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              日本典型鋼桶生產流程分析

              文/楊文亮

              新日鐵(NIPPON STEEL & SUMIKIN DRUM CO.,LTD.)是日本主要的鋼桶生產商之一,其生產工藝技術屬于比較先進的,尤其一些特殊工序的自動化技術,屬于獨創,很值得我們借鑒。我們僅以生產流程展開的方式,對其進行簡單的介紹,其中關鍵工序,我們以現場視頻截圖予以說明。

              整個生產流線分為五個流程,流程之間基本上是以自動化輸送裝置連為一體,只是在生產特殊鋼桶產品時,在各流程之間會有半成品貯存環節。

              一、桶底頂及桶身加工流程

              這是整個生產線的第一個流程,該流程由兩個分支的生產線組成。分別是桶底頂加工生產線和桶身加工生產錢。其生產流程圖(圖1)如下:


              圖1 桶底頂及桶身加工流程圖

              該生產流程與目前我國鋼桶生產線典型流程主要的以下不同點:

              1、桶底頂沖壓成形后,桶底和桶頂分流走向不同工序,日本鋼桶桶底都需要沖壓標志,這是按照聯合國“海運危規”要求進行的,而國內制桶企業基本不會在桶底沖壓標志。如圖2所示。壓制在桶底上的標志內容,除鋼桶生產企業的商標外,還有一串數字,如圖3所示為:“1.2-200-04-2 0”這串數字顯示了鋼桶原材料鋼板的厚度、鋼桶的容量及鋼桶生產日期。這樣的鋼桶不僅便于產品的質量追溯,還有利于鋼桶的回收再用時進行分類。

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_10.p
              圖2 在桶底上壓制標志


              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_3.p
              圖3 壓制在桶底上的標志

              2、桶底頂預卷邊工序,在日本,這道工序不注膠,而我國制桶企業的典型工序是在預卷的同時,給桶底頂的邊緣進行注膠。

              3、流程中,桶身縫焊后,直接對焊縫進行碾壓。這在國內多數企業目前還沒有這道工序。如圖4所示,為焊縫碾壓工序。

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_6.p
              圖4 桶身焊縫碾壓工序

              4、桶身成形中,只脹兩道環筋,沒有波紋。而在國內制桶企業中,多數是有波紋的,沒有波紋只有環筋的鋼桶極少見。

              5、桶底頂加工后,作為半成品貯存時,是通過自動堆垛機進行堆垛的。在下道流程中使用時,也是通過自動拆垛機進行拆垛并自動送入生產線的。而在國內,這些工作多數都是人工完成的。

              二、表面處理及內涂裝流程

              生產線第二部分,就是鋼桶表面化學處理及內部涂裝流程。這個流程里,桶底、桶頂和桶身都是分別進行的,其清洗磷化處理過程與國內基本類似。如圖5所示為表面處理及內涂裝流程圖。

              ../E-資料/日本新日鐵鋼桶資料/2.j
              圖5 表面處理及內涂裝流程

              該生產流程與目前我國鋼桶生產線典型流程主要的以下不同點:

              1、表面化學處理過程如圖6所示,前段的脫脂、水洗、表調段基本與國內相同,但“化成”段就是磷化處理,處理液通常有兩種,一種是磷酸鋅(即鋅系磷化),另一種為磷酸鐵(即鐵系磷化)。其磷酸鋅和磷酸鐵處理的磷化膜有所不同,其外觀比較如圖7所示,而在顯微鏡下觀看時,其磷化膜組織有著較大的區別,如圖8所示。這與國內目前所用的涂裝前處理工序是不同的,國內目前多采用鋯化處理或無磷轉化工藝。

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_11.p
              圖6 表面化學處理過程

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_12.p
              圖7 磷化膜外觀比較

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_13.p
              圖8 磷化膜在電子顯微鏡下外觀比較

              由圖8可以看出,經過磷酸鋅處理的鋼桶表面,晶粒粗大,表面積大,對涂料的附著力也要大得多。目前日本的制桶企業基本都是采用鋅系磷化。

              2、鋼桶內涂工序,日本采用的是兩道噴涂,第一道噴底漆,第二道噴面漆,桶底頂和桶身都是兩道。而桶身在進行兩道內涂前,專門對焊縫進行一次噴漆。如圖9為焊縫內補涂,圖10為第一道內涂,圖11為第二道內涂。

