中國橡機行業(yè)商務年鑒之技術創(chuàng)新（三）
2015-03-04
4680核心提示：橡膠機械網(wǎng) 中國橡機行業(yè)商務年鑒之技術創(chuàng)新
中國橡膠機械網(wǎng) 中國橡機行業(yè)商務年鑒之技術創(chuàng)新
◆ 橡膠硫化設備
1．機液混合式輪胎硫化機
世界上輪胎生產(chǎn)的最后工序--硫化中使用的機器具有兩種結構形式：機械式硫化機和液壓式硫化機。機械式硫化機主傳動采用曲柄連桿機構，其它機械驅動采用動力水驅動，在使用過程中會消耗大量的水資源，而且由于工業(yè)用水中的雜質很多，嚴重影響水缸的壽命，一般水缸使用4～5月就要更換密封圈。目前，水資源短缺一直是全球大多數(shù)國家面臨的問題，降低對水資源的消耗和依賴是工業(yè)機械的發(fā)展方向。
桂林橡膠機械廠（以下簡稱：桂林橡機）、福建華橡自控技術股份有限公司（以下簡稱：福建華橡）等企業(yè)將傳統(tǒng)機械式輪胎硫化機進行技術改造，在主傳動系統(tǒng)保持不變的基礎上，凡是用水壓驅動的機構均改用液壓油驅動，從而可節(jié)約大量動力水。根據(jù)福建華橡數(shù)據(jù)，一臺1600硫化機經(jīng)改造后一個工作周期可節(jié)約2.5MPa動力水0.291m3。
桂林橡機以1640硫化機為代表機型進行改造，其主要技術參數(shù)如下：
機液混合式輪胎硫化機的技術關鍵主要體現(xiàn)在如下方面：⑴活絡模驅動裝置設計?；罱j模驅動裝置是硫化子午胎的關鍵部件，它與開合模運動關聯(lián)，完成活絡模的驅動，使活絡模的花紋塊實現(xiàn)張閉動作。原有驅動為動力水，水缸直徑大，其在橫梁上的安裝尺寸和方式需變化。⑵機械手升降和卸胎機構由水力驅動改為液壓驅動，對相應的水缸改油缸結構，其關聯(lián)處需做較大的結構性改進。⑶中心機構采用全液壓驅動，同時取消原機械式硫化機的脫模機構，將二者合為一體，功能上發(fā)生變化，是改進設計重要技術突破。⑷液壓系統(tǒng)設計，需配合各種功能變化需求，配置不同的控制形式。⑸電氣控制系統(tǒng)采用日本三菱公司的Q01JCPU型PLC控制，根據(jù)輸入條件產(chǎn)生相應的序列輸出去控制相應的序列動作，實現(xiàn)對整機的控制。
機液混合式輪胎硫化機的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在如下方面：⑴由于控制壓力提高，活絡模驅動裝置由大直徑水缸改為小直徑油缸，活塞桿伸縮位置由接近開關反饋控制，油缸與橫梁的聯(lián)接方式采用通用性設計，可方便已有機械式硫化機的改造應用。⑵中心機構的驅動采用全液壓控制，取消了脫模機構。中心機構上環(huán)升降油缸設計在底座下部，可方便安裝維護，同時遠離熱源，可大大提高其使用壽命。中心機構下環(huán)改為下置直推式結構，消除了原機構對其產(chǎn)生的側向力作用而引起的缸體變形影響，提高了使用精度和壽命。⑶卸胎支臂采用直通式卸胎臂，極大地提高了卸胎支臂的剛性，消除了傳統(tǒng)卸胎支臂使用過程中因懸臂產(chǎn)生變形的問題。其驅動改由液壓缸驅動。⑷機械手改進：機械手升降采用油缸驅動；機械手轉進轉出采用氣缸驅動，配置有緩沖裝置，消除沖擊，保證重復精度；機械爪張閉采用雙行程氣缸；機械手與中心機構的對中，采用導套式結構強制對中，提高了重復定位精度。⑸采用液壓系統(tǒng)取代傳統(tǒng)機械式硫化機動力水系統(tǒng)，可以方便實現(xiàn)各種動作在任意位置停止和活塞桿伸縮速度調(diào)節(jié)。對活絡模驅動缸還配有低背壓控制功能，以滿足活絡模具工作需要。⑹電氣控制系統(tǒng)采用可編程序終端顯示器（觸摸屏）作為顯示屏，可貯存幾十種硫化工藝，通過觸摸方式很方便地輸入及修改硫化工藝，界面比較完善且易操；采用絕對型旋轉編碼器代替主令控制器，提高檢測能力，增加功能，減少故障；采用比例技術，通過壓力的閉環(huán)控制，從而穩(wěn)定、高精度地控制定型壓力；采用平板液晶顯示電腦（PPC）代替原觸摸屏和三針記錄儀，除具備原觸摸屏功能外，還能把硫化的壓力、溫度等各種參數(shù)存貯在電腦的硬盤里，實現(xiàn)無紙記錄，并能保存各種參數(shù)的歷史曲線以供查詢。
機液混合式輪胎硫化機適用于全鋼或半鋼子午線輪胎的硫化。據(jù)測算2015年，我國乘用車輪胎子午化率將達到100%，輕型載重車輪胎子午化率達85%，載重車輪胎子午化率達到90%。機液混合式輪胎硫化機的誕生為我國輪胎產(chǎn)業(yè)轉方式、調(diào)結構提供了必需的工裝設備保障。
目前，國內(nèi)新上子午線輪胎項目大都優(yōu)先選擇機液混合式輪胎硫化機。此外，該產(chǎn)品已經(jīng)出口到印度、北美等國外市場，進入到世界前20強輪胎企業(yè)。
2．輪胎硫化機變溫智能控制系統(tǒng)
輪胎屬橡膠厚制品，而橡膠是熱的不良導體，升溫傳熱慢，當輪胎內(nèi)部達到正硫化（膠料相應達到最佳性能）時，輪胎外部已過正硫化。為了克服這種硫化的不均勻性，往往采用降低硫化溫度，延長硫化時間的方法，這種方法雖可在一定程度上改善硫化程度的不均勻性，但生產(chǎn)效率下降。桂林橡膠機械廠（以下簡稱：桂林橡機）開發(fā)的輪胎硫化機變溫智能控制系統(tǒng)將傳統(tǒng)的恒溫硫化過程改為變溫硫化過程，并將傳統(tǒng)的根據(jù)加熱介質溫度計算判斷制品正硫化改為實際檢測制品表層溫度、預測制品內(nèi)部溫度計算判斷制品正硫化，使硫化過程更加接近于實際。將上述變溫智能控制系統(tǒng)應用于輪胎硫化機后，消耗過熱水減少50%，耗電僅為原來的30%，生產(chǎn)能力提高10%～20%，而且用該設備硫化出來的輪胎，其行駛里程可提高5%～10%。
桂林橡機開發(fā)的輪胎硫化機變溫智能控制系統(tǒng)屬我國首次研制，填補了國內(nèi)空白。其主要特點有：⑴改傳統(tǒng)的恒溫硫化工藝為變溫硫化工藝。⑵將現(xiàn)有的根據(jù)加熱介質溫度計算判斷制品正硫化改為實測輪胎表層溫度、預測制品內(nèi)部溫度計算判斷制品的正硫化。⑶將現(xiàn)有輪胎硫化的時序控制改為智能控制，能根據(jù)不同硫化程度來智能選擇變溫時機，使硫化程度達到最佳。⑷設計了專門用于輪胎變溫硫化的一套21路溫度檢測系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)方式下難以測量輪胎實際溫度的問題。⑸開發(fā)出可用于多硫化機臺同時監(jiān)控的計算機控制系統(tǒng)，方便了系統(tǒng)的管理，也降低了系統(tǒng)的成本。⑹建立起硫化機變溫硫化的智能控制模型，且能夠有效的同時對多臺硫化機進行實時控制。⑺在國內(nèi)率先將智能控制模型運用于硫化機實際控制，實現(xiàn)硫化機裝胎、定型、合模、加溫、硫化、開模、推胎、卸胎等硫化工序的自協(xié)控制。
改傳統(tǒng)的恒溫恒壓輪胎硫化工藝為變溫智能控制輪胎硫化工藝后，從橡膠機械制造企業(yè)的角度考慮，每臺硫化機提價10%（按年產(chǎn)硫化機130臺，每臺平均單價8萬元計算），每年可為企業(yè)創(chuàng)收1040萬元；從輪胎企業(yè)的角度考慮，提高輪胎質量，縮短硫化時間10%～20%，以年產(chǎn)輪胎100萬套計算，用相同的設備、能源、人力一年可多生產(chǎn)10～20萬套輪胎，僅設備節(jié)約1500～2000萬元，新增產(chǎn)值7000～14000萬元，社會效益及經(jīng)濟效益雙顯著。
