呂長(zhǎng)明

（大連寶鋒機(jī)器制造有限公司，大連，116425）

淺析再生橡膠裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展

呂長(zhǎng)明

（大連寶鋒機(jī)器制造有限公司，大連，116425）

寶鋒公司獨(dú)立研發(fā)生產(chǎn)的新型高效節(jié)能XKJ480精煉機(jī)2011年3月被評(píng)為大連市名牌產(chǎn)品，2011年8月順利通過(guò)中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定，鑒定意見(jiàn)為國(guó)際先進(jìn)水平，2012年該產(chǎn)品還獲得中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。該產(chǎn)品高效環(huán)保、質(zhì)量?jī)?yōu)、壽命長(zhǎng)，其采用的離心復(fù)合鑄造技術(shù)加工生產(chǎn)的周邊鉆孔高效內(nèi)冷卻軋輥，是寶鋒具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的高新技術(shù)產(chǎn)品。

廢舊橡膠；循環(huán)利用；軋輥；加工設(shè)備；生產(chǎn)線(xiàn)

目前，我國(guó)再生橡膠行業(yè)每年的生產(chǎn)量達(dá)幾百萬(wàn)噸，占全世界產(chǎn)量的85%以上。生產(chǎn)規(guī)模全球第一，已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化架構(gòu)的生產(chǎn)組織管理階段，再生橡膠及硫化橡膠粉產(chǎn)品已得到國(guó)內(nèi)外橡膠制造業(yè)的認(rèn)可。但是，目前我國(guó)的再生膠行業(yè)發(fā)展還存在著裝備落后、能耗高、環(huán)保不達(dá)標(biāo)、勞動(dòng)力成本高及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了再生膠行業(yè)的發(fā)展。大連寶鋒機(jī)器制造有限公司作為一家再生膠行業(yè)的裝備制造企業(yè)，有責(zé)任也有義務(wù)為行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一份力量。

寶鋒公司是專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)橡膠成套加工設(shè)備、糧油設(shè)備、造紙?jiān)O(shè)備以及各行業(yè)專(zhuān)用大型軋輥的大型現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)。公司成立于2001年，注冊(cè)資本1600萬(wàn)元，擁有固定資產(chǎn)1.6億元，企業(yè)占地面積14萬(wàn)平方米，建筑面積8萬(wàn)平方米。公司設(shè)有鑄造、裝配、機(jī)械加工三大生產(chǎn)車(chē)間，擁有中頻保溫電爐，中頻感應(yīng)電爐，工頻感應(yīng)電爐，5T、20T、50T臥式離心澆注機(jī)，大型數(shù)控磨床、車(chē)床、銑床、龍門(mén)刨床等近百套先進(jìn)的大型加工和鑄造設(shè)備，企業(yè)年產(chǎn)值近2億元。

寶鋒公司在廢舊橡膠循環(huán)利用裝備領(lǐng)域的主要產(chǎn)品包括：精煉機(jī)系列、破膠機(jī)系列、再生膠成套裝備以及各種規(guī)格型號(hào)的離心復(fù)合鑄造軋輥等。其中，寶鋒公司獨(dú)立研發(fā)生產(chǎn)的新型高效節(jié)能XKJ480精煉機(jī)2011年3月被評(píng)為大連市名牌產(chǎn)品，2011年8月順利通過(guò)中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定，鑒定意見(jiàn)為國(guó)際先進(jìn)水平，2012年該產(chǎn)品還獲得中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。該產(chǎn)品高效環(huán)保、質(zhì)量?jī)?yōu)、壽命長(zhǎng)，其采用的離心復(fù)合鑄造技術(shù)加工生產(chǎn)的周邊鉆孔高效內(nèi)冷卻軋輥，是寶鋒具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的高新技術(shù)產(chǎn)品。寶鋒公司作為一家再生膠行業(yè)的裝備制造企業(yè)，有責(zé)任也有義務(wù)為行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一份力量。自進(jìn)入再生橡膠行業(yè)以來(lái)，公司一直致力于再生膠先進(jìn)裝備的創(chuàng)新研發(fā)與制造工作。

