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在计划经济时代,油漆供应往往不足,稳定的生产有赖于油漆库存的增加。认为油漆库存期越长越好,不计入经济核算。涂料的稳定性与其干燥性是矛盾的,干燥性越稳定,干燥性越差。例如,a05-9氨基面漆的稳定性不差,但其干燥规范要求在120℃以下2小时。热耗高、库存大、资金周转时间长,导致涂装成本高。目前,涂料行业简化了供应链,按照用户的生产计划组织生产,确保涂料生产在一周或一个月内用完。
在生产规模很小的情况下,采用车间式涂装生产是可以理解的。但是,当生产规模形成时,在设计和新建喷漆车间时,仍采用车间(或铺面)作业方式,喷漆作业时不移动喷漆对象,不吸收流水作业线的优点,这必然导致涂装车间工艺水平落后,投资增加,生产效率低下。
新型工业涂料是根据生产节奏组织流程的涂料生产线。在涂层过程中,涂层对象在每个过程(站)中间歇或连续地向前流动。从而实现各工序的专业化、规模化作业生产,有利于提高作业效率、设备有效利用率和涂装质量,降低涂装成本。
20世纪80年代,世界公认的车身涂装车间经济规模为每年25-30万辆(车身长度按4.6-5.0米计)。这样一个经济规模的涂装车间分别由一条预处理磷化线、一条阴极电泳涂装线和一条中间涂装喷涂线组成;两条封胶线、两条面漆喷涂线和底漆线、两条PVC、中间涂装线和两条面漆烘干线组成。也可以理解,车体预处理、阴极电泳、中间涂装生产线的经济规模为每天1000个合格车体,链速≥6.0m/min;PVC、面漆、烘干生产线的经济规模为每天500个合格车体,链速≥6.0m/min链条速度3.0~3.5m/min(欧洲最新的自动面漆生产线长度123m,链条速度3.7m/min)。工艺投资约1亿美元。预处理阴极电泳线间距一般为6.0米,喷涂线间距为6.4-7.0米,干燥室处于堆积状态(间距约5.0米)。
工业产品的结构、材料和形状不同,涂装过程中的安装和悬挂方法也不同,不能像车身一样单独计算,但可以参照上述投资少、外形美观的原则,设计出符合实际情况的涂装生产线更多的生产。
按每周6天或每周5天的工作制计算,不同国家(地区)的假期不同,每年的基数相差很大。中国过去每周工作六天,一年工作306天;现在每周工作五天,一年工作251天。另一个例子是,德国的工作日为230天。每天还有两班制(16h)或三班制(20h)。部分企业提供设计资料时,要求按300天/年的三班制计算年度基数。此外,根据国家颁布的旧设计标准,每年的基础是25%的折扣。
国内工艺设计中设备利用率普遍较低(80%-85%)的原因是设备及配套件可靠性差,管理跟不上。在国外设计中约有93%被选中。
涂装设备为热态非标设备,应每天维护一定时间。为了保持涂装车间、工作站和设备的清洁,每天也要有一定的时间进行清洁。另外,涂料生产线的特点要求生产线在无特殊情况下不停车(一般不停车),在生产结束时“空转”,以保证涂料质量。作者认为,涂装工艺设计中采用251天/年两班制(16h)和设备利用率≥90%是合理的,采用自动喷涂为主,人工喷涂作为25-30台车体涂装线的生产能力更为经济合理h(约2.0min/台,链速3.0m/min)。根据市场需求,可增加班次(三班,每年300个工作日以上),实现年生产能力15-18万台。
当生产满负荷时,可增加设备的连续运行时间,生产时间中可不包括生产线的“用完”时间,即设备的连续运行时间=生产时间+用完时间。两班制生产运行时间16h,加1.5~2.0h运行时间;三班制生产运行时间20h,设备连续运行时间22h
学习先进的管理经验,提高管理水平,提高生产时间利用率和设备利用系数,提高涂装一次合格率,从而降低涂装成本。
涂装清洁度是指涂装环境的清洁度(包括含尘量)、涂装表面的清洁度、涂装用水的质量、清洗用水的污染、空调送风和压缩空气的清洁度等,特别是在高装饰性涂装中(如车身、家居等电器和塑料零件喷漆)场合显得更为重要。为了得到高质量的涂层,我们必须注意涂层的清洁度。但是,涂料生产本身就比较脏。粉尘和废渣产生的过程很多(如抛光过程中产生的磨光灰、喷涂过程中产生的漆雾、磷化过程中产生的沉淀物、干燥过程中产生的油烟等)。如果不能及时清除,涂层的污染环境和二次污染将直接受到涂层质量和操作环境的影响。
