1、汽车涂装线常用磷化除渣系统 金属材料表面涂装前经磷化处理可以显著提高涂层的附着力和耐腐蚀性，因此在各行业得到了广泛应用，特别在汽车行业中，磷化膜作为电泳涂漆的底层，得到了几乎100%的应用。伴随磷化处理的过程，磷化沉渣的产生不可避免。过多的磷化渣如果不及时从槽液中清除，不但会污染磷化液，缩短其使用寿命，同时还会附着在车身表面影响磷化膜质量和整车的涂装质量；对于喷射系统，磷化渣过多，容易造成喷嘴堵塞、管路堵塞，降低换热系统的传热效率，造成整条生产线无法正常运行，因此，必须采取可行的办法把槽液中的磷化渣含量控制在一定范围内，由此，各种磷化除渣系统（装置）应运而生。近年来，伴随着我国汽车工业的蓬勃发
2、展，国内已兴建了近四十条具有国际先进水平的、现代化的轿车车身涂装线，更为可喜的是，其中数条高档轿车涂装线完全是由中国人自己设计、制造的，代表了国内涂装线设计水平已经达到了新的高度。笔者作为涂装专业设计人员，多次参与了各种类型涂装线的设计工作，对我国涂装技术的进步感触颇深，本文将就近几年中在汽车涂装线应用较多的几种磷化渣除渣系统进行介绍，文中也反映了目前汽车涂装线磷化除渣系统的设备配置水平。斜板沉淀槽过滤系统1、斜板沉淀槽纸带过滤机（系统配置见图1）图1 斜板沉淀槽纸带过滤机工作时，磷化渣在磷化槽的锥形槽内初步沉淀浓缩，由泵P1输送至磷化沉淀槽内，通过专设的导液管开口进入磷化沉淀槽底部，然后以极
3、低的流速缓慢上升，流过斜板区域，磷化渣在重力沉降和斜板挡压双重作用下，快速沉入锥底，上部形成的清液通过溢流管流回磷化槽。沉淀槽底部的富渣槽液由自动阀控制流至纸带过滤机的链板上，链板上放置有滤纸，磷化液通过重力沉降，透过滤纸流至链板下部的储液槽，由回收泵P2输送回磷化槽；磷化渣由滤纸截留，并在链板上不断增厚，达到一定厚度后，液面上升， 传感器发出信号，指令气动阀自动切断磷化渣供应，链板启动，滤纸前移，磷化渣连同滤纸落入废料桶，新滤纸自动铺设到链板上，液面下降，传感器指令链板停止运转，开始下一个工作循环。此种配置的磷化除渣系统的特点是设备投资相对较小、操作简单、占地面积小，如果磷化槽底部设置多个磷
4、化锥，由自动阀控制轮换打开，能进一步提高除渣效率。不足之处是滤纸消耗量过大，得到的磷化渣含水量较高，磷化液损失大。此种配置的磷化除渣系统过去曾经应于汽车涂装生产线，由于过去的生产线产量不高，基本能满足生产要求，但随着近几年汽车涂装生产线自动化程度的提高和产量的不断加大，此种配置的除渣系统已基本不再使用。2、沉淀槽板框压滤机（系统配置见图2）图2 沉淀槽板框压滤机由图2可见，此种除渣系统的配置与“沉淀槽纸带过滤机”的配置基本相同，只不过纸带过滤机更换成了板框压滤机。工作时由泵P2将富渣磷化液打入板框压滤 机，由滤布进行过滤，清液由暗管流出返回磷化槽。磷化渣被截留在板框内，不断积累，达到一定程度，
5、阻力变大，压力升高，由压力传感器PG控制泵P2停止供液，人工关闭阀门V1，打开压缩空气阀门V2，进行脱水吹干，减少滤饼中磷化液的含量。吹干后关闭阀门V2，人工打开板框的压紧螺栓，清除板框内的磷化渣，洗 净板框后重新装好、压紧板框，准备开始下一个工作循环。与纸带过滤机相比板框压滤机具有过滤面积大、获得的磷化渣含水少的优点，避免了磷化液的无谓浪费。由于目前国产的板框压滤机多数采用人工操作，自动化程度低，虽然也有自动压紧、自动排渣的自动型板框压滤机，但是可靠性不高，限制了该除渣系统的大范围使用。由于自动化程度低，处理能力受到了很大限制，“沉淀槽板框压滤机”除渣系统目前在大型的、连续式生产的汽车涂装线