第一方面，廢舊輪胎分解設(shè)備目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)80%以上還采取小三件的生產(chǎn)模式。小三件由切圈機(jī)、切條機(jī)及切塊機(jī)三臺(tái)設(shè)備組成，最終將輪胎分解成約30×50mm膠塊。從輪胎分解的基本原理角度分析，三小件的工藝原理是合理的，其設(shè)備簡(jiǎn)單、耗能低。但是還存在著致命的缺陷，最主要的問(wèn)題就是安全性問(wèn)題，由于其敞開(kāi)式、純?nèi)斯さ牟僮鞣绞剑瑢?dǎo)致時(shí)常會(huì)出安全事故；其次，三小件生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且生產(chǎn)過(guò)程不環(huán)保，不能適應(yīng)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，嚴(yán)重阻礙了再生膠行業(yè)的發(fā)展。因此，用更加先進(jìn)的輪胎分解設(shè)備取代小三件是行業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。目前，行業(yè)中已經(jīng)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)小三件在生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，是再生膠行業(yè)發(fā)展的一個(gè)瓶頸，國(guó)內(nèi)很多廢舊橡膠循環(huán)利用機(jī)械裝備企業(yè)正在努力研發(fā)新的橡膠破碎設(shè)備，以取代傳統(tǒng)的小三件工藝，進(jìn)而促進(jìn)廢舊橡膠循環(huán)利用行業(yè)的快速健康發(fā)展。寶鋒公司也正積極致力于輪胎破碎設(shè)備的創(chuàng)新與研發(fā)工作，指導(dǎo)思想是以重點(diǎn)解決小三件存在的安全問(wèn)題、產(chǎn)能問(wèn)題及環(huán)保問(wèn)題為目標(biāo)，最終取代傳統(tǒng)的小三件，研發(fā)出一條安全、環(huán)保、適合于規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)廢舊橡膠破碎生產(chǎn)線(xiàn)。

第二方面，在再生膠生產(chǎn)工藝中，塑化脫硫?qū)儆谝粋€(gè)化學(xué)變化的過(guò)程，也是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。多年來(lái)，人們?cè)诜e極探索廢舊橡膠塑化脫硫的方法，先后發(fā)明了蒸煮法、溶解法、堿法、酸法、油法、水油法、高壓動(dòng)態(tài)法等，每一種方法的出現(xiàn)，都標(biāo)志著塑化脫硫工藝的進(jìn)步，但是隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，這些塑化脫硫的工藝方法已經(jīng)不能適應(yīng)新形勢(shì)下行業(yè)發(fā)展的需要，其根本原因是，這些傳統(tǒng)的方法始終沒(méi)有徹底解決在塑化脫硫過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢氣所帶來(lái)的二次污染問(wèn)題，這也是發(fā)達(dá)國(guó)家放棄了再生膠工業(yè)的一個(gè)主要原因。從行業(yè)發(fā)展來(lái)看，目前我國(guó)再生膠生產(chǎn)主要采用動(dòng)態(tài)法，該工藝與之前的油法、水油法比較具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)。但是動(dòng)態(tài)脫硫罐存在的主要問(wèn)題是，在高壓環(huán)境下工作存在一定的安全隱患，由于是在高溫高壓環(huán)境下斷續(xù)生產(chǎn)，因此會(huì)產(chǎn)生大量廢水、廢氣，造成環(huán)境污染，這在國(guó)家新的政策形勢(shì)下是不允許的，必須尋求新的設(shè)備、工藝和途徑來(lái)解決目前所存在的問(wèn)題。近幾年，國(guó)內(nèi)很多再生膠機(jī)械裝備企業(yè)，也包括再生膠生產(chǎn)企業(yè)，都在積極地進(jìn)行探索創(chuàng)新，并且取得了很多優(yōu)秀成果，比如高溫常壓連續(xù)螺桿塑化法，與傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)脫硫罐相比，塑化機(jī)主要解決了三個(gè)主要問(wèn)題，第一，動(dòng)態(tài)脫硫罐是在一定壓力下對(duì)膠粉進(jìn)行塑化脫硫處理的，而塑化機(jī)塑化膠粉是在常壓狀態(tài)下進(jìn)行的，這樣就大大減少了塑化過(guò)程中的廢氣排放，解決了環(huán)保問(wèn)題；第二，動(dòng)態(tài)脫硫罐的生產(chǎn)過(guò)程是斷續(xù)的，一罐一罐出料，而塑化機(jī)的生產(chǎn)是連續(xù)的，這樣更有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；第三，由于塑化機(jī)是在常壓狀態(tài)下工作的，因此不存在安全性問(wèn)題。塑化機(jī)的入料和出料均采用輸送裝置，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)。高溫常壓連續(xù)塑化法解決了環(huán)保和連續(xù)化生產(chǎn)問(wèn)題，但是可能在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、門(mén)尼粘度控制及膠料粘結(jié)等方面還存在著或多或少的問(wèn)題，但這些已經(jīng)不是主要矛盾，相信通過(guò)裝備企業(yè)的不斷研發(fā)創(chuàng)新和應(yīng)用企業(yè)的不斷反饋，在不久的將來(lái)一定會(huì)推出一款能耗低、效率高、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化清潔生產(chǎn)的先進(jìn)塑化脫硫設(shè)備，從而使我國(guó)的再生膠工業(yè)發(fā)展邁上一個(gè)新的臺(tái)階。另外，近期推向市場(chǎng)的“環(huán)保型廢橡膠再生罐”通過(guò)一段時(shí)間的實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)，環(huán)保效果也比較理想。其根本原理是將兩個(gè)再生罐串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)熱量互通，可以節(jié)約一部分能源，同時(shí)通過(guò)罐體水冷實(shí)現(xiàn)負(fù)壓排料，杜絕了廢水和廢氣的直接排放。其面臨的核心問(wèn)題是壓力容器在短時(shí)間內(nèi)溫度急劇變化，由于熱脹冷縮罐體會(huì)頻繁形變，造成金屬疲勞，因此罐體的選材、加工、焊接提出了更高的要求。這可能也是未來(lái)再生膠發(fā)展的一條途徑。

