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電解鋁廠的產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)與熔鑄技術(shù)的發(fā)展,1 關(guān)于電解鋁廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)想 近十年來,我國電解鋁生產(chǎn)技術(shù)逐年 提高,鋁電解工業(yè)生產(chǎn)得到飛速發(fā)展, 我國已成為世界原鋁產(chǎn)量第一大國。,隨著電解鋁技術(shù)的發(fā)展,電解槽容量越 來越大,較大的電解鋁廠建設(shè)規(guī)模在 20萬噸、40萬噸或更大規(guī)模,使我國 的原鋁產(chǎn)量2006年達(dá)到935萬噸,預(yù)計,到2007年達(dá)到1200萬噸 以上。目前大 部分電解鋁廠的產(chǎn)品方案,仍然是以生 產(chǎn)重熔用鋁錠為主,只有少部分的鋁廠 生產(chǎn)一些鋁母線、合金鑄件等鋁加工用,的半成品材料。大部分電解鋁廠仍然沿 襲著早期的鋁工業(yè)發(fā)展格局,將電解鋁 廠與鋁加工廠截然分開,這樣既浪費大 部分的能源,又增加了鋁錠重熔燃燒,損失,同時增加了長途運輸?shù)馁M用。 這種生產(chǎn)方式對我國鋁工業(yè)的發(fā)展 是 不利的,特別是當(dāng)電價、燃料的價 格高漲或不穩(wěn)定的情況下,限制了電解,鋁廠及鋁加工廠的發(fā)展。 根據(jù)我國鋁工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及社會經(jīng) 濟(jì)發(fā)展需要,應(yīng)當(dāng)充分利用電解鋁廠的 有利條件,實現(xiàn)以半成品或成品為主的,多品種生產(chǎn),達(dá)到產(chǎn)品的規(guī)模化 。以技術(shù)含量高、產(chǎn)品精,增加社會 效益,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,達(dá)到以鋁 養(yǎng)鋁,抗擊各種沖擊的目的。多品種,生產(chǎn)有如下優(yōu)點: 1.1 節(jié)省能源 電解槽生產(chǎn)出的原鋁,通過真空抬 包吸出后,運至鑄造車間,一般被送到,鑄造車間后,鋁液溫度仍高達(dá)860 890之間,而鋁錠的澆鑄溫度一般要求 在720左右,這樣在電解鋁廠可利用 電解槽產(chǎn)出的液態(tài)原鋁直接鑄造出各種,坯錠、板錠、棒材、壓力加工用的坯料 及合金鑄件,可以省去用鋁液澆鑄普通 鋁錠和加工廠二次重熔的工序。 根據(jù)國內(nèi)鋁廠生產(chǎn)實踐,以上兩道,工序,噸鋁即可節(jié)省能源如下表:,1.2 減少金屬熔鑄損耗 在電解鋁廠,從電解車間生產(chǎn)出的 原鋁,運到鑄造車間后,鋁液的溫度仍 高于鑄造溫度100150,在混合爐,內(nèi)需要扒渣、冷卻、靜置或倒入敞口抬 包內(nèi)降溫。一臺40t混合爐內(nèi)的鋁液,從 850自然降溫至720時,夏季約需2h 2. 5h ,鋁液長時間暴露在空氣中,溫,度越高,停留的時間越長,氧化越嚴(yán)重。 如果在保溫爐中加入一些加工生產(chǎn)中的 廢料或冷料,鋁液溫度很快降至730。 每公斤鋁液可有富余熱量約251KJ 可,利用,大約可熔化20%的固態(tài)鋁,而且 大大縮短了冷卻時間,減少高溫氧化損 失。以國內(nèi)鋁廠生產(chǎn)實踐為例,普通鋁 錠的鑄造損失為0.5%0.7% ,鋁錠重,熔時,金屬鋁的燒損量為2%2.5% , 在電解鋁廠用原鋁直接生產(chǎn)壓力加工用 坯料、板帶材、鋁合金鑄件等半成品產(chǎn) 品,這部分的金屬損耗可以節(jié)省下來并,充分利用生產(chǎn)的廢料,鋸切加工的邊角余 料,直接降低鋁液的溫度,可以大量節(jié)省 能源,提高鑄件的產(chǎn)品質(zhì)量,同時節(jié)省了 建廠、生產(chǎn)設(shè)備重復(fù)建設(shè)的費用。