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    輪胎生產工藝與節能

    發布者:阿強來源:

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    丘西寧。輪胎生產工藝與節能輪胎生產工藝與節能丘西寧(中國化學工業桂林工程公司,廣西桂林541001)耗高于國外先進水平23倍。節能潛力巨大。筆者從工藝和設備的角度。對節能途徑提出一些看法。

    1前言在當今全球的經濟活動中,人口、資源和環境為世人矚目的三大熱門話題,而在資源方面,能源的問題顯得尤為突出口人類迄今所取得的一切成就,無不建立在對大自然毫無止境開發的基礎上,使得自§生態平衡遭受嚴重破壞,并造成地球上資源的日益枯竭□對能源的浪費,加速了這一進程的發展□據國際能源機構測算。原油天然氣和煤炭這三種主要能源,按目前的使用趨勢,可供人類開發的時間分別是40年、50年和240年,在人類發展的歷史長河中,這只是一瞬間。另一方面,根據世界能源大會節能委員會的調查,發展中國家的能源利用率只有20%30%,工處發達國家也只有50%左石,節省下來的能源就比全世界的水力發電和核能發電提供的能源總和要多得多。因此,節能被譽為與目前的煤炭、石油(天然氣)、水電、核能四大能源相提并論的“第五大能源'我國是世界上第二大能源消費大國,因生產水平落后。主要耗能設備性能差。效率低。能源利用率較低□1980年,能源利用率僅為26%,經過十多年的努力,到1995年,提高到32%,但與發達國家相比,仍低十幾個百分點,主要用能產品的單位能耗比國外先進水平高30%90%,而單位所創造的國民生產總值,僅為世界平均水平的1/7,日本的1/12.另一方面,目前我國人均能源資源占有量不到世界平均水平的一半,石油僅為1/10,隨著我國國民經濟的發展,能源供會變得日趨匱乏。

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    節約能源不僅能提高經濟效益,而且有利于保護環境和保障國民經濟的健康發展,因此,我們對節能工作高度重視,采取一系列措施,廣泛開展節能活動,并取得重大進展=1997年11月1日,第八屆全國人大常委會通過了中華人民共和國節約能源法,并于1998年1月1曰起施行,從此我國的節能工作走上有法可依、有規可循的法制軌道口2國內輪胎企業能耗現狀輪胎生產屬加工工必能源消耗量較大,電力和燃煤(油)是輪胎生產中主要消耗的兩大能源,從能耗構成看,鍋爐設備燃料消耗占企處總能耗的70%,電力占30%□據測算,輪胎行處使用的二次能源,即蒸汽和電力,在轉換它們的過程中能源損耗達50%,再加上生產工藝過程的損耗,企處實際能源利用率不到30%□與國外相比,我國輪胎企業的平均能耗約高出國外先進水準23倍。筆者認為,我國輪胎企處能耗大的主要原因有如下幾個方面:⑴生產企處多,規、,呈現點多面廣產量低的局面。在輪胎生產方面,規模越小,產品單位越高口有數據表明,由于企處生產規模的差別,三膠綜合能耗竟相差56倍。

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    產品結構落后,原材料耗量大。以9.00-20-14pr規格輪胎為例,我國平均單胎重量比國外先進水平重23kg,而企處間原材料用量也相差懸殊。原材料用量多,意味著在生產過程中半成品加工耗費的能量增加。

    設備性能差,耗能指標高。我國輪胎企處普遍存在設備陳舊,技術落后的局面口陳舊的設備不僅耗能高,而且由于設備故障造成生產的經常性中斷,生產過程難以控制,質量無法保障,先進的工藝不能雄□結腠成原醒員耗大,產品合格率低,增加了不必要的能源浪費口管理不善,能源浪費嚴重。管理上的漏洞主要表現在生產揠混亂,工藝執行率低,故障維修不及時,動力消耗無計量、無定額,設備、管道“跑、冒、滴、漏”現象嚴重等。

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    新上項目開工不足,設備利用率較低。許多企處為了提高競爭能力,適應市場經濟需求,大搞技術改造,上品種,模=一些項目建成后,出現設備能力不匹配,廠房預留面積大等現象,或由于技術、市場、資金上的原因,造成設備利用率低,開工率不足,使產品單位能耗增加。這種狀況在近年來比較突出口問題的出現,既有客觀也有主觀上的原因口解決問題的途徑很多,如達到經濟生產規模,優化產品結構,進行技術改造,加強生產管理等口筆者從工藝的角度,對輪胎企處的節能工作提出一些個人見解= 3以工藝為先導,深挖節能潛力工藝是生產的靈魂,產品品種確定之后,工藝的研究和開發就成為首要工作口我國輪胎生產已有幾十年歷史,但在產品開發和工藝研究上,手段相對比較落后口產品設計技術大多使用傳統的方法,提取的信息量很少,無法iae準確的力學分析,為了確保產品質量和安全行駛,往往造成原材料投入過多,而且功能過??诮陙?,人們的質量觀念逐步從質量管理向質量創造轉化,要求對每一過程酣相應的研究,以便能夠應用或確保所需質量水平的參數口隨著我國工處技術的發展和科研手段的提高,輪胎設計理論正在不斷芫善,向科學化、定量化發展口對新型原材料的研究開發,使原材料的物化性能迅速提高,品種數量增加,為產品開發人員提供了更加廣闊的天地口從工藝方面看,節能工作應著重于改進產s設計優化生產工藝進而提高生產效率-使節能工作從產品構思開始就得到體現。

