2013年探讨胎圈钢丝如何实现绿色制造分析

　　胎圈钢丝是高碳钢制成的表面镀有紫铜或青铜的钢丝，具有强度高、韧性好、疲劳性能优和良好的直线性，其与橡胶有较强的黏合力，主要用于轮胎边缘作为增强用骨架材料，广泛应用于轮胎生产中。但是，在胎圈钢丝的生产中，由于生产工艺等的因素，产生废水、废气等对环境造成污染，同时企业能耗也较大。在环保标准日益严格的今天，如何在提高产品质量的同时，也让生产过程更加节能环保，成为胎圈钢丝生产企业必须关注的问题。

　　我国胎圈钢丝业发展进步明显

　　我国胎圈钢丝生产经历了3个阶段，每一个阶段的产品生产都取得颇丰的进步。第一阶段生产冷拉胎圈钢丝。1990年之前，我国胎圈钢丝生产厂家不到20 家，产品主要为ф1mm的冷拉胎圈钢丝。第二阶段生产回火胎圈钢丝。“八五”末和“九五”期间，随着大盘重连续化生产工艺的推广应用，回火胎圈钢丝生产厂家新增约20家，产品规格也由单一的ф1mm增加为ф0.96mm、ф1.2mm和ф1.42mm等多种规格。第三阶段生产镀锡青铜回火胎圈钢丝。“九五”末，国际标准化组织ISO／TC17／SC17新工作项目开始启动，要求胎圈钢丝的表面镀层以锡青铜为主，锡青铜镀层具有良好的耐腐蚀性能和耐热老化性能，能更好地满足高性能子午线轮胎的要求。近年来，胎圈钢丝生产企业规模逐渐扩大，产品以镀锡青铜回火胎圈钢丝为主，企业规模超过3万吨以上的有6家。

　　目前，我国胎圈钢丝生产企业主要有山东大业金属制品股份有限公司、江苏兴达钢帘线股份有限公司、贵州钢绳股份有限公司等。近年，我国胎圈钢丝生产企业产量国内市场前5名生产企业所占市场份额为55.1%；从企业数量和规模分布上看，形成了相对垄断和分散竞争的市场格局。由于个别企业的快速扩产，预计2015年这种格局将发生改变，行业将由分散竞争向相对垄断发展。

　　实施节能环保应关注三个环节

　　近几年，国家明显加大了节能、环保等方面的控制力度，一系列政策和法规的制订，使得以盘条为原料的胎圈钢丝在节能、环保生产等方面，必须通过改进生产设备和调整生产工艺满足标准要求。

　　●盘条表面处理

　　在胎圈钢丝的生产过程中，盘条表面处理常用的方法有两类。

　　一类是大池子集中化学酸洗法，在独立的酸洗车间里，整捆盘条集中在2m×2m的酸洗池内浸泡一段时间，使盘条表面与热硫酸或盐酸进行化学反应，除掉盘条表面的氧化铁皮，再进行磷化、烘干后拉拔，通常为敞开式，热量散失大，产生酸雾的同时，也产生大量的酸洗泥。这一方法导致酸洗效果差，产品质量受人为因素影响大，能耗高，热效率低，并产生大量废水，污染环境。

　　另一类是大盘重机械剥壳+在线表面处理+在线拉拔生产工艺，工序周转少。通过机械弯曲，操作人员将盘条表面氧化皮剥离80%左右，然后通过高效酸洗技术（高效热盐酸在线连续酸洗或在线电解酸洗）、高效气吹、逆流漂洗及在线硼化和热风烘干后，直接进行拉拔。由于采用酸雾“密封”技术，酸雾溢出很少，直接剥离的氧化皮可以收集后出售，减少对环境的二次污染。由于单丝运行，因此速度快，效率高，在提高生产效率的同时，节能降耗，使得环境大幅改善，产品质量得以稳定。该工艺在胎圈钢丝产品中应用率约为80%，是盘条表面处理的发展方向。

　　●拉丝

　　胎圈钢丝的拉丝工序包括粗拉和成品丝拉拔。

　　按照粗拉采用7／600拉丝机，成品丝拉拔采用6／500+4／450方式计算，拉丝工序能耗占总能耗的40％左右；采用直进式拉丝机，按每吨胎圈钢丝电力能耗600kWh计算，每年节约用电量约4600万kWh，但仍有10%的机台为滑轮式拉丝机，若对这部分拉丝机进行改造，将有约460万kWh的电力节约空间。

　　●热处理

　　胎圈钢丝的热处理包括中丝热处理和成品钢丝的回火热处理及其表面处理，约占工序总能耗的50%，主要会造成铅尘污染、酸洗酸雾和酸洗废水污染，是胎圈钢丝生产中节能和环保的主要环节。

　　水浴热处理技术将有效节能降耗。目前，某胎圈钢丝生产企业在科研单位的技术支持下，进行水浴热处理生产性试验。产品检验结果表明，该工艺成熟稳定，胎圈钢丝半成品钢丝水浴后的抗拉强度与铅浴热处理法钢丝相同，在1110MPa～1190MPa之间，延伸率为8.5%～11.5%，面缩率约为52%，金相组织均为“索氏体+片状珠光体+半网状、条状铁素体”组织；索氏体化率约为90%；产品质量（强度、延伸率、扭转、平直度等指标）与铅浴热处理钢丝相当，成品性能稳定。通过对比分析，该企业发现水浴热处理的成本明显降低。该生产线年铅耗由改造前的49.4吨变为改造后的“零污染”，单条生产线年节电量约为 42万kWh；水浴法每吨生产成本降低68元。因此，水浴热处理应在胎圈钢丝生产中推广应用，可节能降耗，减少环境污染。

　　热盐酸酸洗技术可有效提高酸洗效率和产品质量。在胎圈钢丝生产企业中，热处理生产线的酸洗多使用常温敞口式盐酸酸洗。该方法生产效率低，生产线长，为了能够快速酸洗，操作人员将有一定温度的钢丝放入酸槽，导致盐酸酸雾的溢出，既污染环境，又增加生产成本，而且对生产车间和设备造成腐蚀。热盐酸酸洗技术和硫酸电解酸洗技术生产工艺可提高酸洗效率和质量，减少环境污染和清洗水用量。热盐酸酸洗技术主要通过“水帘”装置抑制酸雾，在提高酸洗效果的同时，改善车间生产环境；电解酸洗技术成熟稳定，可提高生产效率，但需要抽风系统和整流电源，产生较多的热量和酸洗泥。据对某企业跟踪调查，热盐酸酸洗技术改造每年可为企业减少盐酸消耗120吨。

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