第三方面，再生膠生產(chǎn)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是煉膠環(huán)節(jié)，采用的主要設(shè)備就是精煉機(jī)。經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，精煉機(jī)在設(shè)備基本結(jié)構(gòu)和原理上沒(méi)有太多變化，只是在設(shè)備的部分環(huán)節(jié)做了升級(jí)革新，由原來(lái)的軸瓦支撐改成現(xiàn)在的軸承支撐，提高了設(shè)備的機(jī)械效率；由原來(lái)的靜態(tài)澆注輥筒發(fā)展到采用離心復(fù)合澆注輥筒，提高了設(shè)備的使用壽命；由原來(lái)的中空冷卻方式發(fā)展到周邊鉆孔冷卻方式，有效改善了冷卻效果，提高了設(shè)備單位時(shí)間產(chǎn)能及產(chǎn)品質(zhì)量。寶鋒公司是專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)橡膠設(shè)備輥筒和精煉機(jī)設(shè)備的廠(chǎng)家，研發(fā)生產(chǎn)的新型高效節(jié)能XKJ480精煉機(jī)被評(píng)為大連市名牌產(chǎn)品，2012年獲得科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，該設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、由靜態(tài)澆注改為離心復(fù)合澆注。靜態(tài)澆注工藝是利用激冷的原理產(chǎn)生的白口層，厚度只能控制在10mm左右，而且如果模具溫度不均，會(huì)導(dǎo)致白口層厚度不均勻，而且硬度低（HS66°-68°），耐磨性差。由于工藝的限制，輥筒內(nèi)外材質(zhì)一樣，強(qiáng)度較低，容易發(fā)生斷輥現(xiàn)象。離心復(fù)合澆注工藝生產(chǎn)的軋輥工作層和芯部是分開(kāi)澆注的，表層材質(zhì)為高鎳鉻鉬合金，厚度可控，一般在25～35mm范圍內(nèi)，硬度可達(dá)HS75°±2°，耐磨性好；軋輥芯部采用鑄鐵（或球鐵），韌性高，機(jī)械加工性能好，不易發(fā)生斷輥。用離心復(fù)合鑄造代替靜態(tài)澆注這一工藝變革，顯著提高了輥筒的綜合使用性能。