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    3.1配方設計配方設計是輪胎產品設計的首要技術問題口合理的配方設計應使產品具有良好的使用性能和加工性能,為了達到節能的目的,在配方設計中,應盡量采用工藝耗能少的原材料,在不降低產品質量的前提下,通過各種手段,減少原材料用量和生產過程中的損耗□譬如,在現行生產中,天然膠需要塑煉后才能使用,如能提高合成膠的用量,則減少了塑煉天然膠所需的電能口目前市場上配合劑名目繁多,功能各異口有的可降低橡膠的彈性復原性,增大膠料的塑性值,提高填料的分散性和均勻性,煉膠時間,降低煉膠能耗;有的可優化工藝過程,改善半成品的加工性能和產品質量,減少生產過程中的不合格品,p牽低能源消耗等等口因此,在配方設計中摻用少量的加工助劑,在不影響膠料特定性能的前提下,即可改善膠料的加工性能,減少工藝損耗,達到節能的目的。

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    3.2輕量化80年代中期,我國提出了優化輪胎設計的方針。多年來,一些企處通過使用新型原材料,改進膠料配方,對輪胎結構進行優化,在提高了輪胎性能的同時,減少了原材料用量,也節省了加工過程中的能源消耗口如每套標準胎的用膠量減少2kg,若企處規模為100萬套/年,則每年該企處可節省混煉膠200%幾乎相當一臺國產11密煉機一年的工作量。經過努力,一般情況下每條輪胎可減輕卜2kg左石□又如,輕載和乘用子午線輪胎,采用一層聚醋簾線替代二層的結構,即可減少胎體簾布和混煉膠的用量,既減輕輪胎重量,也降低了加工膠簾布所需的能耗口3.3優化工藝如何優化生產工藝,提高生產效率,對企處節能意義重大。對工藝和每一個細節都值得認真推敲,包括工序之間的連接,半成品的存放運輸,工藝技術條件的確定,生產設備的選用和配置等。值得注意的是,工藝對生產環境的要求也涉翻企處的能源消耗,如對溫濕度、照明等要求不合理,就有可能增加能耗口輪胎生產工藝中,煉膠和硫化這兩道工序挖潛能力最大,應干方百計地縮短煉膠和硫化的時丘西寧。輪胎生產工藝與節能間。在配方中加入各種加工助劑,即可有效al哺短煉膠周期□此外,采用先進的上輔機系統和自動控制手段,減少密煉設備空運轉時間,也能達到節能的目的。

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    對硫化而言,除了通過優化生產配方和產品結構來硫化時間外,近年來,一些企處采用輪胎硫化測溫的手段來調整和減少硫化時間,取得了良好效果。另外,采用不同的硫化介質,對輪胎硫化時的能源消耗也有很大影響口目前一般用高壓熱水作為輪胎硫化時的內壓加熱介質。熱水介質能保持較高的溫度,并賦予較高的內壓,但熱含量小,導熱效率低,硫化時間較長。國內一些企業在硫化子午線轎車胎時采用蒸汽作為內壓加熱介質,由于蒸汽熱含量高,放熱量大,使得硫化時間大大碟有效地節省了能耗。

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    但要從工藝上大幅度降低硫化時的能源消耗,較理想的方法是采用情性氣體/蒸汽硫化體系□這是國外近三十年來出現的新型硫化工藝-它以194197c溫度、1.4mpa壓力的蒸汽為熱載體,以2.8mpa的情性氣體來保證硫化所需的壓力口有料介紹,與蒸汽厲硫化工藝比較,由于取消了熱水加熱和增壓系統,硫化能源成本p牽低50%80%,硫化周期可縮短10%以上,并可有效地提高產品的合格率口此外,硫化膠的壽命可延長25%100%.可以說,情性氣體硫化工藝在節能降耗上具有重要意義口4采用新型設備,降低能源消耗近年來,我國橡機行m發了不少橡機產品,品種和數量增長很快,設備往能有較大提高,有些設備如密煉機、擠出機的性能已達到國際80年代末、90年代初的先進水平口這些變化,推動了輪胎工處的發展,為提高輪胎生產技術奠定了堅實基礎口輪胎生產中,煉膠、壓延壓出、硫化這幾個工序是企耗能大戶口圍繞這幾個工序,新型設備在不斷開發和涌現,每臺新設備的研制成功,都標志在節能技術上的新突破。密煉機、擠出機、硫化機的發展尤為如此。

