 箱的研发 。 通过
建 立模 拟试 验 系统 进行模 拟试 验 ， 中间试用机 台的制造
的责任 。 训１ 美辰纸 业 技术 有限 公司成 立于２ ０ 年 ， 专业 ０１ 是 纸 机 的浆 料 分布 装置 （ 浆 箱） 民营股 份制 企 流 的 ！ 八年 的 努力， 近 现今 已从一 个简 陋的 小厂发 展成 亍 独立 的设 计 研发部 门以及两 个拥 有２ 万平方米 的 ： 厂房制 造 基地的 流浆 箱专业 企 业 ， 可为 中外 造纸
和 运 行 经验 摸 索至 正 式 产 品生 产， 历经了５ 的 不懈 努 年 力， 终于在 ２ ０ 年中国奥运 会之年结 出硕果 、 ０８ 成就 梦想 ，
成 功地 开发 出具 有近代技 术的高速 水力式 流浆 箱。 中 按
国版本、 自主设计、 自主制造 的高速 水力式流 浆箱已有６ 台 （ 中有 二台配有稀 释水 横 幅定量 调节系统 ） 装在东 其 安
一
特定参 数进行个性化设计， 也缺乏试验研 究手段， 因此 只
能 盲 目 “ 计 ” 抄 。
美辰水力式流浆箱创特种纸纸机新纪录
Enterprises Report
焦作瑞丰纸业技ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ创新结硕果
李和平报道 2016 年，焦作瑞丰纸业充分发挥 生产技术人员的积极性、能动性、创造性，强力组织 开展多项目、多层次的专项课题研究和技术创新工 作，实施的 12 项技术创新项目取得了丰硕成果，创 造直接经济效益 300 多万元。
一是对生产工艺流程细微优化改造。通过优化 化机浆系统设备运行负荷和生产工艺，实施撕裂机 螺旋轴压缩比改造、磨片优化等措施，化机浆电耗 930 kWh/t（风干），较同行业低约 100 kWh/t，处于 行业领先水平；化机浆综合成本下降 123 元 /t。公司 开展的“浆板机提速增产课题项目”效果明显，浆 板产能同比提升 10％，综合成本降低 150 元 /t，创历 史最优记录。同时，停用或“大改小”电机 9 台，削 减负荷 98 kW，全年节约用电 63 万度，合计 38 万元。
另外，化机车间盘磨机侧喂料螺旋轴和壳体属进 口设备，磨损严重，为降低采购成本，公司技术骨干 克服技术资料不全等困难，自行修复，满足了正常 运行需要，节约更新费用 80 万元；对进口备件 1＃反 应仓卸料螺旋进行国产化加工，正常运行已达半年， 节约费用 10 万元。
美辰水力式流浆箱创特种纸纸机新纪录
王国君报道 杭州美辰纸业技术有限公司于2016 年 12 月初向国内一家特种纸公司提供了一台全新的 稀释水水力式流浆箱，该流浆箱宽度为 4850 mm，设 计运行车速为 800 m/min，用于替换纸机上原有的进 口流浆箱。
的进口流浆箱所产产品。该纸机是目前国产运行最快 的薄页特种纸纸机。
6 7 2017年第1期 造纸信息
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高速水力式流浆箱研发心得
业精于专而兴于勤高速水力式流浆箱研发心得2009-01美辰纸业技术有限公司每年都投入大量资金和人员努力提高产品的技术水准和水平，以满足造纸行业日益发展对先进高品质流浆箱的需要。
公司产品覆盖了水力式流浆箱、气垫式匀浆辊流浆箱、敞开式匀浆辊流浆箱、宽范围湍流道式流浆箱、特低速流浆箱，以及流浆箱电脑控制系统、自动唇板横幅定量调节系统、自动稀释水横幅定量调节系统、温度自动补偿调节系统等等。
所有的进步中，最大的亮点是成功地开发了中国版本、具有近代先进技术的高速造纸机用的水力式流浆箱以及稀释水横幅定量自动调节系统。
造纸机流浆箱按适应造纸机车速要求分为三大类，即：1、低速纸机用的敞开式流浆箱；2、中速纸机用的气垫式流浆箱；3、高速纸机用的水力式流浆箱。
下面就几个关键的技术难题谈之我们攻克的体会：1.等压锥管布浆器的优化设计。
