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世界铝工业高新技术采撷
发表日期:2021/1/19 14:15:01 中国有色金属报
    

可使用29天的宽2170mm铸嘴

铸嘴是双辊式连续铸轧铝带坯最为关键的部件之一,通过它把铝或铝合金熔体输入铸轧辊缝。铸嘴又称为供料嘴,它的质量直接影响带坯质量和产量,因此对铸嘴的结构和材料要求很高。铸嘴分宽型和窄型,也有把大于2100mm的列为特宽型。铸嘴结构形式对稳定工艺和提高产品质量起着关键性作用。在结构方面应保证:熔体通过时流线合理,无死区;熔体在辊缝整个长度上分布均匀;流体流入辊缝的温度也要均匀一致。铸嘴由几块工件组成,在上下对合的两块间有一个特定形状的挡块,以保证熔体能均匀地分配于整个铸嘴内。

全球可生产特宽铸嘴的企业主要有3家:中国酒钢东兴铝业有限公司、美国泽卡陶瓷产品有限公司(Zircar Ceramics. Com.)、诺贝丽斯铝业公司(Novelis)法国普基工程公司(PAE)。东兴铝业有限公司是全球的双辊式铸轧带坯生产企业,有60台铸轧机,带坯生产能力60万吨/年,其中超宽的2350mm铸轧线4条,是全球最宽的。

泽卡陶资产品有限公司新近推出的Hard Castertip Type NKO+2170mm铸轧机,是国外的,也是生产能力与效率最高的,在29天内铸轧带坯942吨。生产效率约比中国的高30%,如果到2035年中国双辊式铝带坯连续铸轧的效率能全面达到2020年泽卡公司的水平,那就可以在现有产能基础上提高约30%,即可以在不新建生产线的条件下,增加约200万吨/年的产能,仅投入不多的资金就等于建设了约200条新的1800mm铸轧线。

零摩擦锭坯感应加热法经济环保

美国新泽西州(New Jersey)感应热集团(Inductotherm Group)班雅罗感应技术公司(Banyard's Induction Technology)新研发的零摩擦锭坯加热方式(Zero friction billet heating)是目前进的。

铝及铝合金锭坯在挤压之前都必须预加热到一定温度,在中国仍以天然气加热为主,还有少数采用燃油加热,工业发达国家几乎全采用电感应炉加热。全世界≥45MN的挤压生产线大都用电感应炉加热,用燃油加热的仅是个别的。因为大挤压机的开工率往往在70%左右,有的甚至更低,当然达85%的也有。用天然气加热时间较长,一旦停机再开机所费时间长,会损耗较多的油,用感应法加热很灵活。同时,由于对产品质量要求日益提高,原有的加热方法已不能满足要求,需进行等温挤压,就必须对锭坯进行梯度加热,梯度加热方式有:

永磁加热。永磁加热是种较为先进的加热方式,是芬兰核物理学家P.萨尼内(Suonninen)发明并于2011年获得专利,上海锐漫能源科技有限公司2012年获得中国市场经营权。它的基本原理是铝锭坯位于两个高速旋转的高性能永磁体之间,产生的交变磁场在锭坯中感应出涡流而被加热,锭坯是逐渐进入高速旋转磁场的,前端温度高,后端温度低,从而实现梯度加热。此法的优点是不排放污染物,能耗纸,比传统感应加热效率高40%以上。

单锭坯热剪加热。该法是中国佛山市郎盾铝加工设备有限公司研发的,能耗低,天然气消耗量20m3/t铝~24m3/t铝;可以实现梯度如热,采用德国自动化元件控制加热强度,前高后低,使前端温度高于后端的,形成20℃~50℃的温度梯度。

电感应梯度加热。电感应梯度加热的基本原理与电感应加热原理相似,不过是将感应加热分成几段,其电压V前>V中>V后,锭坯按顺序由后向前推进,由于前面电压高于后面,所以前端温度比后端高,从而形成温度梯度。反向挤压锭坯多用此种加热方式。

零摩擦感应加热。此种加热方式被认为是当前的,挤压温度始终保持在设定的范围内,能确保挤压的材料前后品质均匀一致,完全消除撕裂等缺陷,同时在整个挤压过程中,各项工艺参数都处于自动调控之下。

2019年9月,感应加热—焊接有限公司(Inductotherm Heating & Welding Ltd.)向丹麦通德市(Tonder in Denmark)海德鲁精密管材公司(Hydro Precision Tubing)交付了锭坯感应加热班雅得系统(Inductotherm Banyard),它由2台零摩擦装置、多段感应加热线圈等组成,可加热直经229 mm的锭坯,功率750kW。

零摩擦锭坯多段感应加热炉是感应加热集团(Inductotherm Group)的班雅得公司生产的。该集团在全世界有38个工厂,40个公司。2020年还向海德鲁铝业公司设在美国的克雷索纳(Cressona)挤压厂交付了一套这样的加热炉,可加热254mm直径的锭坯。

节能40%的新型回转蓄热式烧嘴

在全世界几万台工业炉中,估计目前仍有约60%燃油或燃气的。它们用的燃烧嘴(简称烧嘴)对热效率与节能环保起着关键性作用,好的烧嘴不但热效率高,油、气用量少,而且排放的温室气体少与质量高。笔者所指的温室气体质量是指除CO2外,其它危害严重的气体如二噁英等的含量。危害严重气体含量低,就燃烧完全,烧嘴也就好。

德国贾斯珀(JASPER)公司新近开发的新型回转蓄热式烧嘴(New rotating regenerative burner)就是一种高效烧嘴,商品名称“科布拉”(KOBRA)。科布拉烧嘴已在欧洲钢铁与铝工业的一些大户上获得应用,效果很好,获得了40%的节能效果,这可是了不起的成就。

科布拉烧嘴安装于炉墙上,它的关键构件是转子,带动烧嘴旋转。它能回收废气中的热,将吸入的冷空气加热,从而达到节能目的。

科布拉烧嘴的维护工作量甚少,每年仅需维护一次,它是一种洁净的燃烧器,所积聚的尘埃与污物可用压缩空气清理。日前,应用的科布拉系统的功率为500kW与1.2MW,正在设计小型的,如200kW。科布拉烧嘴的适应范围很广,所有的燃料都可以,它的运转很安全,在设计上对所有不安全因素都考虑相当周到,采取了必要的预防措施。(中国有色金属报

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