涂装前处理的蒸汽“零耗”实践

启瑁涂装精英圈 2018-03-15 16:44:44

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节能降耗是国家可持续发展的战略方针之一,也是企业降低成本、提升效益的重要举措之一。在不牺牲产品质量的前提下减少能源消耗,需要每个涂装工程师不断地提出新的节能方案,通过技术攻关、生产安排、设备及工装改造等措施进行实践,最终找到可行的节能方法。


笔者通过以下措施实现了从2008—2011年前处理蒸汽单位面积消耗的逐年降低,取得了良好的经济效益[1]


1变单通道大口径直通式蒸汽加热为细密小口径蒸汽加热,提高换热效率;

210~30℃常温脱脂、磷化,60℃低温烫干取代40~50℃中低温脱脂、磷化、95℃高温烫干;

3)自动测温、自动控制的加热方式替代手动测温、人工开关的加热方式,并根据不同季节设定不同的烫干加热温度;

4)使用常温低温磷化后水洗,并加装轴流风机辅助吹干替代低温烫干工艺。

涂装前处理蒸汽消耗价值由2008年的1.24元/m2降低到2011年10月的0.03元/m2,节约比例高达97.6%

1 进一步降低能耗的可行性探讨

根据2011年的前处理蒸汽消耗情况,提出了继续探讨在2012年节能季(4—10月)实现前处理蒸汽消耗为零的目标。

研究发现,当彻底杜绝蒸汽时,需要从以下方面考虑可能影响质量的问题。

1)工件叠压问题:不同于悬挂链式生产线的工件独立处理,槽浸式前处理工件因装框堆放造成工件叠压,叠压部位因溶液难以到达,导致脱脂不彻底、磷化膜不完整而产生锈蚀;

2)工序间隔问题:不同于悬挂链式生产线,槽式前处理的工件磷化后和上线烘干间有一个停顿时间,为1~3h,在这段时间内,有积水的工件容易返锈;不使用烫干处理时 ,表面未干的工件需要分开放置以免工序间锈蚀,但场地有限难以实施;

3)表面不干燥的工件无法擦拭,容易产生表面颗粒缺陷等。

2011年“十·一”假期期间因设备维修,蒸汽停供3天,但仍然保持小批量的生产;且在9、10月份通过试验性控制,蒸汽消耗仅为0.03元/m2。所以,通过解决关键问题,实现某些气温较高月份的蒸汽零消耗是可能的。

2 前处理蒸汽零消耗的措施

上述可能出现的质量问题,在实践中必须先行解决,而这些问题在一定情况下相互交织。要实现前处理蒸汽的零消耗,须同时兼顾前处理速度与生产线搭配;兼顾所有材料、形状的工件同时处理;不能因供需停顿造成返锈等。

2.1缩短前处理后湿工件的停留时间

通过试验证明,磷化后存放于清洗水中的工件可以长时间不锈蚀;表面带水的磷化工件如能及时被悬挂到生产线上烘干也不会发生工序间的锈蚀;甚至被单独悬挂的带水磷化工件不进行烘干,即自然干燥也不会发生锈蚀。

所以发生工序间锈蚀的关键影响因素是:长时间不干燥,并与空气接触。因为降低了蒸汽消耗不能保证表面干燥,也不能不让工件与空气接触,则缩短工件的存放时间久成为首选。通过控制前处理的生产节奏,表面含水的工件存放时间不超过1h必须上线,而表面不含水的工件则不做要求,可以延长存放时间。

2.2专用的侧壁、门板处理筐

工件在装筐时就进行控制,有利于存水排出,改变过去工件摆放水平面较多的装法,使工件在框中就处于一定倾斜位置,前处理控水时存水易于流出,减少了水的携带。专用处理筐使得工件可以不必卸筐,既减少了劳动,有减少了工件表面水分的影响。

2.3工件摆放留有间隙

含水的工件摆放时留有一定空隙使空气流通,有利于水分的进一步挥发,在有风扇的情况下效果更佳;因为生产节奏控制合理,含水工件不会因为场地限制而上下堆放,也不必紧密挤压在一起,不会造成挤压处水分不干而出现锈痕。

2.4平板工件专用工装

平板工件的处理是蒸汽零消耗实践中的难点,叠压造成脱脂不净、无法磷化、挤压处积水返锈等问题。设计了插立式平板工件处理的工装之后,所有问题迎刃而解,将平板工件插入槽中,前处理后可以带水放置、自然干燥。

2.5加装轴流风机

部分工件增加辅助吹干时间。轴流风机加速磷化工件表面水分的挥发,在气温较高时辅助吹干代替过去的热水烫干,如果气温太低,可以采用加热方式保持水温在30℃左右,部分工件可以延长辅助吹干时间。