2、由芯部水循環(huán)冷卻改為周邊鉆孔水循環(huán)冷卻。精煉機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)能主要取決于輥筒線(xiàn)速度和輥筒長(zhǎng)度兩個(gè)因素。然而線(xiàn)速度和輥筒工作表面的溫度又是相互矛盾的，線(xiàn)速度過(guò)高就會(huì)導(dǎo)致煉膠溫度過(guò)高，影響再生膠的品質(zhì)，并且污染環(huán)境；線(xiàn)速度太低又會(huì)影響設(shè)備的產(chǎn)能。靜態(tài)澆注工藝的軋輥由于內(nèi)外材質(zhì)一樣，機(jī)械加工性能較差，只能采用芯部中空冷卻的辦法來(lái)降低煉膠溫度，然而由于芯部循環(huán)水距輥筒工作表面距離較大，所以冷卻效果有限，因此設(shè)備線(xiàn)速度受到嚴(yán)重限制。采用離心復(fù)合澆注工藝的軋輥芯部材質(zhì)為鑄鐵（或球鐵），機(jī)械加工性能非常好，為了解決線(xiàn)速度和煉膠溫度的矛盾問(wèn)題，采用周邊鉆孔水循環(huán)冷卻的方式可以有效地解決這一問(wèn)題。在距輥筒工作表面30～50mm的位置上鉆若干直徑在30～40mm的軸向通孔，通水冷卻。由于該冷卻方式的循環(huán)水離輥筒工作表面距離很近，因此可以迅速地將煉膠過(guò)程中的熱量帶走，溫度可控制在85℃左右，效率較中空冷卻提高50%以上。這種辦法明顯改善了冷卻效果，為產(chǎn)品品質(zhì)的提升以及單位時(shí)間產(chǎn)量的提高創(chuàng)造了有利條件。

3、在傳統(tǒng)設(shè)備基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)未來(lái)自動(dòng)化生產(chǎn)的要求，設(shè)備實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)調(diào)輥距，電動(dòng)加油；整體采用模塊式結(jié)構(gòu)，便于拆裝維修維護(hù)。

由于在煉膠環(huán)節(jié)，需要生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)完成，因此除了要求單機(jī)性能以外，還需要根據(jù)工藝和產(chǎn)品要求，來(lái)合理配置煉膠生產(chǎn)線(xiàn)。傳統(tǒng)的煉膠工藝通常采取三機(jī)一線(xiàn)的配置方式，但是該配置方案在產(chǎn)品的種類(lèi)、質(zhì)量及用人等方面都不夠理想，整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)效率較低。為了解決該問(wèn)題，公司經(jīng)過(guò)研發(fā)及大量試驗(yàn)，配置出了五機(jī)二線(xiàn)（濾膠機(jī)可選）的煉膠生產(chǎn)線(xiàn)方案，該方案在能耗及產(chǎn)量不變的情況下，大幅度提高了煉膠生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化程度，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，大幅度降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

該生產(chǎn)線(xiàn)需要操作工人2人，每小時(shí)產(chǎn)量可達(dá)900～1000Kg，目前該生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)在浙江、山東、印度、臺(tái)灣、韓國(guó)等地區(qū)和國(guó)家廣泛使用，相對(duì)于傳統(tǒng)的三機(jī)一線(xiàn)優(yōu)勢(shì)明顯，是未來(lái)行業(yè)發(fā)展和推廣的一個(gè)趨勢(shì)。

綜上所述，雖然我國(guó)的廢舊橡膠循環(huán)利用機(jī)械裝備在發(fā)展的道路上取得了一定的成果，但是仍然存在“大而不強(qiáng)”的問(wèn)題，以犧牲環(huán)境、能源為代價(jià)粗獷型生產(chǎn)。我們雖然建立了相對(duì)完善并具有一定水平的工業(yè)體系，但是機(jī)械裝備企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，尤其是原始創(chuàng)新能力不強(qiáng)，工藝與裝備開(kāi)發(fā)脫節(jié)，在速度與效益、數(shù)量與質(zhì)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與發(fā)展方式、節(jié)能與環(huán)保等方面矛盾日益突出。我們應(yīng)該意識(shí)到，無(wú)論是保持再生膠工業(yè)快速健康發(fā)展，還是加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，都需要增強(qiáng)科技創(chuàng)新能力，挖掘企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的潛力。寶鋒公司作為一家裝備制造企業(yè)，始終把提高行業(yè)機(jī)械裝備能力，助推廢橡膠產(chǎn)業(yè)綠色創(chuàng)新發(fā)展作為己任，相信通過(guò)全行業(yè)的共同努力，一定可以將廢舊橡膠循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)做成變廢為寶、化害為利、節(jié)約資源、清潔環(huán)保，有利于生態(tài)文明建設(shè)的一項(xiàng)偉大事業(yè)。

呂長(zhǎng)明，男，漢族，1980.09.16～，哈爾濱工程大學(xué)機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)，碩士研究生，大連寶鋒機(jī)器制造有限公司副總經(jīng)理兼董事長(zhǎng)助理，主要從事離心鑄造橡膠軋輥及再生膠設(shè)備的研發(fā)及市場(chǎng)推廣工作。