16 апреля на конференции «Алюминиевая промышленность и выставка алюминиевой промышленности — Форум по технологиям литья алюминия» AICE 2025 SMM (20-я), организованной совместно SMM Information & Technology Co., Ltd., SMM Metal Trading Center и Shandong Aisi Information Technology Co., Ltd., а также совместно организованной Zhongyifeng Jinyi (Suzhou) Technology Co., Ltd. и Lezhi County Qianrun Investment Service Co., Ltd., Хэ Сянвэнь, главный инженер технологического департамента China Nonferrous Metals Processing Technology Co., Ltd., обсудил инновации и применение технологии короткого процесса переработки алюминия.
01 Обзор технологии короткого процесса переработки алюминия
1.1 Обзор технологии короткого процесса переработки алюминия
Определение технологии короткого процесса:
Технология короткого процесса — это процесс непосредственного производства требуемого продукта из жидкого алюминия, при котором опускаются некоторые промежуточные этапы традиционных процессов, например, непосредственное литье и прокатка жидкого алюминия в тонкие листы, что позволяет снизить энергопотребление и время производства. Данный процесс характеризуется коротким технологическим циклом, низким энергопотреблением и высокой производительностью, что отвечает требованиям современной алюминиевой перерабатывающей промышленности к эффективности, энергосбережению и охране окружающей среды.
Преимущества технологии короткого процесса:
Снижение энергопотребления:
В традиционной переработке алюминия жидкий алюминий проходит через несколько этапов охлаждения и повторного нагрева, что приводит к высокому энергопотреблению. Технология короткого процесса исключает эти этапы, непосредственно производя продукцию из жидкого алюминия, что значительно снижает энергопотребление.
Повышение производительности:
Исключение промежуточных этапов сокращает производственный цикл и повышает производительность, что позволяет быстрее реагировать на потребности рынка.
Текущее состояние применения технологии короткого процесса:
В настоящее время применение технологии короткого процесса в алюминиевой перерабатывающей промышленности постепенно расширяется, особенно в производстве тонких листов, полос и других изделий, где она демонстрирует значительные преимущества. Например, некоторые компании используют технологию короткого процесса для производства автомобильных алюминиевых листов, фольги и обычных алюминиевых листов 1-й, 3-й и 8-й серий, что не только повышает производительность, но и снижает затраты.
Данное обсуждение сосредоточено на производстве листовых и полосовых материалов, поскольку их производственный процесс, как правило, является самым длительным, энергоемким и требует самых больших инвестиций в алюминиевой переработке.
1.1 Основные технологии короткого процесса переработки алюминия
Процесс двухвалкового литья, процесс микростаночной непрерывной литья и прокатки, процесс непрерывной литья и прокатки Hazelett
1.2 Основное оборудование для технологии короткого процесса
02 Инновации и развитие процесса двухвалкового литья
2.1 Типичная линия литья и прокатки
Двухвалковая литейная машина: Двухвалковая литейная машина превращает жидкий алюминий в литые прокатные полосы, при этом толщина полос обычно составляет от 5 до 12 мм (толщина быстролитых прокатных полос составляет от 3 до 8 мм), а обычные марки сплавов включают 1XXX, 3XXX, 8XXX и некоторые 5XXX.
2.1 Основная конфигурация линии литья и прокатки
Примечание: Вышеуказанная конфигурация не включает вспомогательные устройства, такие как электромагнитные перемешиватели, устройства для онлайн-обработки, пылеуловители и газоотделители на стороне печи.
2.2 Основные методы размещения линии литья и прокатки
Зеркальное размещение соседних литейных машин:
Преимущества: Соседние литейные линии могут управляться одной командой, что сокращает количество персонала.
Однонаправленное размещение соседних литейных машин:
Преимущества: Компоненты литейного оборудования могут использоваться совместно, что сокращает количество запасных частей.
