1　　硫化罐簡介

　　vulcanizing boiler；vulcanizer

　　硫化罐是橡膠制品生產(chǎn)中應(yīng)用早的硫化設(shè)備，多年來盡管其他硫化設(shè)備有很大發(fā)展，但直到今天某些橡膠制品（膠管、膠鞋、膠輥）的硫化還離不開它，就是模制品、膠布制品盒電纜制品也有應(yīng)用硫化罐硫化的，可見，硫化罐仍然是硫化的基本設(shè)備之一。

2　　用途與分類

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　　一、用途與分類

　　1．用途：臥式硫化罐主要用于硫化飛模型橡膠制品，如膠鞋、膠管、電纜、膠輥盒膠布等，有時，也用于硫化模型橡膠制品。

　　2．分類

　?。?）按硫化的橡膠制品分

　　膠鞋硫化罐

　　膠管硫化罐

　　膠布和膠輥硫化罐

　?。ㄆ浣Y(jié)構(gòu)基本類同，但硫化膠布、膠輥用的硫化罐為了防止在硫化過程中橡膠受熱軟化流延，專門設(shè)有膠布卷或膠輥轉(zhuǎn)動傳動裝置。另如膠管硫化用的硫化罐，一般采用直接蒸汽加熱硫化，罐內(nèi)不設(shè)熱空氣循環(huán)裝置等。）

　?。?）按硫化罐罐體的結(jié)構(gòu)形式分：

　　直接加熱硫化罐

　　間接加熱硫化罐

　?。ㄖ苯蛹訜崃蚧薰摅w直接通入蒸汽加熱硫化，間接加熱硫化罐大多采用罐內(nèi)裝設(shè)蒸汽散熱排管加熱硫化。過去間接加熱硫化罐采用夾套結(jié)構(gòu)，在夾套中通入蒸汽加熱硫化。但這種結(jié)構(gòu)制造麻煩，現(xiàn)已基本不用。此外，為了獲得較高的硫化溫度，近年來發(fā)展了一種采用電加熱的硫化罐）

　　規(guī)格表示和技術(shù)參數(shù)

　　1．規(guī)格表示

　　臥式硫化罐采用“罐體內(nèi)徑×有效長度”單位m，型號用XL表示，對于硫化制品和膠鞋用的臥式硫化罐，則在XL后加字母J。所以硫化罐的型號表示方法為：如XL-J0.8 ×11、XL-J1.5 ×3等。目前，在遼寧省沈陽市有特大型硫化罐，尺寸為XL-6.0 ×22，即直徑6米，長度22米。

　　2．技術(shù)參數(shù)

　　罐體內(nèi)徑，加熱方式，工作介質(zhì)，工作壓力，工作溫度，外形尺寸等。

4　   基本結(jié)構(gòu)

　　臥式硫化罐的工作壓力一般在1.2MPa以下，屬于低壓一類容器，大都呈單壁圓筒狀結(jié)構(gòu)，由罐體、罐蓋及其開關(guān)和閉鎖裝置、加熱裝置和其他輔助裝置等構(gòu)成。

　?。ㄉ蠄D所示是一個通用型臥式硫化罐的結(jié)構(gòu)，它廣泛用于硫化膠鞋及其它橡膠制品。

　　罐蓋1為錯齒結(jié)構(gòu)。開閉罐蓋時利用電機7、V帶及渦輪減速器6驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)動，在螺母9作軸向移動時，推動固定在罐蓋1上的撥叉8，使罐蓋繞支架4上的支點轉(zhuǎn)動一個齒距的距離。轉(zhuǎn)動距離用限位開關(guān)控制。由于電機7的正、反向轉(zhuǎn)動，使得罐蓋1上的齒和罐體11罐口上的齒走過一個齒距而交錯或脫離，從而實現(xiàn)罐蓋的閉鎖或松開。罐蓋和罐口之間的結(jié)合面用密封圈16密封。罐蓋的支架4為鉸鏈結(jié)構(gòu)，罐蓋可繞立軸15打開或關(guān)閉。立軸15的上端裝有齒輪17，與氣缸5的活塞桿上的齒條2嚙合，在氣缸5的活塞桿的推動下，罐蓋開啟或關(guān)上。

