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國外鋁下游產業近期投產的高新項目

2021/11/9 10:33:47 人評論 次瀏覽 分類:國內鋁業動態

新近國外鋁下游產業投產的5種新工藝、新裝備、新合金等都在生產中獲得實際應用,效果良好,達到了預期的設計目標,值得在我國有關企業推廣應用。下文分別予以介紹。




高度靈活與產量大的鋁合金感應熔煉爐


美國新澤西州蘭科卡斯縣的感應加熱公司(Inductotherm Corp.)新近研發出一種熔煉鋁合金及其他金屬材料的多用途感應熔煉爐。因為航空航天工業在生產零配件時具有品種批量小的特點,所以該設備特別適合航空航天工業熔煉各種各樣的鋁合金。

該公司既生產無芯的保溫爐又生產溝槽保溫爐,各有其獨特之處。無芯保溫爐有最大的合金靈活性,投資不大,安裝費用低;溝槽保溫爐產量大、能耗低,可獲得較好的經濟效益?,F在公司可提供集熔煉、保溫和澆注于一體的混合爐(hybrid furnace),采用惰氣保護,極為靈活,生產完一種鋁合金后,可很快轉為生產另一種鋁合金。

此種無芯感應爐有超強的加熱能力,可當熔煉爐,也可以當保溫爐,熔煉工藝由Melt-Manager PlusTM(熔煉操作器+TM)控制系統掌控,可保證電源頻率處于最佳范圍內。這種無芯感應爐在倒空熔煉好的鋁合金熔體后,可立刻裝入下一爐的爐料,啟動熔化。

這種無芯感應爐裝于混合爐上殼底部,上殼設計得很堅固,具有相當高的強度與剛度,還很耐熱,在壽命期內能安全地運轉。爐蓋可升起又可回轉,可以方便地裝入塊料,蓋內的耐火材料有良好的保溫絕熱性能,以確保散失的熱能處于最低。耐火材料中埋設了熱電偶,可以連續測溫,保證熔體溫度精準。

此種混合爐已形成系列,容量范圍為10/40t,如果需要,還可以提供更大的。爐的上方設有煙塵收集系統,車間內氣氛完全符合環保法規條例要求。扒渣門設計得很巧妙,便于出渣。爐的傾動由PLC系統控制。





尼瑪克公司新建壓鑄廠煙氣過濾系統


隨著綠色環保理念的日益提升,鋁合金熔煉鑄造車間內的環境必須符合環保法規條例要求,而且零件壓鑄車間每臺壓鑄機排放的煙氣都符合要求,因此必須采取必要的空氣污染控制措施。壓鑄機排放的廢氣由油煙和氣溶膠物質組成,而且由于壓鑄機使用時間過長和老化,排放的煙氣越來越多,煙霧污染日益嚴重。必須把這些污染物分離出來,以保護工作人員安全和環境友好。因此,現代化鑄造廠或車間設計的排風技術應運而生,形成了一個專業化分支,為節能減排提供了可觀的潛力?,F對尼瑪克公司斯洛伐克日亞爾赫龍河畔的壓鑄廠于早些時候新投產的克馬(KMA)公司的煙氣收集和過濾系統作一簡介。

尼瑪克公司是一家為全球多達50多個汽車制造公司(廠)提供鋁合金壓鑄零部件的企業,新建的斯洛伐克日亞爾鑄造公司對環保極為重視,是全球鋁合金環保壓鑄廠的“燈塔”。

在鑄造廠,煙氣排放一直是熔爐、保溫爐之后第二大能源消耗。能耗導致高生產成本和較高的CO2排放。不過,采用克瑪公司的煙氣收集與過濾系統可以做到高達80%的能源效率,同時大大改善了車間的CO2平衡,有助于環境保護。

在傳統的煙氣凈化流程中,從車間頂部抽集,輸送到車間外的處理系統,為了達到車間內部空氣清新,符合環保法規要求,車間內的空氣必須更換(10-15次)/h。大家知道,排氣量越大,風扇和過濾系統的能耗就越高。在寒冷的冬季,對新鮮空氣加熱更是一道高能耗的工藝。輸送到室外的煙氣必須用等量的室外低溫新鮮空氣替代,如此一來,導致運營成本的上升和CO2排放量的增加。

日亞爾的尼瑪克工廠的煙氣收集與過濾系統名為“Ultravent”(厄爾特拉文特),安于壓鑄機上方,能準時抽氣,中央換氣僅需(3-4次)/h,能耗比傳統技術節約80%,而且車間內的空氣更加清新?,F在已有多家鑄造廠采用了Ultravent系統,均取得了預期的良好效果。

在日亞爾鑄造廠,每臺壓鑄機都配有克馬(KMA)抽氣與過濾系統,抽氣罩和連接的過濾系統都位于壓鑄機上方的支架平臺上。這種過濾系統避免了在車間內布置長管道,不但新建廠可采用這種煙氣抽集與過濾方案,老車間升級改造也可以采用。

Ultravent系統由煙氣收集罩和分離煙氣的靜電過濾單元組成,帶有油煙的廢氣由收集罩直接抽走,因而大大減少了飄逸四散的廢氣量;另外,這種單獨的過濾系統與鑄造機是同時運行的,生產成本得到進一步降低。目前投入運行的克馬處理系統的過濾能力為20000m3/h,排氣量為5000m3/h靜電過濾單元的能耗僅相當于100W燈泡的能耗。

經Ultravent系統處理后的潔凈空氣被循環回車間,避免了空氣外排時可能產生的熱量損失,同時還改善了車間的碳平衡:由于加熱能耗下降,相應地減少了CO2排放,每臺壓鑄機碳足跡下降(30-40)t/a。過濾系統集成了自動清洗器能最大限度地減少維護工作量和保養停機時間。