2.3 Классификация плавильных/подогревательных печей
2.4 Инновационные технологии в процессе литья и прокатки
►Инновации в технологии литейных валков: Применение новых материалов для литейных валков и технологий поверхностной обработки повысило срок службы литейных валков и качество литых прокатных рулонов. Например, литейные валки, изготовленные из нанокомпозитных материалов или медных рукавов, обладают более высокой теплопроводностью и износостойкостью.
►Инновации в технологии управления процессом литья и прокатки: Применение автоматизированных систем управления в процессе литья и прокатки позволяет достичь точного управления процессом. С помощью датчиков и компьютерных технологий параметры, такие как температура, состав жидкого алюминия и скорость литейных валков, контролируются в режиме реального времени и автоматически регулируются для обеспечения стабильного качества литых прокатных рулонов.
►Инновации в технологии очистки жидкого алюминия: Передовые технологии очистки жидкого алюминия, такие как электромагнитное перемешивание, ультразвуковая обработка и тонкая фильтрация, эффективно удаляют примеси и газы из жидкого алюминия, повышая чистоту литых прокатных рулонов и изменяя их размер зерна. Применение этих технологий значительно повысило механические свойства и качество поверхности литых прокатных рулонов.
2.5 Оптимизация и совершенствование процесса литья и прокатки
►Интеллектуальное развитие процесса литья и прокатки: Интеллектуальные технологии будут более широко применяться в процессе литья и прокатки. С помощью технологий искусственного интеллекта и больших данных будет достигнуто интеллектуальное управление и оптимизация процесса литья и прокатки.
►Развитие высокоточного процесса литья и прокатки: С ростом требований рынка высокоточные процессы литья и прокатки станут будущей тенденцией. За счет дальнейшей оптимизации технологических параметров и оборудования будут производиться более тонкие и однородные литые прокатные рулоны. Добавление системы регулировки зазора между валками для автоматической регулировки зазора между валками перед литьем и прокаткой. В зависимости от марки сплава добавление функции кромкофрезерования для уменьшения крупноплощадного растрескивания литых прокатных полос.
►Экологичное развитие процесса литья и прокатки: Экологичное развитие является неизбежным выбором для процесса литья и прокатки. Будут применяться более экологичные производственные процессы и оборудование для снижения энергопотребления и загрязнения окружающей среды, например, использование газового рафинирования вместо твердых рафинирующих агентов.
03 Инновации и развитие процесса непрерывной литья и прокатки
3.1 Конфигурация процесса микростаночной непрерывной литья и прокатки
•Технология микростаночной непрерывной литья и прокатки объединяет литье и прокатку в один процесс, используя двухвалковое высокоскоростное охлаждение во время литья. Высокоскоростная литья и прокатка осуществляются горизонтально, решая проблему центральной сегрегации и ограничений скорости производства традиционных технологий литья и прокатки.
•Микростаночная непрерывная литья и прокатка имеет более высокую скорость производства, требуя своевременного и достаточного подачи жидкого алюминия в литейный участок. Поэтому печь, как правило, больше и имеет по крайней мере два взаимозаменяемых блока, предпочтительно используя жидкий алюминий в качестве основного сырья. Пропускная способность онлайн-газоотделения и фильтрации также соответственно больше, обычно соответствуя подаче жидкого алюминия.
3.1 Обзор процесса микростаночной непрерывной литья и прокатки
•Alcoa официально объявила о начале коммерческого производства технологии микростаночной непрерывной литья и прокатки к концу 2015 года. В настоящее время существует только две опытные линии, расположенные на заводах в Сан-Антонио и Рино.
•Данная технология подходит для производства сплавов серий 5XXX и 6XXX. Ширина литого изделия может превышать 1700 мм, толщина обычно составляет от 2 до 7 мм, скорость литья — от 27 до 61 м/мин, температура литого слитка — 567°C, который может быть далее прокатан в тонкие листы толщиной от 1 до 4 мм на непрерывной прокатной стане (данные завода в Сан-Антонио).
•Основным продуктом является заготовка для внутренних и наружных панелей автомобиля, главным преимуществом которой является возможность заменить автомобильные панели, производимые в настоящее время горячей прокаткой.
