1、新 技 术 r 新 设 备1350m m 亲 水 涂 层 铝 箔 生 产 线西安重型机械研究所 谢咏山摘要 西 安 重 型 机 械 研 究 所 为 江 苏 省 常 熟 铝 箔 厂 开 发 研 制 的 1350mm 亲 水 涂 层 铝 箔 生 产 线 , 1995年 末 投 产 。 该 项 目 于 1997年 获 国 家 科 学 技 术 进 步 二 等 奖 。 亲 水 涂 层 铝 箔 生 产 线 的 机 组 速 度 为 100m m in(m ax ) , 工作速度为7 5m m in , 涂层厚度1 15m ,叙词 铝箔 涂层 张力控制产品规格为0 108 013mm 1260mm。备 司 组
2、 织 的 成 果 鉴 定 。 该 项 目 荣 获 了 1996年 度 机械工业部科学技术进步一等奖和 1997年度国家科 学技术进步二等奖 。由于经济效益显著 , 常熟市铝箔厂又增设了第二条亲水涂层铝箔生产线, 并于1 998年3 月调试 完毕进入大批量生产 。该生产线生产的产品 , 其性能指标达到了国际 先 进 水 平 。 常 熟 市 铝 箔 厂 亲 水 涂 层 铝 箔 性 能 见 表1 。1 前 言1350mm 亲 水 涂 层 铝 箔 生 产 线 是 西 安 重 型 机械研究所为常熟市铝箔厂研制的 (机械 、 电气 、 液压 ) , 涂料是由常熟市铝箔厂开发的 。 该生产线于1995年1
3、1月顺利投产, 1996年1 月通过了国家经贸 委委托江苏省计经委组织的 “国家重点工业性试验 项 目 ”的 验 收 及 国 家 级 新 产 品 “亲 水 涂 层 铝 箔 ”的鉴定, 并于1 996年3 月通过了机械部重大装表1 常熟市铝箔厂亲水涂层铝箔产品性能续 性的铝片之间的距离将越来越小 , 这样在表面张力较小的铝片表面会形成体积较大的水滴, 这些水 滴如不很快流掉, 就会阻塞两铝片之间的缝道, 造成 通 风 不 畅 而 直 接 影 响 热 交 换 性 。 原 来 不 加 涂 层 的铝片很容易聚积水滴, 造成风阻 , 随着使用年 限的延长 , 铝片表面还会形成一层表面张力极小 的氧化膜
4、, 这样不但使空调器在运转时容易产生喷水雾和喷吹氧化膜现象, 而且更重要的还会使 空调器的热交换效率明显的降低 。2 亲 水 涂 层 铝 箔 的 用 途亲 水 涂 层 铝 箔 是 空 调 器 上 使 用 的 专 用 材 料,它将作为一般性铝箔的替代产品逐步地被各类空调 器 所 采 用 。 空 调 器 行 业 认 为 在 空 调 器 上 使 用 亲 水涂层铝箔是空调器技术进步的标志之一 。空调器不管是制冷还是制热状态 , 在其进行 热交换的过程中, 其蒸发器和冷凝器上都会产生从 空 气 中 吸 附 的 水 滴 。 随 着 空 调 器 节 能 和 热 效 率 等质量要求的提高 , 在设计空调器时,
5、 作散热片 3 工 艺 流 程 的 选 择由 于 该 生 产 线 所 用 的 涂 料 很 难 从 国 外 引 进,作 者 简 介 : 谢 咏 山, 男, 1962年 生 , 工 程 师, 西 安 重 型 机 械 研 究所 ( ) 只有进口设备时, 国外才能供给涂料 , 因此, 设性 能 外 观 亲 水 性 抗 热 性 抗溶性 抗碱性 盐雾试验 h亲水连特 征 或 试 验条件 颜色 表面质量初期接触 角脱脂后接 触角2005m in4005m in重 量 损 失率 %在 N aO H20% 中浸3m in脱脂前 脱脂后 接触角结 果 浅兰 膜 层 平 滑 光泽较好 11 13 浅褐色 深褐色 0