任何型式的流浆箱都由三大部份组成：即布浆装置、匀浆装置、喷浆装置。
布浆装置的作用是把从圆管送来的浆流均匀等压的分配到造纸机的横幅宽度上，它是纸幅横幅定量分布均匀的基础。
现代高速造纸机绝大多数采用横向截面收敛的方锥管或圆形锥管等压布浆。
如何设计横幅布浆压力一致的锥形布浆总管，计算是最大的关键。
布浆总管横向截面收敛尺寸由等压原理公式计算。
按计算公式算出的布浆锥管其截面变化是一条抛物线，为了制造方便可行一般采用直线，所以实际的截面收敛和计算值是有误差的，造纸机门幅越宽、车速越高、流量越大其误差也越大。
减少误差的办法是用调节布浆锥管小端的回流量来补偿。
我们在幅宽3米左右、车速400米/分的气垫流浆箱一般用直线形的方锥总管布浆，效果不错，说明计算的误差不大，但对于幅门超过4米，车速超过400米/分的水力式流浆箱其计算值和实际值误差能否达到允许值，我们心中没数。
为了探讨这个问题，我们专门制作了相似的模型作等压喷水试验取得了数据，修改了计算公式，并决定采用圆形修正曲线锥管和采用插件式布浆孔板扩大流量的适应范围。
纸机流浆箱的发展综述
实 际上 ， 何一 种形 式流浆 箱 的功能都 是 由布浆 任 器、 整流 部 、 纸料 上 网装置 这三 大部 分具体 承担 、 相互 协调 实 现 的 ， 三 大部分 的 功能分 别为 ： 这 布浆 器
向浆流 ， 无定向支流或纵向条流；２提供一种几何尺 （ ）
寸合乎要求 的稳定的唇板 ， 不受温度、 压力和唇板开
使纸料均匀地、 以一定角度和喷浆速度喷射到网 上的预定着 网点 ， 并提供纸机幅宽方 向的定量、 水分
的微 细调节 和浆 流的湍 动 、 絮聚 规模 的控制 调节 ， 以 保 证 获得所要 求质 量 的纸页 。 １８ ９年提 出 的 “ ９ 流送 功能元”概念 将流浆 箱 内各 布浆整流元 件（ 主要包 括匀浆 辊 、 孔板 、 管束 、 阶梯 扩散
器 以及飘 片等） 进行 了重新归 纳 ， 出流 送功能元 的功 提
用于薄页纸和高级纸的生产 ， 对于改进纸张质量， 合 理使用纤维原料起到很好的作用 ， 因此多层水力流浆 箱有 很好 的发 展前 景 。 目前 已研 究 开发 了多种 结构 的多层 水力 式流 浆箱 。
２ 世纪 ９ ０ ０年代 以来 ， 流浆箱 共性技术 方面 ， 在 流 浆箱 稀 释水 浓度 控 制 调节 技术 的研究 和开 发是 一项 重大 的成 果 和进 展 。流浆 箱采 用 稀 释水 浓 度控 制调
流浆 箱被 誉为 造纸 机 的 “ 庄’是造 纸机 的关 键 心且 ， ，
流浆 箱清 洁 ， 易 于操作 和维 护 的便 利措 施 。 并
一
部件， 是连接 “ 流送” ‘ 与‘ 成形” 两部分的枢纽， 也是造纸
机 上 发展 最快 的部件 之 一 。在 造 纸 中流 浆 箱 的功 能
台好 的流浆 箱必 须具 备如下 性 能： ） （ 能抄 造 出 １
维美德纸机的最新技术
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图2 OptiFlo流浆箱的水分层技术
图4 达到相同的强度同时节省淀粉成本
51 China Pulp & Paper Industry
Dec., 2019 Vol.40, No.23
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图6 湿端改造案例
图8 袖辊的高压力脱水Ⅰ
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图1 流浆箱技术的发展
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图3 使用分层流浆箱优化化学品的添加
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Special 专 题