3．新型垂直平移式Ｂ型硫化機
桂林橡膠機械廠（以下簡稱：桂林橡機）在吸收Ａ型、RIB型硫化機特點的基礎上，創(chuàng)新設計理念，對傳統(tǒng)Ｂ型硫化機動大手術，研制出新型垂直平移式Ｂ型硫化機，為輪胎企業(yè)提供適合高等級子午線輪胎硫化的解決方案。
該垂直平移式Ｂ型硫化機具有四大創(chuàng)新特點：⑴首創(chuàng)Ｂ型硫化機垂直平移式結構。硫化機的上下模具的同軸度尤其是其重復精度對硫化輪胎的質量影響較大，對于硫化高等級子午線輪胎要求上下模具的同軸度為0.5mm，重復精度為0.5mm。這對B型翻轉式硫化機很難保證。在本產(chǎn)品中，改變橫梁的運動方式，使橫梁先作垂直上升運動，然后向后平移，使上模和法蘭螺母受力保持垂直自然向下，克服了調(diào)模T型螺紋、活絡模裝置等配合間隙向一邊偏移的缺陷，從而保證上下模具的重復對中精度?；罱j模受力良好，延長模具的壽命，保證模具的精度。另一措施是增加橫梁與底座的強制對中裝置，保證橫梁軸的竄動量小于0.3mm，從而保證了上下模具的重復對中精度<0.3mm。⑵裝胎機構的改進。據(jù)資料介紹，裝胎機構對輪胎硫化的質量影響較大，普通的裝胎機構很難保證硫化高精度的輪胎。本產(chǎn)品采取多項措施提高裝胎機構的精度。首先對機械手結構進行改進，作到裝胎機構三項主要精度單獨可調(diào)，使抓胎器與下蒸汽室平行度≤1mm，抓胎器與中心機構的同軸度≤φ1mm，抓胎器圓度≤0.5mm。同時在國內(nèi)首創(chuàng)使用雙行程氣缸，使抓胎爪在取胎胚時更為容易，放胎胚時不容易損傷膠囊，解決了單行程氣缸放胎胚時容易劃傷膠囊的老大難問題。⑶采用PLC及網(wǎng)絡控制，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，自動化程度高。網(wǎng)絡類型為OMRON公司的 Controller Link網(wǎng)絡,可以對輪胎硫化的外溫、外壓、內(nèi)溫、內(nèi)壓、定型壓力等參數(shù)進行設定、修改及調(diào)節(jié)，以此取代記錄儀及功能較為單一的觸摸屏。參數(shù)記錄由計算機進行記錄及曲線顯示。⑷卸胎裝置采用新結構，特別是卸胎支臂的改進，不但節(jié)約了成本，而且大大提高了剛性，消除了舊卸胎支臂容易彎曲變形的問題。⑸蒸汽室有新的改進，首先在調(diào)模機構上，增加多一對齒輪，使調(diào)整模具高度時，即省力又方便；其次，隔熱板采用環(huán)保型的耐熱耐高壓纖維板，既提高了隔熱板的平面度，又消除了過去使用水泥石棉板給人帶來的傷害，既綠色又環(huán)保。⑹整機主要精度達到九十年代末進口機同類水平，接近或達到液壓硫化機水平。
首臺1525 B型垂直平移式子午胎定型硫化機，于1999年8月底在貴州輪胎股份有限公司安裝調(diào)試完畢，運行至今狀況良好，實踐證明適合于H、V級輪胎的硫化。桂林橡機在研發(fā)該設備過程中形成的發(fā)明專利先后榮獲第13屆中國專利優(yōu)秀獎和2011年度中國化工專利獎。目前桂橡機已先后開發(fā)出1050、1145、1170、1310、1600、1900等規(guī)格的垂直平移式Ｂ型硫化機。近年來，國內(nèi)新上的全鋼子午線輪胎項目已經(jīng)大半使用該新型垂直平移式硫化機。
4．液壓多模氮氣直熱全自動輪胎硫化生產(chǎn)線
青島國人橡膠研究院自主研發(fā)的液壓多模氮氣直熱全自動輪胎硫化生產(chǎn)線采用高壓純熱氮氣，直接充入膠囊硫化輪胎，比傳統(tǒng)輪胎硫化省掉過熱水，硫化成本降低47%，維護費用可減少7/8，也比近年來新開發(fā)的蒸汽充氮氣（蒸汽加熱，氮氣增壓）的混合介質硫化法，省掉蒸汽，且無蒸汽冷凝的弊端。更因無熱氧老化，可使膠囊的壽命提高1.5倍，用于硫化載重輪胎，每罐10條，比雙模硫化機提高5倍，又因提高了輪胎硫化的內(nèi)外壓，硫化質量也優(yōu)于現(xiàn)行的硫化法，經(jīng)耐久實驗對比，127小時，仍然完好。
經(jīng)用戶使用證明，該生產(chǎn)線投資少，見效快，且節(jié)能節(jié)水無污染。按年產(chǎn)30萬條標胎計算，投資可比雙模節(jié)省2/3，減少廠房占地4/5，且每條輪胎降低成本6元。
該生產(chǎn)線硫化過程如下：⑴制氮機從空氣中提取氮氣（氮氣95%，不含氧氣），并收集在儲氣罐內(nèi)，壓力為0.75Mpa；⑵將儲氣罐里的氮氣送入壓縮機并加壓到3Mpa；⑶將加壓后的氮氣一次加pa均勻定型并裝入模具中；⑷將儲壓罐的氮氣送到一次氮氣管路并降壓1.2～1.8Mpa，使之通過定型的膠囊，該過程持續(xù)1～2min，使膠囊內(nèi)充滿純凈的氮氣并完成膠囊與胎的預熱；⑸儲壓罐的氮氣進入二次管路中并進行二次加熱，使之溫度熱，使溫度達到110°C，送入儲壓罐，同時胎坯用0.02～0.2M達到180°C；⑹利用專用循環(huán)裝置使高溫高壓氮氣開始在膠囊內(nèi)循環(huán)，以保證輪胎硫化所需的溫度壓力和時間。
5.全鋼載重子午線輪胎高溫蒸汽-充氮硫化技術及成套設備
傳統(tǒng)的輪胎硫化方式有兩種：⑴充過熱水介質硫化；⑵直接充蒸汽介質硫化。過熱水介質硫化工藝在國內(nèi)外輪胎生產(chǎn)中一直被使用，過熱水介質性質較穩(wěn)定，輪胎的質量較好，外觀合格率較高，問題是硫化溫度低，硫化時間長，生產(chǎn)效率低，硫化機利用率低。直接蒸汽介質硫化工藝是直接使高壓飽和蒸汽進入膠囊。這種方式的優(yōu)點主要是生產(chǎn)效率高，但對整個輪胎生產(chǎn)各道工序的工藝和裝備，甚至對半成品的存放條件、時間等，都有嚴格的要求，由于內(nèi)壓偏低，輪胎肩部處膠料厚，造成局部壓力不足，容易產(chǎn)生鋼絲帶束層端點松散，從而影響輪胎的高速和耐久性能。由于內(nèi)壓低還會造成外觀合格率下降。
綜上所述，過熱水介質硫化工藝的特點是高壓低溫，產(chǎn)品質量較好而生產(chǎn)效率低；直接蒸汽介質硫化工藝的特點是低壓高溫，生產(chǎn)效率較高但產(chǎn)品質量不易保證。如何將以上兩種方法統(tǒng)一起來，取長補短，既能夠高壓又能夠保證高溫，從而使輪胎硫化后的質量較穩(wěn)定，同樣也能達到較高的生產(chǎn)效率，這是多年來輪胎業(yè)界一直努力追求的目標。
上世紀60年代初，法國、美國、日本、前蘇聯(lián)的一些輪胎企業(yè)率先嘗試利用惰性氣體作為硫化介質的新工藝。經(jīng)過大量的篩選和對比試驗，確認氮氣是最佳的安全氣體。在硫化過程中，蒸汽是加熱介質，氮氣是加壓介質，兩者混合于膠囊中提供了輪胎硫化所需要的溫度和壓力，從而達到高溫高壓的硫化條件，實現(xiàn)了上述目標。
到1996年，國際上已有70多家輪胎廠使用高溫蒸汽-充氮硫化，大部分新建廠和新建流水線都積極采用這種硫化技術。也就是在該時期，國內(nèi)中外合資輪胎企業(yè)中，有少數(shù)幾家率先應用了高溫蒸汽-充氮硫化，但硫化系統(tǒng)中的主要設備和配套件是從國外引進的。國內(nèi)輪胎企業(yè)開始有機會近距離接觸到高溫蒸汽-充氮硫化這一創(chuàng)新技術。進入21世紀后，高溫蒸汽-充氮硫化技術在半鋼轎車/輕卡子午線輪胎生產(chǎn)中的應用發(fā)展很快。目前，我國90%以上的新建半鋼轎車/輕卡子午線輪胎項目都采用了這種硫化方式。