6、上基本不再使用，一般只使用于小批量的、间歇式生产的汽车涂装线。3、沉淀槽FK磷化压滤机（系统配置见图3）图3 沉淀槽 FK磷化压滤机由图3可见，此种除渣系统与前两种相比也是除渣机的变化，FK系列压滤机的基本工作流程如图4所示。图4 FK系列压滤机的基本工作流程“沉淀槽FK磷化压滤机” 除渣系统一般为进口。FK 系列压滤机是全自动型的压滤机，加压过滤、通气脱水、渣饼排出等全部工作过程采用PLC自动控制，得到含水量很低的渣饼，过滤过程采用过滤时间和压力限制两方面控制，整套系统自动化程度高，与磷化沉淀槽配合使用效果很好，是近年在汽车涂装线上应用较多的除渣系统类型，在商用车、轿车涂装线上都有应用。但是
7、此套系统也存在一定缺点，FK系列除渣机滤纸不能自动清洗反复使用，只能一卷滤纸用完后人工清洗，再次利用；系统长期工作后，在管道、过滤腔等部位会粘附部分磷化渣，系统不能整体自动酸洗，需要人工拆开清洗，清理比较麻烦；另外受除渣机处理能力限制，一般只用于产量不很大的汽车涂装线（年产量少于10万辆） 。4、双沉淀槽浓缩静置槽FK压滤机（系统配置 见图5 ）图5 双沉淀槽浓缩 静置槽FK压滤机由图5可知，磷化除渣系统的此种配置是在“沉淀槽FK磷化压滤机”的基础上的改进，目的是为了加大磷化渣的处理量，两个斜板沉淀槽由自动阀控制轮换排渣，增加沉淀时间，提高磷化渣的浓度，排入浓缩静置槽进一步沉淀浓缩，清液从上部
8、溢流到副槽内由回收泵打回磷化槽。磷化压滤机从浓缩静置槽内供液，浓度很高，提高了压滤机的除渣效率，整套系统的除渣效率很高，一般用于产量较大的轿车涂装线（年产量为1520万辆） 。全量过滤型除渣系统1、ALSI全过滤压滤机（系统配置见图6）图6 ALSI全过滤压滤机该压滤机由美国Air and Liquid Systems Inc.制造，基本的除渣原理与 FK系列除渣机相同，但设备功能比FK系列有很大提高：处理能力大，系列产品中处理能力为201500GPM，用户可根据需要选择不同处理能力的产品；不需要设置磷化沉淀槽就可以满足工艺对除渣能力的要求，磷化液全量过滤，除渣比较彻底，能保持磷化槽内较低的渣
9、含量；通过程序可以设定滤纸在排完渣后自动回卷，滤纸可自动多次重复使用；管道和过滤腔内粘附的磷化渣可以通过酸洗的方式很方便的清除，降低了工人劳动强度。由于设备整机进口，投资较大，一般用于产量较大的轿车涂装线（年产量在20万辆以上） 。2、逆向（PS）过滤系统（系统配置见图7）图7 逆向（PS）过滤系统该装置是由日本帕卡设计工程公司推出的过滤系统，系统的主要设备有逆向（PS）过滤器、浓缩槽、压滤机等。含渣的磷化液由泵P1从PS过滤器底部打入，过滤器内部有70 个过滤袋，过滤袋安装方式与传统的安装方式相反，装在金属支撑网外面，澄清的磷化液透过过滤网袋返回磷化槽，磷化渣则附着在过滤网袋的外表面，经2h
10、的运转后，磷化渣附着使得过滤器压力上升，滤液量开始减少，此时逆洗程序自动开始。滤液出口阀关闭，逆洗压缩空气阀门自动打开，经10s后过滤袋表面附着的磷化渣被压缩空气吹落，排入浓缩槽内，约36min后程序自动 返回过滤行程。浓缩槽内的浆液被泵P2打入压滤机进行加压过滤，然后再通压缩空气进行脱水，澄清的磷化液透过滤纸返回磷化槽，磷化渣被压成固体渣饼排出。该装置由电脑自动控制，控制程序可根据需要调整，即使磷化液含渣量为100200ppm时也能有效除渣，是一种全量过滤型磷化除渣系统。由于其单向流动的特点，操作十分简单，且处理量大，可达到70m3/h ，与压滤机配合使用可得到含水量很低的渣饼。不足之处是P
