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子午巨型工程胎开发
作者:北京化工大学 程源
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橡胶/轮胎展厅
天然橡胶, 橡胶颗粒, 硫化硅橡胶, 硅胶, 热塑性弹性体, ...
巨型工程轮胎主要用于轮式大型转载机和自卸车,是重型工程机械的配套件。按其结构和骨架材料,可分为斜交胎和子午胎及尼龙胎和钢丝胎。2006年国内共需360万条,国产不足150万条(2005年80万条),且多为尼龙斜交,又多在29.5以下。当前,最具代表性且又最紧俏的是全钢丝子午线巨型工程轮胎,尤其是30.00R51以上规格,国内尚属空白。其中36.00R51,已由5.7万元涨到20万元,40.00R57竟涨到27万元/条,近闻国际市场上,无内胎的全钢36.00R51已涨到3.5万美元,名牌更有4万美元/条的。

目前,36.00R51、37及40.00R57国内均无生产,全部依赖进口,福建海安准备放大试制。国外,也主要由四大巨头-米其林、固特异、普利斯通和倍耐力公司生产,并不断扩大产能,但仍然远远供不应求,预计到2010年世界市场,也只能满足90%。故27.00R49以上的工程巨胎,均属高附加值或特高利润的产品。南方昊华投资4.5亿元,年产1万条,有望年底建成。而27.00以下规格的工程胎,则与其他轮胎一样,竞争激烈,但即便将来杀价到60%仍然比生产载重或乘用胎划得来。然而,欲生产此类巨型工程胎,投资昂贵、技术复杂、设备垄断、难度很大。意大利马拉贡尼的巨胎设备,定货合同已满到2009年。可喜的是,天津赛象和桂林橡机,正在开发全钢子午巨胎成型机和硫化机。韩国的巨型成型机也开始打进国际市场。

市场需求

据国际市场预测,现36.00R51以上产品,半年供货期都订不上,我国每年进口巨胎万条以上。为降低运输成本,都在扩充108吨及其以上的车辆。如,南芬铁矿现有154吨矿车37辆,需36.00R51轮胎333条;大孤山矿有108吨矿车26台,需30.00R51轮胎224条;齐大山矿有172吨矿车16台,需37.00R51轮胎120条;薛家湾矿有260吨矿车18台,需40.00R57轮胎162条,另有360吨矿车37台,需55/80R63轮胎333条;安太堡矿有210吨矿车,需50/80轮胎243条。据不完全测算,我国矿用108吨、154吨和172吨矿车200、500和250台,各需维修轮胎1200、3000和1500条;而装载机保有量更多,2005年17万台,预计到2010年年产量即达5.3万台。可见开发工程巨胎,不仅国内市场需要量猛增,更可利用劳动力优势,参与出口竞争(2006年出口100万条)。

可忧的是,目前国内已有工程胎生产厂不下20家,多生产17.5、20.5和23.5等3种规格(占国内总产量的40%),且工程胎的子午化率尚不到7%。

工艺路线

无论什么轮胎,其原材料和加工路线都基本相同。即:

原材料 → 混炼 → 成型 → 硫化 → 检验 → 出厂

其中,成型还包括帘布压延和裁断,胎面和型胶挤出,内衬层制备、钢丝圈缠绕等。目前、工程巨胎的原材料及其配方和加工工艺,包括巨胎的结构设计,国内技术均不成问题,无非是放大而已,北院正与海安联合开发。现在的瓶径是配套装备。“工以器善事。”

当今,能够提供全钢子午巨胎装备的供应商,主要有意大利的科美里奥埃科里和鲁道夫公司、日本IHI公司、韩国WOO SUN公司和美国RJS公司等。在此,因其设备难度大于工艺,故常以装备定工艺,而不是传统的由工艺选设备。其难点是:①子午胎装备的特殊要求;②工程胎装备的特殊要求;③巨胎装备的特殊要求。故其设备放大,并非简单的尺寸放大或类比放大。

目前,全钢子午巨胎的生产工艺主要有两种:①在斜交巨胎的生产工艺基础上,进行设备改进配套,海安正在上; ②在全钢载重子午胎的生产工艺基础上,进行设备放大配套,南方昊华正在开发。其中前者投资小、见效快,但效率低,质量不高;而后者投资大、周期长,但效率高,质量好。如前者用二次法成型机,而后者则用一次法成型机(可以是二鼓、三鼓或四鼓)。

技术参数

通常,按美国TRA标准(我国尚无),这可通过与设备供应商定货前的技术交流而获得。如36.00R51的断面宽988,充压650Kpa,标准轮网是26.00,充气外径是3233mm,最大速度50km/h,最大负荷46.25吨/条,花纹深度82mm;37.00R57的断面宽1416mm,轮网是27.00,额定负荷53吨/条;40.00R57的断面宽1097,额荷60吨/条,轮网29.00;50/80R57,断面宽1270,额定负荷80吨/条,轮网34.00;55/80R63,断面宽1405,额定负荷103吨/条,轮网41.00。

