硫化及硫化工艺

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,硫化及硫化体系-1,刘燕生,2008-10-18,硫化及硫化体系,目 录,1 氮气硫化及保压硫化,2硫化理论的基本概念,3有效和半有效硫化体系,4硫化体系的应用,5硫化助剂的标准及其检测,硫化及硫化体系,-,氮气硫化及保压硫化,轮胎硫化工艺条件随轮胎品种、规格的不同而异。通常大型工程机械轮胎采用低温长时间硫化，或采用阶梯升温硫化条件；,轿车和轻卡型子午胎采用180210左右的过热水或氮气硫化；,载重子午胎采用170185左右的过热水或保压硫化，也有采用高温氮气硫化的。,可采取的改进方法：(1)在传统硫化温度条件下，采用快速硫化胶料配方；(2)提高轮胎硫化温度；(3)选择适当的硫化启模时间；(4)微波预热用于大型工程机械轮胎，但微波设备较贵。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,轿车和轻卡子午胎可采取氮气硫化，提高生产效率并节省能耗。其特点如下：,延长胶囊寿命(没有氧气氧化)，降低成本。胶囊的使用寿命与氮气的纯度有关,纯度应大于99.995%。如氮气的纯度低,胶囊的寿命将下降,氮气浓度 胶囊使用寿命(与过热水硫化相比),99.000%2050%,99.900%8090%,99.950%110120%,99.995%120150%,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,氮气硫化节省蒸汽降低成本。取消了水加热和泵送，从而减少了硫化能量费用6080%。,用低压氮气定型，氮气不像蒸汽那样冷凝，低压氮气定型的轮胎尺寸更精确和稳定。蒸汽定型轮胎时尺寸因胶囊温度和蒸汽压力产生波动，氮气定型使由胎胚定型不当产生的废品率降低2550%。取消了定型用低压蒸汽，节省了水处理和排放的费用。,提高硫化压力改善轮胎质量。氮气硫化压力可大于蒸汽硫化,易于恒定减少波动。能够监控硫化过程中胶囊的泄露并调整硫化时间，从而减少了出残次品的概率。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,提高了劳动生产力。取消了热水加压等步骤，硫化时间缩短了约10%，硫化结束后排空氮气耗时也较短。胶囊寿命延长，减少了换胶囊停机时间。,提高管路寿命。氮气可以减轻管路、阀门等的腐蚀，减少了设备维修保养（取消了水泵、加热器等）。消除跑冒滴漏，氮气输送管路不允许有此现象；制氮时的氧气可以输入锅炉助燃，提高燃烧效率。,改善废气排放。有利于环保，氮气可直接排放到大气中，没有有害的化学品或三废要进行处理。氮气系统操作简单方便，平时一个人巡视即可，维修量少。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,氮气硫化系统中,蒸汽提供热源,氮气提供高压。硫化程序简单，只有很少几步：,(1)胎坯放入模具。,(2)用低压(0.030.3MPa)氮气充入胶囊，使轮胎准确地定型到一致的尺寸。,(3)高压(1.41.7MPa)蒸汽充入胶囊提供硫化所需热量。一般需28min，与轮胎的规格和类型有关。,(4)高压(2.3 MPa以上)氮气充入胶囊以提高胶囊压力并在硫化期间保持高压。,(5)硫化结束，胶囊抽真空，轮胎出模。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,氮气硫化与过热水硫化的步序不同。半钢子午胎典型的氮气硫化工艺步序见下表。工艺的其它要求为:饱和蒸汽压力1.41.6MPa,充氮气瞬间最高温度210,氮气的压力可调整为2.52.7MPa,热板温度173，模套温度180。第二步、第七步根据不同的轮胎规格对时间进行相应的调整。,以6.50R16子午胎为例,采用170过热水硫化总时间为31分钟,180过热水硫化总时间为24分钟,采用氮气硫化总时间为18分钟。生产效率得到了很大的提高。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,半钢子午胎典型的氮气硫化工艺步序表,序号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,工艺,蒸汽,进排,蒸汽,进,氮气,进,氮气,排凝,氮气,进,泄漏,检查,氮气,进,氮气,回收,排空,抽,真空,时间min,0.2,4.0-5.0,0.8,0.2,1.0,1.0,5.0-14.0,0.2,0.4,0.2,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,氮气硫化工艺需要注意的问题(与过热水硫化相比)。,1 氮气泄露：泄漏点可在进入硫化机前的管道和阀门、硫化机的中心机构或胶囊装配口等。,泄漏造成轮胎硫化时间延长或质量事故。硫化管道和阀门在安装后需进行泄漏检查并定期检查，选用耐高温、高压的阀门。硫化机上配用耐高压氮气的密封圈和垫片。必须正确地装配胶囊。,硫化步序中安排泄露检查，即关闭所有的阀门，检查内压有无下降(泄漏压力大于0.08Mpa时报警)。