由于高溫蒸汽-充氮硫化技術節(jié)能效果顯著，設備利用率高，輪胎企業(yè)迫切希望將該技術應用到全鋼載重子午線輪胎的生產(chǎn)中。全鋼胎與半鋼胎相比，體積大、胎冠和胎體厚，硫化時間要長2～3倍，內(nèi)腔溫差大，需要的熱量也大。如果照搬半鋼胎硫化方式，簡單地將適用于半鋼胎生產(chǎn)的高溫蒸汽-充氮硫化設備簡單放大，將造成上下模溫差較大，使硫化出來的輪胎上面過硫、下面欠硫，嚴重影響輪胎質量。因此，需要及時開發(fā)適應全鋼載重子午線輪胎特點的充氮硫化技術及成套設備。
北京合眾創(chuàng)業(yè)技術有限公司（以下簡稱：北京合眾）長期從事輪胎硫化技術及設備的研究，1997年給國內(nèi)最早應用充氮硫化技術的安徽佳通輪胎有限公司設計/制造了膜制氮設備并參與了半鋼子午線輪胎充氮硫化的改造項目；先后為10多家輪胎企業(yè)提供半鋼子午線輪胎充氮硫化技術及專用設備，積累了十分豐富的經(jīng)驗。在此基礎上，北京合眾研發(fā)成功全鋼載重子午線輪胎高溫蒸汽-充氮硫化技術及成套設備，填補了國內(nèi)該技術領域的空白。
北京合眾從硫化機結構、充氮硫化工藝入手，以解決全鋼載重子午線輪胎硫化時內(nèi)腔溫度差大，容易造成輪胎上面過硫化、下面欠硫化的問題為突破口，成功地攻克了三個技術堡壘：⑴對硫化機進行適應氮氣硫化的改造；⑵優(yōu)化全鋼胎充氮硫化工藝；⑶設計/制造全鋼胎硫化供氮系統(tǒng)。開發(fā)成功的全鋼載重子午線輪胎高溫蒸汽-充氮硫化技術及成套設備，其主要技術參數(shù)如下：
北京合眾開發(fā)的全鋼載重子午線輪胎高溫蒸汽-充氮硫化技術及成套設備在數(shù)家輪胎廠應用取得成功，硫化合格率比熱水硫化提高2%，以年產(chǎn)100萬套全鋼胎為例，每條輪胎降低生產(chǎn)成本2.88元。
全鋼載重子午線輪胎改為充氮硫化，每條胎可節(jié)約0.006噸煤，按2013年國內(nèi)全鋼載重子午線輪胎實際產(chǎn)量為7825萬條計算，如果全部采用高溫蒸汽-充氮硫化將節(jié)約煤炭47萬噸。按工業(yè)鍋爐每燃燒一噸標準煤，就產(chǎn)生二氧化碳2.62噸、二氧化硫8.5公斤計算，每年可少向大氣中排放二氧化碳470000×2.62/10000=123萬噸，少排放二氧化硫470000×0.0085=3995噸。由于充氮硫化有如此大的節(jié)能減排、保護環(huán)境的效果，在國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃指導綱要中，全鋼載重子午線輪胎高溫蒸汽-充氮硫化技術及成套設備已被列為重點開展的科技開發(fā)項目。
6．巨型鼓式硫化機
上海橡膠機械一廠有限公司（以下簡稱：上海橡機一廠）研制的DLG-2500×4200巨型鼓式硫化機于2011年底落戶江陰天廣科技有限公司，開始投入滿負荷運行。該規(guī)格硫化機鼓徑2500mm、鼓寬4200mm，整機尺寸為24000（長）×8000（寬）×5870（高）mm，總重高達36.6噸，是迄今為止國內(nèi)最大的鼓式硫化機。
鼓式硫化機被廣泛應用于硫化輕重型輸送帶、印刷橡皮布、橡膠和橡塑板材、PVC地板、油箱及船體內(nèi)襯等制品。落戶江陰天廣科技有限公司的這臺巨型鼓式硫化機被用于生產(chǎn)光伏產(chǎn)業(yè)的太陽能產(chǎn)品上的寬幅硅膠板。
隨著光伏太陽能封裝生產(chǎn)線的不斷發(fā)展，對硅膠板的尺寸要求也逐漸擴大，但當時市場上所供硅膠板的最大寬幅僅3.8米且需要從日本、德國等進口，國內(nèi)最寬僅3米左右，較大規(guī)格的全部依靠拼接，其平整度及其它物理參數(shù)均受到一定影響。針對這種情況，江陰天廣科技有限公司聯(lián)合上海橡機一廠進行技術攻關，研發(fā)生產(chǎn)出國內(nèi)首臺寬幅達4.2米的鼓式硫化機。
7．寬幅輸送帶平板硫化機
輸送帶平板硫化機在市場推動下，正向大型化、雙層結構方向發(fā)展。雙層結構平板硫化機的生產(chǎn)效率與單層相比幾乎可以提高一倍。
近年來，益陽橡膠塑料機械集團有限公司、青島鑫城一鳴橡膠機械有限公司、福建華橡自控技術股份有限公司、青島海潤來重工機械有限公司、青島雙星橡塑機械有限公司等企業(yè)先后開發(fā)出1.6、1.8、2.0、2.4、2.7、3.2、3.4～7.5m多種幅寬規(guī)格和9～16m長度的普通輸送帶及鋼絲繩輸送帶平板硫化生產(chǎn)線。
益陽橡膠塑料機械集團有限公司研發(fā)的DLB-G2700×16400×1鋼絲繩輸送帶生產(chǎn)線平板硫化機新產(chǎn)品，獲2010年度湖南省科學技術進步三等獎。該產(chǎn)品的研發(fā)得到中央國有資本經(jīng)營預算重大技術創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化資金支持，解決了大型平板硫化機橫梁、熱板、框架等構件設計、制造、變形等技術難點，對提升我國平板硫化機技術開發(fā)／制造水平具有重大意義。
青島雙星橡塑機械有限公司研發(fā)的ST7500鋼絲繩輸送帶平板硫化生產(chǎn)線，采用全新分體式恒張力裝置結構、新型立式力矩電機直連錠子軸等先進技術，創(chuàng)出5項專有技術。該生產(chǎn)線超過了現(xiàn)有國家標準最高負荷近40%，主要用于高強度、高負荷鋼絲繩輸送帶的成型、硫化，也可用于尼龍帶、EP帶、棉帆布帶等夾織物芯層輸送帶的硫化生產(chǎn)。
福建華橡自控技術股份有限公司研發(fā)的3.2～6.4m幅寬平板硫化機系列產(chǎn)品，實現(xiàn)了多缸同步與電熱同步智能控制，提升了設備的整體水平，縮短了與國外同類設備在控制智能化和穩(wěn)定性水平方面的差距。
8．全鋼子午線巨胎液壓硫化機
全鋼子午線巨胎是高性能、高質量、高技術附加值產(chǎn)品，代表了世界輪胎制造的最高水平。2008年之前我國在這一領域是空白，國外也只有美國固特異輪胎橡膠公司、法國米其林集團公司、日本普利司通公司及意大利倍耐力輪胎公司共四家企業(yè)能夠生產(chǎn)，但這些企業(yè)不對外轉讓技術，對關鍵設備實行技術封鎖。
為扭轉這一被動局面，加速中國輪胎產(chǎn)品結構調(diào)整，國家科技部將“全鋼子午線巨胎生產(chǎn)工藝和關鍵裝備研發(fā)項目”列入“十一五”國家科技支撐項目。該項目下設三個課題：全鋼子午線巨胎生產(chǎn)工藝技術研發(fā)、全鋼子午線巨胎成型機研制及全鋼子午線巨胎液壓硫化機研制。項目承擔單位中國化工橡膠桂林有限公司及桂林橡膠機械廠利用原有的巨型輪胎生產(chǎn)工藝技術優(yōu)勢與先進的裝備研發(fā)優(yōu)勢，強強聯(lián)合進行技術攻關。
作為我國輪胎工業(yè)第一個國家科技支撐項目，2011年3月16日，該項目通過國家科技部組織的驗收。該項目打破了國外企業(yè)對全鋼子午線巨胎制造和所需關鍵裝備的技術封鎖，降低了全鋼子午線巨胎的市場價格，支撐了我國重型車輛工業(yè)的發(fā)展。同時，全鋼子午線巨胎關鍵裝備的國產(chǎn)化也促進了我國大型橡膠機械行業(yè)的發(fā)展。
桂林橡膠機械廠研發(fā)成功的全鋼子午線巨胎液壓硫化機，目前已實現(xiàn)產(chǎn)品系列化，有4500（170″）、4800（188″）、5000（200″）多個型號，并出口到日本、歐洲等多個國家和地區(qū)，進入全球輪胎前三強企業(yè)。4500液壓硫化機的主要技術參數(shù)如下：