　　根據(jù)硫化的要求，向硫化罐輸入壓縮空氣或蒸汽。在使用熱空氣硫化時，壓縮空氣用加熱器13加熱，并用鼓風(fēng)機14將罐內(nèi)空氣循環(huán)，使罐內(nèi)各處溫度均勻一致，硫化罐以及硫化小車和制品的全部質(zhì)量，由罐座10支承。在罐體11上裝有各種管件及安全閥，并設(shè)有測溫、測壓孔，以便輸入各種硫化介質(zhì)檢測溫度和壓力，保證硫化罐正常、安全工作。

　　待硫化的橡膠制品，通常裝在專用的硫化小車上，沿軌道21推入罐內(nèi)。）

　?。▓D示為另一種通用臥式硫化罐的結(jié)構(gòu)，被稱為蒸汽外加熱臥式硫化鼓，其主要特點是在罐體1的外壁上焊有半圓形狀加熱圈2，每個加熱圈分別和進汽管3相連。加熱圈的斷面一般為半圓形，彎成環(huán)形后焊于罐體外面。在罐體1的里側(cè)裝有鼓風(fēng)機5。為了使鼓風(fēng)機5送出的空氣流先加熱再接觸制品而裝有導(dǎo)風(fēng)罩4，把鼓風(fēng)機和橡膠制品隔開。導(dǎo)風(fēng)罩4用薄鋼板焊接而成。

　　這種硫化罐的優(yōu)點是由于裝有導(dǎo)風(fēng)罩4，使得鼓風(fēng)機的氣流不直接吹向制品，罐內(nèi)容易清掃干凈，不會因罐內(nèi)積存臟物而污染正在硫化的橡膠制品，保證產(chǎn)品外觀質(zhì)量。同時熱空氣可均勻加熱硫化橡膠制品，有利于提高硫化質(zhì)量，以及由于把加熱裝置移到了硫化罐的罐體外，從而可增加硫化罐的有效空間，降低能耗，提高使用效率，增加產(chǎn)量。）

　　（二）膠管臥式硫化罐

　?。z管臥式硫化罐系指用于硫化硬芯成型的膠管的硫化罐，其基本結(jié)構(gòu)與通用型臥式硫化罐類似。膠管臥式硫化罐罐體都較長，為便于運輸，罐體分段制造后，在使用現(xiàn)場再焊成一體。國外也有將罐體分段用法蘭連接的，但在使用中可能產(chǎn)生泄漏。為了適應(yīng)生產(chǎn)流程的需要，有的膠管臥式硫化罐設(shè)有前、后兩個罐蓋，膠管從前面罐口進罐，從后面罐口出罐。罐座下面有的設(shè)有輥子，當(dāng)罐體發(fā)生熱脹冷縮時，可使罐座在輥子上移動，以免罐體產(chǎn)生溫度應(yīng)力。

　　上圖所示，為膠管臥式硫化罐，罐蓋也呈錯齒結(jié)構(gòu)，可用氣缸2閉鎖或松開。氣缸上設(shè)有齒條，與環(huán)6上的弧形齒條齒相嚙合。氣缸2的活塞桿固定在罐體8上的托架上，氣缸進氣移動時，通過齒條與弧形齒條使齒環(huán)6轉(zhuǎn)動，使罐蓋閉鎖或松開。罐蓋的打開和關(guān)閉也用氣缸驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)與工作方式與通用型臥式硫化罐相同。罐頂?shù)睦鋮s水管11用于噴淋冷卻硫化好的膠管。）

　　主要部件的設(shè)計

　　一、罐蓋

　　臥式硫化罐罐蓋的結(jié)構(gòu)形式很多，國內(nèi)絕大數(shù)采用錯齒結(jié)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠、操作方便等優(yōu)點。

