摘要：工程機(jī)械大型鑄鐵件(如叉車葡秒、挖掘機(jī)鬼贱、礦機(jī)等的平衡重)涂裝的涂膜固化一般采用傳統(tǒng)的熱風(fēng)循環(huán)或電加熱烘干。由于鑄鐵件壁厚夭咬、吸熱大劲阎、烘干時(shí)間較長，導(dǎo)致爐體長度較長，熱效率低，能耗高臼磁，且我公司鑄造面漆線為改造項(xiàng)目，線體空間有限蛛最。針對各方面因素，對各種紅外加熱設(shè)備進(jìn)行了調(diào)研恋瞳，zui終確定采用天然氣觸媒紅外輻射加熱與熱風(fēng)循環(huán)加熱相結(jié)合的方式磨镶，對涂層進(jìn)行烘干固化，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益健提。
0 引言
工程機(jī)械大型鑄鐵件(如叉車琳猫、挖掘機(jī)、礦機(jī)等的平衡重)涂裝的涂膜固化一般采用傳統(tǒng)的熱風(fēng)循環(huán)或電加熱烘干私痹。由于鑄鐵件壁厚脐嫂、吸熱大、烘干時(shí)間較長紊遵，導(dǎo)致爐體長度較長账千，熱效率低，能耗高暗膜，且我公司鑄造面漆線為改造項(xiàng)目匀奏，線體空間有限。針對各方面因素学搜，對各種紅外加熱設(shè)備進(jìn)行了調(diào)研娃善，zui終確定采用天然氣觸媒紅外輻射加熱與熱風(fēng)循環(huán)加熱相結(jié)合的方式，對涂層進(jìn)行烘干固化瑞佩，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益聚磺。
1 天然氣觸媒紅外輻射固化技術(shù)應(yīng)用
法國zui早開發(fā)了用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)加熱的催化燃燒紅外輻射加熱裝置瓤计。1953 年,SUNKISS MATHERM公司開發(fā)了一種輻射紅外技術(shù)特別適合油漆干燥、融合與聚合莹宁，經(jīng)過多年的技術(shù)完善與發(fā)展圾峭，現(xiàn)觸媒紅外板設(shè)備產(chǎn)生的中波對涂層非常敏感，對于沒有涂層的金屬庇鸭、木材以及空氣等物質(zhì)加熱效果不明顯废徙。
2 天然氣觸媒紅外輻射加熱原理及優(yōu)點(diǎn)
天然氣觸媒紅外輻射加熱原理如圖1所示，圖中紅色線為電加熱絲被夾在催化棉層中間狂嘉，先對每塊觸媒紅外板電加熱管通電加熱爵孔，讓催化棉層內(nèi)升至一定的溫度(約150℃)，電升溫過程為10~15 min询蚊，當(dāng)催化棉層溫度達(dá)到150℃時(shí),系統(tǒng)自動斷電神阔，這時(shí)天然氣從觸媒紅外板背后進(jìn)人，通過均壓層和催化棉層因震，天然氣與空氣按一定比例混合在催化棉層表面進(jìn)行無焰燃燒吩捞，在紅外板催化棉層表面形成低能量基，生成振動激發(fā)態(tài)產(chǎn)物汁蝶，并以紅外輻射方式釋放出能量渐扮，其產(chǎn)生的中波對涂料中的羧基和羥基有非常明顯的加熱效果。
觸媒催化紅外燃燒特點(diǎn)：1)比傳統(tǒng)熱風(fēng)烘千運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約50%左右掖棉；2)時(shí)間上僅為傳統(tǒng)熱風(fēng)烘干的幾分之一墓律，減少爐體長度；3)中波紅外光穿過空氣直接作用于涂層幔亥，不需要再加熱空氣耻讽；4)因?yàn)槭侵苯蛹訜嵬繉觾?nèi)部，所以涂層內(nèi)揮發(fā)物揮發(fā)速度更快帕棉，會有效預(yù)防起泡等現(xiàn)象發(fā)生针肥；5)相對于直接燃燒加熱，會減少爐內(nèi)灰塵顆粒污染香伴，加熱方式比較干凈慰枕。
3 鑄鐵件加熱及其特點(diǎn)
工程機(jī)械平衡重多為中大型鑄鐵件，單位體積質(zhì)量較大即纲，具有較大的熱容量捺僻。在干燥、固化涂層的過程中崇裁，涂層均在工件的表面嚼讹，工件表面的溫度對于干燥具有決定性作用，而工件內(nèi)部升溫所吸收的熱量是浪費(fèi)能源波耗，內(nèi)部升溫越高脊腺，浪費(fèi)能源越多崎绽，加熱時(shí)間越長。采用天然氣催化燃燒紅外加熱能很好地解決這一問題茉园。
4 烘干室室體設(shè)計(jì)
4．1 總體要求
工件zui大尺寸(L×W×H):2000mm×1500mm×1400 mm宅殿；工件zui大質(zhì)量：5000 kg；生產(chǎn)節(jié)拍：5 min/件汁讹；工件輸送方式：橇體雙鏈輸送诞书；烘干時(shí)間：紅外加熱10 min，熱風(fēng)循環(huán)20 min棋裳；熱源：天然氣快檀。
4．2 設(shè)計(jì)方案
烘干室主要由室體、天然氣催化燃燒紅外輻射加熱升溫系統(tǒng)凭协、天然氣熱風(fēng)循環(huán)保溫加熱系統(tǒng)都晶、循環(huán)風(fēng)機(jī)送回風(fēng)調(diào)節(jié)裝置和廢氣處理系統(tǒng)組成。
4．2．1 室體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
室體外形尺寸(LxWxH)：19800mm×3000mm×3550mm丸冕；升溫至工作溫度時(shí)間≤2 min耽梅。
