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      2020年以来国外铝加工(gōng)业新技术

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      • 发布时间: 2021-10-15
      • 来源:互联网
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      ●先进的铝钎焊炉(lú)与带卷退(tuì)火炉

      美国塞科/沃里克(Seco/Warwick)公司是全球有(yǒu)名(míng)的金属加热和热处理设备(bèi)生产以(yǐ)及热(rè)处理工艺研究(jiū)企业,改(gǎi)革开放以来(lái),我国引进的首台(tái)扁锭预加热炉就是该公(gōng)司的产品(pǐn)。近些年(nián)来,该(gāi)公司(sī)又推(tuī)出两项有(yǒu)标志性的产品:控制气氛的铝(lǚ)钎焊(hàn)炉(CAB,Aluminum Brazing unde Controled Atomsphere)和(hé)沃特克斯铝带卷(juàn)退(tuì)火炉(Vortex furnace)。

      降低产品生产(chǎn)成本是生产者(zhě)追(zhuī)求(qiú)的永恒目标,现在有越(yuè)来越多的生(shēng)产者希(xī)望自(zì)己的生(shēng)产线能钎焊(hàn)热(rè)交换器,可以精(jīng)准控制工(gōng)艺参数与产品质量,赛科/沃(wò)里(lǐ)克公司(sī)精准CAB(Active Only CAB)钎焊就是这样(yàng)的一种设(shè)备(bèi),可钎焊各种各样的热交热器,比如,散(sàn)热(rè)器、水箱、加热器、冷凝器、油冷器、中间冷却器,且(qiě)可(kě)安装于现(xiàn)有的生(shēng)产线上。现在,该种钎焊炉与工艺已(yǐ)在汽车电池冷却器焊接领域获得成功应用,推动了(le)电动汽(qì)车(chē)(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的高速发展。

      赛科/沃里克(kè)公司的(de)硬合金(jīn)(热(rè)处理强化合金)型材退火和时(shí)效炉在航空工(gōng)业获得(dé)了广泛(fàn)应用,2019年,他的一个长期用户就采(cǎi)购了6台铝合金型材时效和退(tuì)火炉(lú)。公司的另一种(zhǒng)旗舰(jiàn)产品是(shì)沃特克斯(Vortex)带卷退火炉,它有冷(lěng)却室,可控制卷材的冷却温度与速度(dù);还生产两种有特色的退火炉(lú),分为单卷的和(hé)多(duō)区的。多区炉(lú)内每一(yī)区(qū)的温(wēn)度都可以精准调控。二三十年来,赛科/沃里(lǐ)克(kè)公(gōng)司在气(qì)氛控制(zhì)钎焊领域做了许多(duō)富有开拓性的(de)工作,对汽车与(yǔ)航空工业的发(fā)展作出了贡献。

      另外,赛科/沃(wò)里克(kè)公司在研发(fā)制造汽(qì)车与航空(kōng)工业用的铝合金立式落底淬火(huǒ)炉(VertiQuench furnace Drop Bottom furnace)方面也很出色,这(zhè)种处理(lǐ)炉可为铝(lǚ)合金工件或材(cái)料进行固溶处理-淬火(huǒ)和人工(gōng)时效处理,可精准(zhǔn)控制各项工艺(yì)参数,可完全满(mǎn)足航(háng)空航天标准AMS和汽车标准CQⅠ-9。

      AMS标准要求(qiú)工件淬火(huǒ)转移时(shí)间不得超过5秒,赛(sài)科/沃里克立式淬火炉完全能做到这(zhè)一点,能确保工件在小于5秒的(de)时间内完全浸于水中(zhōng)或聚合物液(yè)中,聚合物液槽位(wèi)于炉(lú)底。同时,能确保Al﹣Mg合金的安全,因为有一套可靠(kào)的防爆系(xì)统,该系统已在试验室与生(shēng)产条件(jiàn)下(xià)经过多(duō)年(nián)试用。

