详解:汽车涂装线常用磷化除渣系统

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    金属材料表面涂装前经磷化处理可以显著提高涂层的附着力和耐腐蚀性，因此在各行业得到了广泛应用，特别在汽车行业中，磷化膜作为电泳涂漆的底层，得到了几乎100%的应用。伴随磷化处理的过程，磷化沉渣的产生不可避免。过多的磷化渣如果不及时从槽液中清除，不但会污染磷化液，缩短其使用寿命，同时还会附着在车身表面影响磷化膜质量和整车的涂装质量；对于喷射系统，磷化渣过多，容易造成喷嘴堵塞、管路堵塞，降低换热系统的传热效率，造成整条生产线无法正常运行，因此，必须采取可行的办法把槽液中的磷化渣含量控制在一定范围内，由此，各种磷化除渣系统（装置）应运而生。

    近年来，伴随着我国汽车工业的蓬勃发展，国内已兴建了近四十条具有国际先进水平的、现代化的轿车车身涂装线，更为可喜的是，其中数条高档轿车涂装线完全是由中国人自己设计、制造的，代表了国内涂装线设计水平已经达到了新的高度。笔者作为涂装专业设计人员，多次参与了各种类型涂装线的设计工作，对我国涂装技术的进步感触颇深，本文将就近几年中在汽车涂装线应用较多的几种磷化渣除渣系统进行介绍，文中也反映了目前汽车涂装线磷化除渣系统的设备配置水平。

    斜板沉淀槽过滤系统

    1、斜板沉淀槽＋纸带过滤机（系统配置见图1）

斜板沉淀槽＋纸带过滤机

    工作时，磷化渣在磷化槽的锥形槽内初步沉淀浓缩，由泵P1输送至磷化沉淀槽内，通过专设的导液管开口进入磷化沉淀槽底部，然后以极低的流速缓慢上升，流过斜板区域，磷化渣在重力沉降和斜板挡压双重作用下，快速沉入锥底，上部形成的清液通过溢流管流回磷化槽。沉淀槽底部的富渣槽液由自动阀控制流至纸带过滤机的链板上，链板上放置有滤纸，磷化液通过重力沉降，透过滤纸流至链板下部的储液槽，由回收泵P2输送回磷化槽；磷化渣由滤纸截留，并在链板上不断增厚，达到一定厚度后，液面上升，传感器发出信号，指令气动阀自动切断磷化渣供应，链板启动，滤纸前移，磷化渣连同滤纸落入废料桶，新滤纸自动铺设到链板上，液面下降，传感器指令链板停止运转，开始下一个工作循环。

    此种配置的磷化除渣系统的特点是设备投资相对较小、操作简单、占地面积小，如果磷化槽底部设置多个磷化锥，由自动阀控制轮换打开，能进一步提高除渣效率。不足之处是滤纸消耗量过大，得到的磷化渣含水量较高，磷化液损失大。此种配置的磷化除渣系统过去曾经应于汽车涂装生产线，由于过去的生产线产量不高，基本能满足生产要求，但随着近几年汽车涂装生产线自动化程度的提高和产量的不断加大，此种配置的除渣系统已基本不再使用。

    2、沉淀槽＋板框压滤机（系统配置见图2）

沉淀槽＋板框压滤机

    由图2可见，此种除渣系统的配置与“沉淀槽＋纸带过滤机”的配置基本相同，只不过纸带过滤机更换成了板框压滤机。工作时由泵P2将富渣磷化液打入板框压滤机，由滤布进行过滤，清液由暗管流出返回磷化槽。磷化渣被截留在板框内，不断积累，达到一定程度，阻力变大，压力升高，由压力传感器PG控制泵P2停止供液，人工关闭阀门V1，打开压缩空气阀门V2，进行脱水吹干，减少滤饼中磷化液的含量。吹干后关闭阀门V2，人工打开板框的压紧螺栓，清除板框内的磷化渣，洗净板框后重新装好、压紧板框，准备开始下一个工作循环。

    与纸带过滤机相比板框压滤机具有过滤面积大、获得的磷化渣含水少的优点，避免了磷化液的无谓浪费。由于目前国产的板框压滤机多数采用人工操作，自动化程度低，虽然也有自动压紧、自动排渣的自动型板框压滤机，但是可靠性不高，限制了该除渣系统的大范围使用。由于自动化程度低，处理能力受到了很大限制，“沉淀槽＋板框压滤机”除渣系统目前在大型的、连续式生产的汽车涂装线上基本不再使用，一般只使用于小批量的、间歇式生产的汽车涂装线。

    3、沉淀槽＋FK磷化压滤机（系统配置见图3）

沉淀槽＋FK磷化压滤机

    由图3可见，此种除渣系统与前两种相比也是除渣机的变化，FK系列压滤机的基本工作流程如图4所示。

FK系列压滤机的基本工作流程

    “沉淀槽＋FK磷化压滤机”除渣系统一般为进口。FK系列压滤机是全自动型的压滤机，加压过滤、通气脱水、渣饼排出等全部工作过程采用PLC自动控制，得到含水量很低的渣饼，过滤过程采用过滤时间和压力限制两方面控制，整套系统自动化程度高，与磷化沉淀槽配合使用效果很好，是近年在汽车涂装线上应用较多的除渣系统类型，在商用车、轿车涂装线上都有应用。

