Vào ngày 16 tháng 4, tại Diễn đàn Công nghệ Đúc Nhôm thuộc Hội nghị và Triển lãm Công nghiệp Nhôm AICE 2025 SMM (lần thứ 20), do Công ty TNHH Công nghệ và Thông tin SMM, Trung tâm Giao dịch Kim loại SMM và Công ty TNHH Công nghệ Thông tin Aisi Sơn Đông đồng tổ chức, và do Công ty TNHH Công nghệ Zhongyifeng Jinyi (Tô Châu) và Công ty TNHH Dịch vụ Đầu tư Qianrun huyện Lạc Trí đồng tổ chức, ông Hà Hương Văn, Kỹ sư trưởng Phòng Công nghệ của Công ty TNHH Công nghệ Chế biến Kim loại không chứa sắt Trung Quốc, đã thảo luận về sự đổi mới và ứng dụng công nghệ chế biến nhôm quy trình ngắn.
01 Tổng quan về Công nghệ Chế biến Nhôm Quy trình Ngắn
1.1 Tổng quan về Công nghệ Chế biến Nhôm Quy trình Ngắn
Định nghĩa Công nghệ Quy trình Ngắn:
Công nghệ quy trình ngắn là quy trình sản xuất trực tiếp sản phẩm mong muốn từ nhôm lỏng, bỏ qua một số bước trung gian trong quy trình truyền thống, chẳng hạn như đúc và cán trực tiếp nhôm lỏng thành tấm mỏng, giảm tiêu thụ năng lượng và thời gian sản xuất. Quy trình này có đặc điểm là quy trình ngắn, tiêu thụ năng lượng thấp và hiệu quả sản xuất cao, đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp chế biến nhôm hiện đại về hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.
Ưu điểm của Công nghệ Quy trình Ngắn:
Giảm Tiêu thụ Năng lượng:
Trong chế biến nhôm truyền thống, nhôm lỏng trải qua nhiều bước làm lạnh và nung nóng lại, dẫn đến tiêu thụ năng lượng cao. Công nghệ quy trình ngắn loại bỏ các bước này, sản xuất trực tiếp sản phẩm từ nhôm lỏng, giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng.
Cải thiện Hiệu quả Sản xuất:
Bằng cách bỏ qua các bước trung gian, chu kỳ sản xuất được rút ngắn và hiệu quả sản xuất được cải thiện, cho phép đáp ứng nhanh hơn với nhu cầu thị trường.
Tình trạng ứng dụng hiện tại của Công nghệ Quy trình Ngắn:
Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ quy trình ngắn trong ngành công nghiệp chế biến nhôm đang dần tăng lên, đặc biệt là trong sản xuất tấm mỏng, dải và các sản phẩm khác, nơi mà nó thể hiện những ưu điểm đáng kể. Ví dụ, một số công ty sử dụng công nghệ quy trình ngắn để sản xuất tấm nhôm ô tô, lá nhôm và các tấm nhôm dòng 1, dòng 3 và dòng 8 nói chung, không chỉ cải thiện hiệu quả sản xuất mà còn giảm chi phí.
Cuộc thảo luận này tập trung vào sản xuất vật liệu tấm và dải, vì quy trình sản xuất của chúng thường là dài nhất, tiêu thụ nhiều năng lượng nhất và đòi hỏi đầu tư cao nhất trong chế biến nhôm.
1.1 Công nghệ Chế biến Nhôm Quy trình Ngắn Chính
Quy trình Đúc và Cán Hai Cuộn, Quy trình Đúc và Cán Liên tục Micromill, Quy trình Đúc và Cán Liên tục Hazelett
1.2 Thiết bị Chính cho Công nghệ Quy trình Ngắn
02 Đổi mới và Phát triển Quy trình Đúc và Cán Hai Cuộn
2.1 Dây chuyền Sản xuất Đúc và Cán Điển hình
Máy đúc hai cuộn: Máy đúc hai cuộn làm đông đặc nhôm lỏng thành dải đúc cán, với độ dày dải thông thường dao động từ 5-12mm (độ dày dải đúc cán nhanh dao động từ 3-8mm), và các dòng hợp kim thông thường bao gồm 1XXX, 3XXX, 8XXX và một số 5XXX.