      ●洛根轧制铝(lǚ)业公司(sī)投产世界最大铝合金扁锭均(jun1)匀(yún)化(huà)/加热炉

      洛根铝(lǚ)业公司(Logan Aluminium Inc.)位于美国肯塔基州拉塞尔维尔(ěr)市(Russellville,Kentucky),是全球(qiú)第二大平轧铝产品厂,仅次于中国(guó)忠旺(wàng)天津铝(lǚ)业有限公司,主导(dǎo)产品为易拉罐罐身与罐盖薄带卷,2019年投(tóu)产了一台奥托·琼(qióng)克(kè)尔(Otto Junker)公司的扁(biǎn)锭加(jiā)热/均匀化处理炉,是世界上(shàng)最(zuì)大(dà)的此类炉。每炉(lú)可装(zhuāng)32块约32吨每块重的锭,总质(zhì)量大于(yú)1000吨。炉温和加热/冷却速度可以完全自控(kòng),炉(lú)的进料端有装料吊(diào)车,而出料端有辊道与现有轧机(jī)的辊道相连。由于加热与冷却(què)速度快,而且是全自动控制,所以温度精准(zhǔn),周(zhōu)期(qī)短,热效率高,燃料消(xiāo)耗低,在全世界的推进式加热(rè)炉中耗能(néng)是最(zuì)低的。此种炉虽是为铝合(hé)金锭的(de)预加热设计的,但是(shì)也(yě)适(shì)用于(yú)不锈(xiù)钢锭轧制前的预加(jiā)热(rè)。

      ●全球“最绿”的赫尔铝啤酒罐

      当前,各国政府与工矿企业面临最大的挑战之一就是(shì)降低碳排放,在(zài)此方面目前欧(ōu)洲(zhōu)做得较好。2019年欧盟生产的铝材与铝(lǚ)制品含有大于50%的(de)回收铝(lǚ),铝回收产业的回收网点已(yǐ)遍布欧洲(zhōu)各地,大约有(yǒu)220家再生铝企业。报废汽车中的铝与拆迁建筑(zhù)物中的铝回收率为90%~95%,废旧饮料(liào)铝罐回收率为74%,算上包装用铝的(de)估计(jì)平均回收率为60%。我国在社会废旧(jiù)铝回收领(lǐng)域是全球做得最(zuì)好的(de),例如,按个(gè)数计算,废旧铝易拉罐的回收率大于99%,是全世(shì)界最高的,但(dàn)在混杂废铝与污染(rǎn)较重废铝的分类、分选、再(zài)生处(chù)理技术方(fāng)面与发达国(guó)家相比(bǐ),还有一(yī)些差距,现在正在改进,可能到2025年(nián)能全面达到世界先进水平。

      2020年,德国赫尔能源(Hell Energy)公司与海德鲁铝业公司(Hydro)签订了向前(qián)者供应(yīng)“全球最绿啤酒罐(the greenest beverage can in the world)”合(hé)同(tóng),规(guī)定海德鲁铝业公司供应的罐料废旧铝罐含量应≥75%。赫尔能源集团是一家能(néng)源材料与包装材(cái)料生产企业,他的首家铝易拉罐制造厂于2017年在匈牙利投产,所有工艺废(fèi)料全部返(fǎn)回(huí),用于生产罐料(liào)带材。匈牙(yá)利(lì)的制罐厂名为“顶级包装厂(Quality Pack)”,每天可生产250mL铝罐450万只,若(ruò)每年工作(zuò)日(rì)按255天计算,则生产的啤酒全铝(lǚ)罐达11.475亿只/年。海德鲁铝(lǚ)业公司(sī)在德国诺伊斯(Neuss)轧制厂生产(chǎn)罐(guàn)料(can stock)卷。该厂是海德鲁铝业(yè)公司与印度诺贝丽(lì)斯(Novelis)铝业公司的合资企业(yè),各(gè)占(zhàn)50%股份(fèn),是(shì)全世界第(dì)二大(dà)平轧铝(lǚ)产品(pǐn)厂,主(zhǔ)导产品为(wéi)罐料与(yǔ)铝箔毛料,不(bú)生产热处理可强化的2系(xì)及(jí)7系合金板带材;每年生产的罐料和铝箔毛料带卷约80万(wàn)吨,在这方面是全世界最大的单一厂。赫尔(ěr)能源公司向诺伊斯(sī)轧(zhá)制厂采(cǎi)购(gòu)名为“Circal 75R铝”的带卷(juàn)冲制铝罐。

      ●西马克与海德鲁涉足锂电池回收(shōu)

      为了降(jiàng)低汽车的碳排放,电动汽车及混合动力(lì)汽车的(de)产销量以较大的(de)复合增(zēng)长率在逐(zhú)年上升,再过十几年,投放(fàng)市场的电动汽(qì)车就进入报废期(qī)。如何回收车中的铝与锂离(lí)子电池内的铝(lǚ),值得关注(zhù),可能会产生一(yī)些(xiē)新兴产(chǎn)业,比(bǐ)如,废电池拆解、有用(yòng)材料(liào)回收与废弃(qì)物处理等行(háng)业。典型电动汽车(EV)电池包(pack)含(hán)有约(yuē)25%Al,总铝量(75kg~100kg)/包。挪威海德鲁铝业公司与(yǔ)海德(dé)鲁沃尔特公司(Hydro Volt AS)正在建(jiàn)一个电池(chí)回收厂(chǎng),位于挪(nuó)威腓特烈斯(sī)特(tè)(Fredrikstad)。