11、S过滤网袋拆卸较麻烦，多用于大型轿车涂装线，国内由帕卡公司设计建造的涂装线上应用较多。3、板框压滤机全过滤系统（系统配置见图8）图8 板框压滤机全过滤系统由图8可见，此种除渣系统设备配置比较简单，关键设备是板框压滤机（如图9所示） ，一般采用全进口设备。工作时，自动阀AV2 、AV3 打开，AV1关闭，含渣磷化液由泵P1打入板框压滤机，进行加压过滤，清液透过滤布回流磷化槽；工作一段时间之后磷化渣在过滤腔内不断聚积，阻力增大，管道压力升高，当达到设定压力时，压力传感器PG发出信号，AV1打开、AV2关闭；然后自动阀AV4 打开，自动开始通压缩空气脱水过程，脱水一定时间后，阀AV3 关闭，然后AV
12、4 关闭 、AV5打开，压滤机内部泄压；接着开始自动卸渣程序，全自动卸饼装置发挥作用，保证了磷化渣饼能顺利从板框中清除，落入集渣盘，然后自动压紧板框，开始下一个工作循环。由于设备自动化程度很高，设备开机后可以无人值守自动工作，另外压滤机还可配备滤布自动清洗装置，降低了工人劳动强度。由于国产的板框压滤机普遍技术比较落后、自动化程度低、处理量较小、工作可靠性较差，所以用于磷化除渣的全过滤压滤机基本全部是进口产品，设备投资较大，一般用于对设备配置要求较高的轿车涂装线。图9 板框压滤机 总结对比近年国内新建的比较有规模的汽车涂装线，除渣系统基本是上述几种类型，基本可以归结为“斜板沉淀槽压滤机”和“ 全
13、过滤 除渣系统”两种类型，一般建设方会根据资金状况、设备产能、设备配置档次等因素来选择合适的除渣系统配置。随着技术的进步可能会有更先进、使用效果更好的除渣系统不断出现，作为涂装专业人员必须时刻加以关注。技术支持问题集其他问题集斜板沉降法在我厂磷化除渣上的应用摘要从对原有磷化除渣设备等相关系统的改造人手，就磷化液循环搅拌系统的设计；磷化除渣设备的工艺设计与设备监控、磷化液与除渣设备的配合等方面作了较全面细致的论述。 由磷鼓锌和磷酸铁为主要成分的磷化渣是金属磷化过程中的必然产物，它以覆盖及被包人的方式附着在金属表面，对金属的涂装质量以及相关的涂装设备有着不可忽视的负面影响，如降低漆膜与金属的结合效
14、果、造成磷化设备喷嘴、管路的堵塞、降低加熟系统热传递效率等等：我厂驾驶室电泳底漆线原用二级旋液磷化除渣系统但由于系统联结管路过长等原因其在使用一年后逐年止运行。这样有效控制磷化渣浓度在一个可接受范围内就成为必须面对的一个既实际又重要的问题：而该问题的解决又须依赖于将磷化液的循环搅拌管路改造、磷化除渣工艺的设计、磷化液及相关设备的日常操住管理等多因素系统有机的考虑：1磷化主槽循环系统的改造磷化液在主槽内的循环拨捍效果是磷化渣是否能及时联离金属表面并顺利送人除渣设备的关键，磷亿渣的便于去除必须在槽体设计时就开始考虑。从易于除渣角度考虑，磷化槽循环系统必须保证整个糟内无沉渣死角，即槽内没有由于搅拌不
15、良而造成的砖化液低流速区域，保证所产生的磷化渣可顺利随演化液进人除渣设备而无在槽内堆积的现象。这个原则有两个含意，其一：磷化槽在设计时要尽量避免死角等不易搅拌的区域；其二：必须根据槽液流动特点合理排布喷管、喷嘴，所谓流动特点即液流的方向与流速G 要保证在所设计喷管、喷嘴排布方式下保证整个槽内得到均匀搅拌，无搅拌死区。应当注意的一个概念就是达到槽液循环量但并不意味着局部投其效果就好.我厂磷化榜形状及原喷管排布方示如图1所示： 从图1可以看出原设计存在以下问题：a槽内喷管排布不合理存在搅拌死角。b槽底部的锥斗不利于搅拌，形成死角。原设计的压缩空气反映系统由人工控翘由于误操作造成含渣磷化液窜入而导致
