Em 16 de abril, durante o Fórum de Tecnologia de Fundição de Alumínio da Conferência e Exposição da Indústria do Alumínio AICE 2025 SMM (20ª), organizado conjuntamente pela SMM Information & Technology Co., Ltd S.,MM Metal Trading Center e Shandong Aisi Information Technology Co., Ltd., e co-organizado pela Zhongyifeng Jinyi (Suzhou) Technology Co., Ltd. e pela Lezhi County Qianrun Investment Service Co., Ltd., He Xiangwen, engenheiro-chefe do Departamento de Processos da China Nonferrous Metals Processing Technology Co., Ltd., discutiu a inovação e a aplicação da tecnologia de processamento de alumínio de curto processo.
01 Visão Geral da Tecnologia de Processamento de Alumínio de Curto Processo
1.1 Visão Geral da Tecnologia de Processamento de Alumínio de Curto Processo
Definição da Tecnologia de Curto Processo:
A tecnologia de curto processo refere-se ao processo de produção direta do produto desejado a partir do alumínio líquido, omitindo algumas etapas intermediárias dos processos tradicionais, como a fundição e laminação direta do alumínio líquido em chapas finas, reduzindo o consumo de energia e o tempo de produção. Este processo apresenta um fluxo curto, baixo consumo de energia e alta eficiência de produção, atendendo às demandas modernas da indústria de processamento de alumínio por eficiência, economia de energia e proteção ambiental.
Vantagens da Tecnologia de Curto Processo:
Redução do Consumo de Energia:
No processamento tradicional de alumínio, o alumínio líquido passa por várias etapas de resfriamento e reaquecimento, resultando em alto consumo de energia. A tecnologia de curto processo elimina essas etapas, produzindo produtos diretamente a partir do alumínio líquido, reduzindo significativamente o consumo de energia.
Melhoria da Eficiência de Produção:
Ao omitir etapas intermediárias, o ciclo de produção é encurtado e a eficiência de produção é melhorada, permitindo uma resposta mais rápida às demandas do mercado.
Status Atual de Aplicação da Tecnologia de Curto Processo:
Atualmente, a aplicação da tecnologia de curto processo na indústria de processamento de alumínio está aumentando gradualmente, especialmente na produção de chapas finas, tiras e outros produtos, onde apresenta vantagens significativas. Por exemplo, algumas empresas utilizam a tecnologia de curto processo para produzir chapas de alumínio automotivas, folhas e chapas de alumínio das séries 1, 3 e 8, não apenas melhorando a eficiência de produção, mas também reduzindo os custos.
Esta discussão se concentra na produção de chapas e tiras, uma vez que seu processo de produção é geralmente o mais longo, o mais intensivo em energia e exige o maior investimento no processamento de alumínio.
1.1 Principais Tecnologias de Processamento de Alumínio de Curto Processo
Processo de Fundição e Laminação em Cilindros Duplos, Processo de Fundição e Laminação Contínua em Micromoinho, Processo de Fundição e Laminação Contínua Hazelett
1.2 Principais Equipamentos para a Tecnologia de Curto Processo
02 Inovação e Desenvolvimento do Processo de Fundição e Laminação em Cilindros Duplos
2.1 Linha de Produção Típica de Fundição e Laminação
Fundidora de Cilindros Duplos: A fundidora de cilindros duplos solidifica o alumínio líquido em tiras fundidas e laminadas, com espessuras comuns das tiras variando de 5 a 12 mm (espessuras de tiras fundidas e laminadas rápidas variando de 3 a 8 mm), e as séries de ligas comuns incluem 1XXX, 3XXX, 8XXX e algumas 5XXX.
2.1 Configuração Principal da Linha de Produção de Fundição e Laminação
Nota: A configuração acima omite instalações auxiliares, como dispositivos de agitação eletromagnética, dispositivos de tratamento em linha, remoção de poeira e dispositivos de desgaseificação ao lado do forno.
2.2 Principais Métodos de Layout da Linha de Produção de Fundição e Laminação
Layout Espelhado de Fundidoras Adjacentes:
Vantagens: As linhas de fundição adjacentes podem ser gerenciadas por uma única equipe, reduzindo o número de pessoal.
Layout na Mesma Direção de Fundidoras Adjacentes:
Vantagens: Os componentes dos equipamentos das fundidoras podem ser compartilhados, reduzindo o número de peças de reposição.