              我們國內的內涂桶,一般都是進行一道內涂,相比較而言,日本的兩道內涂肯定安全性要好得多,再加上焊縫進行的一次專門內涂,焊縫處漏鐵現象可以消除了。我國一道內涂的鋼桶,的確存在著很大的安全隱患,尤其是通常在焊縫處存在漏鐵現象,容易造成生銹或腐蝕。

              從視頻中看,第一道內涂顏色很淺(幾乎無色),而第二道內涂顏色較深,所以,我認為這第一道內涂所用的涂料與第二道內涂所用的涂料是不一樣的,可能不僅僅是顏色不同吧。這一點還有待研究。

              涂膜烘干前,顏色為白色,烘干后,顏色為淺黃色,這一點與國內差不多。多年前我們曾用過日本的鋼桶內涂料,施工性能非常好,不像很多國產內涂料,經過會出現起泡、漏鐵等問題,對表面狀態要求高,施工性能較差。

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_14.p
              圖9 焊縫內補涂

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_15.p
              圖10 第一道內涂

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_16.p
              圖11 第二道內涂

              三、鋼桶卷邊裝配流程

              日本的鋼桶卷邊裝配流程都是全自動化的,與國內不同的工序主要有:卷邊前注膠和桶口貼標等。流程圖如圖12所示。

              ../E-資料/日本新日鐵鋼桶資料/3.p
              圖12 鋼桶卷邊裝配流程圖

              該生產流程與目前我國鋼桶生產線典型流程主要的以下不同點:

              1、在鋼桶進行桶底頂和桶身卷邊封口前,桶底和桶頂進行注膠。如圖13所示,這個工藝過程與我國目前多數企業的生產工序不同。這樣說明,密封膠是濕膠卷入卷邊內的,與我們干膠卷入有著非常大的區別。

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_18.p
              圖13 桶底頂在卷封前注膠

              80年代之前,我國制桶行業基本上都是采用五層平卷邊,密封膠也是在卷邊時濕膠注入,從80年代中后期,為了達到“海運危規”的要求,國內開始改為七層圓卷邊,也隨之增加了一道預卷噴膠工序,即在桶底頂進行預卷邊時,進行注膠。

              濕膠卷邊改為干膠卷邊后,曾有不少行業內人士一直為干膠好還是濕膠好的問題進行過爭論。在預卷同時注膠的工藝,當年是從美國卡蘭多學來的,一直延用至今。究竟那個更科學,還有待進一步研究,但就目前情況來看,國際上越來越多的制桶企業,都開始采用濕膠卷入工藝了。如此看來,濕膠卷入或許更為科學。

              圖14為濕膠卷入時的卷邊過程圖,從卷邊過程可以清楚地看出,濕膠在卷邊中可以浸入到整個卷邊的層間縫隙中,而干膠卷入時,密封膠多數進入卷邊的核心中間,成為一個密封圈。理所當然,密封所有的層間縫隙,遠比只密封中心一個步位效果更好。所以,濕膠卷邊更為科學,密封性更好。

              重要的是,濕膠噴在桶底頂邊緣的部位,不應該是我們常見的預卷槽中,而應該在桶底頂邊的中間靠邊的位置,如圖15所示。

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_190.p
              圖14 濕膠卷邊的過程圖

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              圖15 濕膠注入位置

              2、鋼桶卷邊封口后,桶口法蘭是沒有安裝桶塞的,此時不論鋼桶是不是馬上進行外涂裝,桶口都必須封住,以防止外部雜物落入桶內。國內一般采用周轉蓋進行封口,待桶外涂結束后,再將周轉蓋卸下,換上全新的桶塞。因為周轉蓋的反復使用,常在上面粘有厚厚的油漆,一不小心,漆渣就會落入桶內,很難發現和清理。

              日本最新的工藝,則是采用貼標機,在桶口法蘭上貼一張紙,等鋼桶涂裝完后,再采用撕標機把紙標撕掉,紙標是一次性使用,不會產生任何后遺問題。如圖16為全自動貼標機。

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170712_23.p
              圖16 自動貼標機