目前,引进的高水平涂料生产线和设计人员(单位)设计的涂料生产线已注意到涂料清洁的重要性,采取了必要的防尘除尘措施(设置带风浴的洁净室,静电除尘,供风、供水等净化设备,在工艺设计中布置在高洁净、洁净、一般洁净区,保证各工序在专用设备上进行。清洁卫生管理也得到加强。一些公司委托专业清洗公司对涂料生产线进行清洗,以保证涂料车间的清洁。
在工业涂料的工艺设计中,要充分注意涂料的清洁度,并采取必要的措施达到清洁度,以保证产生粉尘和挥发性有机物(VOC)的工艺必须在专用设备上进行,从而保证涂层质量和操作人员的健康。
大型喷漆件(如客车、客车、货车、工程机械、特种车、集装箱等)采用固定喷涂生产方式(喷涂时工件不移动)和大型喷漆室。
喷漆室宽高,长度根据涂层长度增加2-3m。例如,对于12米长的客车车身,喷漆室的尺寸L为15米,W为5-6米,H为8.0米;对于27米长的客车车身,喷漆室的长度为30米。这样一个大型喷漆室的造价约为5-6万元/米,6000-9万立方米/小时喷漆室的送排风需要大量的能耗。
在这种固定的喷涂生产情况下,喷涂是由油漆工走来走去(或通过三维升降工作台)进行的。有的企业采用机械手自动喷涂机和门式自动喷涂机,喷涂对象站立时仍然是自动喷涂机行走。这种大型喷漆室只有2-4支喷枪工作,给排风造成了巨大的能源浪费。
为降低运营成本,长春客车厂采用分段送排风技术。30米长的喷漆室分为五段,机械手喷雾机移动的喷漆段的送风和排风由送风阀和变频风机按程序进行。喷漆室供、排风量由20万m3/h降至5-6万m3/h,设备投资仍然较大。
采用工业涂装流水作业方式,固定喷涂站,在喷涂过程中根据工艺要求的速度将工件向前移动。根据喷涂时间、生产节拍(链条速度)、喷涂定额时间(每枪2-13m2/min)确定作业数量;根据设置的位置和数量确定喷漆室长度。在大型工件两侧布置工位。如果有2-4个站,可选择6-8米长的喷漆室;如果有4-6个站,可选择8-10米长的喷漆室。喷漆室的进出口应设有预喷漆室和所需长度的干燥室(其功能是除防尘外,形成一道风幕,防止喷漆雾通过车间,并起缓冲作用)。制备室和空气+室应根据溶剂挥发量达到一定的换气次数(≥30次/h)。由于结构简单,成本约为10000元/m,这种流水作业方式不外墙保温涂料试题仅可以节省设备投资和运行成本,而且大大提高了喷漆室和自动喷漆机的有效运行时间。
设备的有效运行时间(或有效利用率)是指设备运行时间=有效运行时间+空转时间。例如,喷漆室启动运行后,有喷涂操作的时间为有效操作时间,无喷涂操作的时间为空操作时间。在同一生产节拍下,若有效操作时间较长,则设备的有效利用率较高。例如,在具有一定经济规模的汽车车身涂装线上,采用9杯往复式自动静电喷涂机的自动静电喷涂站(esta)已被3-4(3-4杯)机器人组成的自动静电喷涂站所取代,大大提高了杯形静电喷枪的有效工作时间,节约了投资和运行成本。因此,在涂装工艺设计中,应在尽可能提高设备有效利用率的基础上,选择设备(工人数量、单位数量或长度)。
运输设备的每一次革新都促进了涂装技术的进步。以车身预处理和阴极电泳涂装线为例,从普通悬挂输送链到悬挂推杆堆积链再到摆动杆输送链再到旋转浸渍输送链(以rodip-3为代表)新工艺的每一步都改进了油漆预处理和阴极电泳涂装工艺。随着涂层质量的提高,设备长度的缩短,处理面积百分比的增加,特别是旋转浸渍输送技术的应用,用新的理念彻底解决了汽车车身漆前处理和电泳涂装工艺中存在的问题。可使处理面积达到100%,消除气穴,克服磷化和电泳过程中的“L”效应,使车身外观水平更平滑,减少打磨工作量,进一步缩短油漆预处理和电泳设备,使浸泡槽容积最小化,使排水清洁剂,将车体载液量由传统的8-12l/台降低到0.3l/台,提高材料利用率,降低水耗和污水处理能力。
在工业涂料领域,地面输送机械种类较多。如普通(水平或垂直)地链、倒接地推杆堆积链、滑橇输送系统及其各种地面输送机械,应结合实际情况科学合理地选择。
在车身涂装和塑料件涂装过程中,滑橇输送技术的应用得到了国内的认可。与地面上的逆积累链相比,它具有更多的优点。但在橇装运输技术的应用(工艺布置)中,仍存在线路长、占地面积大、涂装车间空间利用率低、电梯及侧移装置使用过多等问题,导致投资增加。分析原因是设计人员对滑橇式输送机基本单元的功能和特点研究不够,对滑橇式输送机系统的工艺布置技术掌握不够,保留了采用地面输送链作为瓦片的设计理念。在满足工艺要求的功能和生产能力的前提下,尽量缩短滑橇输送线,每道工序尽量紧凑;尽量少使用电梯和横向转运装置,减少投资和故障点。