目前，我國硫化機生產(chǎn)廠家已達20多家，總產(chǎn)能超過2000臺/年。其中，液壓硫化機生產(chǎn)廠家有桂林橡膠機械廠、廣東巨輪模具股份有限公司等近十家，總產(chǎn)能在400臺/年以上。2013年，廣東巨輪模具股份有限公司（以下簡稱：巨輪模具）在全鋼子午線巨胎液壓硫化機領域也取得了重大突破。共接9臺訂單，其中有4臺出口日本、印度等國家。2013年12月21日，由巨輪模具研制的國內(nèi)最大211″液壓硫化機試車成功；同年8月29日，日本橫濱橡膠株式會社尾道巨胎工廠通過了對巨輪模具170″液壓硫化機的驗收。巨輪模具自主研發(fā)的整機設備走出國門，受到工業(yè)發(fā)達國家的認可，充分說明了該企業(yè)在全鋼子午線巨胎液壓硫化機的設計、生產(chǎn)、安裝調(diào)試、售后服務方面具備較強實力和水平。
9．半鋼子午線輪胎四模硫化機
定型硫化機作為制造半鋼子午線輪胎最后工序的設備，傳統(tǒng)機型為配備兩套模具的雙模硫化機。青島雙星橡塑機械有限公司（以下簡稱：青島雙星）打破常規(guī)，自主創(chuàng)新，開發(fā)出世界首臺半鋼子午線輪胎四模硫化機。該硫化機配備4套模具，可以同時硫化4條輪胎，是傳統(tǒng)雙模硫化機工作效率的1.85倍。
青島雙星研發(fā)成功的LLY-SM1220×1750×4半鋼子午線輪胎四模硫化機為四立柱結構，配備4個分兩層設置的硫化室，所述硫化室均包括上模和下模，其中，上層兩個硫化室的上模并行設置并固定不動；上層兩個硫化室的下模和下層兩個硫化室的上模均并行設置并聯(lián)結為一體以同步移動；下層兩個硫化室的下模并行設置并同步移動。這種構造較好地解決了硫化機的硫化效率及合模密封性的問題，同時結構緊湊，節(jié)約成本。該硫化機的主要技術參數(shù)如下：
LLY-SM1220×1750×4半鋼子午線輪胎四模硫化機已在雙星東風輪胎有限公司等多家輪胎企業(yè)成功應用，使用效果良好，大大地提高了生產(chǎn)效率。
10．電動螺旋式輪胎硫化機
傳統(tǒng)機械式硫化機模具連同橫梁的運動為升降翻轉型。模具重心的周期化變化會使活絡模的運間隙難以得到有效控制，對提高活絡模的精度及壽命不利。針對這一缺陷，我國硫化機廠家大膽創(chuàng)新，先后開發(fā)出垂直平移式、垂直升降式胎硫化機、電動螺旋式硫化機等新品。
由青島科技大學機電工程學院呂柏源教授研發(fā)、與桂林橡膠機械廠合作生產(chǎn)的電動螺旋式輪胎硫化機，其鋼材消耗和生產(chǎn)成本分別比傳統(tǒng)的曲柄連桿式硫化機降低65%和35%，比液壓硫化機降低25%和65%，占地面積也比一般的硫化機減少20%以上。更重要的是，電動螺旋式硫化機由于模具不翻轉，模具分型面在360°范圍內(nèi)受力一致、應變均勻，充分保證子午線輪胎硫化后的尺寸的精確度，定型時上模與中心機構對中性好，充分保證子午線輪胎定型過程中的精度，開模合模運動平穩(wěn)，充分保證活絡模的精度在每個周期中的重復性，從而保證子午線輪胎質量的穩(wěn)定。
11．電子輻照預硫化輪胎膠片生產(chǎn)線
在輪胎制造中，成型前利用電子輻照加速器等設備對輪胎組件，如氣密層、胎體、帶束層、胎側等進行預硫化，可彌補未硫化橡膠強度不足的缺陷，并適當降低過渡層厚度，提高了輪胎在成型、硫化過程中的可控性，有效地阻止膠層流動，從而提高成品輪胎質量。目前該做法已被越來越多的國內(nèi)輪胎企業(yè)所接受。
軟控股份有限公司（以下簡稱：軟控股份）率先開展電子輻照加速器在輪胎預硫化中的應用研究，并開發(fā)了電子輻照預硫化輪胎膠片生產(chǎn)線。該系統(tǒng)利用高能電子對輪胎膠片（橡膠分子）轟擊，通過物理交聯(lián)過程，改變輪胎加工的傳統(tǒng)工藝，增強了制品的最終性能，提高了輪胎的質量以及安全使用性能。經(jīng)輻照加工后制成的輪胎性能優(yōu)異，油耗大大降低，尾氣排放減少，同時輪胎的動平衡和均勻性好，延長了輪胎行駛里程和使用壽命。
軟控股份自主研發(fā)的電子輻照預硫化輪胎膠片生產(chǎn)線通過了中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，并榮獲2011年度中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科學技術進步二等獎。該系統(tǒng)擁有6項專利，整體技術達到了國際先進水平。目前已在山東金宇、賽輪股份、山東永盛等輪胎企業(yè)投產(chǎn)使用。效果顯示，該生產(chǎn)線滿足了用戶生產(chǎn)高性能輪胎的發(fā)展需求，有利于我國輪胎工業(yè)的健康發(fā)展。
12．大型平板硫化機熱板海上運輸防腐措施
近年來，國內(nèi)大型平板硫化機經(jīng)常有來自美國、巴西、印度、日本等國家的海外訂單。產(chǎn)品運往上述國家都需要經(jīng)過長距離的海上運輸才能完成，途中耗時少則3個月，多則半年。由于運輸時間較長，再加上產(chǎn)品在海上運輸過程中又可能遭受雨水淋漓、海水腐蝕等因素影響，如果沒有恰當?shù)姆雷o措施，極可能出現(xiàn)銹蝕和腐蝕現(xiàn)象。
平板硫化機的熱板是整套主機設備的關鍵部件，其長度和寬度尺寸較大，工作表面要求高，熱板對熱效率及熱均勻性都有嚴格的要求，因此，保證熱板質量、避免熱板在運輸途中發(fā)生氧化腐蝕是保證主機設備性能的重中之重。如若不然，輕則影響平板硫化機的使用性能或使得產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)瑕疵，重則使得熱板失去使用價值而報廢，不論哪種程度的腐蝕均會給公司經(jīng)營帶來一定的經(jīng)濟損失和嚴重的負面影響。為保證熱板在運輸過程中不產(chǎn)生銹蝕和腐蝕，必須采取嚴格的防腐措施。
益陽橡膠塑料機械集團有限公司等企業(yè)在實踐中總結出如下經(jīng)驗：⑴熱板蒸汽通道充氮防腐。采用抽真空-灌氮氣的工藝方法，即先抽掉蒸汽通道內(nèi)的空氣，使蒸汽通道成為真空，再灌入一定壓力的氮氣，讓通道內(nèi)壁與空氣隔絕，防止通道內(nèi)壁出現(xiàn)氧化腐蝕現(xiàn)象。填充氮氣的原因在于，氮氣是一種無色、無臭、無味、不助燃、不可燃，在常溫下幾乎不與任何元素產(chǎn)生反應的穩(wěn)定性氣體，同時氮氣又是空氣中含量最多的氣體，約占空氣總體積的五分之四，取用成本也較為低廉。因此，采用氮氣填充性價比較高，而且即便出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，也不會對環(huán)境產(chǎn)生負面影響。⑵加強熱板包裝。每塊熱板的重量少則十幾噸，多則三十余噸，一個包裝箱內(nèi)有二至三塊熱板，若熱板包裝后在搬運、裝卸、存貯過程中發(fā)生損壞、擦傷，都對熱板的保護及防腐不利。因此熱板包裝箱及包裝底坯務必要結實可靠，在包裝過程中注意包裝質量，防止出現(xiàn)異常。⑶標志齊全。包裝完畢之后，一定要在包裝箱的外部按包裝要求進行相應的標記，如吊裝位置、嚴禁倒置、不能重壓、防潮、重心標志等相關提示?？傊瑸榱吮M量減少運輸過程中熱板腐蝕所帶來的損失，必須嚴格按照裝箱要求，精心施工，使之達到預期的防腐目的。
◆ 橡膠硫化設備
1．機液混合式輪胎硫化機
世界上輪胎生產(chǎn)的最后工序--硫化中使用的機器具有兩種結構形式：機械式硫化機和液壓式硫化機。機械式硫化機主傳動采用曲柄連桿機構，其它機械驅動采用動力水驅動，在使用過程中會消耗大量的水資源，而且由于工業(yè)用水中的雜質很多，嚴重影響水缸的壽命，一般水缸使用4～5月就要更換密封圈。目前，水資源短缺一直是全球大多數(shù)國家面臨的問題，降低對水資源的消耗和依賴是工業(yè)機械的發(fā)展方向。