高质量 发 展 的 第一 动力是创 新，维美 德 作为 全 球 领 先 的 造 纸 及制 浆设 备 供 应 商，自然 在创 新上也一直 走在 全 球 的 前列。本 文 主 要 分享 维美德 近 期 在 纸 机 技 术上 的 最 新 创 新成 果，主 要 包 括 O p t i F lo水分层的流 浆 箱技 术、带有袖 辊 技 术的 混合型O p t i For m e r网部 技 术 和 喷 淋 式的硬辊 施胶技术。
第三章 纸浆流送设备与流浆箱
冲浆池2
——机内冲浆池（网下白水坑）
机内冲浆 池稀释法
原理：调浆箱的纸浆定 量流入混合泵，同时与 网下白水池来的白水混 合，并由混合泵送往净 化筛选 设置：在纸机底部 应用：产量高、白水量 大的双层布置的中、大 型纸机
制浆造纸机械与设备——第三章 纸浆流送设备和流浆箱
成一斜角 叶轮叶片数比较多，根据叶轮大小每侧有6～12片 精密铸造成形，并经过精细的动平衡。
②泵体设计
在泵体蜗室同出浆管相接处形成的隔舌，同叶轮外径的距离相对 取大些 浆隔舌设计成V形
制浆造纸机械与设备——第三章 纸浆流送设备和流浆箱
制浆造纸机械与设备——第三章 纸浆流送设备和流浆箱
2、浆量调节阀
沿着纸机的横幅全宽均匀地分布纸浆
有效的分散纤维，防止絮聚 按照工艺要求，保证浆速与网速相适应 的协调关系，并且要便于控制和调节 各流道要平滑，避免在流送过程中，纸 浆可能发生的挂浆现象，并且便于清洗 在结构上，应有足够的刚度，并在充分 满足工艺要求的情况下，尽量做到结构 简 纸浆流送设备和流浆箱
第一节
纸机流送系统
一、概 述
流浆箱——造纸机的心脏
将浆流转变为薄而均一的布满造纸机全宽的浆流 要求这些纤维悬浮液不产生絮聚和浆道。
关 键
流送系统
＋
流浆箱的设计
制浆造纸机械与设备——第三章 纸浆流送设备和流浆箱
流送系统：
范围——从纸机贮浆槽到流浆箱堰板 作用——稳定的、均匀的、干净的、并以一定的速度将 浆料泵送到网部
优点：设备结构紧凑，占地面积小，生产能力大，但动力消耗低， 筛选出来的纸浆质量良好，而且清洗方便。 缺点：会产生周期性的压力波动，致使流浆箱产生脉动现象，引 起流浆箱喷嘴纸浆流动速度变化，因而造成纸的纵向定量波动。
流浆箱工作原理及控制
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浆速网速比控制
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水力式流浆箱横向定量控制
注水阀用于调 由浓度变 白水池通 冲水阀用于 节进入各堰板 送器来控 常配有液 打开冲洗稀 的稀释水的流 制稀释白 位和压力 释筛的清水, 释筛的清水 量大小; 量大小;稀释 水,经可变 经可变 变送器, 变送器, 正常工作时 头是稀释白水 速稀释泵 以保持其 关闭,冲洗时 关闭 冲洗时 进入流浆箱各 后泵入稀 在稀释时 打开;截止阀 打开 截止阀 堰板的分配装 释筛;稀释 释筛 稀释 液位和压 用于打开或 置.图中的压 开关阀的 力的稳定; 力的稳定 关闭从稀释; 力变送器、 力变送器、液 作用是切 压力控制 筛返回到白 位变送器、 位变送器、浓 断或者打 阀与白水 水池的稀释 度变送器、 度变送器、差 开稀释白 池内的压 白水,对白水 白水 对白水 压变送器, 压变送器,主 水进入稀 力变送器 进行补充,以 进行补充 以 要是通过各工 释筛,正常 释筛 正常 构成单回 保证白水池 艺环节流程 路控制, 工作时打 路控制, 内液位稳定; 内液位稳定 的控制, 的控制,由检 开,冲洗稀 冲洗稀 当池内压 稀释筛用于 采样, 测、采样,经 力高时压 释筛时关 过滤稀释白 , 系统调节控制, 系统调节控制 闭; 力控制阀 水中的纤维 满足生产工艺 关闭,低 关闭, 和其它杂物 的要求. 的要求. 时打开. 时打开.