3.1 Характеристики процесса микростаночной непрерывной литья и прокатки
•Короткий технологический цикл: Традиционная горячая прокатка слябов занимает около 20 дней для превращения алюминиевого расплава в рулоны, в то время как микростаночная непрерывная литья и прокатка завершает это всего за 20 минут.
•Небольшая площадь, низкое энергопотребление: Площадь занимает 1/4 от традиционных линий горячей прокатки, а энергопотребление составляет 1/2.
•Превосходные характеристики продукции: Высокая скорость затвердевания значительно улучшает микроструктуру, приводя к образованию мелких зерен. Обрабатываемость на 40% выше, а прочность на 30% выше, чем у традиционных автомобильных алюминиевых листов, обеспечивая клиентам большую гибкость в дизайне и лучшие характеристики автомобиля.
3.2 Конфигурация процесса непрерывной литья и прокатки Hazelett
•Технология непрерывной литья и прокатки Hazelett состоит из непрерывной литья и прокатки, основой которой является непрерывное литье. Во время литья алюминиевый расплав поступает в формовую полость, образованную двумя полностью натянутыми стальными лентами и двумя прямоугольными металлическими цепями из блоков, которые могут двигаться в соответствии с требованиями по ширине. Стальные ленты и металлические цепи из блоков движутся одновременно, а охлаждающая вода косвенно охлаждает стальные ленты для затвердевания расплава в формовой полости, завершая литье.
•Непрерывная литья и прокатка Hazelett имеет более высокую производительность в час, чем микростаночная непрерывная литья и прокатка, требуя более своевременного и достаточного подачи жидкого алюминия в литейный участок. Поэтому печь, как правило, больше и имеет по крайней мере 3-4 взаимозаменяемых блока, предпочтительно используя жидкий алюминий в качестве основного сырья. Пропускная способность онлайн-газоотделения и фильтрации также соответственно больше, обычно соответствуя подаче жидкого алюминия.
3.2 Обзор процесса непрерывной литья и прокатки Hazelett
•В Китае компания Longding Aluminum в Луояне, провинция Хэнань (введена в эксплуатацию в 2012 году) и компания Liansheng Light Alloy в Внутренней Монголии (введена в эксплуатацию в 2016 году) ввели по одной линии производства алюминиевых листов и полос Hazelett.
•Данный метод характеризуется высокой скоростью литья и сочетается с последующими прокатными станами. Основными продуктами являются заготовки для прокатки алюминиевой фольги и обычные изделия серий 1XXX, 3XXX, 8XXX, а также некоторые изделия серий 4XXX, 5XXX, 6XXX. Толщина литого изделия обычно составляет от 16 до 50 мм, скорость литья — от 3 до 8 м/мин, которые могут быть далее прокатаны в тонкие листы толщиной от 1,0 до 7,0 мм и шириной от 1300 до 1935 мм.
•Основными производимыми продуктами являются упаковочная фольга, лента для кабелей, контейнерная фольга и фольга для кондиционеров.
3.2 Характеристики процесса непрерывной литья и прокатки Hazelett
•Полностью закрытый бассейн для подачи жидкого алюминия, поддерживающий естественный и стабильный поток жидкого алюминия.
•Насадка подающего сопла изготовлена из специального керамического материала с хорошей термостойкостью, позволяющего газам, выделяющимся из жидкого алюминия, проникать через насадку сопла.
•Стальные ленты обладают хорошей стабильностью и предварительно нагреваются до 150°C индукционным нагревом.
•Используются высокопрочные магнитные опорные валки для подавления локальной тепловой деформации.
•На контактную поверхность между литым слитком и непрерывно движущимися, водоохлаждаемыми стальными лентами наносятся специальные покрытия.
•В формовую полость через верхнюю и нижнюю части насадки сопла впрыскивается инертный газ, позволяющий регулировать скорость охлаждения стальных лент по мере необходимости.3.3 Другие процессы непрерывного литья и прокатки
1. Непрерывно-литейно-прокатный стан Kaiser Micro Twin-Belt
•Это усовершенствованная версия непрерывно-литейно-прокатной линии Hazelett, первоначально предназначенная для специализированного производства заготовок для корпусов банок.
