El 16 de abril, en el Foro de Tecnología de Fundición de Aluminio de la Conferencia de la Industria del Aluminio y la Exposición de la Industria del Aluminio AICE 2025 SMM (20.ª), copatrocinado por SMM Information & Technology Co., Ltd., SMM Metal Trading Center y Shandong Aisi Information Technology Co., Ltd., y organizado conjuntamente por Zhongyifeng Jinyi (Suzhou) Technology Co., Ltd. y Lezhi County Qianrun Investment Service Co., Ltd., He Xiangwen, ingeniero jefe del Departamento de Procesos de China Nonferrous Metals Processing Technology Co., Ltd., habló sobre la innovación y la aplicación de la tecnología de procesamiento de aluminio de proceso corto.
01 Introducción a la tecnología de procesamiento de aluminio de proceso corto
1.1 Introducción a la tecnología de procesamiento de aluminio de proceso corto
Definición de la tecnología de proceso corto:
La tecnología de proceso corto se refiere al proceso de producción directa del producto deseado a partir de aluminio líquido, omitiendo algunos pasos intermedios de los procesos tradicionales, como la fundición y laminación directas del aluminio líquido en láminas delgadas, lo que reduce el consumo de energía y el tiempo de producción. Este proceso se caracteriza por un flujo corto, bajo consumo de energía y alta eficiencia de producción, cumpliendo con las demandas de la industria moderna de procesamiento de aluminio en cuanto a eficiencia, ahorro de energía y protección ambiental.
Ventajas de la tecnología de proceso corto:
Reducción del consumo de energía:
En el procesamiento tradicional del aluminio, el aluminio líquido pasa por múltiples pasos de enfriamiento y recalentamiento, lo que resulta en un alto consumo de energía. La tecnología de proceso corto elimina estos pasos, produciendo productos directamente a partir de aluminio líquido, lo que reduce significativamente el consumo de energía.
Mejora de la eficiencia de producción:
Al omitir los pasos intermedios, se acorta el ciclo de producción y se mejora la eficiencia de producción, lo que permite una respuesta más rápida a las demandas del mercado.
Estado actual de la aplicación de la tecnología de proceso corto:
Actualmente, la aplicación de la tecnología de proceso corto en la industria del procesamiento del aluminio está aumentando gradualmente, especialmente en la producción de láminas delgadas, tiras y otros productos, donde muestra ventajas significativas. Por ejemplo, algunas empresas utilizan la tecnología de proceso corto para producir láminas de aluminio para automóviles, láminas de aluminio y láminas de aluminio de las series 1, 3 y 8 en general, no solo mejorando la eficiencia de producción, sino también reduciendo los costos.
Este debate se centra en la producción de materiales en láminas y tiras, ya que su proceso de producción suele ser el más largo, el que consume más energía y el que requiere la mayor inversión en el procesamiento del aluminio.
1.1 Principales tecnologías de procesamiento de aluminio de proceso corto
Proceso de fundición y laminación en rodillos gemelos, proceso de fundición y laminación continua de micromolino, proceso de fundición y laminación continua Hazelett
1.2 Principales equipos para la tecnología de proceso corto
02 Innovación y desarrollo del proceso de fundición y laminación en rodillos gemelos
2.1 Línea de producción típica de fundición y laminación
Colada en rodillos gemelos: La colada en rodillos gemelos solidifica el aluminio líquido en tiras de colada y laminación, con espesores de tira comunes que van de 5 a 12 mm (los espesores de tira de colada y laminación rápida van de 3 a 8 mm), y las series de aleaciones comunes incluyen 1XXX, 3XXX, 8XXX y algunas 5XXX.
2.1 Configuración principal de la línea de producción de fundición y laminación
Nota: La configuración anterior omite instalaciones auxiliares como dispositivos de agitación electromagnética, dispositivos de tratamiento en línea, eliminación de polvo y dispositivos de desgasificación junto al horno.
2.2 Principales métodos de diseño de la línea de producción de fundición y laminación
Diseño en espejo de coladoras adyacentes:
Ventajas: Las líneas de colada adyacentes pueden ser gestionadas por un solo equipo, lo que reduce el número de personal.
Diseño en la misma dirección de coladoras adyacentes:
Ventajas: Los componentes del equipo de colada pueden compartirse, lo que reduce el número de piezas de repuesto.