6、1010 无明显变 化 40 40 301998 N o 15 11重 型 机 械备的选型和工艺布局 , 完全要根据自己开发生产 别用变频调速装置调节 。 除上述功能外 , 涂胶机还设有涂料箱升降装置 , 用来调节浸胶辊的浸胶量 ; 为了防止涂料沉淀 , 涂胶机还设有自动补液及涂 料循环搅拌系统 ; 为了保证涂层均匀 , 在浸胶辊 和 涂 胶 辊 之 间 设 有 辊 缝 调 节 装 置 。 另 外 当 涂 胶 机不工作时 , 正 、 反面涂胶辊均能在气缸的作用下 离开带材 。为了保证涂层质量 , 在控制上还开发设计了 一套数学模型, 使涂胶辊的转速和浸胶辊的转速 分别与机组速度建立一定的比例关
7、系, 且跟随机组速度变化而变化 , 当机组停止时, 涂胶辊和浸 胶 辊 还 缓 慢 转 动 。 避 免 了 涂 胶 辊 和 浸 胶 辊 在 不 工 作时辊面干燥而引起的辊面损伤 、 涂料浪费等缺 陷 。413 缝合机的技术开发的涂料来确定, 而自己研制的涂料只在试验室做过试验 , 还没有大规模工业生产的经验 , 涂料的 研制还未中断, 且在不断的更新发展 , 为了适应 该涂料的大规模工业生产, 选择合适的工艺路线及 设 备 选 型 就 尤 为 重 要 。 该 生 产 线 通 过 吸 收 国 外 先进经验 , 结合自行研制的涂料的性能要求 , 确 定整个生产线的工艺流程如下 : 上料小车开卷 机
8、缝合机拉矫装置预处理系统干燥装置涂防腐层气垫烘干炉涂亲水层气垫烘干炉 后 处 理 系 统 干 燥 装 置 卷 取 机 卸 料 小 车 。在设备选型方面, 除上述工艺流程中必不可 少的设备外, 在各工艺段之间还增加了各种张力 夹送辊 , 张力装置 , 穿带机构 , 燃烧换热装置及压辊等 。 实践证明, 该生产线的设备选型及工艺流 程完全能满足亲水涂层铝箔的生产要求 。亲 水 涂 层 铝 箔 生 产 线 总 长 92m , 穿 一 次 带 需要2 3个小时 , 且要多次经过干燥炉和烘干炉 , 用一般的胶带连接无法通过高温炉区, 而手工缝合 费时太长 , 为了解决这一问题 , 我们开发设计了 缝合机
9、并成功地应用于生产 。该缝合机采用液压升降, 机械冲压缝合, 缝 合除导轨外, 还设有机械同步装置 , 保证缝合模 具 的 重 复 冲 压 精 度 。 缝 合 机 模 具 是 缝 合 机 的 关 键 技术之一 , 我们开发设计了一套组合模具 , 该模具 适 用 于 011 118mm 的 金 属 板 材 连 接 , 且 加 工 制造容易 , 精度容易保证 。 对抗拉强度较大的带材来说, 只需冲压即可完成前后带卷的连 接 ; 对抗 拉 强 度 较 小 的 带 材, 冲 压 后 还 需 要 穿 入 ( 厚 宽 ) 015mm 5mm 的连接板 , 以增加抗拉强度 。 另 外, 缝合模具还设有焊缝检
10、测孔, 当缝合头经过胶辊时使辊子自动抬起, 通过后再自动压下 , 避 免胶辊的划伤 。414 穿带机构由于气垫炉长达2 0m , 炉内温度较高, 铝箔经 过高温区时极易断裂 , 断带后 , 为了快速恢复生产, 不可能等炉温降下来以后再进行人工穿带 , 为 此在该机组中我们开发设计了一套穿带机构 , 利 用电机减速机直接带动钢丝绳 , 做了一个特制夹 具将带头夹紧并固定在钢丝绳上 , 开动电机后即 能 顺 利 完 成 炉 内 穿 带 任 务 。 穿 带 时 机 组 速 度 与 钢丝绳的穿带速度相同 。415 带材跑偏的控制对于较长的板带生产线来说, 带材的跑偏是4 关 键 技 术411 气热烘干
