科创中国

一、项目意义：

建筑钢结构作为国家大力推进的绿色建筑形式，近年获得快速增长。然而目前建筑钢结构涂装仍普遍延用人工喷涂和自然干燥的作业方式，耗时长、污染大、质量差，制约了钢结构产业的发展，尤其是喷漆造成的严重污染，导致许多企业停产整顿。由于建筑钢构工件长、规格多、批量小、阴角难喷涂的特点，实现自动流水线生产有很大难度，目前国内无自动流水线生产的先例。国外有利用机器人喷涂和分批次烘干固化的半自动涂装方式，但没有组成闭环式连续流水线和自适应柔性生产，生产效率和效益都不理想。在汽车、电子等行业有比较成熟的机器人自动喷涂技术，但由于喷涂机器人结构复杂，设备成本和喷涂工艺成本大，限制了在建筑钢结构领域的应用。目前除本成果外，国内外均没有针对建筑钢结构的闭环式自动喷涂生产线。因此，开发和推广钢结构高效喷涂、快速干燥、环保节能的自动涂装生产线，是当前钢构行业生死攸关的技术痛点和急待填补的技术空白。

二、技术优势：

主要技术创新点1、研发了全闭环式低成本、高效率的自动钢构件涂装生产线，实现涂装全过程自动化，填补了行业空白。（1）组成物流输送-上件-前处理-喷涂-烘干-下件的闭环式喷涂生产线并实现全过程自动化。（2）研究开发涂装新工艺：“湿碰湿”技术，底漆喷涂后静置流平10-15分钟，直接喷面漆，节约上面漆前的烘干过程，减少能源消耗和投资；“静电喷涂技术”，大幅提高了喷涂质量和工作效率，降低油漆损耗。“干式漆雾捕集技术”，喷漆室环保效果达到国际领先水平。2、研发了双室双压结构和多层漆雾捕集的干式喷漆室，喷涂室漆雾捕集技术和环保效果达到国际领先水平。创新性的设计双室双压结构，利用内室、外室、环境三者压差来实现空气双向隔离，保证在不关闭喷漆室进出口情况下，工件连续进出无废气泄漏。采用折流过滤器、文丘里纸质过滤器、过滤棉吸收和活性炭吸收的四层过滤的干式漆雾收集技术来收集漆雾和有害气体，达到十分理想的环保效果。3、国内外率先研制出适应建筑钢构件特点和连续式涂装作业要求，具备自组合自适应功能的同步上下件机器人系统，解决了建筑钢构件悬挂吊装与同步上下件的难题。建筑用型钢构件截面形状各异（常见C型、Z型、L型、H型等），尺寸变化大(一般2—10米)，单件重量区间大（一般10—160Kg），普通多轴机器人无法满足工艺要求。本项目针对建筑型钢的形貌特征，设计一种基于翻转机械手的多件自动组合上下件装置，同时建立型钢尺寸规格与完整零件特征智能识别系统，实现上下件系统的自感知、自选择、自定位、自组合和同步上下件，提高输送料系统的通用性和涂装生产线的输送效率。4、研究并解决了型钢喷涂中阴角喷涂困难和型钢专用涂料醇酸漆不适于静电喷涂的难题，开发了型钢静电喷涂工艺和设备。静电喷涂是提高漆膜质量，消除阴角缺陷，提高油漆利用率的有效方法，但建筑钢结构用专用油漆醇酸漆因自身分子结构和极性弱的特点，尚未有静电喷涂的先例。本成果研究开发了一种适合醇酸漆静电喷涂的涂料参数配合和理想的混合型稀释剂，同时开发适用于酸酸漆静电喷涂的静电发生器。

三、应用前景

我国钢结构产业，尤其是建筑钢结构产业面临爆发式增长机遇，钢结构涂装自动线推广后将产生超过800亿的潜在市场，为项目推广应用与产业化创造了广阔前景。钢结构涂装自动线攻克了制约钢结构产业发展的瓶颈，有利于钢结构市场加快成长，释放巨大用钢需要，促进钢铁行业化解过剩产能，实现持续健康发展。有利于钢结构建筑推广普及，助力“美丽中国”建设。建筑钢结构是未来钢结构行业发展的主要方向，增长空间巨大。目前我国钢结构建筑在总的建筑规模中的比重不到5%，而发达国家钢结构建筑在整个建筑中所占比重达到30%～50%，其中西方主要发达国家如美国、英国、日本等国，其钢结构建筑占建筑总面积的比重已经达到甚至超过50%。本成果的价值不仅在钢结构行业使用，更大的价值是向建材加工、造船、机械制造、家具等行业推广转化，因此本成果有巨大的推广应用需求和良好的产业化前景。

四、社会与经济效益

（1）缩短生产周期，大幅提高涂装生产效率。涂装时间从168小时缩短至2小时内，大大缩短了涂装生产周期，更好的满足施工工期要求，同时自动涂装线大幅提高了涂装生产效率。（2）降低材料消耗、节约成本，显著提升涂装生产经济效益。油漆利用率提高30%以上，总利用率达到85%以上，同时节约了大量人工成本。（3）扩大产能，增加新产品，形成新的产值和利润增长极。项目投产后，除产能扩大的收益外，通过销售成套涂装生产线，可为企业带来数以亿计的巨大收益。（4）降低废气排放，改善劳动环境，极大提高环保效益。喷漆室VOCs排放小于18mg/m3，废气排放低于国家行业最低排放标准，同时由于采取干式漆雾收集方式，避免了湿式收集造成的污水二次污染。另外自动喷涂线把工人从繁重的劳动和恶劣的环境中解放出来，取得环保和劳保双收益。（5）推进绿色制造，促进产业升级，获得良好社会效益。彻底改变了钢结构涂装手工操作和自然干燥的落后面貌，提高了钢结构涂装技术水平，适应钢结构规模化、绿色化、专业化的生产要求，促进传统钢构制造业产业升级；根本改变钢结构涂装“高污染、高损耗、高劳动强度,低效率、低质量、低附加值”的三高三低现状，有效提升企业经济效益和社会效益；引领、带动其它涂装行业推行绿色、低碳的建设理念，其技术可在有关涂装行业推广应用，促进涂装行业的整体技术进步；有效促进化解钢铁行业产能过剩，推动绿色钢结构建筑的发展，带动产业链中钢材生产、钢结构设计、构件加工及制作、建筑安装以及相关联产业的共同发展。

五、转化需求

（1）本成果技术成熟，市场需求大，但项目大面积推广资金投入较大，需要政府给予一定的政策和资金扶持。（2）本技术成果也可在其它涂装行业、制造加工行业应用，但需要做进一步的针对性研究。（3）本成果中部分技术是以C型钢和醇酸性为对象，需要在进一步适应性研究基础上，成果技术向不同规格形貌、不同涂料的通用化涂装全面扩展。