　　臥式硫化罐罐蓋由蓋板及蓋緣組成。常見的蓋板形狀有無折邊的球面封頭及橢圓或碟形封頭兩種。

　　所謂無折邊球面封頭就是將碟形封頭的直邊及轉(zhuǎn)角部分去掉，只剩下球面部分。無折邊球面封頭具有制造容易、節(jié)省材料、封頭高度低、重量輕等優(yōu)點，但封頭與蓋緣焊接處要產(chǎn)生局部應(yīng)力。在確定無折邊球面的壁厚時，應(yīng)注意局部應(yīng)力。

　　罐蓋的罐緣常用ZG270-500制造。

　　錯齒式罐蓋通常有齒環(huán)轉(zhuǎn)動和罐蓋轉(zhuǎn)動兩種。

　　1．齒環(huán)轉(zhuǎn)動式的是在罐蓋與齒環(huán)上各制出數(shù)量相等的若干個矩形齒，罐蓋、齒環(huán)上的齒與齒谷一一對應(yīng)，齒谷比齒略大，以便齒從齒谷中通過。當(dāng)罐蓋與齒環(huán)相對轉(zhuǎn)動半個齒距時，罐蓋便被閉鎖。

　　2．罐蓋轉(zhuǎn)動式錯齒式罐蓋的結(jié)構(gòu)和日常家用的高壓鍋的罐蓋結(jié)構(gòu)相似。

　　罐蓋的支承裝置常用的有鉸接式和吊轉(zhuǎn)式兩種。

　　吊轉(zhuǎn)式罐蓋支承裝置，罐蓋開閉時其運動軌跡呈拋物線狀。這種結(jié)構(gòu)在開閉罐蓋時所需的占地面積較小，活動接軌也可以較短，但開閉罐蓋不易實現(xiàn)機械化?，F(xiàn)在使用較少。

　　鉸接式罐蓋支承裝置，罐蓋在邊部用鉸鏈以鉸接形式支承在罐體罐口部位的邊部，其結(jié)構(gòu)類似建筑門窗的鉸接支承方式。鉸接式罐蓋支承裝置開關(guān)罐蓋時所需要的面積較大，活動接軌也較長，但較易實現(xiàn)開關(guān)罐蓋的機械化。

　　過去，錯齒式罐蓋開關(guān)和閉鎖均采用齒輪副或蝸桿副由人工用杠桿驅(qū)動?，F(xiàn)在，則采用電機或氣缸進行驅(qū)動。

　　電動罐蓋閉鎖裝置具有工作平穩(wěn)無沖擊的優(yōu)點，在臥式硫化罐上廣泛使用。

　　氣缸驅(qū)動的罐蓋閉鎖裝置，結(jié)構(gòu)簡單，但工作時不夠穩(wěn)定，罐蓋的轉(zhuǎn)動速度會受氣壓變化的影響。

　　二、罐口密封圈

　　臥式硫化罐罐口密封圈一般都采用唇式密封圈，利用罐內(nèi)硫化介質(zhì)（如蒸汽）壓力壓住膠唇而自行密封罐口。

　　罐口密封圈常采用耐熱橡膠制造。

　　三、罐體及罐底

　　臥式硫化罐罐體及罐底一般采用碳素鋼制造。采用A3、AY3鋼板時，厚度不得大于16mm，設(shè)計壓力不大于1MPa。采用A3F、AY3F鋼板時，厚度不大于12mm，設(shè)計壓力小于0.6MPa。

　　對于較高設(shè)計壓力和較大厚度的，可采用16MnR鋼板制造。硫化罐焊縫一般采用雙面對焊。

　　臥式硫化罐的罐底（也稱封頭）一般用橢圓形封頭或碟形封頭。橢圓形封頭是由半橢圓球和高度h0的短圓筒（直邊）兩部分組成。直邊的作用是避免罐體與封頭間的環(huán)向焊縫受邊緣應(yīng)力。橢圓形封頭各點的曲率半徑雖不一樣，但半徑的變化是連續(xù)的，因而承受內(nèi)壓時，封頭內(nèi)的應(yīng)力分布沒有突變。