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,2 温度差异：过热水硫化时，胶囊中的过热水温度是一致的，过热水硫化时一旦过热水充入，上下胎侧部的温差就会减小。氮气硫化时则不同。在蒸汽开始热模阶段，下部胎侧的胶囊有些蒸汽冷凝水，在同时升温时，下胎侧温度升高要比上胎侧慢，用氮气硫化时，在整个硫化周期内其温差是增大的。氮气硫化上下模温度差应小于3，通过中心机构采用特殊的“喷嘴”设计,将蒸汽和氮气直接喷射，就有可能将胶囊下胎侧部的冷凝水移去，可将温差降到3以内。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,3 温度衰减：氮气硫化时,在氮气导入后再没有附加的热量引入胶囊。,硫化周期较长的轮胎(载重子午胎),在硫化周期的后半部,可能引起橡胶温度缓慢地降低,它使硫化速度减慢,以至不得不延长硫化时间。,对于温度衰减问题,可以用引入附加蒸汽的方法来解决,使之有足够的蒸汽来维持橡胶硫化所要求的温度。硫化结束时，胶囊内温一般不低于165。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,4 氮的流量和压力：按照氮气的最高供应量(峰值)来设计氮气供应装置以及设置管道和阀门是十分重要的。,氮气充满胶囊的时间不到10s,要求氮气充入每台硫化机都要呈湍急状态。,由于各台硫化机之间并不总是保持有序操作,有可能在某一瞬间对氮气有大流量要求。,5 安全性:氮气是窒息性气体,硫化机排放的氮气必须收集排放至室外,供氮装置及输送系统要常检查，硫化车间要加强通风。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,变压吸附法是利用高效能、高选择性的固体吸附剂对氧或氮优先吸附的性能，把空气中的氧和氮分离出来。,常用分子筛吸附剂(CMS)的原理：氧和氮在碳分子筛上的吸附速度相差较大，短时间内氧分子被大量吸附，氮分子吸附很少，使氮富集在气相中，氧留在分子筛中。整个吸附过程在加压情况下进行，当吸附压力降到常压时，被吸附的氧从分子筛的微孔中脱附(解吸)，分子筛获得再生。常规的碳分子筛制氮装置有两个碳分子筛吸附塔，当一只吸附塔在进行吸氧产氮时，另一只吸附塔在脱氧再生,如此交替循环连续不断的产出氮气，氮的纯度为99.995%99.999%。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,半钢子午胎硫化耗氮量为0.31.0立方米,载重子午胎硫化耗氮量为2.84.2立方米。氮气既可外购也可自制，目前国内企业多是采用自制氮气装置。制氮主要是通过空气分离来实现，目前的制氮方法主要有低温精馏法、变压吸附法和膜分离法。,总之，氮气硫化工艺具有很好的经济效益和技术优越性，既能保证高温又能保证高压，改善了轮胎的质量，降低成本，延长胶囊的使用寿命，提高劳动生产率减少维修保养，使生产更安全，环境更清洁。对可能出现的问题要高度重视并解决。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,硫化是轮胎生产中最大的能量消耗，保压硫化是对现有硫化动力系统不做改造的条件下，节能降耗的一种硫化方式。,传统的等压等温硫化工艺:硫化时胶囊内通入一定温度和压力的蒸汽并持续一定时间，再向胶囊内通入过热水，整个正硫化过程中过热水保持一定的压力和温度不间断地循环流动。硫化过程中需消耗大量能源，轮胎所吸收的只是一小部分，大量的热水是无效地循环。传统硫化工艺因正硫化时间长，易造成过硫。过硫使胶料的物理性能大幅度降低，影响轮胎质量。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,在硫化初始向硫化胶囊内通入比一般常规硫化温度高出15%25%的高温蒸汽并保持一段时间（例：原用1.0MPa饱和蒸汽保持4,可改为1.3MPa蒸汽并保持4,）,再向胶囊内通入过热水，短时循环后，让过热水在胶囊内停止循环，持续到硫化结束。,硫化过程压力不变，而温度下降，故称为保压硫化。从硫化机的硫化曲线中可以看到胶囊内温下降的较多，这是由于胶囊内温的测温点在回路上。从硫化测温的结果看，胶囊内的实际温度下降的并不多。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,保压硫化工艺有许多特点，大量减少了轮胎硫化过程中过热水的循环时间，节约了加热过热水所需的能源，也节约了过热水循环输送过程中的能源，使轮胎硫化过程的能耗大大降低;,轮胎硫化时间缩短了5%10%，提高生产率和产量，也提高设备利用率；保压后再没有热量补充，有效的防止了过硫阶段轮胎发生焦烧的现象，轮胎质量明显提高。,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,保压硫化测温-胎肩部位测温数据,硫化及硫化体系-,氮气硫化及保压硫化,注意保压的时间确定。应用保压硫化工艺时应作硫化测温分析，分析传统过热水硫化和保压硫化过程中各部件的硫化状态，确定保压的时间。,优化保压硫化的工艺过程后，对轮胎进行室内高速和耐久试验并进行轮胎道路试验。,各种规格轮胎的最适宜硫化时间需做硫化测温和气泡试验,半钢子午胎进行气泡试验得到的数据和结果更为直接和有效。,