2.3 Classificação de Fornos de Fusão/Fornos de Manutenção
2.4 Tecnologias Inovadoras no Processo de Fundição e Laminação
►Inovação na Tecnologia de Cilindros de Fundição: A aplicação de novos materiais de cilindros de fundição e tecnologias de tratamento de superfície melhorou a vida útil dos cilindros de fundição e a qualidade das bobinas fundidas e laminadas. Por exemplo, cilindros de fundição feitos de materiais nanocompósitos ou mangas de cilindros de cobre apresentam maior condutividade térmica e resistência ao desgaste.
►Inovação na Tecnologia de Controle do Processo de Fundição e Laminação: A aplicação de sistemas de controle automatizado no processo de fundição e laminação permitiu um controle preciso do processo. Através de sensores e tecnologia de computação, parâmetros como a temperatura do alumínio líquido, composição e velocidade dos cilindros de fundição são monitorados em tempo real e ajustados automaticamente para garantir a qualidade estável das bobinas fundidas e laminadas.
►Inovação na Tecnologia de Purificação de Alumínio Líquido: Tecnologias avançadas de purificação de alumínio líquido, como agitação eletromagnética, tratamento ultrassônico e filtragem fina, removem eficazmente impurezas e gases do alumínio líquido, melhorando a pureza das bobinas fundidas e laminadas e alterando seu tamanho de grão. A aplicação dessas tecnologias melhorou significativamente as propriedades mecânicas e a qualidade da superfície das bobinas fundidas e laminadas.
2.5 Otimização e Melhoria do Processo de Fundição e Laminação
►Desenvolvimento Inteligente do Processo de Fundição e Laminação: Tecnologias inteligentes serão mais amplamente aplicadas no processo de fundição e laminação. Através de tecnologias de inteligência artificial e big data, será possível alcançar controle e otimização inteligentes do processo de fundição e laminação.
►Desenvolvimento de Processo de Fundição e Laminação de Alta Precisão: Com o aumento das demandas do mercado, os processos de fundição e laminação de alta precisão se tornarão uma tendência futura. Ao otimizar ainda mais os parâmetros do processo e a tecnologia dos equipamentos, serão produzidas bobinas fundidas e laminadas mais finas e uniformes. Adicionar um sistema de ajuste do entre-cilindros para ajuste automático do entre-cilindros antes da fundição e laminação. Dependendo da classe da liga, adicionar funcionalidade de fresagem de bordas para reduzir rachaduras de grande área nas tiras fundidas e laminadas.
►Desenvolvimento Verde do Processo de Fundição e Laminação: O desenvolvimento verde é uma escolha inevitável para o processo de fundição e laminação. Serão adotados processos e equipamentos de produção mais ambientalmente amigáveis para reduzir o consumo de energia e a poluição ambiental, como o uso de refinação a gás em vez de agentes refinadores de partículas sólidas.
03 Inovação e Desenvolvimento do Processo de Fundição e Laminação Contínua
3.1 Configuração do Processo de Fundição e Laminação Contínua em Micromoinho
•A tecnologia do Micromoinho combina fundição e laminação em um único processo, usando resfriamento rápido em cilindros duplos durante a fundição. A fundição e laminação de alta velocidade são realizadas horizontalmente, resolvendo o problema de segregação central e as limitações de velocidade de produção das tecnologias tradicionais de fundição e laminação.
•O Micromoinho apresenta uma velocidade de produção mais rápida, exigindo um fornecimento de alumínio líquido oportuno e suficiente para a seção de fundição. Portanto, o forno é geralmente maior e possui pelo menos duas unidades intercambiáveis, preferencialmente usando alumínio líquido como matéria-prima principal. A capacidade de desgaseificação e filtragem em linha também é correspondentemente maior, geralmente correspondendo ao fornecimento de alumínio líquido.
3.1 Visão Geral do Processo de Fundição e Laminação Contínua em Micromoinho
•A Alcoa anunciou oficialmente a produção comercial da tecnologia do Micromoinho até o final de 2015. Atualmente, existem apenas duas linhas-piloto, localizadas nas fábricas de San Antonio e Reno.
•Esta tecnologia é adequada para a produção de ligas das séries 5XXX e 6XXX. A largura do produto fundido pode exceder 1.700 mm, com espessura geralmente variando de 2 a 7 mm, velocidade de fundição de 27 a 61 m/min e temperatura do lingote fundido de 567°C, que pode ser laminado ainda mais em chapas finas de 1 a 4 mm por uma laminadora contínua (dados da fábrica de San Antonio).