在現代化壓鑄機和鑄造單元中,各種外圍技術全部被集成到一個協調系統中。排氣過濾系統和鑄造機之間的連接已智能化。在斯洛伐克尼瑪鑄造廠的Ultravent系統通過與接口的同步,使過濾系統的通風功率與壓鑄機噴涂周期相適應。若噴涂暫停,過濾系統的變頻器可將風扇輸出功率節流至75%,以降低電耗,從而實現了單臺鑄造機的有效節能。此外,在工業4.0時代,鑄造機和過濾系統都達到智能化控制,在能源效率、安全和環保方面都達到了最高要求。





冷軋鋁合金帶材表面缺陷清理


當前,鋁應用市場競爭異常激烈,客戶要求提供材料表面更加潔凈、更加均勻的鋁合金板帶材,以改善進一步加工,諸如在表面處理、點焊或黏接等時的性能和降低工模具磨損。冷軋鋁合金板帶材表面總是存在著種種缺陷和影響外觀的不足之處,如細小裂紋、皺痕、中間金屬化合物粒子、金屬氧化物、潤滑劑痕跡等等。這些污染物往往形成薄薄的一層,與鋁緊緊地貼在一起,對材料外觀極為不利,必需對其進行清理。清理效果隨鋁合金帶材的最終用途而定,有的稍加清理即可,有的則必須徹底清除,一掃而光。有些表面污染物可通過化學蝕洗去除。

在清除鋁合金帶材表面污染物和缺陷領域,英國西米德蘭市(West Midland)的克斯·赫爾·沃斯公司(KCS Herr Voss)是全球的領跑者。該公司從事帶材表面清理工藝研發與自動化清理生產線的研究及制造已有30多年,近期推出的罐體帶材(can stock)清理線已在實際生產中獲得應用。其運轉效果良好,受到用戶一致好評。





3D打印trimal-05 AM鋁合金


2020年初,位于德國埃森市(Essen)的特里梅特鋁業公司(Trimet Aluminium SE)成功研制的trimal - 05 AM鋁合金已獲得專利,是一種專供選擇激光熔化(selective laser melting,SLM)增材制造(Additive Manufacturing,AM)用的超高強度鋁合金,已在生產中獲得實際應用,打印出了多種結構零件。

Trimal-05 AM鋁合金是一種超高強度鋁合金,是專為3D打印研發的,打印的工件不需要后續熱處理,可直接裝機。該合金技術對擴大3D打印鋁合金的應用有著積極的推動作用。3D打印的trimal-05 AM合金無疑將在交通運輸裝備中獲得廣泛應用。

Trimal-05 AM鋁合金的制備,首先需要熔煉鑄造出圓錠,然后再熔化后高壓噴粉,最后選擇激光熔化3D打印工件。

用trimal-05 AM-T6合金打印的結構件的各項性能完全可與常規工藝鑄造的鑄件的性能試比高,因而,此合金非常適合于打印制造原型件。3D打印工藝無疑將獲得越來越廣泛的應用。





全球最大鋁合金壓鑄機在特斯拉公司投產


今年年初,全球最大的汽車鋁合金結構件壓鑄機(diecasting machine)在特斯拉公司(Tesla Inc.)加利福尼亞州弗里蒙特(Fremont,California)縣的工廠投產。

這臺巨無霸壓鑄擠壓機專用于生產鋁合金汽車結構件,名為OL 6100 CS Giga Press,是意大利艾德拉(Idra)公司設計制造的,長20m、高5m、質量約400t。首先,這臺大壓鑄機用于壓鑄Tesla Model Y電動車后部的2個大鋁合金構件,即將用于壓鑄Tesla's Model 3后車身底部組件(rear underbody assembly),過去由70個零件組件,改用OL 6100 CS壓鑄機生產后,集成為一個大的組件,不但質量減輕了,而且結構強度上升了,生產成本下降了,取得了可觀的經濟效益。有了OL 6100 CS壓鑄機,特斯拉公司在設計制造Tesla Model Y型車時更加得心應手,例如可將車架(frame)、后底盤(rear chassis)和碰撞軌(crash rail)集成為一個構件,大大縮短了制造時間、降低了生產成本和工具制成費用、減少了裝備數量。

為了支持這臺60000 kN Giga Press擠壓壓鑄機的順利生產,公司還增建了一些輔助裝備,如:1臺850℃熔鋁爐、1臺750℃~850℃保溫靜置爐、1臺切邊修整機(mechanical trimming press)、1臺檢查孔隙率(porosity)的X射線檢測儀、1臺鉆孔-攻絲機(drilling and tapping machines)、1臺激光掃描座標測量儀(laser scanning coordinate measuring machine)、緊固件固定機(fastener insertion machinery)、廢鋁收集就地循環利用處理線。特斯拉公司向艾德拉公司訂購了2臺Giga擠壓壓鑄機,1臺在美國,另一臺將安于中國上海特斯拉汽車制造公司,2022年投產。

在上文中向讀者簡略地介紹了發達國家在鋁工業下游領域的一些高新技術,有裝備方面的,有節能減排的,有合金方面的,還有工藝方面的,希望對開啟新征程的中國鋁加工工業有所裨益,對感興趣的讀者有參考價值。特斯拉汽車公司在建2條世界最大的汽車結構件壓鑄生產線,一條在美國加利福尼亞汽車制造廠,已投產,另一條將建在中國上海特斯拉汽車廠,2022年投產,不但生產線本身有參考價值,而且就地循環利用鋁合金廢料工藝更值得借鑒。3D打印鋁合金零部件是一項高新技術,宜揚帆奮起領先,特別宜加強對3D打印輕合金的研發,在此領域還有較大差距。(來源:中國有色金屬報 作者:王祝堂)

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