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布浆总管
2. Strategy
4. Conclusion
布浆总管的作用在于展开纸料流并使其沿纸机的横向尽 可能的均匀分布。 可能的均匀分布。
阶梯扩散器
它的横截面积以阶梯的形式增加， 它的横截面积以阶梯的形式增加，横截面积突然扩大导致 的压头损失通过流动过程中产生的剪切应力将能量供给纸 料悬浮液，这就产生湍流并把流动流化。 料悬浮液，这就产生湍流并把流动流化。
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流浆箱技术的发展
在纸张的生产中，流浆箱是造成纸张纤维组织结构优劣的最重要设备之一，承担着实现纸张性质的均匀性和可控性的任务。
它直接影响纸张的纵横性能比(cross machine direction profile)、抗张或裂断长、孔隙(porosity)、成形和留着。
未来造纸的发展目标（继续提高纸机车速、效率和纸张质量）对现有流浆箱的改进提出了一系列要求。
流浆箱的运行性能与造纸机车速和效率密切相关，同时，还应与纸张的纤维组织结构的好坏（纸张定量分布的均匀性和纤维定向）结合一起来考虑改善流浆箱性能。
在高车速下还应对机械加工方面提出更高的要求。
流浆箱的发展是由造纸机车速不断提高推动的,从翻浆闸板式流浆箱,敞开式匀浆辊流浆箱,气垫匀浆辊流浆箱发展到当今水力式流浆箱都是为了适应纸机车速增加的要求。
所以在选择流浆箱时,也要根据造纸机的速度要求进行。
流浆箱的结构形式很多,但从功能划分,都是由三大部分组成,即布浆器、匀浆装置、喷浆装置。
流浆箱设计也是围绕这三部分进行。
目前流浆箱大致可分为二大类:（１）匀浆辊流浆箱（敞开式、气垫式）。
（２）水力式流浆箱（满流式、半水力式）。
以上两大类流浆箱在解决布浆、匀浆、喷浆这三个问题都围绕着流速这个主题展开[1]。
匀浆辊流浆箱的适应性匀浆辊流浆箱以转动的孔辊作为匀浆元件，匀浆机理是浆流进出孔辊的孔眼,受到收缩和扩散,使浆流产生湍动，浆料得以分散。
虽然这种湍动尺寸比较大,能量比较低,但与长网部的脱水元件产生的搅动匹配,成形效果还不错,因而被中、低速纸机广泛采用。
气垫式匀浆辊流浆箱是为了适应较高速度及较大的速度范围发展起来的。
在密闭的箱体内通入压缩空气,使箱内的静压力由恒定的浆位高度（高度一般与匀浆辊直径相近）和可调的气垫压力合成。
调节气垫压力,即可调节喷浆速度。
由于浆位高度比较低,浆流通过匀浆辊孔眼的流速比较快,堰池浆流速度在0.27～0.45m/s。
气垫式匀浆辊流浆箱宜用于车速180～450m/min的造纸机。
水力式流浆箱的适应性水力式流浆箱是随着高速夹网纸机发展起来的。
由于夹网成型器的成形面很短、也就是说纸幅成形时间很短,浆流一经喷射上网,成形基本“固定”,因此要求浆流在流浆箱内必须均匀分布。
常采用高效紧凑横向布浆均匀的单侧进浆的锥形总管和固定的匀浆装置。
高速浆流通过固定元件的截面变化或几何尺寸改变而产生高强度微湍动,使浆料悬浮体得以分散。
水力式流浆箱内浆流纵向稳定,没有横流,所以可通过调节布浆孔管的浆料浓度来调节纸页的横幅定量,取得比用微调杆局部改变唇口开度更佳的效果。
这一点是匀浆辊流浆箱无法做到的。
水力式流浆箱的喷浆速度由变速浆泵的动压头控制,可以适应很高的车速。
因为固定匀浆元件的匀浆作用必须靠高流速产生(约 1.5m/s),所以要求车速不宜低于300m/min。
也因为采用固定的匀浆元件,其几何尺寸都按特定的范围设计,宜用于车速变化小、品种比较单一的造纸机。
为了扩大水力式流浆箱的使用范围和克服水力式流浆箱对来浆脉动的敏感性,发展了半水力式流浆箱（见图２）。
它具有水力式和气垫式流浆箱的优点,适用车速范围为300～1000m/min，可以应用于长网纸机。
1 多点稀释水调节技术
在纸张的和产中，横向绝干定量的均匀度是纸张质量最重要的指标。
流浆箱应具有稳定的浆流性质，纸张定量分布稳定，一般都采用了强化白水稀释的方法控制横向定量分布，实现了优良的横向绝干定量分布的均匀性。
一般是通过多点稀释调节而实现的。
稀释水可与流浆箱的多排分支管中的每一支管的浆流做到充分理想的混合。