2.1 Cấu hình Chính của Dây chuyền Sản xuất Đúc và Cán
Lưu ý: Cấu hình trên bỏ qua các thiết bị phụ trợ như thiết bị khuấy từ, thiết bị xử lý trực tuyến, loại bỏ bụi và thiết bị khử khí bên lò.
2.2 Phương pháp Bố trí Chính của Dây chuyền Sản xuất Đúc và Cán
Bố trí Gương của Các Máy Đúc Liền kề:
Ưu điểm: Các dây chuyền đúc liền kề có thể được quản lý bởi một đội, giảm số lượng nhân viên.
Bố trí Cùng Hướng của Các Máy Đúc Liền kề:
Ưu điểm: Các thành phần thiết bị đúc có thể được chia sẻ, giảm số lượng phụ tùng dự phòng.
2.3 Phân loại Lò Nung/Lò Ủ
2.4 Công nghệ Đổi mới trong Quy trình Đúc và Cán
►Đổi mới trong Công nghệ Cuộn Đúc: Việc áp dụng các vật liệu cuộn đúc mới và công nghệ xử lý bề mặt đã cải thiện tuổi thọ của cuộn đúc và chất lượng cuộn đúc cán. Ví dụ, cuộn đúc làm từ vật liệu composite nano hoặc ống lăn đồng có độ dẫn nhiệt và khả năng chống mài mòn cao hơn.
►Đổi mới trong Công nghệ Điều khiển Quy trình Đúc và Cán: Việc áp dụng các hệ thống điều khiển tự động trong quy trình đúc và cán đã đạt được điều khiển chính xác quy trình. Thông qua cảm biến và công nghệ máy tính, các thông số như nhiệt độ nhôm lỏng, thành phần và tốc độ cuộn đúc được theo dõi thời gian thực và điều chỉnh tự động để đảm bảo chất lượng ổn định của cuộn đúc cán.
►Đổi mới trong Công nghệ Lọc sạch Nhôm Lỏng: Các công nghệ lọc sạch nhôm lỏng tiên tiến, như khuấy từ, xử lý siêu âm và lọc tinh, loại bỏ hiệu quả các tạp chất và khí từ nhôm lỏng, cải thiện độ tinh khiết của cuộn đúc cán và thay đổi kích thước hạt của chúng. Việc áp dụng các công nghệ này đã nâng cao đáng kể tính chất cơ học và chất lượng bề mặt của cuộn đúc cán.
2.5 Tối ưu hóa và Cải tiến Quy trình Đúc và Cán
►Phát triển Thông minh Quy trình Đúc và Cán: Các công nghệ thông minh sẽ được áp dụng rộng rãi hơn trong quy trình đúc và cán. Thông qua công nghệ trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn, điều khiển và tối ưu hóa thông minh quy trình đúc và cán sẽ được thực hiện.
►Phát triển Quy trình Đúc và Cán Chính xác Cao: Với nhu cầu thị trường ngày càng tăng, các quy trình đúc và cán chính xác cao sẽ trở thành xu hướng trong tương lai. Bằng cách tối ưu hóa hơn nữa các thông số quy trình và công nghệ thiết bị, các cuộn đúc cán mỏng hơn và đồng đều hơn sẽ được sản xuất. Thêm hệ thống điều chỉnh khe hở cuộn để điều chỉnh khe hở cuộn tự động trước khi đúc và cán. Tùy thuộc vào cấp hợp kim, thêm chức năng phay cạnh để giảm nứt lớn diện tích của dải đúc cán.
►Phát triển Xanh Quy trình Đúc và Cán: Phát triển xanh là một lựa chọn tất yếu cho quy trình đúc và cán. Các quy trình và thiết bị sản xuất thân thiện với môi trường hơn sẽ được áp dụng để giảm tiêu thụ năng lượng và ô nhiễm môi trường, chẳng hạn như sử dụng lọc khí thay vì các chất làm sạch hạt rắn.