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    4.1密煉密煉機是輪胎生產的主要煉膠設備,大部分企處目前仍保留使用國產11密煉機,這種機器結構落后,容量小,速度慢,效率低,大,化工部早已下文將其列入淘汰產品之列口國產新等,具有性能好,產量大,低的特點口據測定,與11密煉機相比,f270密煉機節水67%,節電30%,混煉膠的質量更好。新型密煉機已贏得大眾的青睞,成為新購設備的首選產品;但老設備的廢棄,并非一紙令下便能實施,如采取自然淘汰方式,進程很長,如何對老設備進行改進是一個值得研究的課題。

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    密煉機下輔機的配置也是值得研究的,對于大型密煉機,如f270型密煉機,一般需配置2臺壓片機,合計電機功率(不包括主機)約300 420kw,但如果采用雙螺桿擠出壓片機,電機功率約200kw□從工藝來說,采用雙螺村擠出壓片機可完全滿足生產要求,在系統的自動控制、提高生產效率和節約能源方面則更有優勢口4.2壓延壓出該工序是輪胎生產的另一耗能大戶口壓延壓出的生產均以聯動方式進行,設備體形大,結構復雜,發生故障的機率較多,容易產生廢品,增加能源消耗□此外,在設備配置中,如使用開煉機組為壓延機或熱喂料擠出機供源,更是消耗大量能源口簾布壓延機的性能直接影響到膠簾布的質量、生產效率和能源消耗口傳統的廠型壓延機由于結構落后,張力過小,壓延精度低,壓延制品的厚度容易產生較大偏差-造成工藝損耗大,廢次品較多。新式的s型高精度壓延機,不論在溫度調節、壓延張力、自動控制等方面,大大優于「型壓延機,可有效地減薄壓延制品的厚度和提高壓延精度>減少原材料降低能源消耗口過去一般使用熱喂料擠出機擠出膠料半成品,為了使壓出生產能正常進行,需用幾臺開煉機煉膠并向擠出機供膠口采用銷釘式冷喂料擠出機替代熱喂料擠出機后,可取消開煉機熱煉供,占地省。勞動強度低。環耢染少。在節面,更顯示出它的優越性□以zoomm/!150mm擠出機組為例,兩種擠出機的性能比較見附表(不包附表銷釘冷喂料擠出機與熱喂料擠出機性能比較斷發展,節率將越來越高。

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    擠出主機熱煉供膠設備裝機容量水消耗量/kw銷釘冷喂料擠出機無熱喂料擠出機5臺550nn開煉機由附表可見,銷釘式冷喂料擠出機節電節水優勢明顯。另外,根據測算,銷釘式冷喂料擠出機的生產能力比熱喂料擠出機高50%,而且擠出質量更佳口用銷釘式冷喂料擠出機替代開煉機為壓延機供膠,節能效果同樣明顯□以mooxisoomm四輥壓延機為例,若用開煉機供膠,需5臺4>550mm開煉機,總裝機容量約550kw(不包括主機,下同),冷卻水消耗量他/h.而采用兩臺4>200mm銷釘式冷喂料擠出機賺,裝機容360kw,耗水量15t/h.采用銷釘式冷喂料擠出機供膠,還可利用計算機技術,對賺和壓延的生產過程實行集中控制,既保證了產品質量,又降低了勞動強度。

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    4.3硫化這是輪胎生產的最后一道工序口我國目前多采用蒸汽/熱水硫化工藝口硫化b摘用大汽,此工序的節能重點是如何降低蒸汽用量。過去一般采用的設備是硫化罐,硫化罐一次裝入十幾個模型同時硫化,上、下模具溫差大,影響硫化質量,消耗能量多,產品質量不穩定。80年代開始,我國便提出了的硫化以自動定型硫化機取代硫化罐□以機代罐節能率達15%30%.隨著硫化機生產技術的不5結語傳統的輪胎生產工藝由于輪胎部件多,工序多,消耗的能量也多。例如:由于膠料的工藝特性,在加工過程中需反復地被加熱和冷卻,不可避免地浪費了大量能源□要從根本上解決輪觸產大的問題,就應徹底拋棄傳統的工藝技術,開發全新的自動化生產模式口在這方面,世界上一些大輪胎公司已邁開了步伐。法國米其林公司秉承其一貫風格,走在前列,該公司1992年面世的c3m生產技術,簡化了工藝過程,盡可能消半成品部件,從而使生產時間節省85%,生產效率提高40%,其能耗僅為傳統工藝的30%,這是輪胎歷史上的一場革命□美國固特異公司不甘落后,奮力追趕,于1998年宣布開發成功名為impact的生產技術,據稱,該技術能降低原材料費用15%,縮短硫化時間20%,生產速度比傳統工藝快70%.此外,還有德國大陸公司、意大利皮列里公司等一些世界級的輪胎巨子紛紛投入巨額資金研究和開發,向全新的自動化生產領域發展口縱觀中國的輪胎工處,大多缺乏技術和資金,只能進行局部的改造和革新,有些企h簡單地擴大再生產。以期趟拾理的結齊規模。這些基于傳統生產工藝上的節能措施,雖能有效降低能耗,但其節果衷限的□但是w□、鶘們有這種意識,有這種責任心和使命感,我們的節能工作將會帶來巨大的經濟效益和社會效益。

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