客车车体及特种车辆的油箱、槽、底盘采用抽屉式布置,槽(深-0.3-0.5m)式水平转运车进行涂装。转运车车沟占地面积大(占车间面积的1/3以上),破坏车间地面,影响物流通道;不能形成正规的流水作业生产线,部分喷漆室与烘干室不连通,而车从喷漆室到烘干室的运输则取决于转运车;抽屉的布置使车来回进入喷漆室和烘干室,而不是一台接一台地往前走。因此,增加了设备数量,降低了设备的有效利用率。
集装箱产销量保持了中集集团12米、6米集装箱涂装生产线先进、实用、简易的运输方式,居世界第一。将四个铁轮(约φ250 mm)固定在集装箱底部的四个角上,铁轮放置在双轨上,由单侧的轻链牵引。可根据工艺要求自动停车(解钩),人工前拉;水平转运(转运线)采用罐式平链,全线在0.0平面上,无沟槽。大跨度厂房内布置2-3条集装箱喷涂生产线。可为改善公交涂装的运输方式和布局提供参考。
A、 涂层材料、材料和涂层工艺的选择应尽可能有利于职业安全、健康和环境保护,对危害严重的涂层材料和涂层工艺应加以限制和淘汰。
B、 工程设计应根据所用涂料的火灾危险性分类,满足相关防火等级和工厂防爆、安全疏散的要求,合理划分和控制火灾、爆炸危险区域。
C、 在可能的情况下,在涂装现场应设置独立的车间,或宜布置在车间的边跨或顶层。
D、 所选用的建筑结构、构配件和材料应符合防火防爆要求;工艺布置应按火灾爆炸危险区分类进行,并采用必要的隔墙隔离设施,注意防火间距和防火间距。
E、 严格控制涂装设备的安全性能。所选用的涂装设备和输送设备应符合涂装安全操作标准和相应的设备安全技术规程。关键是控制电气安全。还应提供必要的安全装置和警告。
F、 作业区有害因素(温度、湿度、噪声、照明、有害物质等)的控制指标必须符合国家标准的强制性要求。
H、 喷漆车间必须采取通风防护技术措施,局部通风为主,综合通风为辅,确保操作人员有良好健康的工作环境。
J、 根据国家和地区环保要求,对涂装三废(废水、废气、废渣)进行必要的净化处理,配置必要的净化设施。
提高材料利用率、降低能耗是降低涂料成本的主要手段之一。涂料车间是工业产品制造的能耗大户,节能降耗更为突出。在节约能源的同时,减少二氧化碳的排放。据资料显示,具有一定经济规模的车体涂装过程中,柴油能耗约为100L/台,其中干燥总热耗大于4.18x108j/a,二氧化碳的产生量为62.0kgc/台,耗水量约为0.5t/台(车体面积80m2/台)。
在工艺方案的设计和涂装材料的选择上,应充分考虑节约资源的新材料、新工艺、新技术。如预清洗、逆工艺补水、清洗水再生等节水技术;低温快速低渣磷化处理工艺;溶液后电泳清洗全封闭反渗透工艺;满足节能要求的新型涂膜固化方法;简化的“湿触湿”干燥工艺(如2cib、3clb工艺)、双组分低温干燥涂料及其喷涂技术、机器人自动静电喷涂技术;喷漆室、干燥室空气循环技术等
近几十年来,现代汽车车身涂装线(车间)的工艺水平、自动化水平、涂装质量和涂装管理等方面都已达到国际标准,最大的差距是环保问题(涂装污染)。如德国汽车涂装线(35g/m2)的VOC排放已达到环保标准;目前我国汽车车身涂装主要采用有机溶剂型汽车涂装,VOC排放量为100-120g/m2。我国的环境保护法律法规暂时不严格,绝对数量没有限制。可稀释至允许浓度。采取的措施是高空排放大烟囱。
建议采用以下具体的经济技术指标作为同类型涂装线(车间)先进性、合理性和经济性比较评价的依据。
F、 总能耗(功率或燃料消耗)kW/m,包括总装机功率(kW/h)、干燥室、喷漆室(含供风系统)能耗。
B、 每名基本生产工人的年产量(m2/人或台/人),或每件涂装产品的劳动量(工时/台)。
一、 各涂装产品或区域用水量(m3/台或升/平方米);污水处理量(m3/台)。
K、 涂装生产线利用率(%);主要涂装设备有效利用率(%);自动静电喷涂机、机械手、喷漆室等主要关键设备在各生产节拍的有效利用时间等
通过对国内外各涂装生产线上述经济技术指标的调查研究,建立了工艺设计方案比选、工艺设计水平比选和合理性评价的数据库。各涂装工艺设计规范应具有上述经济技术指标,以提高设计水平。工艺设备设计人员应具有开拓创新、精心设计的精神,处处计算周密,善于总结经验教训。只有这样,才能用更少的投入、更多的产出设计出高水平的优秀工艺设计,使企业赢得市场竞争,具有竞争力。