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達克羅節能技術經驗

發布日期：2015-07-06 | 加入收藏關注：

一、             前言
隨著達克羅技術在中國大陸大面積推廣應用，行業內人士對達克羅技術的優缺點也有了充分認識，市場已經對該涂層的優異耐中性鹽霧腐蝕能力認可，而對表面耐磨性差的問題也不再向前幾年那么反應強烈了，可以說中國國內使用的含鉻達克羅目前正處于上升期。但是，自2005年以來，由于全世界發生了能源危機，能源價格幾乎上漲了一倍，特別是石油類能源產品上漲幅度比電能大得多，隨之而來的漲價風必然波及化工原材料市場和有色金屬產品市場，至使整個行業內的利潤空間被壓縮，受擠壓最嚴重的是采用燃油加熱的網帶爐涂覆加工企業。因此，在達克羅涂覆加工企業中節能技術應用的好壞關系到企業能否生存與發展的大問題。
二、             達克羅涂層固化原理與節能的可能性
達克羅技術在國內的發展與研究已經比較深入與廣泛，但至今還不完善，主要是缺乏系統性研究，就涂層的固化過程都有哪些比較直觀物理化學反應還沒有文獻可查。目前只是通過簡單的生物光學顯微鏡對載玻片上涂燒的樣品進行觀察。結果與討論如下：
1、              室溫至120℃
目前大多數企業的標準網帶爐加熱裝置是將預熱區的溫度控制在80~120℃。這段加熱的主要目的是將涂膜中的水份在不爆沸的條件下蒸發去除，同時肯定伴隨有6價鉻被醇還原的化學過程。對此判定的方法是由純的達克羅B劑（鉻酐水溶液）與聚乙二醇類還原劑按比例混合后，在載玻片上進行涂燒，在120℃的條件下加熱15min，水份被蒸發掉，留下的物質呈暗綠色的濕膜。如果將試片加熱到120min，涂膜的色澤變成亮綠色，涂膜變硬，但用水可以沖洗掉。很顯然，不可能采用120℃長期加熱的措施來操作達克羅的一涂。
2、              中溫260℃
經過預熱蒸發水份后的達克羅涂膜，其中的水份已經被蒸發，剩余的物質主要是Zn、Al、6價鉻離子、氧化鋅和鉻酸鋅、硼酸及其與鉻離子和鉻酸離子的化合物、醇類和少量表面活性劑等有機物質，這些復雜的混合物很難用化學表達式進行表述。如果只將聚乙二醇放在載玻片進行加熱，5min內樣品開始冒煙，20min后取出觀察，看到玻璃片上仍然有少量變色的液體。將混合B劑的混合液（不加金屬片粉）進行加熱，5min內開始冒煙，20min后冷卻到室溫觀察，涂膜呈現淡綠色，光學顯微鏡下涂膜呈透明淡綠色。此時的涂膜已經比較堅硬，可以呈受一般的機械沖擊，但能夠用氨水溶解掉，用水也可以沖洗下去。將達克羅涂膜在該溫度下進行20min加熱固化，形成的涂膜也同樣具備以上特點，也就是說，除了能抗得住一般的機械沖擊外，不具備任何防腐能力。因此，就當前大多數用戶手中的達克羅涂料在260℃，20~50min加熱的條件下，是不可能得到合格的達克羅涂層的。
3、              高溫300~320℃
將中溫加熱得到試片和工件，分別在室溫條件下（相對濕度55%）存放10h;24h和48h，然后在溫度達到310℃的箱式爐中直接加熱，用紅外測溫儀檢測工件表面溫度達到310℃時保溫計時，20min后出爐冷卻檢測，結果直徑在10mm的工件膠帶試驗合格；氨水點黃合格；快速腐蝕檢驗合格。
將經260℃固化后的試件重新進行第二次浸涂離心方式的涂覆，再經過完整的連續加熱固化處理，檢驗結果與標準二次涂覆處理的沒有任何差別。
經過以上簡單的試驗，可以看出其中節能的途徑，就是將一涂的加熱固化參數進行以下的調整，粗略估算可以節約1/4~1/5的能源費用。
①    將一涂加熱參數調整為（網帶爐）
一區：80~120℃，二區至其它區調到260℃。
②    維持現有加熱參數不變，將網帶速度調快1/3~1/4。
對于采用箱式爐的用戶，可以很方便地采用一涂低溫加熱，二涂采用標準加熱的參數。
三、             分段式加熱網帶爐的節能措施
從2004年開始，由世晟公司負責建造的4條分段式加熱網帶爐（見圖1）開始采用降低網帶運行速度，55min ~60min完成加熱固化的全過程，一區溫度設定在120℃，二區以后全部設定在320℃；工件堆積厚度增大，M10mm的工件堆積3~4層，M4~M8mm的堆積8~10層；涂料粘度控制在20~25S；離心機線速度設定在410~450m/min,正反轉各20s；工件倒在網帶上后不用毛刷整理，直接攤開即可（見圖2）。經過嚴格地油耗計量，可以實現加工一噸Ф10左右的工件油耗不超過330元的控制指標。
四、             其它節能挖潛措施
1、上料時間的控制
標準網帶爐加熱區的長度一般在10m以上，按網帶運行時間計算，從開始進爐至爐子的1/2處時，至少是25min左右，而網帶爐從室溫升到320℃，時間一般在40~50min。因此，只要第3區的溫度達到200℃時，就可以開始上料，因為工件進爐后20min的時間內，爐溫肯定能夠達到規定要求。經計算，每次開爐都提前20min上料，可以節約約20升的燃油。
2、大直徑工件的處理
對于直徑超過40mm的工件，在網帶爐中保溫50min，實際工件的表面溫度只能達到280℃左右；直徑50mm以上的工件，只能達到260℃左右。經試驗檢測，直徑為50mm的工件要達到320℃溫度，在爐溫320℃的條件下，至少要保持2h以上，在380℃下，要保溫50min。如果單獨為處理這類大的工件將網帶爐溫度調整到380℃的極限溫度，不僅對設備的損傷較大，而且能耗驚人。對于這類大工件，比較合適的處理工藝是：一次涂覆在網帶爐上進行，相當于在低溫處理一次；二涂采取在箱式爐中加熱處理。
3、利用余熱進行碳化除油
目前采用碳化除油的廠家比較多，如何利用網帶爐的余熱除油，這里介紹天津某廠的經驗。在處理達克羅工件快結束時（尾部工件已經走到爐子的中部），此時就開始進行碳化處理，因為此時的爐溫比較高，同時等到除油的工件到溫開始冒煙時，達克羅工件已經出爐(見圖3)。這樣合理調配工序，又能節約一些燃料費。對于箱式爐來講，如何充份利用爐子空間，也就能夠使節能效果達到最大值。這方面的經驗可參考圖4。
4、新型無鉻達克羅對節能的貢獻
隨著環保意識的增強，國內對水性無鉻達克羅產品的需求預計在2010年開始就要大幅度增高，江蘇地區的汽車工業對有鉻達克羅的使用期限是今年年底。我公司的水性無鉻達克羅研制工作目前已經達到實用階段，由于水性無鉻達克羅的固化處理溫度通常不超過260℃，所以如果今后大量使用水性無鉻達克羅的話，必然可以大幅度降低能耗，可以彌補一些由于涂料成本帶來的損失。
目前國內外的材料科學家們正在研制在低溫或常溫下就能很好固化的無鉻達克羅涂層，就行業中的能耗關鍵問題預計在2~4年內就能實現大的技術進步。

                                         世晟公司張玉峰

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