03 Đổi mới và Phát triển Quy trình Đúc và Cán Liên tục
3.1 Cấu hình Quy trình Đúc và Cán Liên tục Micromill
•Công nghệ Micromill kết hợp đúc và cán thành một quy trình, sử dụng làm lạnh tốc độ cao hai cuộn trong quá trình đúc. Đúc và cán tốc độ cao được thực hiện theo phương ngang, giải quyết vấn đề phân tách trung tâm và hạn chế tốc độ sản xuất của các công nghệ đúc và cán truyền thống.
•Micromill có tốc độ sản xuất nhanh hơn, đòi hỏi nguồn cung cấp nhôm lỏng kịp thời và đầy đủ cho phần đúc. Do đó, lò thường lớn hơn và có ít nhất hai đơn vị có thể hoán đổi cho nhau, tốt nhất là sử dụng nhôm lỏng làm nguyên liệu chính. Lưu lượng xử lý khử khí và lọc trực tuyến cũng tương ứng lớn hơn, thường phù hợp với nguồn cung cấp nhôm lỏng.
3.1 Tổng quan về Quy trình Đúc và Cán Liên tục Micromill
•Alcoa chính thức công bố sản xuất thương mại công nghệ Micromill vào cuối năm 2015. Hiện tại, chỉ có hai dây chuyền thí điểm, nằm tại các nhà máy San Antonio và Reno.
•Công nghệ này phù hợp để sản xuất các hợp kim dòng 5XXX và 6XXX. Chiều rộng sản phẩm đúc có thể vượt quá 1.700mm, với độ dày thường dao động từ 2-7mm, tốc độ đúc từ 27-61 m/phút và nhiệt độ phôi đúc ở 567℃, có thể được cán tiếp thành tấm mỏng 1-4mm bởi một máy cán liên tục (dữ liệu nhà máy San Antonio).
•Sản phẩm chính là phôi cho các tấm trong và ngoài ô tô, với ưu điểm lớn nhất là khả năng thay thế các tấm ô tô hiện được sản xuất bằng cán nóng.
3.1 Đặc điểm Quy trình Đúc và Cán Liên tục Micromill
•Quy trình Ngắn: Cán nóng truyền thống của phôi mất khoảng 20 ngày để chuyển đổi hợp kim nhôm nóng chảy thành cuộn, trong khi Micromill hoàn thành điều này chỉ trong 20 phút.
•Diện tích Nhỏ, Tiêu thụ Năng lượng Thấp: Diện tích chỉ bằng 1/4 so với các dây chuyền cán nóng truyền thống và tiêu thụ năng lượng chỉ bằng 1/2.
•Hiệu suất Sản phẩm Vượt trội: Tốc độ đông đặc cao cải thiện đáng kể cấu trúc vi mô, dẫn đến hạt mịn. Khả năng định hình cao hơn 40% và độ bền cao hơn 30% so với các tấm nhôm ô tô truyền thống, cung cấp tính linh hoạt thiết kế lớn hơn và hiệu suất xe tốt hơn cho khách hàng.
3.2 Cấu hình Quy trình Đúc và Cán Liên tục Hazelett
•Công nghệ đúc và cán liên tục Hazelett bao gồm đúc và cán liên tục, với lõi là đúc liên tục. Trong quá trình đúc, hợp kim nhôm nóng chảy đi vào một khoang khuôn được hình thành bởi hai dây đai thép căng đầy và hai chuỗi khối kim loại hình chữ nhật có thể di chuyển theo yêu cầu chiều rộng. Các dây đai thép và chuỗi khối kim loại di chuyển đồng thời, và nước làm mát làm mát gián tiếp các dây đai thép để làm đông đặc hợp kim nóng chảy trong khoang khuôn, hoàn thành quá trình đúc.