但是此套系统也存在一定缺点，FK系列除渣机滤纸不能自动清洗反复使用，只能一卷滤纸用完后人工清洗，再次利用；系统长期工作后，在管道、过滤腔等部位会粘附部分磷化渣，系统不能整体自动酸洗，需要人工拆开清洗，清理比较麻烦；另外受除渣机处理能力限制，一般只用于产量不很大的汽车涂装线（年产量少于10万辆）。

    4、双沉淀槽＋浓缩静置槽＋FK压滤机（系统配置见图5）

双沉淀槽＋浓缩静置槽＋FK压滤机

    由图5可知，磷化除渣系统的此种配置是在“沉淀槽＋FK磷化压滤机”的基础上的改进，目的是为了加大磷化渣的处理量，两个斜板沉淀槽由自动阀控制轮换排渣，增加沉淀时间，提高磷化渣的浓度，排入浓缩静置槽进一步沉淀浓缩，清液从上部溢流到副槽内由回收泵打回磷化槽。磷化压滤机从浓缩静置槽内供液，浓度很高，提高了压滤机的除渣效率，整套系统的除渣效率很高，一般用于产量较大的轿车涂装线（年产量为15～20万辆）。

全量过滤型除渣系统

    1、ALSI全过滤压滤机（系统配置见图6）

ALSI全过滤压滤机

    该压滤机由美国Air and Liquid Systems Inc.制造，基本的除渣原理与FK系列除渣机相同，但设备功能比FK系列有很大提高：处理能力大，系列产品中处理能力为20～1500GPM，用户可根据需要选择不同处理能力的产品；不需要设置磷化沉淀槽就可以满足工艺对除渣能力的要求，磷化液全量过滤，除渣比较彻底，能保持磷化槽内较低的渣含量；通过程序可以设定滤纸在排完渣后自动回卷，滤纸可自动多次重复使用；管道和过滤腔内粘附的磷化渣可以通过酸洗的方式很方便的清除，降低了工人劳动强度。由于设备整机进口，投资较大，一般用于产量较大的轿车涂装线（年产量在20万辆以上）。

    2、逆向（PS）过滤系统（系统配置见图7）

逆向（PS）过滤系统

    该装置是由日本帕卡设计工程公司推出的过滤系统，系统的主要设备有逆向（PS）过滤器、浓缩槽、压滤机等。含渣的磷化液由泵P1从PS过滤器底部打入，过滤器内部有70个过滤袋，过滤袋安装方式与传统的安装方式相反，装在金属支撑网外面，澄清的磷化液透过过滤网袋返回磷化槽，磷化渣则附着在过滤网袋的外表面，经2h的运转后，磷化渣附着使得过滤器压力上升，滤液量开始减少，此时逆洗程序自动开始。滤液出口阀关闭，逆洗压缩空气阀门自动打开，经10s后过滤袋表面附着的磷化渣被压缩空气吹落，排入浓缩槽内，约3～6min后程序自动返回过滤行程。

    浓缩槽内的浆液被泵P2打入压滤机进行加压过滤，然后再通压缩空气进行脱水，澄清的磷化液透过滤纸返回磷化槽，磷化渣被压成固体渣饼排出。

    该装置由电脑自动控制，控制程序可根据需要调整，即使磷化液含渣量为100～200ppm时也能有效除渣，是一种全量过滤型磷化除渣系统。由于其单向流动的特点，操作十分简单，且处理量大，可达到70m3/h ，与压滤机配合使用可得到含水量很低的渣饼。不足之处是PS过滤网袋拆卸较麻烦，多用于大型轿车涂装线，国内由帕卡公司设计建造的涂装线上应用较多。

    3、板框压滤机全过滤系统（系统配置见图8）

板框压滤机全过滤系统

    由图8可见，此种除渣系统设备配置比较简单，关键设备是板框压滤机（如图9所示），一般采用全进口设备。工作时，自动阀AV2、AV3打开，AV1关闭，含渣磷化液由泵P1打入板框压滤机，进行加压过滤，清液透过滤布回流磷化槽；工作一段时间之后磷化渣在过滤腔内不断聚积，阻力增大，管道压力升高，当达到设定压力时，压力传感器PG发出信号，AV1打开、AV2关闭；然后自动阀AV4打开，自动开始通压缩空气脱水过程，脱水一定时间后，阀AV3关闭，然后AV4关闭、AV5打开，压滤机内部泄压；接着开始自动卸渣程序，全自动卸饼装置发挥作用，保证了磷化渣饼能顺利从板框中清除，落入集渣盘，然后自动压紧板框，开始下一个工作循环。

    由于设备自动化程度很高，设备开机后可以无人值守自动工作，另外压滤机还可配备滤布自动清洗装置，降低了工人劳动强度。

    由于国产的板框压滤机普遍技术比较落后、自动化程度低、处理量较小、工作可靠性较差，所以用于磷化除渣的全过滤压滤机基本全部是进口产品，设备投资较大，一般用于对设备配置要求较高的轿车涂装线。

图9 板框压滤机

    总结

    对比近年国内新建的比较有规模的汽车涂装线，除渣系统基本是上述几种类型，基本可以归结为“斜板沉淀槽＋压滤机”和“全过滤除渣系统”两种类型，一般建设方会根据资金状况、设备产能、设备配置档次等因素来选择合适的除渣系统配置。随着技术的进步可能会有更先进、使用效果更好的除渣系统不断出现，作为涂装专业人员必须时刻加以关注。