Le 16 avril, lors du Forum sur les technologies de coulée d'aluminium de la Conférence de l'industrie de l'aluminium et de l'Exposition de l'industrie de l'aluminium AICE 2025 SMM (20e édition), co-organisé par SMM Information & Technology Co., Ltd., SMM Metal Trading Center et Shandong Aisi Information Technology Co., Ltd., et co-organisé par Zhongyifeng Jinyi (Suzhou) Technology Co., Ltd. et Lezhi County Qianrun Investment Service Co., Ltd., He Xiangwen, ingénieur en chef du Département des procédés de China Nonferrous Metals Processing Technology Co., Ltd., a discuté de l'innovation et de l'application des technologies de transformation de l'aluminium par procédé court.
01 Aperçu des technologies de transformation de l'aluminium par procédé court
1.1 Aperçu des technologies de transformation de l'aluminium par procédé court
Définition de la technologie de procédé court :
La technologie de procédé court fait référence au processus de production directe du produit souhaité à partir de l'aluminium liquide, en omettant certaines étapes intermédiaires des procédés traditionnels, telles que la coulée directe et le laminage de l'aluminium liquide en feuilles minces, réduisant ainsi la consommation d'énergie et le temps de production. Ce processus se caractérise par un flux court, une faible consommation d'énergie et une grande efficacité de production, répondant aux exigences modernes de l'industrie de la transformation de l'aluminium en matière d'efficacité, d'économies d'énergie et de protection de l'environnement.
Avantages de la technologie de procédé court :
Réduction de la consommation d'énergie :
Dans la transformation traditionnelle de l'aluminium, l'aluminium liquide subit plusieurs étapes de refroidissement et de réchauffement, entraînant une forte consommation d'énergie. La technologie de procédé court élimine ces étapes, en produisant directement des produits à partir de l'aluminium liquide, réduisant ainsi considérablement la consommation d'énergie.
Amélioration de l'efficacité de production :
En omettant les étapes intermédiaires, le cycle de production est raccourci et l'efficacité de production est améliorée, permettant une réponse plus rapide aux demandes du marché.
État actuel de l'application de la technologie de procédé court :
Actuellement, l'application de la technologie de procédé court dans l'industrie de la transformation de l'aluminium augmente progressivement, en particulier dans la production de feuilles minces, de bandes et d'autres produits, où elle présente des avantages significatifs. Par exemple, certaines entreprises utilisent la technologie de procédé court pour produire des feuilles d'aluminium automobile, des feuilles d'aluminium pour l'emballage et des feuilles d'aluminium générales des séries 1, 3 et 8, améliorant non seulement l'efficacité de production mais également réduisant les coûts.
Cette discussion se concentre sur la production de tôles et de bandes, car leur processus de production est généralement le plus long, le plus énergivore et nécessite les investissements les plus élevés dans la transformation de l'aluminium.
1.1 Principales technologies de transformation de l'aluminium par procédé court
Procédé de coulée et de laminage à deux cylindres, procédé de coulée et de laminage continu Micromill, procédé de coulée et de laminage continu Hazelett
1.2 Principaux équipements pour la technologie de procédé court
02 Innovation et développement du procédé de coulée et de laminage à deux cylindres
2.1 Ligne de production typique de coulée et de laminage
Coulée à deux cylindres : La coulée à deux cylindres solidifie l'aluminium liquide en bandes coulées et laminées, avec des épaisseurs de bandes courantes allant de 5 à 12 mm (les épaisseurs de bandes coulées et laminées rapides vont de 3 à 8 mm), et les séries d'alliages courantes comprennent 1XXX, 3XXX, 8XXX et certaines 5XXX.
2.1 Configuration principale de la ligne de production de coulée et de laminage
Remarque : La configuration ci-dessus omet les installations auxiliaires telles que les dispositifs de brassage électromagnétique, les dispositifs de traitement en ligne, l'épuration des poussières et les dispositifs de dégazage côté four.
2.2 Principales méthodes de disposition de la ligne de production de coulée et de laminage
Disposition en miroir des coulées adjacentes :
Avantages : Les lignes de coulée adjacentes peuvent être gérées par une seule équipe, réduisant ainsi le nombre de personnel.
Disposition dans le même sens des coulées adjacentes :
Avantages : Les composants des équipements de coulée peuvent être partagés, réduisant ainsi le nombre de pièces de rechange.
