Ваљкаста пећ за сушење гуме: Савети за контролу температуре

By Мајк Чен, директор производње | 12+ година искуства у производњи гуме |ЛинкедИн

Кључне закључке

• ПИД контрола температуре одржава температуру пећи за сушење унутар ±1-2°C од подешене вредности, што је кључно за равномерну густину умрежавања на свим деловима у серији.
• Ваљкасте пећи са осмоугаоним бубњевима постижу бољу равномерност температуре од статичких пећи јер континуирана ротација излаже све површине делова циркулишућем врућем ваздуху.
• Омрон ПИД контролер са ССР излазом од 4-20 mA спречава пререгулисање грејача континуираном модулацијом снаге уместо цикличног укључивања и искључивања грејача.
• Двоструки системи заштите од прегревања у модерним пећима за сушење са ваљцима аутоматски искључују грејач ако примарни контролер откаже, спречавајући пожар и оштећење производа.

Ваљкаста пећ за вулканизацију гуме служи другачијој сврси од преса за примарну вулканизацију. Секундарна вулканизација — такође названа поствулканизација — завршава процес умрежавања који почиње у калупу за компресију или бризгање. Пошто се физичка својства гумених једињења настављају развијати током секундарне вулканизације, конзистентна контрола температуре у пећи за вулканизацију директно утиче на квалитет коначног производа.

Овај чланак покрива системе за контролу температуре који се користе у ваљкастим пећима за вулканизацију гуме, практичне савете за одржавање равномерног загревања и како оптимизовати процесне параметре за различите гумене смесе и величине серија.

Зашто контрола температуре у пећи за сушење гуме утиче на квалитет производа

Вршњавање гуме прати однос времена и температуре дефинисан кривом вршњавања једињења. За свако повећање температуре вршњавања од 10°C, брзина реакције се приближно удвостручује. Варијација температуре од само 5°C у серији делова може произвести мерљиве разлике у затезној чврстоћи, издужењу при прекиду и компресионој чврстоћи у истој производној серији.

ПоАСТМ Д573иИСО 188Према стандардима за термичко старење гуме, однос између температуре и промене својстава је предвидљив када се температура прецизно контролише. Производи очвршћени на доњој граници спецификационог опсега могу имати непотпуно умрежавање, што резултира нижим модулом еластичности и већим степеном компресије. Производи на горњој граници могу претрпети прекомерно очвршћавање, постајући крти са смањеним издужењем. Ваљкаста пећ за очвршћавање гуме са прецизном контролом температуре елиминише ову варијацију од серије до серије и од дела до дела.

У нашем фабричком тестирању на више од 200 серија секундарне вулканизације користећи ваљкасту пећ XCJ-K600, приметили смо да делови очвршћени на ПИД контролисаној температури унутар ±1,5°C од задате вредности показују 23% мање варијације тврдоће по Шору А у поређењу са деловима очвршћеним у пећима са температурним осцилацијама од ±5°C.

Системи за контролу температуре у ваљкастој пећи за вулканизацију гуме

Модерне ваљкасте пећи за вулканизацију гуме интегришу три контролна система који раде заједно како би одржали конзистентне услове обраде.

ПИД контролер са ССР излазом

Омрон ПИД контролер температуре у ваљкастим пећима XCJ-K600 и XCJ-K900 користи пропорционално-интегрално-деривативни алгоритам за континуирано израчунавање потребне снаге грејача. Излазни сигнал од 4-20 mA покреће полупроводнички релеј (SSR) који континуирано модулира снагу грејача, уместо да га циклично укључује и искључује. Овај режим континуиране контроле елиминише прекорачење и недовољно подизање температуре које се јавља код једноставних термостата за укључивање/искључивање. Резултат је стабилна температура коморе са тачношћу од ±1-2°C на подешеним тачкама између собне температуре и 260°C.

Систем за циркулацију топлог ваздуха

Високотемпературни мотор са дугим вратилом који покреће турбински вентилатор производи 3000 кубних метара/х циркулације ваздуха. Пошто се врући ваздух континуирано креће кроз осмоугаони бубањ и преко гумених делова који се окрећу, површина сваког дела је изложена истој топлоти. Ова циркулација спречава стварање врућих тачака у близини грејача и хладних зона у близини врата или углова. Изолација од соли и памука дебљине 100 мм одржава температуру спољног зида испод 35°C током рада на 200°C, смањујући губитак топлоте и побољшавајући температурну стабилност.

Осмоугаона ротација бубња за равномерно излагање топлоти

Осмоугаони дизајн бубња служи двострукој сврси: ротира гумене делове кроз струју врућег ваздуха, а фасетирани унутрашњи зидови стварају различите углове пада који спречавају да се делови угнежде заједно. Непокретна гомила делова задржава топлоту у центру, стварајући разлике у брзини сушења између спољашњих и унутрашњих делова. Ротирајући бубањ елиминише ову стратификацију, а мотор ваљка (0,75 kW) одржава константну брзину ротације без обзира на оптерећење серије.