      腓特烈斯特回(huí)收的“黑色物质”(Ni、Mn、Cu等(děng)混合(hé)液体)和废铝分别发给北沃尔特(Northvolt)公司的工厂和海德(dé)鲁铝(lǚ)业公(gōng)司的有关工(gōng)厂(chǎng)进一步的处理(lǐ),拆解下来的其他有用物质卖(mài)给相关(guān)企业。实际上(shàng),腓特烈斯(sī)特回收厂是一座(zuò)中试厂(recycling pilot),实现高度(dù)自(zì)动化,可对废电池进(jìn)行破(pò)碎和分类,废电池处理能力8000吨/年,还有(yǒu)扩建的(de)余(yú)地。该(gāi)厂的废电池(chí)处理可以(yǐ)容纳整个斯堪的纳(nà)维亚半岛的全部报废电池(chí)。该中试厂的建(jiàn)设(shè)对海德鲁(lǔ)铝业(yè)公司(sī)实现电池铝(lǚ)的循环利用起到很(hěn)好的促进(jìn)作用,公(gōng)司目标是锂(lǐ)离(lí)子电池(chí)组(zǔ)用的(de)铝含有50%再生铝(lǚ)。

      北沃尔特公司(sī)是欧洲一家优质电池系统供应商(shāng),正致力于(yú)欧洲降低碳(tàn)排放(fàng)工作,生产最环保的锂离子电池与高效回收(shōu)报(bào)废电池系统(tǒng)的有用材料与物(wù)质,与ABB、BMW(宝马汽(qì)车公司)、斯堪尼亚(Scania)汽车公(gōng)司、西门子公(gōng)司(Siemens)、瓦(wǎ)坦福尔汽(qì)车(chē)公司(sī)(Vattenfall)、维斯塔(tǎ)斯汽车公司(Vestas)和大众(zhòng)汽(qì)车集团(Volkswagen  Group)都有(yǒu)着密(mì)切(qiē)的合(hé)作关系。

      西马(mǎ)克集团(SMS group)是(shì)世界最负盛誉的冶金设备设计与(yǔ)制造者,近期也决定进入报废电(diàn)动(dòng)汽车锂离子电(diàn)池系统。西马克集团之所以及(jí)时(shí)涉(shè)足这一新兴产业是因为(wéi)有利可图。2020年8月(yuè),西(xī)马克集团与尼奥(ào)金属公(gōng)司确定(dìng)成立一个各占50%股份的合(hé)资公司,名为普里(lǐ)姆比乌斯公司(Primobius GmbH),回收报废电池系统内的各种有价材(cái)料。他们(men)的设想是将(jiāng)在欧洲建立报废电池回收网(wǎng),回收铝及其(qí)他有价物(wù)质,再返(fǎn)回有(yǒu)关企业,如此循环以(yǐ)减少碳排放,早(zǎo)日达到碳中和。

      尼奥金(jīn)属公(gōng)司(Neometals)位于(yú)奥地利帕斯(Perth),是(shì)一家(jiā)生(shēng)产电池与汽车的公(gōng)司,对废旧电(diàn)池的(de)拆(chāi)解与回(huí)收做(zuò)了几(jǐ)年的研发。拆解废旧汽车锂离子(zǐ)电(diàn)池(chí)时应做好(hǎo)安全保护工作,因(yīn)为电池有爆炸(zhà)危险性。

      ●可对任何形状冲压件进行缺(quē)陷检测的仪器

      工业上用(yòng)铝合金板(bǎn)材(cái)冲压(yā)的零件不计其数,它们的(de)表面不(bú)可避免地会(huì)形成各(gè)式各(gè)样大大小小的(de)缺陷(xiàn),有的是板材带来的,有的是在(zài)冲压过程(chéng)中形成的,形状简单的如全(quán)铝易拉罐罐身呈圆桶(tǒng)状,内外表面缺陷都好检查,可(kě)是形(xíng)杂的冲压件生产(chǎn)过(guò)程在2018年以前是无法(fǎ)对其各个表面一(yī)一(yī)进行检测的,这个问题一直(zhí)在困扰着(zhe)铝冲压界。2019年,伊斯拉(lā)·帕西特克(Isra Parsyter)技术公司研(yán)制成(chéng)功一种名为“冲压技师(Blunking Master)”的检测(cè)系统,这是一(yī)台智能化的自动化质量控制仪。