2.3 Clasificación de hornos de fundición/hornos de mantenimiento
2.4 Tecnologías innovadoras en el proceso de fundición y laminación
►Innovación en la tecnología de rodillos de colada: La aplicación de nuevos materiales de rodillos de colada y tecnologías de tratamiento superficial ha mejorado la vida útil de los rodillos de colada y la calidad de las bobinas de colada y laminación. Por ejemplo, los rodillos de colada fabricados con materiales nanocompuestos o manguitos de rodillos de cobre tienen una mayor conductividad térmica y resistencia al desgaste.
►Innovación en la tecnología de control del proceso de fundición y laminación: La aplicación de sistemas de control automatizado en el proceso de fundición y laminación ha logrado un control preciso del proceso. A través de sensores y tecnología informática, los parámetros como la temperatura del aluminio líquido, la composición y la velocidad de los rodillos de colada se monitorean en tiempo real y se ajustan automáticamente para garantizar una calidad estable de las bobinas de colada y laminación.
►Innovación en la tecnología de purificación de aluminio líquido: Las tecnologías avanzadas de purificación de aluminio líquido, como la agitación electromagnética, el tratamiento ultrasónico y la filtración fina, eliminan eficazmente las impurezas y los gases del aluminio líquido, mejorando la pureza de las bobinas de colada y laminación y alterando su tamaño de grano. La aplicación de estas tecnologías ha mejorado significativamente las propiedades mecánicas y la calidad superficial de las bobinas de colada y laminación.
2.5 Optimización y mejora del proceso de fundición y laminación
►Desarrollo inteligente del proceso de fundición y laminación: Las tecnologías inteligentes se aplicarán más ampliamente en el proceso de fundición y laminación. A través de tecnologías de inteligencia artificial y big data, se logrará el control y la optimización inteligentes del proceso de fundición y laminación.
►Desarrollo del proceso de fundición y laminación de alta precisión: Con el aumento de las demandas del mercado, los procesos de fundición y laminación de alta precisión se convertirán en una tendencia futura. Al optimizar aún más los parámetros del proceso y la tecnología del equipo, se producirán bobinas de colada y laminación más delgadas y uniformes. Se añadirá un sistema de ajuste de la holgura de los rodillos para el ajuste automático de la holgura de los rodillos antes de la fundición y laminación. Dependiendo del grado de aleación, se añadirá una funcionalidad de fresado de bordes para reducir la fisuración a gran escala de las tiras de colada y laminación.
►Desarrollo verde del proceso de fundición y laminación: El desarrollo verde es una elección inevitable para el proceso de fundición y laminación. Se adoptarán procesos y equipos de producción más respetuosos con el medio ambiente para reducir el consumo de energía y la contaminación ambiental, como el uso de refinación con gas en lugar de agentes refinadores de partículas sólidas.
03 Innovación y desarrollo del proceso de fundición y laminación continua
3.1 Configuración del proceso de fundición y laminación continua de micromolino
•La tecnología de micromolino combina la fundición y la laminación en un solo proceso, utilizando enfriamiento rápido de rodillos gemelos durante la fundición. Se realiza fundición y laminación a alta velocidad en horizontal, resolviendo el problema de segregación central y las limitaciones de velocidad de producción de las tecnologías tradicionales de fundición y laminación.
•El micromolino tiene una velocidad de producción más rápida, lo que requiere un suministro oportuno y suficiente de aluminio líquido para la sección de fundición. Por lo tanto, el horno suele ser más grande y tiene al menos dos unidades intercambiables, preferiblemente utilizando aluminio líquido como materia prima principal. El rendimiento de la desgasificación y filtración en línea también es correspondientemente mayor, generalmente coincidiendo con el suministro de aluminio líquido.
3.1 Introducción al proceso de fundición y laminación continua de micromolino
•Alcoa anunció oficialmente la producción comercial de la tecnología de micromolino a finales de 2015. Actualmente, solo hay dos líneas piloto, ubicadas en las plantas de San Antonio y Reno.
•Esta tecnología es adecuada para producir aleaciones de las series 5XXX y 6XXX. El ancho del producto colado puede superar los 1.700 mm, con un espesor que generalmente oscila entre 2 y 7 mm, una velocidad de colada de 27 a 61 m/min y una temperatura de la palanquilla colada de 567 °C, que puede laminarse aún más en láminas delgadas de 1 a 4 mm mediante un laminador continuo (datos de la planta de San Antonio).