11、炉的技术开发气 热 烘 干 炉 是 亲 水 涂 层 生 产 线 的 关 键 设 备 。 在带材张力较小时 , 气垫炉不仅要保证带材在长 达2 0米长的炉中保持水平 , 而且要保证带材不跑 偏 ; 另外, 炉内有大量挥发出来的可燃气体 , 利 用现有的电加热功率要保证可燃气体浓度在爆炸极限之下 。 为此 , 我们设计了一套炉内热风循环控 制 系 统 和 气 垫 系 统 。 并 对 气 垫 部 分 进 行 了 特 殊 设 计 。 气垫的吹风角度和方向 , 上下吹风量均经过了 理 论 计 算 和 模 拟 试 验 。 由 于 风 量 与 炉 温 有 直 接 关 系, 为了便于控制, 该气垫炉的风机使用
12、了变频调速装置 , 且炉温能自动控制 , 其控制精度在5之 内 。 在 排 气 管 尾 部 设 计 了 一 套 燃 烧 换 热 装 置, 其作用主要是将可燃性气体燃烧后再排放 , 以 便保护大气环境, 另外还可将燃烧的热量部分回 收, 用于加热冷风, 节约能源 。412 涂胶机的技术开发涂 胶 机 是 亲 水 涂 层 铝 箔 生 产 线 上 的 关 键 设 备, 涂层质量的好坏直接影响产品的性能, 为此, 我们开发设计了浸胶辊 、 涂胶辊与托辊一起组成 的滚涂系统, 浸胶辊 , 涂胶辊均可作计量辊 , 具有互换性 。 涂胶辊与托架之间辊缝采用机械定位 , 用螺纹副调节辊缝大小, 从而达到调节涂
13、层厚度 目的 。 所有浸胶辊和涂胶辊均单独传动 , 其速度分12 1998 N o 15重 型 机 械一个非常棘手的问题 ,取了如下几种方法 :本生产线在开发设计中采(1)(2) (3) 及方 向 ; (4)多辊缠绕增大带材包角 ;在适当的地方使用凸辊 ;在气垫炉内的气垫出风口采用特殊夹角在几个关键地方采用了手动纠偏辊, 根据带材的来料情况 , 每批料只需干预1 2次 ;(5) 各种辊子均装有调节机构, 能确保辊子 的安装精度 。对于厚度为0 108 013mm 的铝箔来说, 带材 在运行中极易起绉或跑偏, 特别是通过高温加热后, 铝箔变得更软, 如果张力过大或辊子不平行, 带材就要起绉或跑偏
14、 , 因此, 灵活准确地控制各 工 艺 段 的 张 力 就 显 得 尤 为 重 要 。 在 第 二 条 生 产 线上, 我们采用了测张浮动辊的方式 , 在操作台上 利用电信号2 气压转换器, 通过改变气缸的工作压 力可灵活准确地调节带材张力 , 并通过磁弹性测 力仪准确测量带材的张力, 其大小可在操作台 上 、 主电室和上位计算机上同步显示 。 图 1是测张辊的张力控制原理图 。 表2 是亲水涂层铝箔生产线张力 分段表 。表2 亲水涂层铝箔生产线张力分段表图1 测张力辊工作原理图11固 定 导 辊 21气 缸 31二 位 五 通 电 磁 换 向 阀 41电 信 号2 气 压 转 换 器 51二
15、 次 仪 表 61浮 动 辊 71磁 弹 性 测 力 仪5 装 机 水 平(1) 采用 Z4直流电机 、 光电编码器和位移传感器反馈闭环控制机组的张力和速度 。(2) 采用 PL C 装置控制机组的运 行 。(3) 炉温可自动控制, 气垫炉的风量由变频风机调节 , 灵活方便 。(4) 上位计算机可模拟显示机组的运行状态, 能够显示和打印各种参数 、 报表 、 故障状态和报 警 。(5) 卷取机设 E PC 边控系 统 , 保证成品卷的错层公差1 , 塔形公差1 0 。mm mm(收稿日期 )起 止 设 备 张 力 N 备 注开卷机 1# 张力辊 0 3000 开卷段1# 张力辊 2# 张力辊 3000 6000 拉矫段2# 张力辊 3# 张力辊 1000 6000 清洗段3# 张力辊 4# 张力辊 0 1000 1# 气垫炉段4# 张力辊 5# 张力辊 0 1000 2# 气垫炉段5# 张力辊 6# 张力辊 1000 6000 后处理段6# 张力辊卷取机 1000 6000 卷取段