      “冲压技师”系统可以通(tōng)过表(biǎo)面检(jiǎn)测立马(mǎ)识别工(gōng)件形状和表(biǎo)面任何缺陷(划痕、擦伤、轧痕、刻(kè)痕等(děng))。它(tā)借助两侧照明,即过渡(dù)现场(chǎng)识别轮廓形状,反射(shè)现(xiàn)场检测缺陷,在(zài)模内就能检测缺陷(xiàn)。如果事(shì)先并不(bú)知道工(gōng)件形状,该系统(tǒng)也能识(shí)别每一个待(dài)检表面的形状,且(qiě)具有高度的灵活性(xìng),可以(yǐ)通过软件预配(pèi)置,具有很强的自适应能力,能可靠(kào)地检测与分(fèn)类所有缺(quē)陷,然后根据数据要求拣选(xuǎn),供下(xià)一(yī)道深(shēn)加(jiā)工工序参(cān)考。

      在用板带下(xià)料后(hòu)即(jí)对坯料进行表面(miàn)检测,可以提高产(chǎn)量,降低生产成本,避免(miǎn)不必要的产品质量(liàng)下降问题,提(tí)高用户满意度(dù)。“冲压技术”自动检测系(xì)统的安(ān)装也相当简便,可(kě)快速(sù)获得投资回报,可以实(shí)时显(xiǎn)示检测结果,用(yòng)户可以直接评估工艺质量,提高(gāo)产量。另外,对缺陷(xiàn)进行检测和分(fèn)类,有机会从源头消除(chú)缺陷产生根源。制造商(shāng)从而可(kě)事先改进工艺,生产(chǎn)优质产品(pǐn)。

      “冲压技(jì)师”智能检测仪特别适合检测自由曲(qǔ)面的质量,是汽车(chē)零部件质量把关的高手。除了万能的“冲压技师”检测系统外,伊斯拉·帕西特克技(jì)术公司还为铝材、钢材产(chǎn)业链提供了成百上(shàng)千套(tào)表面质量检验(yàn)系统,从生产工艺(yì)的第一(yī)步起就能对材料质量进行严(yán)格的(de)管控(kòng)把关,它的“表面(miàn)技师仪(Surface Master)”能在各个生产阶段进行(háng)智能自动化光学表面(miàn)检测。

      ●亟待改进的(de)废旧全铝罐回收利用链

      全铝易拉(lā)罐是用3104合金(罐身)、5052合金(罐盖)和5182合金(jīn)(拉(lā)环(huán))制造的,2020年(nián)制造易拉罐用的铝合金已超过400万吨(dūn),其中(zhōng)用得最多的依次是(shì)美(měi)国(guó)、欧洲、中国(guó)和日本。中国2020年3104合金产量近72万(wàn)吨。诺(nuò)贝(bèi)丽斯(sī)铝(lǚ)业公司(Novelis)是全世界(jiè)最大的3104合金箔(≤0.25 mm)罐(guàn)身带材生产者,几乎(hū)占全(quán)球(qiú)总产量(liàng)的45%,也是(shì)效益最好的,更是废旧罐(UBC)用量(liàng)最大的(de),在2021年生(shēng)产(chǎn)的3104合金带(dài)材中,再生UBC的含量(liàng)近90%,着(zhe)实令人惊叹(tàn)。除中国外,世(shì)界(jiè)上其他国家与(yǔ)地区2020年3104合金的平均废旧罐含量已达60%。