•El producto principal es la pieza en bruto para paneles internos y externos de automóviles, siendo su mayor ventaja la capacidad de reemplazar los paneles de automóviles actualmente producidos mediante laminación en caliente.
3.1 Características del proceso de fundición y laminación continua de micromolino
•Flujo de proceso corto: La laminación en caliente tradicional de palanquillas tarda aproximadamente 20 días en convertir la masa fundida de aluminio en bobinas, mientras que el micromolino lo completa en solo 20 minutos.
•Pequeña huella, bajo consumo de energía: La huella es de 1/4 de las líneas tradicionales de laminación en caliente, y el consumo de energía es de 1/2.
•Rendimiento superior del producto: La alta velocidad de solidificación mejora enormemente la microestructura, lo que resulta en granos finos. La conformabilidad es un 40 % mayor y la resistencia es un 30 % mayor que las láminas de aluminio para automóviles tradicionales, proporcionando una mayor flexibilidad de diseño y un mejor rendimiento del vehículo para los clientes.
3.2 Configuración del proceso de fundición y laminación continua Hazelett
•La tecnología de fundición y laminación continua Hazelett consiste en fundición y laminación continua, siendo la fundición continua el núcleo. Durante la fundición, la masa fundida de aluminio entra en una cavidad del molde formada por dos cintas de acero completamente tensadas y dos cadenas de bloques metálicos rectangulares que pueden moverse según los requisitos de ancho. Las cintas de acero y las cadenas de bloques metálicos se mueven simultáneamente, y el agua de enfriamiento enfría indirectamente las cintas de acero para solidificar la masa fundida en la cavidad del molde, completando la fundición.
•La fundición y laminación continua Hazelett tiene una mayor capacidad de producción por hora que el micromolino, lo que requiere un suministro oportuno y suficiente de aluminio líquido para la sección de fundición. Por lo tanto, el horno suele ser más grande y tiene al menos 3-4 unidades intercambiables, preferiblemente utilizando aluminio líquido como materia prima principal. El rendimiento de la desgasificación y filtración en línea también es correspondientemente mayor, generalmente coincidiendo con el suministro de aluminio líquido.
3.2 Introducción al proceso de fundición y laminación continua Hazelett
•A nivel nacional, Longding Aluminum en Luoyang, Henan (puesta en marcha en 2012) y Liansheng Light Alloy en Mongolia Interior (puesta en marcha en 2016) introdujeron cada una una línea de producción de láminas y tiras de aluminio Hazelett.
•Este método tiene una velocidad de fundición rápida y se combina con laminadores posteriores. Los productos principales son piezas en bruto para laminación de láminas de aluminio y productos de las series 1XXX, 3XXX, 8XXX y algunos 4XXX, 5XXX, 6XXX en general. El espesor del producto colado generalmente oscila entre 16 y 50 mm, con una velocidad de fundición de 3 a 8 m/min, que puede laminarse aún más en láminas delgadas con espesores de 1,0 a 7,0 mm y anchos de 1.300 a 1.935 mm.
•Los productos principales que se pueden producir incluyen láminas de aluminio para envases, tiras para cables, láminas de aluminio para contenedores y láminas de aluminio para aire acondicionado.
3.2 Características del proceso de fundición y laminación continua Hazelett
•Depósito de alimentación de aluminio líquido completamente cerrado, manteniendo un flujo de aluminio líquido natural y estable.
•La punta de la boquilla de alimentación está fabricada con material cerámico especial con buena estabilidad térmica, lo que permite que los gases liberados del aluminio líquido permeen a través de la punta de la boquilla.
•Las cintas de acero tienen una buena estabilidad y se precalientan a 150 °C por inducción.
•Se utilizan rodillos de soporte magnéticos de alta resistencia para suprimir la deformación térmica local.
•Se aplican revestimientos especiales a la superficie de contacto entre la palanquilla colada y las cintas de acero enfriadas por agua en continuo movimiento.
•Se inyecta gas inerte en la cavidad del molde a través de las partes superior e inferior de la punta de la boquilla, lo que permite ajustar la velocidad de enfriamiento de la cinta de acero según sea necesario.3.3 Otros procesos de colada continua y laminación
1. Máquina Kaiser de colada continua y laminación de micro cinta gemela
•Es una mejora de la línea de colada continua y laminación Hazelett, inicialmente diseñada para la producción especializada de material para cuerpos de latas.