桂林橡膠機械廠（以下簡稱：桂林橡機）、福建華橡自控技術股份有限公司（以下簡稱：福建華橡）等企業(yè)將傳統(tǒng)機械式輪胎硫化機進行技術改造，在主傳動系統(tǒng)保持不變的基礎上，凡是用水壓驅動的機構均改用液壓油驅動，從而可節(jié)約大量動力水。根據(jù)福建華橡數(shù)據(jù)，一臺1600硫化機經(jīng)改造后一個工作周期可節(jié)約2.5MPa動力水0.291m3。
桂林橡機以1640硫化機為代表機型進行改造，其主要技術參數(shù)如下：
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1 |
護罩內(nèi)徑 |
1640mm |
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2 |
最大合模力 |
4580 kN |
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3 |
硫化模型高度 |
254～625mm |
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4 |
適用鋼圈范圍 |
16～22.5英寸 |
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5 |
硫化輪胎最大直徑 |
1200mm |
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6 |
硫化輪胎最大高度 |
450 mm |
機液混合式輪胎硫化機的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在如下方面：⑴由于控制壓力提高，活絡模驅動裝置由大直徑水缸改為小直徑油缸，活塞桿伸縮位置由接近開關反饋控制，油缸與橫梁的聯(lián)接方式采用通用性設計，可方便已有機械式硫化機的改造應用。⑵中心機構的驅動采用全液壓控制，取消了脫模機構。中心機構上環(huán)升降油缸設計在底座下部，可方便安裝維護，同時遠離熱源，可大大提高其使用壽命。中心機構下環(huán)改為下置直推式結構，消除了原機構對其產(chǎn)生的側向力作用而引起的缸體變形影響，提高了使用精度和壽命。⑶卸胎支臂采用直通式卸胎臂，極大地提高了卸胎支臂的剛性，消除了傳統(tǒng)卸胎支臂使用過程中因懸臂產(chǎn)生變形的問題。其驅動改由液壓缸驅動。⑷機械手改進：機械手升降采用油缸驅動；機械手轉進轉出采用氣缸驅動，配置有緩沖裝置，消除沖擊，保證重復精度；機械爪張閉采用雙行程氣缸；機械手與中心機構的對中，采用導套式結構強制對中，提高了重復定位精度。⑸采用液壓系統(tǒng)取代傳統(tǒng)機械式硫化機動力水系統(tǒng)，可以方便實現(xiàn)各種動作在任意位置停止和活塞桿伸縮速度調(diào)節(jié)。對活絡模驅動缸還配有低背壓控制功能，以滿足活絡模具工作需要。⑹電氣控制系統(tǒng)采用可編程序終端顯示器（觸摸屏）作為顯示屏，可貯存幾十種硫化工藝，通過觸摸方式很方便地輸入及修改硫化工藝，界面比較完善且易操；采用絕對型旋轉編碼器代替主令控制器，提高檢測能力，增加功能，減少故障；采用比例技術，通過壓力的閉環(huán)控制，從而穩(wěn)定、高精度地控制定型壓力；采用平板液晶顯示電腦（PPC）代替原觸摸屏和三針記錄儀，除具備原觸摸屏功能外，還能把硫化的壓力、溫度等各種參數(shù)存貯在電腦的硬盤里，實現(xiàn)無紙記錄，并能保存各種參數(shù)的歷史曲線以供查詢。
機液混合式輪胎硫化機適用于全鋼或半鋼子午線輪胎的硫化。據(jù)測算2015年，我國乘用車輪胎子午化率將達到100%，輕型載重車輪胎子午化率達85%，載重車輪胎子午化率達到90%。機液混合式輪胎硫化機的誕生為我國輪胎產(chǎn)業(yè)轉方式、調(diào)結構提供了必需的工裝設備保障。
目前，國內(nèi)新上子午線輪胎項目大都優(yōu)先選擇機液混合式輪胎硫化機。此外，該產(chǎn)品已經(jīng)出口到印度、北美等國外市場，進入到世界前20強輪胎企業(yè)。
2．輪胎硫化機變溫智能控制系統(tǒng)
輪胎屬橡膠厚制品，而橡膠是熱的不良導體，升溫傳熱慢，當輪胎內(nèi)部達到正硫化（膠料相應達到最佳性能）時，輪胎外部已過正硫化。為了克服這種硫化的不均勻性，往往采用降低硫化溫度，延長硫化時間的方法，這種方法雖可在一定程度上改善硫化程度的不均勻性，但生產(chǎn)效率下降。桂林橡膠機械廠（以下簡稱：桂林橡機）開發(fā)的輪胎硫化機變溫智能控制系統(tǒng)將傳統(tǒng)的恒溫硫化過程改為變溫硫化過程，并將傳統(tǒng)的根據(jù)加熱介質溫度計算判斷制品正硫化改為實際檢測制品表層溫度、預測制品內(nèi)部溫度計算判斷制品正硫化，使硫化過程更加接近于實際。將上述變溫智能控制系統(tǒng)應用于輪胎硫化機后，消耗過熱水減少50%，耗電僅為原來的30%，生產(chǎn)能力提高10%～20%，而且用該設備硫化出來的輪胎，其行駛里程可提高5%～10%。
桂林橡機開發(fā)的輪胎硫化機變溫智能控制系統(tǒng)屬我國首次研制，填補了國內(nèi)空白。其主要特點有：⑴改傳統(tǒng)的恒溫硫化工藝為變溫硫化工藝。⑵將現(xiàn)有的根據(jù)加熱介質溫度計算判斷制品正硫化改為實測輪胎表層溫度、預測制品內(nèi)部溫度計算判斷制品的正硫化。⑶將現(xiàn)有輪胎硫化的時序控制改為智能控制，能根據(jù)不同硫化程度來智能選擇變溫時機，使硫化程度達到最佳。⑷設計了專門用于輪胎變溫硫化的一套21路溫度檢測系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)方式下難以測量輪胎實際溫度的問題。⑸開發(fā)出可用于多硫化機臺同時監(jiān)控的計算機控制系統(tǒng)，方便了系統(tǒng)的管理，也降低了系統(tǒng)的成本。⑹建立起硫化機變溫硫化的智能控制模型，且能夠有效的同時對多臺硫化機進行實時控制。⑺在國內(nèi)率先將智能控制模型運用于硫化機實際控制，實現(xiàn)硫化機裝胎、定型、合模、加溫、硫化、開模、推胎、卸胎等硫化工序的自協(xié)控制。
改傳統(tǒng)的恒溫恒壓輪胎硫化工藝為變溫智能控制輪胎硫化工藝后，從橡膠機械制造企業(yè)的角度考慮，每臺硫化機提價10%（按年產(chǎn)硫化機130臺，每臺平均單價8萬元計算），每年可為企業(yè)創(chuàng)收1040萬元；從輪胎企業(yè)的角度考慮，提高輪胎質量，縮短硫化時間10%～20%，以年產(chǎn)輪胎100萬套計算，用相同的設備、能源、人力一年可多生產(chǎn)10～20萬套輪胎，僅設備節(jié)約1500～2000萬元，新增產(chǎn)值7000～14000萬元，社會效益及經(jīng)濟效益雙顯著。
3．新型垂直平移式Ｂ型硫化機
桂林橡膠機械廠（以下簡稱：桂林橡機）在吸收Ａ型、RIB型硫化機特點的基礎上，創(chuàng)新設計理念，對傳統(tǒng)Ｂ型硫化機動大手術，研制出新型垂直平移式Ｂ型硫化機，為輪胎企業(yè)提供適合高等級子午線輪胎硫化的解決方案。