      中(zhōng)国虽是(shì)全球废旧罐回收率最高(gāo)者,按个数(shù)计(jì)算已大于(yú)99%,但是由于没有系统化和规范化的回收渠道和体系,废料混杂(zá),污(wū)染较大,再利用难(nán)度加大,加之经营分散(sàn),工艺落后,生产效率(lǜ)不高,烧损大,大(dà)部分废料都降级使用,用于铸造附加值(zhí)不高的铸件与通用压(yā)铸件。2014年11月诺贝丽(lì)斯(sī)铝业公司宣称,至2017年末所(suǒ)生产的罐身带材(can body stock)将采用(yòng)高端再(zài)生EvercanTM(埃弗罐身)合金制造,使(shǐ)所生(shēng)产(chǎn)标准啤酒罐再生铝含量达70%,而其罐身带(dài)材(cái)再(zài)生铝(lǚ)含量达90%。自(zì)此以后,EvercanTM合(hé)金(jīn)在美国和(hé)欧洲制罐业得(dé)到较为广泛的应用,用它深拉冲(chōng)制罐身不仅有重大的“双碳”环保意义,而且可获得较大(dà)的经(jīng)济效益。诺(nuò)贝(bèi)丽斯铝业公司不但(dàn)在全球(qiú)率先研制成埃弗(fú)罐(guàn)铝合金,又于(yú)2015年推出埃弗(fú)罐盖(gài)铝合金(jīn)Evercanend。2015年3月(yuè),诺贝丽斯(sī)铝业公司称,新近研发的埃弗再生铝合金EvereycleTM是一种再生铝含量很高的合金,用于制造食(shí)品易拉罐(guàn),已得到一些制罐企业的认可,它由(yóu)90%旧废料(从社会上回(huí)收的废旧(jiù)罐)与(yǔ)10%新废料(罐料轧制厂与制(zhì)罐(guàn)厂工艺废料)熔炼而成(chéng),没有用重熔用铝锭与原铝(lǚ)。诺贝丽(lì)斯铝业公司(sī)2020年生产再生(shēng)铝(lǚ)含量80%的咖啡包装铝(lǚ)管,是用深(shēn)拉法制(zhì)造(zào)的,再生铝含(hán)量(liàng)这么高,在世界上可是头一(yī)次。诺(nuò)贝丽斯铝业公司是一家印度公司,但75%的平轧铝产(chǎn)品生产能力在美国(guó),是世界第(dì)二大(dà)铝板带企业(yè)和第一(yī)大罐料和ABS带材生(shēng)产者(zhě)。

      回收废铝还(hái)与铝(lǚ)材用户密不可分,必(bì)须把用铝(lǚ)大户也发动起(qǐ)来,诺贝丽(lì)斯铝业(yè)公司在这(zhè)方面也做(zuò)得不错(cuò)。2019年,该(gāi)公司与瑞典沃尔沃汽车公(gōng)司(Volvo Cars)达成共建(jiàn)汽车废铝材闭(bì)路循环协议,后(hòu)者把制(zhì)造(zào)汽车(chē)零部件中产生的废铝精心分类存放,返回给(gěi)诺贝丽斯铝业公司设(shè)在德国的诺伊斯(Nues)轧制厂,再轧成ABS供汽车用,形成一个严密的闭路循环系统(tǒng)。该公(gōng)司在生产(chǎn)ABS时用了尽(jìn)量多(duō)的废(fèi)铝,沃尔沃汽车公司用这种ABS制造汽车部件(jiàn)CO2排放量(liàng)下(xià)降了78%。2010年财年诺贝丽斯铝业公司(sī)生产的汽车(chē)铝材,废铝用量只占33%,而2019财年则上升到(dào)61%。

      中(zhōng)国自重庆长江电工(gōng)厂1986年9月第一(yī)条铝罐制造生(shēng)产线投(tóu)产以来,制罐产(chǎn)业已有35年(nián),生产能力已近90亿(yì)只/年,可是至今还(hái)没有一条真正工业(yè)意义上的废旧铝罐回收处理与(yǔ)再生(shēng)成3104合金(jīn)并轧制成带卷冲制罐身的生产线,这是铝工业亟(jí)待补上的(de)一块短板(bǎn),笔者希望2025年中(zhōng)国生产的制罐铝合金带材(cái)含有约30%的再生铝(废(fèi)罐),2030年(nián)这一数字能达到90%以上(shàng),最好(hǎo)是能(néng)全面赶上或超过诺贝丽斯铝业公司的水平(píng)。为此,可否(fǒu)在山东、河南、广西、重(chóng)庆、长江三(sān)角洲大的铝(lǚ)轧制厂内建设(shè)回收再(zài)生中心(xīn),这是关系到早(zǎo)日实现“双碳”目标的项目之一。

      ●优质高产的铝炉渣处理技术

      英国阿尔特罗(luó)梅克斯公司(Ultromex)研发的(de)名(míng)为阿尔特罗梅克(kè)斯铝渣处理技术(Ultromex dross processing technology)已(yǐ)在中东的一些铝企业获得(dé)应用,效果良(liáng)好。采用回转(zhuǎn)炉熔炼与阿尔特罗梅克斯(sī)技术处(chù)理铝渣的主要优点:可以提高熔炼炉的(de)容量、效率与增加产量(liàng);降低熔炼(liàn)成本(běn),由于渣量下(xià)降,可以降低能耗;减(jiǎn)少熔剂用量,由于熔体更(gèng)加干净,含的杂质及(jí)污染(rǎn)物减少(shǎo),可以少用造渣剂,不需要(yào)添加那么(me)多(duō)熔(róng)剂;采用此技术处理炉渣,不但回收的铝多了,而(ér)且生(shēng)产效率高(gāo),能耗下降,温室气体排放减(jiǎn)少(shǎo)。




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