其主要原材料(以1万条/年计): 天然胶881kg/条,合成橡胶378,碳黑630,防老剂40,硫化剂52,黏合剂15,软化剂45,助剂27(共47种),钢丝1343。

其动力消耗:循环水430立方米/h,电2000度/条,蒸汽8700kg/h(0.7-0.8MPA),煤2.57吨/条,风(压缩空气)1259立方米/条。这些参数在作可行性和投资预算时,都是必需的。

设备配置及建筑配套

密炼机(以每年1万条计),GK270和GK370各1台(配上下辅机各1套),钢丝压延机1台(Φ560×1370)(配锭子房1套),型胶挤出生产线1套(Φ200CF/Φ250HF),内衬层挤出压延机1套(XJD-150加Φ500×1300),三辊压延机1台,六角型钢丝圈挤出缠绕生产线1套,钢丝帘布裁断机2台(15度和90度),钢丝圈包布机、纵裁(XZC1500)及多刀纵裁机(DDZ600)各1台,成型机8台,Φ200胎面缠贴生产线4套,部件存放车72台,硫化机12台(配活络模12套),胶囊制造(成型和硫化机各1套),拉伸实验机、剥离实验机和X光检验机各1台,轮胎修剪机,巨胎断面切割机各1台。

密炼车间,按270和370各1台(包括上下辅机)的标房配置;压延压出车间:7600平方米(单程净高9米);裁断车间:830平方米(单程净高7米);硫化车间:8300平方米(单程净高10米);热水站和制冷站(各一套):220平方米(单程净高6米)。仓储及货物运输量:运入60670吨/年;运出44050吨/年;合计104720吨/年。

特殊要求

全钢子午工程巨胎的特殊要求,主要体现在设备的保证上。

◆ 对于密炼机

虽与全钢载重子午胎一样,国内已是成熟技术,所不同的是:巨胎需耐刺扎,故胶料硬而又不易分散(有时加短纤维),而且,40转/分以上,温升过快,常需交流变频电机变速,转子也需更耐磨。

◆ 对于压延设备

压延比压出效率高,精度好,但价格昂贵,通常用4辊(斜Z或S型),除了常规的轴交叉、预负荷、反弯曲等挠度补偿而外,为保证压延精度,尚需考虑以下: ①由于钢丝直径加粗,压延帘布厚度变化范围加大,为消除中高度误差,其二号和三号辊需加预弯装置; ②由于帘布加厚,原用的射线测厚和气动精度(受气源压力和温度影响),都不适用了,应采用激光头加涡电流扫描测厚法。

◆ 对于成型机

这是最关键的设备。目前最理想的是一次法成型机,它可使外胎部件全部在一个机台上贴合,省却胎胚的装卸、搬运和停放。故其半成品定位准确,成型质量好。在此,成型的最大难点是:反包高度太高,不管用胶囊还是压轮反包,尺寸都非常大,结构也极其复杂。再加上宽度、长度和厚度都太大,钢丝圈也太重,如何准确供料和输送定位及胎胚存放,都值得设计考虑。

◆ 对于硫化机

国内已开发出105″、117″、188″和200″的液压硫化机,其中117″已批量出口,连日本的普里斯通都在采用。巨胎硫化机制造的最大难点是加工设备大,常需6米以上,超大加工件其运输也困难。其中心机构、活络模操纵机构、加力机构、主传动装置等,也因笨重而难度加大。现硫化机采用开放式结构,硫化室类似与硫化罐,与普通硫化机比较,没有横梁和墙板。机器的开模方式,先垂直升降,然后平移,装、卸胎用机械手。活络模操纵机构下置,只操作花纹活块作上下运动,相应的,也必须配备下开模的活络模具,现此硫化机和活络模,国内已可成熟生产。

结语

当代中国,子午胎跃进,全钢胎井喷,2006年轮胎总产量已超过4亿条,雄居世界第一。现诸多轮胎厂,都在扩建增产,增资500多亿元,按现有的扩产速度和幅度,到2010年,外资、国资和民营的前十名,总产量就会超过现有水平。届时,其他300多家轮胎厂,该何去何从?产能过剩,必然杀价竞争。现据46家轮胎厂统计,已亏损9家。43家总利润才17.46亿元,而一条全钢子午工程巨胎,利润即高达2万多美元。为何投资这样趋同?既然资金过剩,就该另辟蹊径。若说物以稀为贵,或说:无人迹处有奇观。那么,诸多蹊径,各类奇观,就有全钢子午工程巨胎。 (end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (2/15/2009)
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