2.3 Classification des fours de fusion/fours de maintien
2.4 Technologies innovantes dans le procédé de coulée et de laminage
►Innovation dans la technologie des cylindres de coulée : L'application de nouveaux matériaux de cylindres de coulée et de technologies de traitement de surface a amélioré la durée de vie des cylindres de coulée et la qualité des bobines coulées et laminées. Par exemple, les cylindres de coulée fabriqués à partir de matériaux nano-composites ou de manchons de cylindres en cuivre présentent une conductivité thermique et une résistance à l'usure plus élevées.
►Innovation dans la technologie de contrôle du procédé de coulée et de laminage : L'application de systèmes de contrôle automatisés dans le procédé de coulée et de laminage a permis un contrôle précis du processus. Grâce à des capteurs et à la technologie informatique, des paramètres tels que la température de l'aluminium liquide, la composition et la vitesse des cylindres de coulée sont surveillés en temps réel et ajustés automatiquement pour garantir une qualité stable des bobines coulées et laminées.
►Innovation dans la technologie de purification de l'aluminium liquide : Des technologies avancées de purification de l'aluminium liquide, telles que le brassage électromagnétique, le traitement par ultrasons et la filtration fine, éliminent efficacement les impuretés et les gaz de l'aluminium liquide, améliorant ainsi la pureté des bobines coulées et laminées et modifiant leur taille de grain. L'application de ces technologies a considérablement amélioré les propriétés mécaniques et la qualité de surface des bobines coulées et laminées.
2.5 Optimisation et amélioration du procédé de coulée et de laminage
►Développement intelligent du procédé de coulée et de laminage : Les technologies intelligentes seront plus largement appliquées dans le procédé de coulée et de laminage. Grâce aux technologies de l'intelligence artificielle et du Big Data, un contrôle intelligent et une optimisation du procédé de coulée et de laminage seront réalisés.
►Développement du procédé de coulée et de laminage de haute précision : Avec les demandes croissantes du marché, les procédés de coulée et de laminage de haute précision deviendront une tendance future. En optimisant davantage les paramètres du processus et la technologie des équipements, des bobines coulées et laminées plus minces et plus uniformes seront produites. Ajout d'un système de réglage de l'entrefer pour un réglage automatique de l'entrefer avant la coulée et le laminage. Selon la nuance de l'alliage, ajout d'une fonctionnalité de fraisage des bords pour réduire la fissuration à grande surface des bandes coulées et laminées.
►Développement vert du procédé de coulée et de laminage : Le développement vert est un choix inévitable pour le procédé de coulée et de laminage. Des processus et des équipements de production plus respectueux de l'environnement seront adoptés pour réduire la consommation d'énergie et la pollution de l'environnement, tels que l'utilisation du raffinage au gaz au lieu des agents de raffinage à particules solides.
03 Innovation et développement du procédé de coulée et de laminage continu
3.1 Configuration du procédé de coulée et de laminage continu Micromill
•La technologie Micromill combine la coulée et le laminage en un seul processus, en utilisant un refroidissement à grande vitesse à deux cylindres pendant la coulée. La coulée et le laminage à grande vitesse sont effectués horizontalement, résolvant ainsi le problème de ségrégation centrale et les limitations de vitesse de production des technologies traditionnelles de coulée et de laminage.
•Micromill présente une vitesse de production plus rapide, nécessitant un approvisionnement en aluminium liquide opportun et suffisant pour la section de coulée. Par conséquent, le four est généralement plus grand et dispose d'au moins deux unités interchangeables, de préférence en utilisant l'aluminium liquide comme matière première principale. Le débit de dégazage et de filtration en ligne est également correspondamment plus important, correspondant généralement à l'approvisionnement en aluminium liquide.
3.1 Aperçu du procédé de coulée et de laminage continu Micromill
•Alcoa a officiellement annoncé la production commerciale de la technologie Micromill d'ici la fin de 2015. Actuellement, il n'existe que deux lignes pilotes, situées dans les usines de San Antonio et de Reno.
•Cette technologie convient à la production d'alliages des séries 5XXX et 6XXX. La largeur du produit coulé peut dépasser 1 700 mm, avec une épaisseur allant généralement de 2 à 7 mm, une vitesse de coulée de 27 à 61 m/min et une température de la billette coulée à 567 °C, qui peut être ensuite laminée en feuilles minces de 1 à 4 mm par un laminoir continu (données de l'usine de San Antonio).
