深圳市柳溪科技发展有限公司
摘要：本文介绍了铝轮毂涂装生产线烤炉的节能及洁净技术及应用，其中烤炉节能技术主要从烤炉输送效率的提升、不同大小轮型循环风次数可调、减少炉内输送吸热三方面去研究；
关键词：铝轮毂涂装生产线 节能技术 喷烘分离
随着OEM（主机厂）产能的不断提高及国家倡导的节能减排政策引导下，铝轮毂涂装线的节能技术越来越备受OEM厂家关注，而铝轮毂涂装线的节能程度直接决定了涂装线的生产运行能耗，进而影响OEM厂家在市场的竞争力。故降低涂装线生产运行能耗，特别是降低烤炉加热能耗是本研究要讨论的核心问题；
本研究介绍了年产量240万件的高节能性汽车铝轮毂涂装线。该汽车铝轮毂涂装生产线由6条单元生产线组成，分别是毛坯前处理线、底粉线、色漆线、亮面前处理线、透明粉线、透明漆线。按工作过程及工艺流程而言，主要是：上件-毛坯前处理-水份烘干-强制冷却-机器人转挂-（工装）除尘-喷底粉-卸工装-机器人转挂-底粉粉末固化-强制冷却-机器人转挂-在线打磨-（工装）除尘-喷底漆/色漆/清漆-自然流平（或热流平）--机器人转挂-色漆固化-强制冷却-完成；如需车亮面则在上述工艺流程基础上继续如下工艺流程：二次精加工-车亮面前处理-水份烘干-强制冷却-机器人转挂-（工装）除尘-喷亮粉（或亮漆）-卸工装-机器人转挂-亮粉（或亮漆）固化-强制冷却-完成；轮毂涂装生产线具体工艺流程参数如表1所示。
1 铝轮毂涂装生产线烤炉的节能技术
涂装生产线烤炉的能耗主要为加热所需的天然气能耗，而在同等产能要求的前提下要降低天然气能耗这是一个综合性课题，需从如下几个方面探究；
1.1提高烤炉段输送效率
由于OEM产能的不断提高，结合OEM市场产量大、轮型较固定等特点。在设计烤炉段
输送系统时应考虑到占比95％以上的轮型主要集中在16-19寸轮毂，故在设计治具间距取值时不得按非量产的轮型来定治具间距；如原传统轮毂线为满足各轮型量产，将治具间距设为762mm（190.5*4），这确实能满足市场22寸及以下的所有轮型连续量产，但OEM市场与OE（零售厂）完全不同，对于19寸以上产品非常少，故对OEM而言这就存在生产输送效率非常低的问题。针对这一问题，结合日系轮毂厂企业精益求精、节能降耗宗旨，现生产线治具间距定为660mm(165*4)，保证19寸及以下轮型连续满负荷生产，19寸以上轮型空一个治具放一件轮毂；这种设计及生产模式能将输送效率提高10％左右。同等产能下，输送效率提高可以有效缩小烤炉体积，从而降低天然气的耗量，实现节能减排。
1.2针对不同大小轮型调整循环风循环次数
铝轮毂烤炉通过总时间一般为45-50min,其中工件升温时间为20-25min,保温时间为25min，传统烤炉升温区与保温区在设计的结构上并没有去区分；这种设计方案存在弊端：常规性轮毂（小轮毂）由于质量轻、体积小、吸热少而出现过烘干的情况，造成能源浪费的现象；而非常规性轮毂（大轮毂）由于质量重、体积大、吸热多而可能出现烘不干的情况，造成产品质量不合格的现象；表2、表3的炉温曲线表可以很直观的体现这一情况；因此，更改烤炉结构的必要性已不容忽视。
对于此问题，烤炉设计升级，将升温区与保温区各设一套热能系统，两套热能系统采用独立运风的形式来设计，具体设计原理如下所述：
烤炉升温区配置情况： 炉膛体积：170m³；所需热能功率：420000Kcal/H
采用间接加热，配德国威索燃烧机，型号：WM-G 10/2-A/ZM，比例式，45万大卡，配循环高温插入式离心风机：4-72-9C，n=1120rpm，风量30218m³/h，风压1311pa，电机Y160L-4，功率15KW（变频控制），左右270°各一台。
此处，热能循环风机在电器控制上设变频控制，从而实现循环风量变频可调，由以上参数计算可得知：
当风机运行频率为：50HZ时 热风循环次数：31873x2÷170÷60=6.249次/min