Савети за контролу температуре за рад пећи за сушење гуме

1. Подесите ПИД параметре на основу масе шарже.Серија од 50 кг апсорбује више топлоте током почетне фазе загревања него серија од 15 кг. Подесите пропорционални опсег и време интеграције на Омрон ПИД контролеру како бисте узели у обзир разлику у термалној маси. Почните са подразумеваним параметрима произвођача и фино подесите на основу времена опоравка температуре након оптерећења.
2. Загрејте ваљкасту пећ на подешену вредност пре пуњења.Убацивање гумених делова у пећницу која није достигла термичку равнотежу доводи до пада температуре коморе испод задате вредности. ПИД контролер ће реаговати, али време опоравка зависи од снаге грејача (10,5 kW у XCJ-K600) и масе хладног оптерећења. Оставите 15-20 минута стабилизације након што контролер покаже да је задата вредност достигнута.
3. Пратите опоравак температуре након оптерећења.Најхладнији тренутак у циклусу сушења наступа 3-5 минута након утовара свеже серије. Пад температуре не би требало да пређе 10°C за XCJ-K600 са теретом од 15-20 кг. Ако пад пређе 15°C, смањите величину серије или повећајте време претходног загревања.
4. Користите функцију тајмера за доследну контролу циклуса.Тајмер од 0-99,99 сати са аутоматским заустављањем грејача и звучним алармом осигурава да свака серија добије исто време сушења. Не ослањајте се на ручно мерење времена, јер варијабилност оператера уноси непотребне варијације процеса.
5. Калибришите ПИД контролер годишње.Померање температурног сензора током времена утиче на тачност контролера. Улаз Omron контролера треба проверити у односу на калибрисани референтни термопар најмање једном годишње. Поново калибришите ако се очитавање разликује за више од 2°C од референтне вредности на типичној радној температури.
6. Недељно проверавајте систем заштите од прегревања.Двострука заштита од прегревања у ваљкастим пећима XCJ-K600 и XCJ-K900 укључује независне сензоре горње границе који искључују грејач ако примарни контролер откаже. Тестирајте овај систем тако што ћете подићи подешену вредност горње границе изнад радне температуре и потврдити да се грејач искључује.

Препоручене температуре пећи за вулканизацију за уобичајене гумене смесе

Температуре се заснивају на општим смерницама за мешање. Стварне параметре треба потврдити са добављачем мешавине и верификовати испитивањем механичких својстава према ASTM D412 и ASTM D395.

Уобичајени проблеми са контролом температуре у пећима за сушење гуме

Већина проблема са контролом температуре може се идентификовати редовним праћењем дисплеја Делта контролног система, који пружа информације о радном статусу у реалном времену.

Избор праве ваљкасте пећи за сушење гуме

Ролерске пећи XCJ-K600 и XCJ-K900 компаније Xiamen Xingchangjia нуде два капацитета обраде за различите производне размере. XCJ-K600 има комору од 600 литара са димензијама 1300 мм (Ш) x 1600 мм (В) x 1100 мм (Д), погодну за малу и средњу производњу. XCJ-K900 обезбеђује комору од 900 литара са димензијама 1300 мм (Ш) x 1600 мм (В) x 1300 мм (Д), дизајнирану за операције сушења веће запремине.

Оба модела деле исти систем за контролу температуре језгра — Omron PID контролер, грејач од 10,5 kW, циркулациони вентилатор од 3000 CBM/h и двоструку заштиту од прегревања. Унутрашња и спољашња конструкција од нерђајућег челика 304 са дебљином зида 1,5 mm спречава корозију током година рада. Подесиви температурни опсег од собне температуре до 280°C покрива све уобичајене захтеве секундарне вулканизације за NBR, EPDM, FKM, силикон и HNBR компаунде.

Закључак: Конзистентна температура вулканизације значи конзистентан квалитет гуме

Контрола температуре је најважнији фактор у секундарној вулканизацији. Ваљкаста пећ за вулканизацију гуме са ПИД контролом, ефикасном циркулацијом врућег ваздуха и осмоугаоном ротацијом бубња обезбеђује једнолике услове загревања потребне за конзистентну густину умрежавања на свим деловима у свакој серији. Омрон ПИД контролери са ССР излазом од 4-20 mA, упарени са циркулацијом ваздуха од 3000 CBM/h и изолацијом од 100 mm, обезбеђују температурну стабилност потребну за усклађеност са ISO 188 и ASTM D573 стандардима.

Оператори који прате систематске процедуре управљања температуром – претходно загревање, праћење опоравка, проверу уједначености и одржавање безбедносних система – постижу мање варијације у својствима вулканизоване гуме и већи принос производње.