•O principal produto é a chapa bruta para painéis internos e externos automotivos, com a maior vantagem sendo a capacidade de substituir painéis automotivos atualmente produzidos por laminação a quente.
3.1 Características do Processo de Fundição e Laminação Contínua em Micromoinho
•Fluxo Curto do Processo: A laminação a quente tradicional de lingotes leva cerca de 20 dias para converter a massa fundida de alumínio em bobinas, enquanto o Micromoinho completa isso em apenas 20 minutos.
•Pequeno Espaço Ocupado, Baixo Consumo de Energia: O espaço ocupado é de 1/4 das linhas tradicionais de laminação a quente, e o consumo de energia é de 1/2.
•Desempenho Superior do Produto: A alta velocidade de solidificação melhora significativamente a microestrutura, resultando em grãos finos. A conformabilidade é 40% maior e a resistência é 30% maior do que as chapas de alumínio automotivas tradicionais, proporcionando maior flexibilidade de design e melhor desempenho do veículo para os clientes.
3.2 Configuração do Processo de Fundição e Laminação Contínua Hazelett
•A tecnologia de fundição e laminação contínua Hazelett consiste em fundição e laminação contínua, com o núcleo sendo a fundição contínua. Durante a fundição, a massa fundida de alumínio entra em uma cavidade de molde formada por duas correias de aço totalmente tensionadas e duas cadeias de blocos metálicos retangulares que podem se mover de acordo com as exigências de largura. As correias de aço e as cadeias de blocos metálicos se movem simultaneamente, e a água de resfriamento resfria indiretamente as correias de aço para solidificar a massa fundida na cavidade do molde, completando a fundição.
•A fundição e laminação contínua Hazelett apresenta uma capacidade de produção por hora maior do que o Micromoinho, exigindo um fornecimento de alumínio líquido oportuno e suficiente para a seção de fundição. Portanto, o forno é geralmente maior e possui pelo menos 3-4 unidades intercambiáveis, preferencialmente usando alumínio líquido como matéria-prima principal. A capacidade de desgaseificação e filtragem em linha também é correspondentemente maior, geralmente correspondendo ao fornecimento de alumínio líquido.
3.2 Visão Geral do Processo de Fundição e Laminação Contínua Hazelett
•No país, a Longding Aluminum em Luoyang, Henan (comissionada em 2012) e a Liansheng Light Alloy na Mongólia Interior (comissionada em 2016) introduziram cada uma uma linha de produção de chapas e tiras de alumínio Hazelett.
•Este método apresenta uma velocidade de fundição rápida e é combinado com laminadores subsequentes. Os principais produtos são chapas brutas para laminação de folhas de alumínio e produtos das séries 1XXX, 3XXX, 8XXX e algumas 4XXX, 5XXX, 6XXX. A espessura do produto fundido geralmente varia de 16 a 50 mm, com uma velocidade de fundição de 3 a 8 m/min, que pode ser laminado ainda mais em chapas finas com espessuras de 1,0 a 7,0 mm e larguras de 1.300 a 1.935 mm.
•Os principais produtos que podem ser produzidos incluem folhas de embalagem, tiras para cabos, folhas para recipientes e folhas para ar-condicionado.
3.2 Características do Processo de Fundição e Laminação Contínua Hazelett
•Reservatório de alimentação de alumínio líquido totalmente fechado, mantendo o fluxo natural e estável do alumínio líquido.
•A ponta do bico de alimentação é feita de material cerâmico especial com boa estabilidade térmica, permitindo que os gases liberados do alumínio líquido permeiem através da ponta do bico.
•As correias de aço apresentam boa estabilidade e são pré-aquecidas a 150°C por indução.
•Rolos de suporte magnético de alta resistência são usados para suprimir a deformação térmica local.
•Revestimentos especiais são aplicados à superfície de contato entre o lingote fundido e as correias de aço em movimento contínuo e resfriadas a água.
•Gás inerte é injetado na cavidade do molde através das partes superior e inferior da ponta do bico, permitindo o ajuste da taxa de resfriamento das correias de aço conforme necessário.3.3 Outros Processos de Fundição e Laminação Contínuos
1. Máquina de Fundição e Laminação Contínua Kaiser Micro Twin-Belt
•Um avanço em relação à linha de fundição e laminação contínua Hazelett, inicialmente destinada à produção especializada de chapas para latas.