16、系统失效。若设备有该设计则必须保证锥斗内搅拌状况良好。实际运行过程中办表明磷化渣在图示区域中大量沉积c在改造中，我们在积渣最多的底部八个锥斗内及车身入槽方向的槽底部斜面紧挨溢流口处相应安装喷环(共八个) 及 喷管，新增喷射系统的供液由增加的反吹泵(流量：150吨刘、时；扬程： 20米)从主槽拍吸磷化液来保 证，具体位置如图2 所示。实际运行表明，原主糟溢流口斜面及槽底部积渣情况严重的区域，积渣状况明显改善。在这个经验的基础上建议磷化槽设计形式如图3以保证良好的出渣效果，但该形式的磷化槽对槽液循环次数要求较高，每小时磷化液循环次数最低不得低于6次，以防止磷化渣在槽底部的沉积。2磷化除渣设备的改进
17、磷化除渣设备形式多样，原理也各不相同，有旋液分离装置、真空转鼓分离装置、斜扳沉降装置、带式过滤器、板框压滤机等等多种多样。每种设备都有它的优缺点。具体选择何种设备要根据沉渣的特性、产渣量的大小、场地的大小以、资金的状况、操作管理水平高低等多方面综合考虑来决定。我厂驾漆车间原用二级旋液分离器与带式过滤器结合来分离滤除感化渣，但由于以下主要原因而在其使用一段时间后停用，直接导致主槽渣含量远高于工艺要求。 a. 由于场地原因导致一级旋液分离器与其他相关设备 距离过大, 设备之间连接管道过长,磷化渣极易在管道内附着沉积最终导致这些管道的逐渐堵塞,设备维护难度过大.b. 该设备的正常有效运行要求及 时根
18、据产渣量大小人工调节阀门开闭时间.而这一点的不能及时保证造成除渣效率降低,加速了 鉴于恢复原系统难度较大,同时由于原设计未考虑平头车的生产而导致产渣量有交大幅度增加的情况.于是决定另行设计除渣工艺, 新工艺主要考虑基点如下:a. 槽容积119立方米,要求工作时主槽渣浓度低于300PPM.b. 总产渣量:以日 处理钢板面 积26100平方米,每平方米产渣3克计算,日产渣量78.3公斤.c. 由于槽液 质量为119 吨, 因此当槽液含渣量 为300PPM 时, 槽内磷化渣质量为:11910003001000000=35.7公斤; 在正常生产条件下产生这些磷化渣 需要时间为:35.778.318(工
19、作小时/日)=8.2小时.因此除渣系统对整槽槽处理时间不得高于8小时.d. 新设备要克服原有 设备管路过长的缺点必须能安放在批定空间内(5600mm5100mm5200mm),且便于操作维护等 .e. 要能形成含水率不大于10%的磷化渣滤饼,以维护环 境清洁, 综合考虑以上几点并吸取他线经验,认为斜板沉降系统更附合要求,具体除渣工艺流程及现场一些细节如下2.1工艺流程工艺流程如下:一套完整的斜板式除渣系统这要包括多种自动控制系统 以及报警系统等等.该工艺流程中由于考虑到整套系统低于磷化主槽 而特设置清液槽, 在空间条件许可的情况下,可将溢流清液直接引回磷化主槽或副槽,从而简化工艺节约 投资.斜
20、板除渣系统除渣效率的高低,设备尺寸的大小与磷化液在斜板沉降器内的通过时间紧密关联, 可以说通过时间的选择是否合适,直接决定系统除渣效果能否达到工艺要求, 通过时间如果选长了会增加设备尺寸,增大设备投资,选短了,则直接降低除渣效率. 同时对该时间的估算也是确定能否采用斜板除渣系统的重要依据,在保证磷化主槽槽液含渣量不高于 300PPM的要求下,我厂现用磷化液通过斜板沉降器时间的估算;通过实验测 定我厂现用含 渣磷化液在静止状态下沉降至磷公液内渣 含量不高于300PPM时所用时间为40 分 钟, 考虑在斜板沉降器中含渣液体中的渣粒沉降效率 为在静止状态下其沉降效率 原3-5 倍,因此磷化液在斜板沉