•Đúc và cán liên tục Hazelett có công suất sản xuất hàng giờ cao hơn so với Micromill, đòi hỏi nguồn cung cấp nhôm lỏng kịp thời và đầy đủ hơn cho phần đúc. Do đó, lò thường lớn hơn và có ít nhất 3-4 đơn vị có thể hoán đổi cho nhau, tốt nhất là sử dụng nhôm lỏng làm nguyên liệu chính. Lưu lượng xử lý khử khí và lọc trực tuyến cũng tương ứng lớn hơn, thường phù hợp với nguồn cung cấp nhôm lỏng.
3.2 Tổng quan về Quy trình Đúc và Cán Liên tục Hazelett
•Trong nước, Longding Aluminum tại Lạc Dương, Hà Nam (đưa vào sử dụng năm 2012) và Liansheng Light Alloy tại Nội Mông (đưa vào sử dụng năm 2016) mỗi công ty đã giới thiệu một dây chuyền sản xuất tấm và dải nhôm Hazelett.
•Phương pháp này có tốc độ đúc nhanh và được kết hợp với các máy cán tiếp theo. Các sản phẩm chính là phôi cán lá nhôm và các sản phẩm dòng 1XXX, 3XXX, 8XXX nói chung và một số dòng 4XXX, 5XXX, 6XXX. Độ dày sản phẩm đúc thường dao động từ 16-50mm, với tốc độ đúc từ 3-8 m/phút, có thể được cán tiếp thành tấm mỏng có độ dày từ 1,0-7,0mm và chiều rộng từ 1.300-1.935mm.
•Các sản phẩm chính có thể được sản xuất bao gồm lá nhôm đóng gói, dải cáp, lá nhôm container và lá nhôm điều hòa không khí.
3.2 Đặc điểm Quy trình Đúc và Cán Liên tục Hazelett
•Bể cấp nhôm lỏng kín hoàn toàn, duy trì dòng chảy nhôm lỏng tự nhiên và ổn định.
•Đầu vòi cấp được làm từ vật liệu gốm đặc biệt với độ ổn định nhiệt tốt, cho phép các khí được giải phóng từ nhôm lỏng thẩm thấu qua đầu vòi.
•Các dây đai thép có độ ổn định tốt và được làm nóng trước đến 150℃ bằng cảm ứng.
•Các con lăn hỗ trợ từ tính có độ bền cao được sử dụng để ngăn chặn biến dạng nhiệt cục bộ.
•Các lớp phủ đặc biệt được áp dụng cho bề mặt tiếp xúc giữa phôi đúc và các dây đai thép làm mát bằng nước di chuyển liên tục.
•Khí trơ được bơm vào khoang khuôn thông qua phần trên và dưới của đầu vòi, cho phép điều chỉnh tốc độ làm mát dây đai thép theo yêu cầu.3.3 Các quy trình đúc liên tục và cán khác
1. Máy đúc liên tục và cán Kaiser Micro Twin-Belt
•Là một bước tiến so với dây chuyền đúc liên tục và cán Hazelett, ban đầu được thiết kế để sản xuất chuyên biệt nguyên liệu thân lon.
•Tuy nhiên, tính ổn định và đồng đều của chất lượng nguyên liệu thân lon của nó kém hơn nhiều so với phôi cán nóng, do đó nó chưa được áp dụng rộng rãi.
2. Máy đúc liên tục và cán theo phương pháp Launa (Caster II)
•Nguyên lý đúc về cơ bản giống với dây chuyền đúc liên tục và cán Hazelett, với sự khác biệt là các mặt trên và dưới của khoang khuôn không phải là dây thép mà là các khối làm lạnh di chuyển cùng chiều.
•Chủ yếu được sử dụng để sản xuất cuộn cán nóng cho dải nhôm foil cán nguội, nó cũng không ổn định trong sản xuất phôi dải thân lon, do đó không có sự khác biệt cơ bản so với đúc liên tục và cán Hazelett.