              四、外表面涂裝工藝流程

              由圖17可以看出外表面涂裝工藝流程的內容,對照視頻我們看到,圖17中的內容并不完整。完整的工藝流程應該是:
              噴漆→烘干→桶頂絲網印刷→桶身絲網印刷→桶口撕標→桶內除濕→上桶塞→上桶套→堆碼入庫→運輸出廠
              該生產流程與目前我國鋼桶生產線典型流程主要的以下不同點:

              ../E-資料/日本新日鐵鋼桶資料/4.j
              圖17 外表面涂裝生產線流程圖

              該生產流程與目前我國鋼桶生產線典型流程主要的以下不同點:

              1、與上一個流程對應的是,在鋼桶噴漆前,有一個桶口貼標工序,在這里,當鋼桶噴漆烘干后,貼在桶口法蘭上的紙標,需要撕掉,所以這里就有一個撕標工序,如圖18所示為撕標機。

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170713_1.p
              圖18 桶口撕標機

              紙標代替周轉蓋,是解決桶口噴漆問題的進步,目前國內還沒有推廣,但無疑未來將是發展趨勢。目前國內已有企業研制貼標機和撕標機,相信不遠的將來,這項工藝將會在國內迅速得到普及。

              2、桶內除濕,是日本鋼桶生產的標準工序,國內目前有少數企業也已采用了類似方法,但技術方法不太一樣。如圖19為日本的桶內除濕機。

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170713_3.p
              圖19 桶內除濕機

              桶內除濕,是為了將桶內含有水份的濕空氣除去,防止桶內生銹。國內對鋼桶內部有高清潔度要求的用戶,對桶內生銹問題極為敏感。由于涂裝前,桶內進行了清洗,表面的油污已清除干凈,所以,桶內表面失去了防銹保護,極易生銹。為了桶內防銹,國內企業都采取了各種辦法。一般來說,大概有以下幾種:抽出桶內濕空氣、向桶內充入干燥空氣、桶內抽真空、向桶內充入氮氣等。

              日本的除濕工序,是從透氣口中充入干燥空氣,同時從注入口抽出濕空氣,工藝簡單,成本低,防銹效果也很好。

              3、自動上桶塞工序,該設備具有尋口、對中、上蓋、測力的功能。全自動化的上桶塞工序,也是日本鋼桶生產線的標配。目前國內基本是人工上桶塞,多數企業還是人工扳手上桶塞,即使有企業采用氣動扳手,也是人工操作。采用扭力扳手的更少。如圖20所示為日本全自動上桶塞裝置。

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              圖20 全自動上桶塞裝置

              自動上桶塞裝置,最重要的是要采用扭力扳手,因為目前鋼桶法蘭的結構原因,扭力太大時,常會使法蘭轉動,固定八方失效,而且還可能使桶塞密封圈損壞;而扭力太小時,可造成桶塞在運輸過程中脫落和漏氣、滲水等。所以,國家標準GB/T 13251-2008《包裝 鋼桶 嵌入式法蘭封閉器》中規定了桶塞安裝時的扭力值,如表1所示。

              表1 桶塞裝配鋼桶扭力值

              項目

              桶塞墊圈

              G2/Nm

              G¾/Nm

              G½/Nm

              鋼桶制造出廠標準

              合成橡膠

              10~20

              10~20

              15~25

              熱塑性塑料

              15~25

              15~25

              20~30

              鋼桶灌裝出廠標準

              合成橡膠

              20~30

              10~20

              30~40

              熱塑性塑料

              20~30

              15~25

              30~40

              目前,國內多數企業還沒有解決這一問題,這一問題的解決,不僅能夠減少制桶企業的人工成本,更重要的是桶塞裝配質量能夠得以保證。這是國內制桶業技術改造的一大趨勢。

              4、關于鋼桶成口的保護問題,目前國內多家企業已開始使用塑料瓦楞板桶套進行運輸過程中的保護。日本企業則是采用軟質尼龍布袋,如圖21所示。

              ../Users/winlyons/Desktop/Snip20170713_6.p
              圖21 軟質尼龍袋保護鋼桶

              從實用方面來講,與塑料瓦楞板桶套相比,軟質尼龍袋操作更方便,保護袋與鋼桶表面貼合性更好,耐磨性也好,而且尼龍袋回復再用次數更多,回收更容易。

               

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