21、降器内停留 时间不得小于403=14分钟,但由于使用的磷化液不同,其生成的磷化渣沉降速度也各不相同 ,所以对不同的磷化液 ,其通过斜板沉降器时间也不尽相同,需要区别对待.2.2一些细节的考虑新除渣系统必须全部安装在车间底层原二级旋液除渣系统所用空间内(仅为5600mm5100mm5200mm),由此引出问题,其一: 主槽液位在除渣系 统可使用空间之上,两者之间的液位差会导致虹吸等问题的产生;其二: 由于斜板沉降系 统的一个重要不足就是占地面积较大,因此 ,为避免管路过长等弊病,整个系统的结构设计就必须紧凑 实用减小空间占用率,上述问题能否解决也是斜板沉降除渣方案在我厂是否可行的关键.221虹吸
22、问题 的解决由于主错液位较斜板沉降器最高液位仍高2米，这样在斜摄沉降器供液泵停开后，若其进出口阀门未及吟关阂则在主槽与斜板沉降器之间的输液管路形成虹吸管路，最终导致整槽磷化液经过斜板沉降器从请液稽冒槽损失c造成巨大浪费。解决该问题的关键是破坏该输液管路在停泵后的真空状态。实际设计制造过程中，在该输液管路的最高点(高于主槽液位) 接装一只直径为：5mm的回管至主槽液面以上，如图4所示。系统实际运行中表明，该管的安装很好地凑决了虹吸问题。222斜板沉降器高度的降低根据磷化液停留时间的要求，原设计斜板沉降器高度为5米由于现场空间有限，该高度不能满足安装使用需要因此不可避免的要挖一深15米左右的地坑大
23、大降低方案的可行性。为有效降低高度，通过计算，在斜板沉降器设计上变传统的底部单锥斗(集渣区j 设计改为双锥斗设计见固4 ，将高度降低到35 米，斜板沉降器结构更紧凑，减少了空间利用率，同时方便了斜板沉降器的清理，大大提高方案可行性。但缺点是增加了一套电动阀门及其控制系统，成本有所提高c223浓缩塔底部沉渣上翻问题的解决由于浓缩塔的溢流液可能含较多磷化渣，因此其最好返回斜板沉降器进口。由于现场空间所限，斜板沉降器出渣管路直接连人浓缩塔底部，造成急速流下的渣浆剧烈搅动浓缩塔底部集渣，导致沉渣上翻溢流进入清液槽，增大清矮槽内清液含渣浓度大大降低整套系统除渣效果：针对该问题，在浓缩塔内斜焊入一张钢板将
24、浓缩塔内部分割为两个区，同时将浓缩塔内斜板沉降器的出渣管上弯引流使来于斜板沉降器的渣浆直接以一定角度冲击在插入的斜板上减缓其对浓缩塔底积渣的冲击的，有效避免浓缩塔内沉渣的上翻溢流。具体如图5所示。224管路连 接上的考虑除渣系统管路安装非常讲究，一切都在实用的基础上考虑磷化液流动的通畅及疏通清理的方便。主要有两个原则：a所有管路尽量直短，保证含渣磷化液的通畅传输。b多用法兰和三通(用于弯管处)，以便于疏通清理。在 现场制造时保证每3米直管安装一对法兰，每个拐弯都以三通连接。注：图中细虚线为新加的隔板，租虚线为改后向上弯曲倾斜的斜板沉降器出渣管23投入使用后的效果该系统投入使用后，达到设计要求，
25、保证主槽渣含量低于300PPM，且所排磷化渣密度为15克立方厘米左右，便于废渣处理。3操作管理该设备的操作管理水平是其能否长时间有效运行的根本保证：其主要包括两个方面：a槽液日常参数的控制管理，避免参数向增加产渣量的方向变化如：促进剂含量过高、总酸过高、温度过高等。b严格除渣设备的日常管理，作到定期清理、清洗等等。要求：(1)每3小时 巡检设备一次。巡检内容主要包括：观察各槽液位状况、泵运行状况、板框压滤机(液压明流式) 出水是否清澈、板框压滤机工作压力、板框 压滤机有无泄露等。(2)板框压滤机停止工作后及 时排渣。(3)斜板沉降器、浓缩塔每周清洗一次，每半年 对整个磷化设备酸洗除渣一次等。