•No entanto, a estabilidade e a uniformidade da qualidade das chapas para latas são muito inferiores às das chapas laminadas a quente, pelo que não foi amplamente adotada.
2. Máquina de Fundição e Laminação Contínua Launa Method (Caster II)
•O princípio de fundição é essencialmente o mesmo da linha de fundição e laminação contínua Hazelett, com a diferença de que as superfícies superior e inferior da cavidade do molde não são correias de aço, mas blocos de refrigeração que se movem na mesma direção.
•Utilizada principalmente para a produção de bobinas laminadas a quente para tiras de papel alumínio laminadas a frio, também é instável nas chapas de tiras para latas, pelo que não apresenta diferenças fundamentais em relação à fundição e laminação contínua Hazelett.
3. Máquina de Fundição e Laminação Contínua MAN (Reino Unido)
•O alumínio líquido entra na cavidade do molde formada por uma correia de aço e um anel de ranhura do molde montado em uma roda de cristalização. O calor é removido pela correia de aço e pelo anel de ranhura do molde, solidificando o alumínio, que é então exportado pela saída à medida que a roda de cristalização gira, entrando nas laminadoras subsequentes.
•A largura do produto dessas linhas de produção geralmente não ultrapassa 500 mm, com uma espessura de cerca de 20 mm, e as bobinas laminadas a quente têm 2,5 mm de espessura para laminação a frio, limitando sua adoção.
3.4 Inovação no Processo de Fundição e Laminação Contínua
Inovação na Tecnologia de Fundição: Diferentes tecnologias de fundição são adotadas através da otimização da estrutura do bico, da estrutura da cavidade de resfriamento e dos parâmetros de fundição para melhorar a qualidade da fundição e a eficiência de produção. Por exemplo, novos materiais e estruturas de bicos são utilizados para permitir um fluxo mais uniforme do alumínio líquido para a área do molde de fundição; diferentes formas de cavidades de resfriamento são utilizadas para aumentar a capacidade de resfriamento da fundição contínua.
Inovação na Tecnologia de Laminação: Tecnologia avançada de laminação é adotada para melhorar a qualidade das tiras através da otimização da estrutura das laminadoras e dos parâmetros de laminação. Por exemplo, laminadoras a quente e a frio em série com vários stands são utilizadas para controlar com precisão a espessura e a qualidade da superfície das tiras.
Inovação na Tecnologia de Controle de Automação: Sistemas de controle altamente automatizados são empregados para monitorar e controlar vários parâmetros nos processos de fundição e laminação em tempo real através de sensores e tecnologia de computador. Por exemplo, os sistemas de Controle Automático de Espessura (AGC) e de Controle Automático de Planicidade (AFC) são utilizados para controlar com precisão a espessura e a planicidade das tiras.
Inovação na Tecnologia de Resfriamento: Tecnologia avançada de resfriamento é utilizada para aumentar a eficiência de resfriamento através da otimização da estrutura e dos parâmetros do sistema de resfriamento. Por exemplo, a tecnologia de resfriamento em vários pontos é aplicada para garantir um resfriamento uniforme das tiras em diferentes posições.
04 Conclusão
4.1 Conclusão
Aplicabilidade: A tecnologia de fundição de processo curto é comparada à rota de processo que exige laminação a quente para abertura de tarugos. Ao integrar firmemente a fusão e a fundição com a laminação subsequente, ela produz produtos próximos aos produtos finais das usinas de processamento de alumínio, tornando-a altamente adequada para a produção em grande escala de produtos únicos.
Vantagens: Baixo consumo energético global, pequeno espaço físico, baixo custo unitário e ocupação mínima de pessoal.
Desvantagens: O desempenho do produto ainda precisa ser melhorado, e a variedade de produtos precisa ser aumentada.
Embora a tecnologia de processo curto não possa substituir completamente a laminação a quente, suas vantagens na produção de certos produtos únicos em grande escala ainda são significativas. Portanto, é imperativo desenvolver vigorosamente a tecnologia de processo curto!
4.2 Conclusão
Clique para visualizar o relatório especial sobre a Conferência da Indústria do Alumínio e Exposição da Indústria do Alumínio AICE 2025 SMM (20ª)