3 蒸汽消耗情况

从2012年4月开始,所有措施逐步实施,让操作员工有意识地减少蒸汽用量,规定在常温脱脂、磷化可以保证处理质量、辅助吹干风机能够使表面基本干燥的情况下关闭车间蒸汽阀门。4月份蒸汽单耗为0.14元/m2,2011年同期为0.44元/m2

进入2012年5月,由于气温回升,已经强行要求关闭输往前处理车间的蒸汽阀门,但5月份蒸汽的消耗却又31.9m3,当月生产面积70264m2,单位面积蒸汽消耗0.45m3/m2

考虑到从蒸汽阀门到前处理车间有将近200m的蒸汽管道,虽然关闭了通往车间的蒸汽阀门,但管道损失导致实际蒸汽消耗并没有降低为零。因此2012年6月初,关闭了通往车间的蒸汽阀门。当月蒸汽消耗降低到0.37m3/m2,考虑到蒸汽计量表距离阀门仅2m左右,不得不考虑是计量仪表的误差造成蒸汽消耗总是达不到零值,日损耗约0.60m3

由于蒸汽接入、蒸汽计量的特殊情况,经过后勤部门与蒸汽公司取得联系,决定于7月2日截断通往前处理车间的蒸汽接入管道,并从7月3日上午开始将计量仪表的供电停止。至此,前处理车间的蒸汽消耗达到零值,单位面积蒸汽消耗为0m3

经过许多措施的实施,前处理蒸汽消耗已经降低为零,成为涂装节能的成功案例。图4为各年度蒸汽面积单耗对比图和2008年1月-2012年9月的蒸汽消耗走势图,节能效果一目了然。

4 冬季辅助加热

为了保证寒冷冬季的前处理质量,因蒸汽管道应经截断,不使用蒸汽辅助加热,以保证前处理槽液的温度能够维持在20℃左右。因所需温度较低,简便的电加热方式是首先考虑的:即在脱脂、磷化槽金属外壁安装1支电加热管,功率0~2KW可调,通过低温加热,保持槽液温度在20℃左右。此时,将有一定的电能消耗,该消耗可能成为工序过程的必要能耗,甚至会低于蒸汽的管道损耗。使用电加热时需注意用电安全防护。或利用原有的蒸汽管道,将生活用气分出一支给前处理以便能够保持槽液温度在20℃左右,不再单独设置蒸汽计量仪表。因管道距离较长,可能有一定的管道输送消耗的蒸汽,没有电加热功率高,但使用较为安全。为减少热量的管损,可利用分支处(距离前处理约300m)的阀门关停蒸汽。

5 涂装节能的进一步设想

涂装企业主要的能耗在于涂层的固化阶段,除非有材料方面的改进来降低固化温度、缩短固化时间、减少固化工序,否则,在该阶段不容易降低能源消耗。通过设备改进、加热方式选择获得的节能效果因没有相互的数据对比,不能直接反映出来。

前处理的节能通过蒸汽的停用非常直观地表现了出来。如2009-2010年,许继电器和郑纺机等的喷淋式前处理先后完成常温化处理,2008-2012年正星科技完成槽式前处理的常温化改进等,将前处理蒸汽降低为零,产品质量不受影响。

在生产实践中,个别企业将喷淋式前处理后的烘干(钢制暖气片)改造为轴流风机吹干后直接进行粉末喷涂;很多小型对外加工企业将磷化工件(电控柜产品)晾晒后涂装;我公司过去在 使用间歇炉涂装内部工件(加油机产品)时,也是将晾干后的工件(不经120℃烘干)直接喷涂。所有这些产品均没有发现质量方面的异常。

因此,将磷化工件的烘干温度有意识的降低,并跟踪涂装质量情况是可行的节能设想,在以下情况下具有节能意义:一是涂装前工件表面无残留水分;二是涂装后涂层外观无针孔。因为磷化膜和涂层需要经过高温固化阶段,产品的耐冲击性和耐蚀性能登可以不受影响,因此不必考虑。

至于选择更加经济的能源形式,这只与企业效益有关而与能源节约无关。

6 结 语

由于我公司的涂装前处理蒸汽消耗已经降低到零,过去生产所采用的蒸汽加热已经被废止。目前需要的是为稳定质量而采取的保障性加热措施,即:在特别寒冷的冬季或遇到特殊的钢板时,为保障磷化的质量提供短暂的保障性加热。这些保障措施需要经过2012年冬季的生产检验。

计算工件的能源消耗时,采取相应节能措施前后进行数据对比,可获得节能措施有效性的评价,否则,由于节能措施需要一定的投入,往往因小钱不花,得不到大的经济回报。

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