該垂直平移式Ｂ型硫化機具有四大創(chuàng)新特點：⑴首創(chuàng)Ｂ型硫化機垂直平移式結構。硫化機的上下模具的同軸度尤其是其重復精度對硫化輪胎的質量影響較大，對于硫化高等級子午線輪胎要求上下模具的同軸度為0.5mm，重復精度為0.5mm。這對B型翻轉式硫化機很難保證。在本產(chǎn)品中，改變橫梁的運動方式，使橫梁先作垂直上升運動，然后向后平移，使上模和法蘭螺母受力保持垂直自然向下，克服了調(diào)模T型螺紋、活絡模裝置等配合間隙向一邊偏移的缺陷，從而保證上下模具的重復對中精度?；罱j模受力良好，延長模具的壽命，保證模具的精度。另一措施是增加橫梁與底座的強制對中裝置，保證橫梁軸的竄動量小于0.3mm，從而保證了上下模具的重復對中精度<0.3mm。⑵裝胎機構的改進。據(jù)資料介紹，裝胎機構對輪胎硫化的質量影響較大，普通的裝胎機構很難保證硫化高精度的輪胎。本產(chǎn)品采取多項措施提高裝胎機構的精度。首先對機械手結構進行改進，作到裝胎機構三項主要精度單獨可調(diào)，使抓胎器與下蒸汽室平行度≤1mm，抓胎器與中心機構的同軸度≤φ1mm，抓胎器圓度≤0.5mm。同時在國內(nèi)首創(chuàng)使用雙行程氣缸，使抓胎爪在取胎胚時更為容易，放胎胚時不容易損傷膠囊，解決了單行程氣缸放胎胚時容易劃傷膠囊的老大難問題。⑶采用PLC及網(wǎng)絡控制，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，自動化程度高。網(wǎng)絡類型為OMRON公司的 Controller Link網(wǎng)絡,可以對輪胎硫化的外溫、外壓、內(nèi)溫、內(nèi)壓、定型壓力等參數(shù)進行設定、修改及調(diào)節(jié)，以此取代記錄儀及功能較為單一的觸摸屏。參數(shù)記錄由計算機進行記錄及曲線顯示。⑷卸胎裝置采用新結構，特別是卸胎支臂的改進，不但節(jié)約了成本，而且大大提高了剛性，消除了舊卸胎支臂容易彎曲變形的問題。⑸蒸汽室有新的改進，首先在調(diào)模機構上，增加多一對齒輪，使調(diào)整模具高度時，即省力又方便；其次，隔熱板采用環(huán)保型的耐熱耐高壓纖維板，既提高了隔熱板的平面度，又消除了過去使用水泥石棉板給人帶來的傷害，既綠色又環(huán)保。⑹整機主要精度達到九十年代末進口機同類水平，接近或達到液壓硫化機水平。
首臺1525 B型垂直平移式子午胎定型硫化機，于1999年8月底在貴州輪胎股份有限公司安裝調(diào)試完畢，運行至今狀況良好，實踐證明適合于H、V級輪胎的硫化。桂林橡機在研發(fā)該設備過程中形成的發(fā)明專利先后榮獲第13屆中國專利優(yōu)秀獎和2011年度中國化工專利獎。目前桂橡機已先后開發(fā)出1050、1145、1170、1310、1600、1900等規(guī)格的垂直平移式Ｂ型硫化機。近年來，國內(nèi)新上的全鋼子午線輪胎項目已經(jīng)大半使用該新型垂直平移式硫化機。
4．液壓多模氮氣直熱全自動輪胎硫化生產(chǎn)線
青島國人橡膠研究院自主研發(fā)的液壓多模氮氣直熱全自動輪胎硫化生產(chǎn)線采用高壓純熱氮氣，直接充入膠囊硫化輪胎，比傳統(tǒng)輪胎硫化省掉過熱水，硫化成本降低47%，維護費用可減少7/8，也比近年來新開發(fā)的蒸汽充氮氣（蒸汽加熱，氮氣增壓）的混合介質硫化法，省掉蒸汽，且無蒸汽冷凝的弊端。更因無熱氧老化，可使膠囊的壽命提高1.5倍，用于硫化載重輪胎，每罐10條，比雙模硫化機提高5倍，又因提高了輪胎硫化的內(nèi)外壓，硫化質量也優(yōu)于現(xiàn)行的硫化法，經(jīng)耐久實驗對比，127小時，仍然完好。
經(jīng)用戶使用證明，該生產(chǎn)線投資少，見效快，且節(jié)能節(jié)水無污染。按年產(chǎn)30萬條標胎計算，投資可比雙模節(jié)省2/3，減少廠房占地4/5，且每條輪胎降低成本6元。
該生產(chǎn)線硫化過程如下：⑴制氮機從空氣中提取氮氣（氮氣95%，不含氧氣），并收集在儲氣罐內(nèi)，壓力為0.75Mpa；⑵將儲氣罐里的氮氣送入壓縮機并加壓到3Mpa；⑶將加壓后的氮氣一次加pa均勻定型并裝入模具中；⑷將儲壓罐的氮氣送到一次氮氣管路并降壓1.2～1.8Mpa，使之通過定型的膠囊，該過程持續(xù)1～2min，使膠囊內(nèi)充滿純凈的氮氣并完成膠囊與胎的預熱；⑸儲壓罐的氮氣進入二次管路中并進行二次加熱，使之溫度熱，使溫度達到110°C，送入儲壓罐，同時胎坯用0.02～0.2M達到180°C；⑹利用專用循環(huán)裝置使高溫高壓氮氣開始在膠囊內(nèi)循環(huán)，以保證輪胎硫化所需的溫度壓力和時間。
5.全鋼載重子午線輪胎高溫蒸汽-充氮硫化技術及成套設備
傳統(tǒng)的輪胎硫化方式有兩種：⑴充過熱水介質硫化；⑵直接充蒸汽介質硫化。過熱水介質硫化工藝在國內(nèi)外輪胎生產(chǎn)中一直被使用，過熱水介質性質較穩(wěn)定，輪胎的質量較好，外觀合格率較高，問題是硫化溫度低，硫化時間長，生產(chǎn)效率低，硫化機利用率低。直接蒸汽介質硫化工藝是直接使高壓飽和蒸汽進入膠囊。這種方式的優(yōu)點主要是生產(chǎn)效率高，但對整個輪胎生產(chǎn)各道工序的工藝和裝備，甚至對半成品的存放條件、時間等，都有嚴格的要求，由于內(nèi)壓偏低，輪胎肩部處膠料厚，造成局部壓力不足，容易產(chǎn)生鋼絲帶束層端點松散，從而影響輪胎的高速和耐久性能。由于內(nèi)壓低還會造成外觀合格率下降。
綜上所述，過熱水介質硫化工藝的特點是高壓低溫，產(chǎn)品質量較好而生產(chǎn)效率低；直接蒸汽介質硫化工藝的特點是低壓高溫，生產(chǎn)效率較高但產(chǎn)品質量不易保證。如何將以上兩種方法統(tǒng)一起來，取長補短，既能夠高壓又能夠保證高溫，從而使輪胎硫化后的質量較穩(wěn)定，同樣也能達到較高的生產(chǎn)效率，這是多年來輪胎業(yè)界一直努力追求的目標。
上世紀60年代初，法國、美國、日本、前蘇聯(lián)的一些輪胎企業(yè)率先嘗試利用惰性氣體作為硫化介質的新工藝。經(jīng)過大量的篩選和對比試驗，確認氮氣是最佳的安全氣體。在硫化過程中，蒸汽是加熱介質，氮氣是加壓介質，兩者混合于膠囊中提供了輪胎硫化所需要的溫度和壓力，從而達到高溫高壓的硫化條件，實現(xiàn)了上述目標。
到1996年，國際上已有70多家輪胎廠使用高溫蒸汽-充氮硫化，大部分新建廠和新建流水線都積極采用這種硫化技術。也就是在該時期，國內(nèi)中外合資輪胎企業(yè)中，有少數(shù)幾家率先應用了高溫蒸汽-充氮硫化，但硫化系統(tǒng)中的主要設備和配套件是從國外引進的。國內(nèi)輪胎企業(yè)開始有機會近距離接觸到高溫蒸汽-充氮硫化這一創(chuàng)新技術。進入21世紀后，高溫蒸汽-充氮硫化技術在半鋼轎車/輕卡子午線輪胎生產(chǎn)中的應用發(fā)展很快。目前，我國90%以上的新建半鋼轎車/輕卡子午線輪胎項目都采用了這種硫化方式。
由于高溫蒸汽-充氮硫化技術節(jié)能效果顯著，設備利用率高，輪胎企業(yè)迫切希望將該技術應用到全鋼載重子午線輪胎的生產(chǎn)中。全鋼胎與半鋼胎相比，體積大、胎冠和胎體厚，硫化時間要長2～3倍，內(nèi)腔溫差大，需要的熱量也大。如果照搬半鋼胎硫化方式，簡單地將適用于半鋼胎生產(chǎn)的高溫蒸汽-充氮硫化設備簡單放大，將造成上下模溫差較大，使硫化出來的輪胎上面過硫、下面欠硫，嚴重影響輪胎質量。因此，需要及時開發(fā)適應全鋼載重子午線輪胎特點的充氮硫化技術及成套設備。