　　碟形封頭是由以R為半徑的球面。以r為半徑的過渡圓弧和高度為h0的直邊組成的。由于過渡圓弧與球面連接處a點的曲率半徑有突變，在內(nèi)壓作用下要產(chǎn)生很大的局部應(yīng)力，故碟形封頭的壁厚比相同條件下的橢圓形封頭的壁厚要大。

　　四、罐口

　　錯齒式罐口的結(jié)構(gòu)有固定式齒環(huán)和轉(zhuǎn)動式齒環(huán)兩種。固定式齒環(huán)的罐口靠罐蓋的轉(zhuǎn)動閉鎖。轉(zhuǎn)動式齒環(huán)的罐口，罐蓋不能轉(zhuǎn)動，靠齒環(huán)的轉(zhuǎn)動閉鎖罐蓋。齒環(huán)用兩個半圓環(huán)組成，用螺栓聯(lián)成一體。

　　罐口的材料一般用ZG270-500。

　　五、空氣循環(huán)裝置及加熱器

　　臥式硫化罐內(nèi)的空氣循環(huán)裝置不但可以提高熱交換效果，還可以使罐內(nèi)各部溫度比較均勻，從而可提高硫化制品的質(zhì)量?？諝庋h(huán)裝置系由鼓風(fēng)機及風(fēng)道兩部分組成。

　?。ü娘L(fēng)機翼輪14呈后彎曲多翼片結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速600r/min，具有噪音小、風(fēng)壓比較穩(wěn)定的特點。在風(fēng)扇翼輪轉(zhuǎn)速稍有增加時，電機負(fù)荷也不易過載。翼輪軸11由密封裝置15密封，以防內(nèi)壓泄漏。密封裝置的殼體具有冷卻水夾套，工作時通水冷卻，以降低密封裝置的溫度，并用油杯補充填料的潤滑油。風(fēng)扇翼輪14前有風(fēng)罩5及防護網(wǎng)7，用于集流和防止雜務(wù)進入翼輪。風(fēng)道由隔板2、3、6與罐體1共同構(gòu)成，氣流按圖示方向循環(huán)。在左、右、下三個風(fēng)道內(nèi)裝有圓翅形加熱器17，上風(fēng)道內(nèi)裝有排管加熱器16，用以加熱罐內(nèi)空氣。為了便于安裝及檢修加熱器16、17，蒸汽及冷凝水管都從硫化罐底進出，用填料密封。）

　　根據(jù)一般工藝要求，間接式加熱的臥式硫化罐罐內(nèi)腔工作區(qū)上、下部位溫差不應(yīng)超過4℃，硫化罐兩端溫差不應(yīng)超過8℃。直接加熱式臥式硫化罐內(nèi)腔工作區(qū)溫度差不應(yīng)超過10 ℃，這樣的溫差實際上太大，對制品質(zhì)量有影響。下圖所示為一個改進的加熱系統(tǒng)。經(jīng)改造后，溫差不大于2 ℃，蒸汽用量較一般可減少20～30%，正硫化前的升溫時間減少20～30%。

　?。ㄔ诹蚧薰薇趦?nèi)周散熱片4與罐壁之間裝有半月形內(nèi)封板5，使罐內(nèi)與內(nèi)擋板之間的空隙盡量減小，同時在內(nèi)封板5兩端各設(shè)一個有一定角度的氣流緩沖板7，用于減小氣流阻力，提高氣流速度。在百葉窗式外擋板6上設(shè)有若干上窄下寬的截流孔3，其尺寸從風(fēng)機端至進口部位逐漸增大，使與散熱片交換后的熱空氣成混合氣，在罐體各個部位的溫度達到平衡，另外采用提高循環(huán)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，使熱交換的空氣直接吹向產(chǎn)品，以提高熱交換速度。在外擋板的罐蓋端設(shè)有一個與罐體有一定空隙的半月形封板10，防止氣體從出口處大量通過。）