•Однако стабильность и однородность качества заготовок для банок значительно уступают качеству горячекатаных заготовок, поэтому он не получил широкого распространения.
2. Непрерывно-литейно-прокатный стан по методу Launa (Caster II)
•Принцип литья по существу такой же, как и в непрерывно-литейно-прокатной линии Hazelett, с той разницей, что верхняя и нижняя поверхности формовочной полости представляют собой не стальные ленты, а охлаждающие блоки, движущиеся в одном направлении.
•Основное применение — производство горячекатаных рулонов для холоднокатаных алюминиевых фольгированных полос. Однако он также нестабилен при производстве заготовок для банок, поэтому не имеет принципиальных отличий по сравнению с непрерывно-литейно-прокатной линией Hazelett.
3. Непрерывно-литейно-прокатный стан MAN (Великобритания)
•Жидкий алюминий поступает в формовочную полость, образованную стальной лентой и кольцевым каналом формы, установленным на кристаллизационном колесе. Тепло отводится стальной лентой и кольцевым каналом формы, затвердевая алюминий, который затем выводится из выходного отверстия по мере вращения кристаллизационного колеса и поступает на последующие прокатные станы.
•Ширина продукции таких производственных линий обычно не превышает 500 мм, толщина составляет около 20 мм, а толщина горячекатаных рулонов для холодной прокатки составляет 2,5 мм, что ограничивает его применение.
3.4 Инновации в процессе непрерывного литья и прокатки
Инновации в технологии литья: различные технологии литья применяются путем оптимизации конструкции сопла, конструкции охлаждающей полости и параметров литья для повышения качества литья и производительности. Например, используются новые материалы и конструкции сопел для обеспечения более равномерного потока жидкого алюминия в область литейной формы; используются различные формы охлаждающих полостей для повышения охлаждающей способности непрерывного литья.
Инновации в технологии прокатки: применяются передовые технологии прокатки для повышения качества полос путем оптимизации конструкции прокатных станов и параметров прокатки. Например, используются многостаночные тандемные горячекатаные и холоднокатаные прокатные станы для точного контроля толщины и качества поверхности полос.
Инновации в технологии автоматического управления: используются высокоавтоматизированные системы управления для мониторинга и контроля различных параметров в процессах литья и прокатки в режиме реального времени с помощью датчиков и компьютерных технологий. Например, системы автоматического контроля толщины (AGC) и автоматического контроля плоскости (AFC) используются для точного контроля толщины и плоскости полос.
Инновации в технологии охлаждения: применяются передовые технологии охлаждения для повышения эффективности охлаждения путем оптимизации конструкции и параметров системы охлаждения. Например, применяется многоточечная технология охлаждения для обеспечения равномерного охлаждения полос в различных положениях.
04 Заключение
4.1 Заключение
Применимость: Технология короткого процесса литья сравнивается с технологическим маршрутом, требующим горячей прокатки для открытия слябов. Благодаря тесному объединению плавки и литья с последующей прокаткой она производит продукцию, близкую к конечной продукции алюминиевых перерабатывающих заводов, что делает ее очень подходящей для масштабного производства отдельных продуктов.
Преимущества: Низкое общее энергопотребление, небольшой объем занимаемой площади, низкая себестоимость единицы продукции и минимальная занятость персонала.
Недостатки: Характеристики продукции все еще требуют улучшения, а ассортимент продукции должен быть расширен.
Хотя технология короткого процесса не может полностью заменить горячую прокатку, ее преимущества при производстве определенных масштабных отдельных продуктов все еще значительны. Поэтому активное развитие технологии короткого процесса является необходимым!
4.2 Заключение
Нажмите, чтобы просмотреть специальный отчет о конференции и выставке алюминиевой промышленности AICE 2025 SMM (20-я)