北京合眾創(chuàng)業(yè)技術有限公司（以下簡稱：北京合眾）長期從事輪胎硫化技術及設備的研究，1997年給國內(nèi)最早應用充氮硫化技術的安徽佳通輪胎有限公司設計/制造了膜制氮設備并參與了半鋼子午線輪胎充氮硫化的改造項目；先后為10多家輪胎企業(yè)提供半鋼子午線輪胎充氮硫化技術及專用設備，積累了十分豐富的經(jīng)驗。在此基礎上，北京合眾研發(fā)成功全鋼載重子午線輪胎高溫蒸汽-充氮硫化技術及成套設備，填補了國內(nèi)該技術領域的空白。
北京合眾從硫化機結構、充氮硫化工藝入手，以解決全鋼載重子午線輪胎硫化時內(nèi)腔溫度差大，容易造成輪胎上面過硫化、下面欠硫化的問題為突破口，成功地攻克了三個技術堡壘：⑴對硫化機進行適應氮氣硫化的改造；⑵優(yōu)化全鋼胎充氮硫化工藝；⑶設計/制造全鋼胎硫化供氮系統(tǒng)。開發(fā)成功的全鋼載重子午線輪胎高溫蒸汽-充氮硫化技術及成套設備，其主要技術參數(shù)如下：
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制氮機制氮量 |
200～1000Nm3/h |
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氮氣純度 |
99.99～99.995% |
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氮氣壓力 |
2.6～2.9MP |
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氣氮比 |
5 :1 |
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回收裝置能力 |
200～500 Nm3/h |
全鋼載重子午線輪胎改為充氮硫化，每條胎可節(jié)約0.006噸煤，按2013年國內(nèi)全鋼載重子午線輪胎實際產(chǎn)量為7825萬條計算，如果全部采用高溫蒸汽-充氮硫化將節(jié)約煤炭47萬噸。按工業(yè)鍋爐每燃燒一噸標準煤，就產(chǎn)生二氧化碳2.62噸、二氧化硫8.5公斤計算，每年可少向大氣中排放二氧化碳470000×2.62/10000=123萬噸，少排放二氧化硫470000×0.0085=3995噸。由于充氮硫化有如此大的節(jié)能減排、保護環(huán)境的效果，在國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃指導綱要中，全鋼載重子午線輪胎高溫蒸汽-充氮硫化技術及成套設備已被列為重點開展的科技開發(fā)項目。
6．巨型鼓式硫化機
上海橡膠機械一廠有限公司（以下簡稱：上海橡機一廠）研制的DLG-2500×4200巨型鼓式硫化機于2011年底落戶江陰天廣科技有限公司，開始投入滿負荷運行。該規(guī)格硫化機鼓徑2500mm、鼓寬4200mm，整機尺寸為24000（長）×8000（寬）×5870（高）mm，總重高達36.6噸，是迄今為止國內(nèi)最大的鼓式硫化機。
鼓式硫化機被廣泛應用于硫化輕重型輸送帶、印刷橡皮布、橡膠和橡塑板材、PVC地板、油箱及船體內(nèi)襯等制品。落戶江陰天廣科技有限公司的這臺巨型鼓式硫化機被用于生產(chǎn)光伏產(chǎn)業(yè)的太陽能產(chǎn)品上的寬幅硅膠板。
隨著光伏太陽能封裝生產(chǎn)線的不斷發(fā)展，對硅膠板的尺寸要求也逐漸擴大，但當時市場上所供硅膠板的最大寬幅僅3.8米且需要從日本、德國等進口，國內(nèi)最寬僅3米左右，較大規(guī)格的全部依靠拼接，其平整度及其它物理參數(shù)均受到一定影響。針對這種情況，江陰天廣科技有限公司聯(lián)合上海橡機一廠進行技術攻關，研發(fā)生產(chǎn)出國內(nèi)首臺寬幅達4.2米的鼓式硫化機。
7．寬幅輸送帶平板硫化機
輸送帶平板硫化機在市場推動下，正向大型化、雙層結構方向發(fā)展。雙層結構平板硫化機的生產(chǎn)效率與單層相比幾乎可以提高一倍。
近年來，益陽橡膠塑料機械集團有限公司、青島鑫城一鳴橡膠機械有限公司、福建華橡自控技術股份有限公司、青島海潤來重工機械有限公司、青島雙星橡塑機械有限公司等企業(yè)先后開發(fā)出1.6、1.8、2.0、2.4、2.7、3.2、3.4～7.5m多種幅寬規(guī)格和9～16m長度的普通輸送帶及鋼絲繩輸送帶平板硫化生產(chǎn)線。
益陽橡膠塑料機械集團有限公司研發(fā)的DLB-G2700×16400×1鋼絲繩輸送帶生產(chǎn)線平板硫化機新產(chǎn)品，獲2010年度湖南省科學技術進步三等獎。該產(chǎn)品的研發(fā)得到中央國有資本經(jīng)營預算重大技術創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化資金支持，解決了大型平板硫化機橫梁、熱板、框架等構件設計、制造、變形等技術難點，對提升我國平板硫化機技術開發(fā)／制造水平具有重大意義。
青島雙星橡塑機械有限公司研發(fā)的ST7500鋼絲繩輸送帶平板硫化生產(chǎn)線，采用全新分體式恒張力裝置結構、新型立式力矩電機直連錠子軸等先進技術，創(chuàng)出5項專有技術。該生產(chǎn)線超過了現(xiàn)有國家標準最高負荷近40%，主要用于高強度、高負荷鋼絲繩輸送帶的成型、硫化，也可用于尼龍帶、EP帶、棉帆布帶等夾織物芯層輸送帶的硫化生產(chǎn)。
福建華橡自控技術股份有限公司研發(fā)的3.2～6.4m幅寬平板硫化機系列產(chǎn)品，實現(xiàn)了多缸同步與電熱同步智能控制，提升了設備的整體水平，縮短了與國外同類設備在控制智能化和穩(wěn)定性水平方面的差距。
8．全鋼子午線巨胎液壓硫化機
全鋼子午線巨胎是高性能、高質量、高技術附加值產(chǎn)品，代表了世界輪胎制造的最高水平。2008年之前我國在這一領域是空白，國外也只有美國固特異輪胎橡膠公司、法國米其林集團公司、日本普利司通公司及意大利倍耐力輪胎公司共四家企業(yè)能夠生產(chǎn)，但這些企業(yè)不對外轉讓技術，對關鍵設備實行技術封鎖。
為扭轉這一被動局面，加速中國輪胎產(chǎn)品結構調(diào)整，國家科技部將“全鋼子午線巨胎生產(chǎn)工藝和關鍵裝備研發(fā)項目”列入“十一五”國家科技支撐項目。該項目下設三個課題：全鋼子午線巨胎生產(chǎn)工藝技術研發(fā)、全鋼子午線巨胎成型機研制及全鋼子午線巨胎液壓硫化機研制。項目承擔單位中國化工橡膠桂林有限公司及桂林橡膠機械廠利用原有的巨型輪胎生產(chǎn)工藝技術優(yōu)勢與先進的裝備研發(fā)優(yōu)勢，強強聯(lián)合進行技術攻關。
作為我國輪胎工業(yè)第一個國家科技支撐項目，2011年3月16日，該項目通過國家科技部組織的驗收。該項目打破了國外企業(yè)對全鋼子午線巨胎制造和所需關鍵裝備的技術封鎖，降低了全鋼子午線巨胎的市場價格，支撐了我國重型車輛工業(yè)的發(fā)展。同時，全鋼子午線巨胎關鍵裝備的國產(chǎn)化也促進了我國大型橡膠機械行業(yè)的發(fā)展。
桂林橡膠機械廠研發(fā)成功的全鋼子午線巨胎液壓硫化機，目前已實現(xiàn)產(chǎn)品系列化，有4500（170″）、4800（188″）、5000（200″）多個型號，并出口到日本、歐洲等多個國家和地區(qū)，進入全球輪胎前三強企業(yè)。4500液壓硫化機的主要技術參數(shù)如下：