　　在硫化罐內(nèi)充有內(nèi)壓或在內(nèi)壓尚未排盡的情況下開啟硫化罐是件十分危險的事。為確保安全，必須設(shè)置安全裝置。傳統(tǒng)的安全裝置由設(shè)在罐口部位的旋塞閥和插入罐蓋蓋緣孔中的插銷及手柄和曲柄等構(gòu)成。開罐時，必須將插銷拔出，罐蓋才能轉(zhuǎn)動開啟。但當(dāng)拔出插銷時通過曲柄帶動旋塞閥閥芯轉(zhuǎn)動，使旋塞閥開啟，將罐內(nèi)殘余蒸汽排入大氣，待無壓后再開罐。新設(shè)計的安全裝置通常由零壓開關(guān)和限位開關(guān)組成。

　　（定位氣缸6由硫化罐零壓開關(guān)控制。當(dāng)零壓開關(guān)感知罐內(nèi)壓力小于0.01MPa時，即發(fā)出信號允許硫化罐開罐。此時定位氣缸6進氣，活塞桿5下縮，上端從定位板4的孔中脫出，下端觸動限位開關(guān)7，罐蓋1即可轉(zhuǎn)位開啟。當(dāng)硫化罐要重新開始工作時，罐蓋1必須蓋好，活塞桿5的上端依靠氣缸內(nèi)的彈簧插入定位板4的孔中，并觸動限位開關(guān)3后，硫化罐才能開始充氣正常工作。）

5　　 附屬設(shè)備

　　一、活動接軌

　　臥式硫化罐罐蓋開啟后，需要一段活動接軌把地面軌道與內(nèi)軌道連接起來，才能實現(xiàn)裝載制品用的硫化小車進出硫化罐的機械化。主要有兩種：一種是有罐蓋通過連桿牽動一段裝在移動小車上的軌道，使之實現(xiàn)接軌。另一種是鉸接活動接軌。

　　二、牽引小車

　　牽引小車是硫化罐一種專用的軌道小車，用于將裝載半成品的硫化小車推入硫化罐內(nèi)，硫化結(jié)束后，又將硫化小車從硫化罐內(nèi)拉出。牽引小車在膠鞋、膠管廠里使用較多。

　　第四節(jié) 膠管硫化罐的生產(chǎn)線

　　膠管生產(chǎn)線主要由臥式硫化罐、卷揚機、牽引小車、硫化小車、和活動接軌等組成。

　?。ň頁P機8由電機12經(jīng)減速器7傳動，可作正反向運轉(zhuǎn)，并可用制動器6迅速停車。卷揚機的鋼絲繩兩端連接在牽引小車4上。卷揚機8作正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，牽引小車4就前進或后退。硫化罐前裝有活動接軌10，隨著硫化罐罐蓋的開啟，將罐內(nèi)外的軌道連接起來。硫化小車系由型鋼焊接而成，并可按硫化的膠管長度需要拼接起來。牽引小車4上裝有自動掛鉤裝置，掛鉤平時處于升起狀態(tài)，只是在成品出罐、半成品進罐時，掛鉤才下降鉤住硫化小車。該裝置的缺點是牽引小車與硫化小車掛鉤連接時沖擊大。這樣的生產(chǎn)線可使膠管硫化過程中進出罐作業(yè)實現(xiàn)機械化。）

6　　事故預(yù)防

　　1．應(yīng)對職工加強安全教育和培訓(xùn)，操作工要嚴(yán)格遵守工藝流程和勞動紀(jì)律，要嚴(yán)格按安全技術(shù)操作規(guī)程操作。企業(yè)管理人員要了解壓力容器基本知識和法律法規(guī)，硫化罐操作工要經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)持證上崗。