•Le produit principal est la pièce brute pour les panneaux intérieurs et extérieurs automobiles, avec le plus grand avantage étant la capacité de remplacer les panneaux automobiles actuellement produits par laminage à chaud.
3.1 Caractéristiques du procédé de coulée et de laminage continu Micromill
•Flux de processus court : Le laminage à chaud traditionnel des brames prend environ 20 jours pour convertir la coulée d'aluminium en bobines, tandis que Micromill accomplit cela en seulement 20 minutes.
•Faible encombrement au sol, faible consommation d'énergie : L'encombrement au sol est de 1/4 des lignes de laminage à chaud traditionnelles, et la consommation d'énergie est de 1/2.
•Performances supérieures du produit : Une vitesse de solidification élevée améliore considérablement la microstructure, entraînant des grains fins. La formabilité est de 40 % plus élevée et la résistance est de 30 % plus élevée que celle des feuilles d'aluminium automobiles traditionnelles, offrant une plus grande flexibilité de conception et de meilleures performances du véhicule pour les clients.
3.2 Configuration du procédé de coulée et de laminage continu Hazelett
•La technologie de coulée et de laminage continu Hazelett consiste en une coulée et un laminage continus, avec la coulée continue au cœur du processus. Pendant la coulée, la coulée d'aluminium entre dans une cavité de moule formée par deux bandes d'acier entièrement tendues et deux chaînes de blocs métalliques rectangulaires pouvant se déplacer en fonction des besoins de largeur. Les bandes d'acier et les chaînes de blocs métalliques se déplacent simultanément, et l'eau de refroidissement refroidit indirectement les bandes d'acier pour solidifier la coulée dans la cavité de moule, terminant ainsi la coulée.
•La coulée et le laminage continus Hazelett présentent une capacité de production horaire plus élevée que Micromill, nécessitant un approvisionnement en aluminium liquide opportun et suffisant pour la section de coulée. Par conséquent, le four est généralement plus grand et dispose d'au moins 3 à 4 unités interchangeables, de préférence en utilisant l'aluminium liquide comme matière première principale. Le débit de dégazage et de filtration en ligne est également correspondamment plus important, correspondant généralement à l'approvisionnement en aluminium liquide.
3.2 Aperçu du procédé de coulée et de laminage continu Hazelett
•Sur le plan national, Longding Aluminum à Luoyang, Henan (mis en service en 2012) et Liansheng Light Alloy en Mongolie-Intérieure (mis en service en 2016) ont chacun introduit une ligne de production de tôles et de bandes d'aluminium Hazelett.
•Cette méthode présente une vitesse de coulée rapide et est associée à des laminoirs suivants. Les principaux produits sont les pièces brutes pour le laminage d'aluminium pour l'emballage et les produits généraux des séries 1XXX, 3XXX, 8XXX et certains 4XXX, 5XXX, 6XXX. L'épaisseur du produit coulé varie généralement de 16 à 50 mm, avec une vitesse de coulée de 3 à 8 m/min, qui peut être ensuite laminée en feuilles minces d'épaisseurs de 1,0 à 7,0 mm et de largeurs de 1 300 à 1 935 mm.
•Les principaux produits qui peuvent être fabriqués comprennent le papier d'aluminium pour l'emballage, les bandes pour câbles, le papier d'aluminium pour conteneurs et le papier d'aluminium pour climatiseurs.
3.2 Caractéristiques du procédé de coulée et de laminage continu Hazelett
•Bassin d'alimentation en aluminium liquide entièrement fermé, maintenant un flux d'aluminium liquide naturel et stable.
•L'extrémité de la buse d'alimentation est fabriquée à partir d'un matériau céramique spécial présentant une bonne stabilité thermique, permettant aux gaz libérés de l'aluminium liquide de s'infiltrer à travers l'extrémité de la buse.
•Les bandes d'acier présentent une bonne stabilité et sont préchauffées à 150 °C par induction.
•Des rouleaux de support magnétiques à haute résistance sont utilisés pour supprimer la déformation thermique locale.
•Des revêtements spéciaux sont appliqués à la surface de contact entre la billette coulée et les bandes d'acier refroidies à l'eau en mouvement continue.