目前，我國硫化機生產(chǎn)廠家已達20多家，總產(chǎn)能超過2000臺/年。其中，液壓硫化機生產(chǎn)廠家有桂林橡膠機械廠、廣東巨輪模具股份有限公司等近十家，總產(chǎn)能在400臺/年以上。2013年，廣東巨輪模具股份有限公司（以下簡稱：巨輪模具）在全鋼子午線巨胎液壓硫化機領域也取得了重大突破。共接9臺訂單，其中有4臺出口日本、印度等國家。2013年12月21日，由巨輪模具研制的國內(nèi)最大211″液壓硫化機試車成功；同年8月29日，日本橫濱橡膠株式會社尾道巨胎工廠通過了對巨輪模具170″液壓硫化機的驗收。巨輪模具自主研發(fā)的整機設備走出國門，受到工業(yè)發(fā)達國家的認可，充分說明了該企業(yè)在全鋼子午線巨胎液壓硫化機的設計、生產(chǎn)、安裝調(diào)試、售后服務方面具備較強實力和水平。
9．半鋼子午線輪胎四模硫化機
定型硫化機作為制造半鋼子午線輪胎最后工序的設備，傳統(tǒng)機型為配備兩套模具的雙模硫化機。青島雙星橡塑機械有限公司（以下簡稱：青島雙星）打破常規(guī)，自主創(chuàng)新，開發(fā)出世界首臺半鋼子午線輪胎四模硫化機。該硫化機配備4套模具，可以同時硫化4條輪胎，是傳統(tǒng)雙模硫化機工作效率的1.85倍。
青島雙星研發(fā)成功的LLY-SM1220×1750×4半鋼子午線輪胎四模硫化機為四立柱結構，配備4個分兩層設置的硫化室，所述硫化室均包括上模和下模，其中，上層兩個硫化室的上模并行設置并固定不動；上層兩個硫化室的下模和下層兩個硫化室的上模均并行設置并聯(lián)結為一體以同步移動；下層兩個硫化室的下模并行設置并同步移動。這種構造較好地解決了硫化機的硫化效率及合模密封性的問題，同時結構緊湊，節(jié)約成本。該硫化機的主要技術參數(shù)如下：
LLY-SM1220×1750×4半鋼子午線輪胎四模硫化機已在雙星東風輪胎有限公司等多家輪胎企業(yè)成功應用，使用效果良好，大大地提高了生產(chǎn)效率。
10．電動螺旋式輪胎硫化機
傳統(tǒng)機械式硫化機模具連同橫梁的運動為升降翻轉型。模具重心的周期化變化會使活絡模的運間隙難以得到有效控制，對提高活絡模的精度及壽命不利。針對這一缺陷，我國硫化機廠家大膽創(chuàng)新，先后開發(fā)出垂直平移式、垂直升降式胎硫化機、電動螺旋式硫化機等新品。
由青島科技大學機電工程學院呂柏源教授研發(fā)、與桂林橡膠機械廠合作生產(chǎn)的電動螺旋式輪胎硫化機，其鋼材消耗和生產(chǎn)成本分別比傳統(tǒng)的曲柄連桿式硫化機降低65%和35%，比液壓硫化機降低25%和65%，占地面積也比一般的硫化機減少20%以上。更重要的是，電動螺旋式硫化機由于模具不翻轉，模具分型面在360°范圍內(nèi)受力一致、應變均勻，充分保證子午線輪胎硫化后的尺寸的精確度，定型時上模與中心機構對中性好，充分保證子午線輪胎定型過程中的精度，開模合模運動平穩(wěn)，充分保證活絡模的精度在每個周期中的重復性，從而保證子午線輪胎質量的穩(wěn)定。
11．電子輻照預硫化輪胎膠片生產(chǎn)線
在輪胎制造中，成型前利用電子輻照加速器等設備對輪胎組件，如氣密層、胎體、帶束層、胎側等進行預硫化，可彌補未硫化橡膠強度不足的缺陷，并適當降低過渡層厚度，提高了輪胎在成型、硫化過程中的可控性，有效地阻止膠層流動，從而提高成品輪胎質量。目前該做法已被越來越多的國內(nèi)輪胎企業(yè)所接受。
軟控股份有限公司（以下簡稱：軟控股份）率先開展電子輻照加速器在輪胎預硫化中的應用研究，并開發(fā)了電子輻照預硫化輪胎膠片生產(chǎn)線。該系統(tǒng)利用高能電子對輪胎膠片（橡膠分子）轟擊，通過物理交聯(lián)過程，改變輪胎加工的傳統(tǒng)工藝，增強了制品的最終性能，提高了輪胎的質量以及安全使用性能。經(jīng)輻照加工后制成的輪胎性能優(yōu)異，油耗大大降低，尾氣排放減少，同時輪胎的動平衡和均勻性好，延長了輪胎行駛里程和使用壽命。
軟控股份自主研發(fā)的電子輻照預硫化輪胎膠片生產(chǎn)線通過了中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，并榮獲2011年度中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科學技術進步二等獎。該系統(tǒng)擁有6項專利，整體技術達到了國際先進水平。目前已在山東金宇、賽輪股份、山東永盛等輪胎企業(yè)投產(chǎn)使用。效果顯示，該生產(chǎn)線滿足了用戶生產(chǎn)高性能輪胎的發(fā)展需求，有利于我國輪胎工業(yè)的健康發(fā)展。
12．大型平板硫化機熱板海上運輸防腐措施
近年來，國內(nèi)大型平板硫化機經(jīng)常有來自美國、巴西、印度、日本等國家的海外訂單。產(chǎn)品運往上述國家都需要經(jīng)過長距離的海上運輸才能完成，途中耗時少則3個月，多則半年。由于運輸時間較長，再加上產(chǎn)品在海上運輸過程中又可能遭受雨水淋漓、海水腐蝕等因素影響，如果沒有恰當?shù)姆雷o措施，極可能出現(xiàn)銹蝕和腐蝕現(xiàn)象。
平板硫化機的熱板是整套主機設備的關鍵部件，其長度和寬度尺寸較大，工作表面要求高，熱板對熱效率及熱均勻性都有嚴格的要求，因此，保證熱板質量、避免熱板在運輸途中發(fā)生氧化腐蝕是保證主機設備性能的重中之重。如若不然，輕則影響平板硫化機的使用性能或使得產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)瑕疵，重則使得熱板失去使用價值而報廢，不論哪種程度的腐蝕均會給公司經(jīng)營帶來一定的經(jīng)濟損失和嚴重的負面影響。為保證熱板在運輸過程中不產(chǎn)生銹蝕和腐蝕，必須采取嚴格的防腐措施。
益陽橡膠塑料機械集團有限公司等企業(yè)在實踐中總結出如下經(jīng)驗：⑴熱板蒸汽通道充氮防腐。采用抽真空-灌氮氣的工藝方法，即先抽掉蒸汽通道內(nèi)的空氣，使蒸汽通道成為真空，再灌入一定壓力的氮氣，讓通道內(nèi)壁與空氣隔絕，防止通道內(nèi)壁出現(xiàn)氧化腐蝕現(xiàn)象。填充氮氣的原因在于，氮氣是一種無色、無臭、無味、不助燃、不可燃，在常溫下幾乎不與任何元素產(chǎn)生反應的穩(wěn)定性氣體，同時氮氣又是空氣中含量最多的氣體，約占空氣總體積的五分之四，取用成本也較為低廉。因此，采用氮氣填充性價比較高，而且即便出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，也不會對環(huán)境產(chǎn)生負面影響。⑵加強熱板包裝。每塊熱板的重量少則十幾噸，多則三十余噸，一個包裝箱內(nèi)有二至三塊熱板，若熱板包裝后在搬運、裝卸、存貯過程中發(fā)生損壞、擦傷，都對熱板的保護及防腐不利。因此熱板包裝箱及包裝底坯務必要結實可靠，在包裝過程中注意包裝質量，防止出現(xiàn)異常。⑶標志齊全。包裝完畢之后，一定要在包裝箱的外部按包裝要求進行相應的標記，如吊裝位置、嚴禁倒置、不能重壓、防潮、重心標志等相關提示?？傊瑸榱吮M量減少運輸過程中熱板腐蝕所帶來的損失，必須嚴格按照裝箱要求，精心施工，使之達到預期的防腐目的。
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