涂装车间动能成本控制

作者：奇瑞汽车有限公司轿车公司 张国忠

欢迎访问e展厅 展厅 7 喷涂/清洗/表面工程展厅 PVD涂层设备, 电镀设备, 热镀锌设备, 超声波清洗机, 静电喷粉机, ... 随着轿车市场竞争的日益加剧，提高质量、降低成本是适应市场竞争的重要手段。涂装成本占整车制造成本中可控制成本的比例较大，降低涂装制造成本已成为各大厂商成本控制的重点，而降低涂装中的动能成本是一条行之有效的途径。 动能成本一般占整个涂装制造成本（不含设备和厂房折旧）的25%左右，涂装一辆车动能成本年平均约260元/车。本文主要从涂装工艺、涂装材料、涂装设备的角度，浅谈涂装车间的动能成本控制。 涂装工艺 选择不同的涂装工艺对涂装动能成本影响很大。涂装工艺设计取决于油漆车身的产品定义和质量要求。 关于涂层结构，目前概括起来主要有四种：豪华型涂层结构（电泳18～20mm+中涂30～35mm+色漆18～25mm+清漆35～45mm）、普通型涂层结构（电泳18～20mm+中涂30～35mm+面漆35～45mm）、经济型涂层结构（电泳18～20mm+高效中涂25～35mm+清漆35～45mm）、节约型涂层结构（电泳18～20mm+面漆40～60mm）。针对四种不同的涂层结构，电泳打磨后的工艺差别较大，对设备的运行费用影响很大，比如取消中涂线运行（适合于经济型和节约型涂层结构），每辆车年平均动能消耗可节约60元/车左右。 另外，目前还有下列一些新工艺应用于工业生产： □ 中涂打磨后设水洗和烘干 中涂打磨后，通过毛刷辊和喷淋水洗进一步洗净车身内外表面的灰尘和污物，然后，通过烘干去除车身内外表面残留的水份。目前，国内有两条涂装线采用了此工艺，综合效益有待验证。 □ 3C1B（三喷一烘）工艺 3C1B工艺就是通常所说的湿喷湿（三喷一烘）工艺，三道涂层一次烘干，可节约两次烘干能耗。3C1B工艺在轿车车身涂装方面应用较少，在汽车用塑料件（如保险杆等）涂装方面应用广泛。 □ 双电泳涂层工艺 采用两次电泳工艺，用第二层电泳涂层代替中涂，电泳相对中涂喷漆合格率高，材料利用率高，不需给中涂喷漆室供排风，可节约部分能耗。 □ 取消钝化工艺 目前欧美体系大多采用钝化工艺（有铬钝化或无铬钝化），日韩系大多不采用钝化工艺。若不采用钝化工艺，不仅可减少设备投资和钝化材料费用，还可减少设备运行费用。 □ 取消PVC烘干工艺 电泳打磨设在PVC线之前，完成粗密封、车底PVC、细密封后不烘干，直接进入中涂线。 □ 两道中涂或两道清漆工艺 有些汽车厂中涂或清漆设两站湿碰湿喷涂，增加中涂或清漆涂层膜厚，提高漆膜相关性能。 □ 灌蜡工艺 国内大部分汽车厂家采用喷注蜡工艺，也有少数厂家采用灌蜡工艺，但这种工艺能耗相对较高。 涂装材料 质量和成本的双重压力，使得材料供应商在确保质量的前提下，不仅要考虑涂装材料本身的成本，还要考虑主机厂的综合施工成本，推动了成本节约技术在涂料开发及应用方面的进一步发展。对于油漆材料，工艺温度和工艺时间是影响动能消耗的最主要因素。目前国内使用较多的低能耗材料主要有下列几种： □ 低温少渣磷化液 低温少渣磷化液磷化膜性能与常规磷化液相同，工艺温度为35℃，渣少，比常规低25%左右；磷化液在同等条件下升温时间会缩短，相应能耗会降低。 □ 低密度低烘烤阴极电泳涂料 目前国际上低温固化、低加热减量、低VOC挥发量型阴极电泳涂料已被广泛使用，烘干时间短，烘干温度低，目前常见的为160℃（10min），但有车身钢板厂家建议涂装过程中应设一工序温度达170℃，有利于车身钢板钢化和整体强度提升，若是必须的，电泳烘干温度定为170℃较为合适。 □ 与中涂一道烘干的PVC材料 目前这种材料在国际上已开始使用，国内也有少数厂家使用，上海通用新厂就采用这种材料，取消PVC烘干室，每台车的成本可节约15元左右。 □ 低烘烤、烘干时间短的中涂面漆材料 这种中涂面漆材料开发应用的速度较快，目前已被广泛使用。目前PPG、BASF、DUPONT、KANSAI等都可提供这种涂料。 □ 适合于湿喷湿的材料 这种材料3C1B工艺广泛采用，取消一道烘干可大大降低能耗。 □ 快干底漆涂料 这种涂料在塑料件涂装中应用较广泛，快干塑料件底漆喷涂不需烘烤，表干后可直接喷涂色漆。 