　　2．使用單位應(yīng)嚴(yán)格遵守國家有關(guān)壓力容器法律、規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)，在硫化罐上安裝安全連鎖報警裝置，以防止由于操作人員誤操作發(fā)生事故。要選購有設(shè)計、制造資格單位設(shè)計、制造的產(chǎn)品。定期進行檢驗檢測，保證罐、安全閥、壓力表、快開門報警裝置安全有效使用。硫化罐的修理和改造，應(yīng)遵守壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察的規(guī)定，保證其結(jié)構(gòu)和強度，滿足安全使用要求。企業(yè)要制定完善設(shè)備管理制度，不得隨意改裝壓力容器。禁止明火，做好接地，防止產(chǎn)生靜電。硫化罐必須經(jīng)質(zhì)檢部門登記注冊發(fā)證后投運。

　　3．在生產(chǎn)前，必須對硫化罐進行細(xì)致檢查，并清除罐內(nèi)障礙雜物，把好進料質(zhì)量。原料和成品堆放要符合安全要求。罐蓋緊固，螺釘應(yīng)齊全，完好無損。設(shè)備的附屬儀表、信號、壓力表、安全閥應(yīng)定期校驗。機械軸承等裝飾按規(guī)定加油潤滑。硫化罐有漏氣，壓力表和安全閥失靈以及其他不正常情況時嚴(yán)禁繼續(xù)工作。嚴(yán)格控制投料量、速度、順序、溫度、壓力等，嚴(yán)格按照硫化工藝要求加溫加壓，防止罐內(nèi)溫度、壓力急劇增高，超溫差壓。嚴(yán)禁設(shè)備帶病運行。

　　4．物料進出罐時，過橋鐵軌要放平擺正，小車過軌輕拉穩(wěn)推，不準(zhǔn)快速碰撞，防止傾倒傷人。進罐后保險鐵塊卡牢。即使排氣補氣，減少易燃易爆混合氣體含量。放氣時，蒸汽壓力降到零位，確認(rèn)無殘余壓力時才可以打開中間和入口的封閉器，否則嚴(yán)禁打開罐蓋。罐蓋合縫時要把螺母均勻擰緊，不可有漏氣現(xiàn)象。進氣要緩慢，注意觀察壓力表讀數(shù)，注意壓力表是否失靈。在工作中如發(fā)現(xiàn)管路、閥門、儀表及罐體有強烈漏氣等故障時，應(yīng)立即關(guān)閉閥門，并打開排氣閥門，及時報修。

　　5．工作中要精力集中，堅守崗位，時刻注意設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，以及周圍的安全情況。硫化時，操作工人應(yīng)在硫化罐側(cè)面巡視，禁止立在罐蓋前面、機頭后面及罐蓋合縫處，并注意閥門和管接頭處，防止蒸汽沖出傷人。工作時不允許離人。裝、出罐時要和行車工密切配合，要遵守掛鉤工安全操作規(guī)程。

　　6．工作結(jié)束要切斷電源開關(guān)，檢查所有的按鈕、手柄是否在零位；關(guān)閉蒸汽、水等所有閥門，打開回水閥門。認(rèn)真做好工藝和交接記錄。禁止在硫化罐內(nèi)休息和晾衣物。嚴(yán)禁空罐烘烤其他物品。

　　7．遇到異常情況時，應(yīng)采取應(yīng)急措施，及時報告，必要時撤離現(xiàn)場。

　　通過采取上述安全措施時，傳統(tǒng)硫化罐設(shè)備進行橡膠制品硫化，一定能避免和減少爆炸事故的發(fā)生。但隨著人們對硫化工藝進行改進，采用*的蒸汽/氮氣硫化介質(zhì)方式，運用自控溫度、壓力等機電一體化技術(shù)，進一步提高現(xiàn)有設(shè)備的可靠性、可操作性和自動化水平，橡膠硫化將更加安全。