4．2．2 加熱裝置設(shè)計(jì)
采用紅外輻射與熱風(fēng)循環(huán)2種加熱方式，溫控方式采用全自動溫控胖烛，加熱元件由升溫段紅外輻射加熱器和保溫段燃?xì)鉄犸L(fēng)循環(huán)加熱器兩大部分組成眼姐。
加熱開始時(shí)，同時(shí)啟動升溫佩番、保溫加熱器众旗，紅外加熱時(shí)，先電加熱至150℃答捕，斷電逝钥，燃?xì)膺M(jìn)入屑那，進(jìn)行催化燃燒拱镐，對工件進(jìn)行輻射加熱，溫度繼續(xù)上升持际，達(dá)到350℃左右穩(wěn)定沃琅。同時(shí)加熱器具有空氣循環(huán)功能，對烘干室內(nèi)空氣進(jìn)行加熱搂物，對輻射不到的部位進(jìn)行加熱蝠笔，且對廢氣進(jìn)行分解，能有效降低VOC排放囱蕴。
循環(huán)風(fēng)加熱裝置：烘干爐加熱系統(tǒng)采用四元一體燃?xì)鉄犸L(fēng)爐床少，帶廢氣回燃處理結(jié)構(gòu)，爐膛內(nèi)為微負(fù)壓朋堪。循環(huán)風(fēng)機(jī)為插入式耐高溫循環(huán)風(fēng)機(jī)橘疚。烘干室內(nèi)空氣經(jīng)過燃?xì)饧訜崞鳟a(chǎn)生的高溫氣體間接換熱汪汰，由GCF900C插人式循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)人循環(huán)風(fēng)管均勻地送回風(fēng)口。烘干室內(nèi)的廢氣進(jìn)人廢氣處理裝置處理胶僵，經(jīng)過火焰燃燒后再排出車間外部步盼，使排除的廢氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。在出風(fēng)口設(shè)置一氧化碳濃度檢測裝置隘勾，并與整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)鎖樊鲁，當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，自動停機(jī)捏章，并發(fā)出聲光報(bào)警蔗彤。
4．2．3 紅外設(shè)備選型及布置
紅外zui佳輻射距離為30～60 cm，但可通過增加功率延長輻射距離惠昔。根據(jù)產(chǎn)品特性和線體尺寸幕与，我們選用VRX 20～22 kW的規(guī)格，輻射面積為940 mm×470mm镇防，共16塊面板啦鸣，每個(gè)面板配有獨(dú)立控溫，烘干室兩側(cè)面各配8塊来氧，上下兩排诫给，長度6 m，2個(gè)工位啦扬。紅外烘干室設(shè)置停止器中狂，產(chǎn)品烘干時(shí)間設(shè)置為10 min，達(dá)到烘干時(shí)間后扑毡，自動放行胃榕，保證涂層升溫滿足要求。
5 使用效果
5．1 室內(nèi)升溫變化曲線圖
為驗(yàn)證紅外升溫與熱風(fēng)循環(huán)升溫變化瞄摊，對涂裝工件分別進(jìn)行紅外加熱與熱風(fēng)循環(huán)時(shí)熱量傳導(dǎo)情況進(jìn)行了測試勋又。
1)工件：內(nèi)燃叉車3 t平衡重。
2)面漆涂層：涂層厚度60～90¨m颈缆。
3)測量點(diǎn)：產(chǎn)品3個(gè)點(diǎn)(上平面1點(diǎn)葡料、側(cè)面2點(diǎn))，測量烘房內(nèi)空氣溫度梧货。
4)時(shí)間：30 min佃贞。
測試溫度隨時(shí)間變化曲線見圖2～3(紅色為空氣溫度，其他色為工件表面溫度)镐催。
結(jié)果顯示：紅外加熱升溫快隶俄，2 min空氣溫度達(dá)到170℃，涂層表層溫度zui高達(dá)到160℃，使涂層快速固化剿蹦，縮短固化時(shí)間辨迷；熱風(fēng)循環(huán)加熱(設(shè)定140℃)，工件升溫慢洁乏，平均溫度在80℃左右袁暗。
5．2 涂層干燥效果
1)“紅外+熱風(fēng)循環(huán)”烘干30 min，用手指觸摸涂層倍试，涂層硬干讯屈，無指紋，分色室貼美紋紙屏蔽县习，分色后去除紙膠帶涮母，無印痕。
2)熱風(fēng)循環(huán)烘干30 min躁愿，用手指觸摸涂層叛本，涂層粘手，指紋明顯彤钟，分色室貼美紋紙屏蔽来候，分色后去除紙膠帶，印痕明顯逸雹。
5．3外觀效果對比
1)紅外：無痱點(diǎn)营搅、失光、橘皮缺陷梆砸，光澤度達(dá)到95％转质。
2)熱風(fēng)：在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，陰雨天氣或相對濕度大于80％版药，烘干后涂層有失光缺陷埠限，見圖4。
6 結(jié)語
經(jīng)過1年的運(yùn)行使用茅铺，不同環(huán)境溫度(-10～40℃)下旦珊，觀察涂層的干燥情況，涂層固化效果較好堪渠，滿足生產(chǎn)節(jié)拍與產(chǎn)品質(zhì)量要求丧忍。引用天然氣紅外輻射固化技術(shù)半泪，解決了厚大型鑄件涂層短時(shí)間內(nèi)烘干問題陶握，降低了能耗，減少了線體長度效勺，線體縮短約50％禁歧。這也是國內(nèi)工程機(jī)械鑄造行業(yè)對該技術(shù)的首次運(yùn)用。
