橡膠行業是能耗較高的行業之一,一家年產100萬條輪胎的傳統企業每小時消耗蒸汽約40噸,消耗電能約7000千瓦時。在橡膠等原材料價格大幅增長、企業成本日趨增高、市場競爭日益激烈的形勢下,節能設備正日益受到輪胎企業的關注和采用。我國橡膠機械企業抓住橡膠工業實施循環經濟帶來的商機,從新產品開發、結構改進、工藝攻關、提高生產效率、推廣節能技術等方面著手,大力開發高效節能型橡膠機械及新工藝,推動了橡膠行業的節能降耗和環保。
煉膠設備
煉膠是橡膠加工中消耗電能最多的一道工序,1臺270立升密煉機的裝機功率達1000千瓦~1500千瓦。近年來在設計新機型和提高使用效率方面,出現了許多好的經驗。
大連橡塑機械股份公司對密煉機轉子進行研究,開發出多種新型轉子,大大提高了混煉效率。如F270密煉機使用該公司開發的NST轉子后,可提高混煉均勻性,以合成膠或以天然膠為主的胎面混煉膠的ODR值標準偏差分別降低28%和69%左右,生產能力分別提高14%和10%左右。另一種新結構6WI型轉子通過獨特設計能使膠料流動復雜化,減少煉焦時間12%,增加填充量1.2%,提高生產效率13%。益陽橡塑集團承擔的國家“十五”重大技術裝備研制攻關項目大容量嚙合型GK250E密煉機、GK400N密煉機采用液壓上頂栓等專利技術,不僅縮短了煉膠時間,還提高了煉膠質量、延長了機械使用壽命。此外提高密煉機轉子轉速和壓砣壓力也可提高生產效率,節約電能。如270立升高壓快速密煉機的壓砣對物料壓力≥0.45MPa、轉子轉速達到40轉/分以上時,每加工1000千克混煉膠,至少比老式密煉機少消耗電能100千瓦時。這種技術適用于對我國輪胎廠目前廣泛使用的低壓低速密煉機進行改造。
利用智能密煉機控制系統節能是我國密煉機創新開發的又一個亮點。青島高校軟控公司和浙江大學共同開發的兩棲智能密煉機上輔機系列,利用統計學理論、人工智能和專家系統,解決了混煉質量的波動。密煉機使用該系統后,在混煉流程不變、原材料質量穩定的條件下,炭黑分散度提高一個等級以上,混煉時間和能耗分別減少約7%和11%左右。此外F270密煉機采用華南理工大學開發的MLJ-300型密煉機微機智能控制后,可提高煉膠效率20%,并提高膠料合格率。
輪胎部件制備及成型設備
擠出設備發展最快的是銷釘機筒冷喂料擠出機,具有節能、產量高、膠溫低、投資省等諸多優點,逐步取代了熱喂料擠出機和一般冷喂料擠出機。桂林橡膠工業設計研究院近年開發出三復合、四復合擠出胎面生產線,其供料全部采用銷釘機筒冷喂料擠出機,擠出橡膠質量和節能效果明顯。內蒙古富特橡塑機械公司研制的銷釘冷喂料擠出機在安徽佳通輪胎公司等企業取代開煉機,用作鋼絲壓延機的供膠系統,一條生產線減少裝機功率560千瓦,投資費用減少30%~40%。
工程輪胎成型已由傳統貼合胎面方式發展為計算機仿型擠出纏貼胎面。山東泰山輪胎公司在成型23.5~25工程胎時,若用整條胎面貼合成型,每班4人可成型7~8條胎,而用仿型擠出纏繞成型胎面時,每班3人可成型12~14條胎,效率提高1倍以上,產品合格率提高2.5%,顯著降低了生產成本。
六角形鋼絲擠出纏繞生產線側重于提高生產效率。天津賽象和上??敌駜杉夜狙兄频目赏瑫r纏繞成型2個六角形鋼絲圈的雙工位六角形鋼絲圈擠出纏繞生產線,生產效率提高70%以上。無錫第一橡塑有限公司與普利司通合作,生產了可同時成型6個鋼絲圈的6工位六角形鋼絲圈擠出纏繞生產線,生產效率至少是單工位的4倍,目前僅用于普利司通惠州工廠。
子午胎成型機近年發展迅速,從兩鼓成型機發展到三鼓至四鼓成型機,生產效率大幅提高。天津賽象、北京航空制造工程所、桂林橡機、青島高校軟控和沈陽藍英等企業的三鼓成型機臺班產量可從兩鼓機的50~60條胎提高到100~120條胎。北京航空制造工程所的四鼓機的成型效率為130條胎以上。
輪胎硫化設備
硫化是輪胎生產過程中消耗蒸汽能源的主要工序。節能一是通過硫化機本身改造,二是推廣硫化新工藝。其中改變硫化新工藝效果更明顯。
北京合眾創業技術公司等研制出利用氮氣硫化的輪胎硫化機和供氮系統,并可提供老機改造服務,已在數家輪胎廠取得成功。北京首創輪胎公司20臺硫化機采用氮氣硫化一年以來,多產輪胎16萬條,新增產值3400萬元。四川川橡公司在子午胎充氮硫化的基礎上,在輕載斜交胎的硫化中也采用了氮氣硫化。采用該工藝硫化7.50PR~16PR輕載斜交胎時,在不回收氮氣的情況下,硫化每條胎至少可節約1.79元。桂林橡機廠開發的等壓變溫硫化工藝,用來硫化10.00R20輪胎時,消耗過熱水由原來5.25立方米/鍋降為2.5立方米/鍋,電能消耗僅為原來的30%。此外由于調整了硫化工藝,從而可提高輪胎硫化質量。據統計,等壓變溫硫化工藝可提高輪胎行駛里程5%~10%,提高產能10%~15%。該工藝已在上海載重輪胎廠等企業推廣使用。
硫化機加熱方式由傳統的蒸鍋式向熱板式轉變,可節約熱能約50%。最近桂林橡機廠為普利司通生產的117"大型輪胎硫化機也采用了熱板加熱方式,打破了熱板加熱以往只適用于小胎硫化機的傳統格局。
青島科技大學提出了電動螺旋式輪胎硫化機設計方案,在42"工業中式樣機的基礎上開發出63.5"電動螺旋輪胎硫化機,硫化的子午胎經山東橡膠輪胎質量檢驗測試中心測試,各項指標符合要求。電動螺旋輪胎硫化機的鋼材消耗和生產成本分別比曲柄連桿式硫化機降低65%和35%,比液壓硫化機降低25%和65%。機器運轉平穩,對中度高,維護檢驗方便。