稀释水的最佳用量可降低分布性能对外部干扰的敏感性，如留着率的可变性，并能保证在最大范围内安全运转。
多排反管和为平衡箱体而精心设计的装置，可保证使浓度调节成平滑的高斯型定量分布曲线，从而达到理想的控制效果。
最经济的稀释用水是造纸白水。
同时希望湿部有稳定的留着率。
稀释控制的优点，包括高定
量控制能力和较窄的频带密度，同时，又能精确和完全独立地控制纤维定向。
同时由于采用了稀释控制，使横向定量测定和影象精确测绘的重要性增强。
通过稀释控制横向纸张定量的方法，可获得波动幅度窄而又理想的定量分布曲线，并且这一控制过程不受运行参数的影响。
稀释水控制与传统的唇板调节方法不同，即不受纤维定向分布的影响。
通过多点稀释调节，能在最佳稀释水用量下运转，即用最少量的稀释水，满足全部调节能力的需要。
稀释水可与流浆箱的浆流做到充分理想的混合。
稀释水的最佳用量可降低分布性能对外部干扰的敏感性，如留着率的可变性，并能保证在最大的范围内安全运转。
多排支管和为平衡箱体而精心设计的装置，可保证浓度调节成平滑的高斯型定量分布曲线，从而达到理想的控制效果。
2 分层成形技术
通过优质分层(stratified forming technique)可降低生产成本。
在印刷纸生产中，采用分层添加技术可提供一个全新的技术方向，使造纸工作者在纸张厚度方向上能选择纸添加剂的最佳功能位置。
也能最有效地利用原料。
现在，二层和多层成形已成为新安装高产量纸机的标准配置[3]。
它最初是由Andritz 和Voith Sulzer提出的。
在一定程度上，可以在不同的层中采用不同的压力和速度以为不同的浆料。
这种新型的流浆箱在车速超过2000m/min[3]的纸机上应用成功。
这是通过在流浆箱内的分层导向叶片把浆流分隔开而实现的。
层间是否会混合的关键点，是在导向叶片的最后的分离点处。
通过导向叶片的几何形状尤其是尖端形状的设计可控制层间混合，保证优良的均匀一致的分层和各层的分离。
另一个重要因素是导向叶片的长度。
最好的效果是将导向叶片延伸到唇板开口处。
导向叶片的机械性质也是其优良特性所必须的，诸如尺寸的精确度和挺度。
导向叶片的材质是碳纤维复合材料。
基于些分层技术生产的流浆箱有 a two-layer stratified headbox jet 和 a 3-layer stratified headbox jet。
有关流浆箱混合强度的分析可参见论文[4-5],研究中提出了一种研究方法，以定量研究流浆箱的混合情况。
流浆箱模型包括二(三)个独立的header，间以活动的分配板(divide sheet)，板的伸出情况可分为二种：negative sheet stickout(inside the headbox )，positive sheet stickout(outside the headbox)。
箱内每一层由二个短板隔出通道。
研究中，上层加入盐水，下层加入清水。
按时间测定不同的纸机纵横向位置的各Z向位置的电导率，混合特性可以用电导率的变化定量确定。
这种方法与针叶浆和阔叶浆在0.2%浆浓下的情况，有良好的一致性。
3 流浆箱的横向浆流分布
选择最佳的进浆总管形状，一是依靠最佳计算方法算出流浆箱浆流模型的形状，二是根据浆流分布均匀度的测量和最佳计算方法所花费的费用影响两个因素来确定的。
OptiFlo流浆箱是具有两个管束的流浆箱。
这样，浆流分布对操作参数的敏感性可降低到最低限度。
4 流浆箱控制的发展
OptiFlo流浆箱纤维定向控制已实现自动化，其中包括调节供料口和在可能时应用唇板调节，从而赋予充分良好的控制纤维定向的性能。
通过采用抗磨损的涂布技术并结合新的表面抛光方法，使唇板部位保持持久不变的高精密度，唇板部位的均匀和稳定以及热负荷的稳定是十分必要的[6]。
5 流浆箱的未来发展趋势
在高速纸机上，流浆箱内存在压降。
压降的作用是在使浆料的流速与纸机速度一致，但同时伴有压力损失现象，产生湍流。
随着纸机速度的不断提高，流浆箱的湍箱以后必会增加，这将提高浆料浓度，高压力使流浆箱必须配有某种补偿系统以保证上网浆流的稳定。
长网结构
影响流浆的性能，且约束了纸机的速度。
夹网成形器的成形部件因其本身的特性和调节方式而对流浆箱的设计有特殊要求。
因此未来流浆箱的发展趋势是流浆箱和成形器成为一体[7]。