3. Máy đúc liên tục và cán MAN (Anh)
•Nhôm lỏng đi vào khoang khuôn được hình thành bởi một dây thép và một vòng rãnh khuôn được gắn trên bánh tinh thể. Nhiệt được loại bỏ bởi dây thép và vòng rãnh khuôn, làm đông cứng nhôm, sau đó được xuất ra từ cửa xuất khi bánh tinh thể quay, đi vào các máy cán tiếp theo.
•Chiều rộng sản phẩm của các dây chuyền sản xuất này thường không vượt quá 500mm, với độ dày khoảng 20mm, và các cuộn cán nóng có độ dày 2,5mm để cán nguội, hạn chế việc áp dụng của nó.
3.4 Đổi mới trong quy trình đúc liên tục và cán
Đổi mới trong công nghệ đúc: Các công nghệ đúc khác nhau được áp dụng bằng cách tối ưu hóa cấu trúc vòi phun, cấu trúc khoang làm lạnh và các thông số đúc để cải thiện chất lượng đúc và hiệu quả sản xuất. Ví dụ, các vật liệu và cấu trúc vòi phun mới được sử dụng để cho phép nhôm lỏng chảy đều hơn vào khu vực khuôn đúc; các hình thức khoang làm lạnh khác nhau được sử dụng để tăng cường khả năng làm lạnh của đúc liên tục.
Đổi mới trong công nghệ cán: Công nghệ cán tiên tiến được áp dụng để cải thiện chất lượng dải bằng cách tối ưu hóa cấu trúc của các máy cán và các thông số cán. Ví dụ, các máy cán nóng liên tục nhiều trục và máy cán nguội được sử dụng để kiểm soát chính xác độ dày và chất lượng bề mặt của dải.
Đổi mới trong công nghệ điều khiển tự động: Hệ thống điều khiển tự động cao được sử dụng để giám sát và điều khiển các thông số khác nhau trong quy trình đúc và cán theo thời gian thực thông qua cảm biến và công nghệ máy tính. Ví dụ, các hệ thống Điều khiển Độ dày Tự động (AGC) và Điều khiển Độ phẳng Tự động (AFC) được sử dụng để kiểm soát chính xác độ dày và độ phẳng của dải.
Đổi mới trong công nghệ làm lạnh: Công nghệ làm lạnh tiên tiến được sử dụng để tăng cường hiệu quả làm lạnh bằng cách tối ưu hóa cấu trúc và các thông số của hệ thống làm lạnh. Ví dụ, công nghệ làm lạnh đa điểm được áp dụng để đảm bảo làm lạnh đều của dải ở các vị trí khác nhau.
04 Kết luận
4.1 Kết luận
Khả năng áp dụng: Công nghệ đúc quy trình ngắn được so sánh với tuyến quy trình yêu cầu cán nóng để mở phôi. Bằng cách tích hợp chặt chẽ quá trình nấu chảy và đúc với cán tiếp theo, nó sản xuất ra các sản phẩm gần với sản phẩm cuối cùng của các nhà máy chế biến nhôm, làm cho nó rất phù hợp để sản xuất quy mô lớn các sản phẩm đơn lẻ.
Ưu điểm: Tiêu thụ năng lượng tổng hợp thấp, diện tích chiếm dụng nhỏ, chi phí đơn vị thấp và nhân công chiếm dụng tối thiểu.
Nhược điểm: Hiệu suất sản phẩm vẫn cần được cải thiện và chủng loại sản phẩm cần được tăng lên.
Mặc dù công nghệ quy trình ngắn không thể hoàn toàn thay thế cán nóng, nhưng ưu điểm của nó trong sản xuất một số sản phẩm đơn lẻ quy mô lớn vẫn là đáng kể. Do đó, việc phát triển mạnh mẽ công nghệ quy trình ngắn là bắt buộc!
4.2 Kết luận
Nhấp để xem báo cáo đặc biệt về Hội nghị Công nghiệp Nhôm và Triển lãm Công nghiệp Nhôm AICE 2025 SMM (lần thứ 20)