•Sin embargo, la estabilidad y uniformidad de la calidad de su material para latas son muy inferiores a las de las piezas en bruto laminadas en caliente, por lo que no ha sido ampliamente adoptada.
2. Máquina de colada continua y laminación según el método Launa (Caster II)
•El principio de colada es esencialmente el mismo que el de la línea de colada continua y laminación Hazelett, con la diferencia de que las superficies superior e inferior de la cavidad del molde no son cintas de acero, sino bloques de enfriamiento que se mueven en la misma dirección.
•Se utiliza principalmente para la producción de bobinas laminadas en caliente para tiras de lámina de aluminio laminada en frío, pero también es inestable en las piezas en bruto de tiras para latas, por lo que no presenta diferencias fundamentales en comparación con la colada continua y laminación Hazelett.
3. Máquina MAN de colada continua y laminación (Reino Unido)
•El aluminio líquido entra en la cavidad del molde formada por una cinta de acero y un anillo de ranura del molde montado en una rueda de cristalización. El calor se elimina mediante la cinta de acero y el anillo de ranura del molde, solidificando el aluminio, que luego se exporta por la salida a medida que la rueda de cristalización gira, entrando en los laminadores posteriores.
•El ancho del producto de estas líneas de producción generalmente no supera los 500 mm, con un espesor de aproximadamente 20 mm, y las bobinas laminadas en caliente tienen un espesor de 2,5 mm para laminación en frío, lo que limita su adopción.
3.4 Innovación en el proceso de colada continua y laminación
Innovación en la tecnología de colada: Se adoptan diferentes tecnologías de colada mediante la optimización de la estructura de la boquilla, la estructura de la cavidad de enfriamiento y los parámetros de colada para mejorar la calidad de la colada y la eficiencia de la producción. Por ejemplo, se utilizan nuevos materiales y estructuras de boquilla para permitir un flujo más uniforme del aluminio líquido hacia el área del molde de colada; se utilizan diferentes formas de cavidades de enfriamiento para mejorar la capacidad de enfriamiento de la colada continua.
Innovación en la tecnología de laminación: Se adopta una tecnología de laminación avanzada para mejorar la calidad de las tiras mediante la optimización de la estructura de los laminadores y los parámetros de laminación. Por ejemplo, se utilizan laminadores en caliente y laminadores en frío de múltiples cajas para controlar con precisión el espesor y la calidad superficial de las tiras.
Innovación en la tecnología de control de automatización: Se emplean sistemas de control altamente automatizados para monitorear y controlar en tiempo real diversos parámetros en los procesos de colada y laminación mediante sensores y tecnología informática. Por ejemplo, se utilizan los sistemas de control automático del espesor (AGC) y de control automático de la planicidad (AFC) para controlar con precisión el espesor y la planicidad de las tiras.
Innovación en la tecnología de enfriamiento: Se utiliza una tecnología de enfriamiento avanzada para mejorar la eficiencia del enfriamiento mediante la optimización de la estructura y los parámetros del sistema de enfriamiento. Por ejemplo, se aplica la tecnología de enfriamiento multipunto para garantizar un enfriamiento uniforme de las tiras en diferentes posiciones.
04 Conclusión
4.1 Conclusión
Aplicabilidad: La tecnología de colada de proceso corto se compara con la ruta de proceso que requiere laminación en caliente para la apertura de palanquillas. Al integrar estrechamente la fundición y colada con la laminación posterior, produce productos cercanos a los productos finales de las plantas de procesamiento de aluminio, lo que la hace altamente adecuada para la producción a gran escala de productos únicos.
Ventajas: Bajo consumo energético integral, pequeña huella de carbono, bajo costo unitario y ocupación mínima de personal.
Desventajas: El rendimiento del producto aún necesita mejorar, y la variedad de productos debe aumentar.
Aunque la tecnología de proceso corto no puede reemplazar completamente a la laminación en caliente, sus ventajas en la producción de ciertos productos únicos a gran escala siguen siendo significativas. Por lo tanto, ¡es imperativo desarrollar vigorosamente la tecnología de proceso corto!
4.2 Conclusión
Haga clic para ver el informe especial sobre la Conferencia de la Industria del Aluminio y la Exposición de la Industria del Aluminio AICE 2025 SMM (20ª edición)