涂装设备 涂装设备的规划、设计、选型、运行程序编制等对动能消耗影响甚大。 1. 从规划上要考虑当地的能源供给现状和发展趋势： 能源种类的选择对涂装来讲主要是热源，目前主要有电、油、空混液化气、天然气、蒸汽等，使用这些热源的设备主要有空调送风系统、烘干室、工艺加热或制冷设备等。规划时一定要结合当地的能源条件进行动能成本分析。如奇瑞汽车有限公司涂装二车间在选择烘干室的热源时，结合当时的状况及西气东输项目进度，认真地进行了相关成本分析，选择了热值与天然气相当的空混液化气，要求燃烧器满足可直接切换成天然气的要求，现已完成了直接切换，不需增加任何费用，切换后，单车动能费用下降25元，相对使用电能，其成本大约下降30～35元/车。 2. 选择节能型、热能回收型的设备 涂装设备绝大数在生产过程中连续运行，选择节能型设备非常重要。涂装生产过程中热能消耗较大，若能回收再利用，将可节约部分动能。下面举例说明： ⑴前处理、电泳换热器应选择换热效率高、换热面积合适的，对满足槽液温度要求而消耗的热质量影响较大。 ⑵大型涂装线前处理、电泳机械化运输方式主要有四种类型：积放式推杆链输送机（Power＆Free Chain）、摆杆链式输送机（Chain Pendulum Conveyor）、全旋反向浸渍输送系统（RODIP System）、多功能穿梭机(VarioShuttle)。积放式推杆链输送机出入槽角度为30°，摆杆链式输送机出入槽角度为45°，相对于全旋反向浸渍输送系统、多功能穿梭机，摆杆链式输送机浸槽长度约长30%，体积约大20%；积放式推杆链输送机比摆杆链式输送机浸槽长度约长10%，体积约大10%。槽体体积不仅影响化学品材料的消耗，还影响泵等设备的运行成本。 ⑶涂装车间对照度的要求非常高，用于照明的电耗较大，选用节能型灯具非常必要。另外不同工位或区域的照明合理分块控制对节约用电也非常重要。 ⑷烘干室废气的二次换热：烘干室废气在排放前若与新鲜空气进行充分换热，排放温度可降到160℃，通过直燃或催化燃烧直接排放，一般排放温度在320℃左右。 ⑸强冷室强冷风的来源一般有三种情况：车间内、室外、室外与排风按一定比例。若采用室外与排风按一定比例，在不同的季节选择合适的比例，在维持车间内温度方面可节约能耗。 ⑹空调送排风系统中部分排风量回收使用：关于部分排风量回收利用余热，要针对不同地区分析综合成本，特别是北方地区，冬季空调机组送风加热量非常大，若回收利用部分排风量，可大大降低能耗。 ⑺烘干室入口密封门：生产结束时，烘干室内有车需连续运行，为防止热风窜入晾干间和喷漆室，导致自动灭火系统误报警或误喷，其供排风系统需继续运行；若在烘干室入口设密封门，车全进入烘干室后，密封门关闭，喷漆室和晾干间供排风系统可提前关闭。 3.设备运行程序对动能的影响 设备的运行程序、开关机时间、相互联锁关系等对能耗影响较大，先可理论计算，通过生产实践积累经验数据逐步验证和优化。下面举例说明： ⑴设备开关时间的程序设定：大型流水生产线设备不同工段、工位、单台开关机时间的确定对动能消耗影响非常大，如预脱脂、脱脂、磷化槽液升温时间，要积累不同生产班次不同气候条件下经验数据，针对不同的具体条件设定合理的开关机时间。电泳及电泳烘干室的开机时间，要考虑到从前处理进车到车到电泳和电泳烘干室入口的时间，原则上要求车到其入口，电泳开始起动或烘干室温度刚达到工艺要求。中涂面漆烘干室开机时间要考虑到从喷漆室进车到车到烘干室入口的时间，原则上要求车到其入口，烘干室温度刚达到工艺要求。生产结束时，也要根据各工段的具体情况，来寻求合理的关机时间。 ⑵设备及时运行的设定：有些设备在有车时需运行，没车时不需运行，若一直连续运行，将浪费动能。如前处理、电泳部分喷淋系统可设定为有车时喷淋；某些机械化运输系统滚床同样可设定为有车时运行。 结束语 目前，国家大力号召共建节能型社会，同时提高质量、降低成本是提高企业综合竞争力的重要法宝。技术和管理双管齐下，是降本增效的重要手段。若从涂装工艺、材料、设备的角度挖掘降本技术的潜力，将有利于涂装动能成本的有效控制。 原载AI《汽车制造业》 奇瑞汽车有限公司轿车公司总经理助理兼轿车二厂厂长张国忠先生(end)

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