•Un gaz inerte est injecté dans la cavité de moule par les parties supérieure et inférieure de l'extrémité de la buse, permettant d'ajuster le taux de refroidissement des bandes d'acier selon les besoins.3.3 Autres procédés de coulée continue et de laminage
1. Machine de coulée continue et de laminage Kaiser Micro Twin-Belt
•Cette machine constitue une avancée par rapport à la ligne de coulée continue et de laminage Hazelett, initialement conçue pour la production spécialisée de tôles de corps de canettes.
•Cependant, la stabilité et l'uniformité de la qualité des tôles de canettes sont bien inférieures à celles des ébauches laminées à chaud, ce qui explique qu'elle n'ait pas été largement adoptée.
2. Machine de coulée continue et de laminage Launa Method (Caster II)
•Le principe de coulée est essentiellement le même que celui de la ligne de coulée continue et de laminage Hazelett, à la différence près que les surfaces supérieure et inférieure de la cavité du moule ne sont pas des bandes d'acier mais des blocs de refroidissement se déplaçant dans la même direction.
•Principalement utilisée pour la production de bobines laminées à chaud pour les bandes de feuilles d'aluminium laminées à froid, elle est également instable pour les tôles de canettes, ce qui ne la différencie pas fondamentalement de la coulée continue et du laminage Hazelett.
3. Machine de coulée continue et de laminage MAN (Royaume-Uni)
•L'aluminium liquide pénètre dans la cavité du moule formée par une bande d'acier et un anneau de rainure de moule monté sur une roue de cristallisation. La chaleur est évacuée par la bande d'acier et l'anneau de rainure de moule, ce qui solidifie l'aluminium, qui est ensuite exporté par la sortie au fur et à mesure que la roue de cristallisation tourne, entrant dans les laminateurs suivants.
•La largeur des produits de ces lignes de production est généralement inférieure à 500 mm, avec une épaisseur d'environ 20 mm, et les bobines laminées à chaud ont une épaisseur de 2,5 mm pour le laminage à froid, ce qui limite son adoption.
3.4 Innovation dans le procédé de coulée continue et de laminage
Innovation dans la technologie de coulée : Différentes technologies de coulée sont adoptées en optimisant la structure des buses, la structure des cavités de refroidissement et les paramètres de coulée afin d'améliorer la qualité de la coulée et l'efficacité de production. Par exemple, de nouveaux matériaux et structures de buses sont utilisés pour permettre un écoulement plus uniforme de l'aluminium liquide dans la zone du moule de coulée ; différentes formes de cavités de refroidissement sont utilisées pour améliorer la capacité de refroidissement de la coulée continue.
Innovation dans la technologie de laminage : Une technologie de laminage avancée est adoptée pour améliorer la qualité des bandes en optimisant la structure des laminateurs et les paramètres de laminage. Par exemple, des laminateurs à chaud et à froid à cages multiples sont utilisés pour contrôler précisément l'épaisseur et la qualité de surface des bandes.
Innovation dans la technologie de contrôle d'automatisation : Des systèmes de contrôle hautement automatisés sont employés pour surveiller et contrôler en temps réel divers paramètres des processus de coulée et de laminage grâce à des capteurs et à la technologie informatique. Par exemple, les systèmes de contrôle automatique de l'épaisseur (AGC) et de contrôle automatique de la planéité (AFC) sont utilisés pour contrôler précisément l'épaisseur et la planéité des bandes.
Innovation dans la technologie de refroidissement : Une technologie de refroidissement avancée est utilisée pour améliorer l'efficacité de refroidissement en optimisant la structure et les paramètres du système de refroidissement. Par exemple, la technologie de refroidissement multipoint est appliquée pour assurer un refroidissement uniforme des bandes à différents endroits.
04 Conclusion
4.1 Conclusion
Applicabilité : La technologie de coulée à court circuit est comparée à la voie de procédé qui nécessite un laminage à chaud pour l'ouverture des billes. En intégrant étroitement la fusion et la coulée avec le laminage suivant, elle produit des produits proches des produits finis des usines de transformation de l'aluminium, ce qui la rend très adaptée à la production à grande échelle de produits uniques.
Avantages : Faible consommation d'énergie globale, faible encombrement, faible coût unitaire et occupation minimale de personnel.
Inconvénients : Les performances des produits doivent encore être améliorées, et la variété des produits doit être augmentée.
Bien que la technologie à court circuit ne puisse pas remplacer complètement le laminage à chaud, ses avantages dans la production de certains produits uniques à grande échelle restent significatifs. Par conséquent, il est impératif de développer vigoureusement la technologie à court circuit !
4.2 Conclusion
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