当风机运行频率为：42HZ时 热风循环次数：25498x2÷170÷60=4.999次/min
为解决大小轮毂在炉内升温时间差异较大的问题，根据以上设计理论，对应技术方案是：
当生产常规性轮毂（小轮毂）时，由于小轮毂质量轻、体积小、吸热少，要保证小轮毂升温时间尽量与大轮毂相近，则可以通过降低热风在炉内的循环次数，有效控制小轮毂在炉内的吸热量来实现；即生产小轮毂时可以通过人工将风机频率设置到40HZ（以实际生产调整为主）左右来生产。从而在有效保证产品质量的同时，降低能耗，实现节能减排。
当生产非常规性轮毂（大轮毂）时，由于大轮毂质量重、体积大、吸热多，要保证大轮毂升温时间尽量短，与小轮毂相近，则可以通过增加热风在炉内的循环次数，使大轮毂在炉内充分吸热来实现；即生产大轮毂时可以通过人工将风机频率设置到50HZ（以实际生产调整为主）左右来生产。从而在有效保证产品质量的同时，降低能耗，实现节能减排。
烤炉保温区配置情况：炉膛体积：222m³；所需热能功率：330000Kcal/H
采用间接加热，配德国威索燃烧机，型号：WM-G 10/2-A/ZM，比例式，45万大卡，配循环高温插入式离心风机：4-72-8C，n=1250rpm，风量23402m³/h，风压1215pa，电机Y160M-4，功率11KW，左右270°各一台。
在升温区热能通过变频控制来实现小轮毂与大轮毂的升温时间基本相近的前提下，大小轮毂在保温区所需的热量相差无几，故在保温区无须做变频控制，只需设计固定的循环风量即可。从而有效避免了热能损失浪费，降低了运行能耗，实现了节能效果。
1.3减少炉内输送系统吸热
输送系统是铝轮毂涂装线关键设备之一，传统铝轮毂线由一条闭环地链输送链将待涂装工件依次经过上件、除尘、各喷涂位（底漆、色漆、清漆）、烤炉及下件；由于喷涂工位工件必须旋转，则整个闭环地链输送链的治具均要设计旋转装置，且旋转装置跟随工件一起进入烤炉。
每小时输送链运行的距离位198(3.3m/min*60)米，每小时烤炉内走过的旋转治具数量约300（198/0.66）个，每个旋转治具重约5KG，则每小时走过烤炉的旋转治具总重量为1500(300*5)KG，每小时烤炉将1500KG重的旋转治具加热至工艺温度（160-220℃）需消耗很大的热量，这部分热量不仅浪费能源而且旋转治具出烤炉后将热量带入到车间从而影响车间操作环境。
故此更改炉内输送系统结构，将铝轮毂涂装线喷涂段与烤炉段地链输送链断开，由两个独立的闭环输送链组成；喷涂段输送链治具设计有旋转治具，在喷涂位可实现转动功能；烤炉段输送链治具无需考虑旋转问题，治具结构简单；两独立闭环输送链通过机器人转件完成工件的移栽。更改炉内输送系统结构后，炉内治具与原老结构相比每个治具至少减重5KG，减少了输送系统在烤炉内吸热，降低了烤炉天然气的耗量，不仅节省能源而且对涂装车间环境有一定的改善。
2 总结
采用提高烤炉段输送效率、针对不同大小轮型调整循环风循环次数、减少炉内输送系统
吸热来降低烤炉运行能耗，提升生产效率，设备运行稳定可靠。从以上工艺流程及论述可以看出，一条轮毂涂装整线含有多个固化炉，每个烤炉分别利用以上节能技术可以大大降低运行成本，提升企业经济效益及市场竞争力。该技术的应用使铝轮毂涂装线设备运行效率高、适应总体性好、可控性比较可靠，故此节能技术在铝轮毂涂装生产线中可以大面积进行使用推行。
参考文献
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论文作者:陈晓日
论文发表刊物:《中国电业》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/5
标签：轮毂论文; 烤炉论文; 治具论文; 热能论文; 涂装论文; 风机论文; 机器人论文; 《中国电业》2019年第08期论文;