粗略,計算每噸產(chǎn)品可減少鋁液重熔損失20kg。 隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國已 是世界上鋁產(chǎn)量第一大國,也是消費大 國,鋁產(chǎn)品市場將會越來越大,勢必,要新建和擴(kuò)建各種鋁產(chǎn)品的加工廠。從以 上分析來看,將加工用的初步坯料鑄件放 在電解鋁廠生產(chǎn),使用液態(tài)原鋁直接生產(chǎn) 半成品產(chǎn)品,可以得到很大的社會效益和,企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。以一個年產(chǎn)20萬噸的 電解鋁廠為例,試做如下經(jīng)濟(jì)分析(見 下表):,2 我國熔鑄技術(shù)的發(fā)展 熔鑄包括熔煉及各種鑄造技術(shù),我國 的電解鋁廠建設(shè)規(guī)模一般都在10萬噸、 20萬噸一個系列,為滿足生產(chǎn)需要鑄造,部的熔鑄技術(shù)也有很大的提高,保溫爐 、熔鋁爐7080年代普遍采用10t15t 的容量,普通鋁錠鑄造機(jī)都在4.5t/h 5t/h 。80年代初期,我國從日本為貴州,鋁廠引進(jìn)了160kA電解槽技術(shù),同時引 進(jìn)的還有40t鋁鑄造混合爐和生產(chǎn)能力為 16t/h的20kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)。90年代初 期建設(shè)的青海鋁廠二期,采用了40t混合,爐和16t/h的鑄造機(jī)。并且配備了豎井式 大板錠鑄造機(jī)和晶粒細(xì)化裝置。目前, 我國新建電解鋁廠大部分選用40t60t 保溫爐和16t/h的鑄造機(jī),產(chǎn)品有重熔用,鋁錠、鋁母線大板錠等。為了節(jié)省能源 提高鋁廠的經(jīng)濟(jì)效益,以鋁養(yǎng)鋁,電解 鋁廠可直接生產(chǎn)以下產(chǎn)品。 2.1 生產(chǎn)重熔用鋁錠,我國大多數(shù)鋁廠的產(chǎn)品是給鋁加工 廠和鑄造廠做產(chǎn)品原料,早期生產(chǎn)的重 熔用鋁錠為15kg,80 年代以后改為 20kg。澆鑄鋁錠采用的連續(xù)鑄造機(jī)生產(chǎn),能力4.5t/h5t/h ,生產(chǎn)廠家是以撫順鋁 廠為主的幾個鋁廠機(jī)修廠。80年代初期 貴州鋁廠引進(jìn)日本生產(chǎn)能力為16t/h的普 通鋁錠連續(xù)鑄造機(jī),該機(jī)組有162個,20kg錠鑄模。隨之國內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)廠(主 要有昆明冶金機(jī)械廠翻版日本普通鋁錠 連續(xù)鑄造機(jī))也開發(fā)出了生產(chǎn)能力為 16t/h20t/h的鋁錠鑄造自動生產(chǎn)線,,全部工序?qū)崿F(xiàn)自動操作,其中包括澆鑄 分配器、鑄造機(jī)、扒渣機(jī)、打印、冷卻 系統(tǒng)、堆垛機(jī)、運輸機(jī)、打捆等,這種 機(jī)型適合于規(guī)模較大產(chǎn)品單一的鋁廠,使用。針對中小鋁廠需要,又開發(fā)了生 產(chǎn)能力為7.5t/h 、9.5t/h 的中型鑄機(jī)。普 通鋁錠鑄造機(jī)雖經(jīng)多年生產(chǎn),仍存在著 一些問題。如產(chǎn)量達(dá)不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),,脫模不利,自動化程度低,故障率高,產(chǎn) 品質(zhì)量存在著鋁錠重量不準(zhǔn)、夾渣、飛邊、 表面波紋等問題,尤其是一些專業(yè)水平不 強(qiáng),生產(chǎn)能力差,技術(shù)力量弱的設(shè)備廠,生產(chǎn)的設(shè)備給鋁廠生產(chǎn)造成了很大的 困難。 我公司重熔用鋁錠生產(chǎn)設(shè)備的演變。 2.2 立式半連續(xù)鑄造 造。一般生產(chǎn)鋁母線、大板錠、鋁加,立式半連續(xù)鑄造,又稱豎井或垂直 鑄造。一般生產(chǎn)鋁母線、大板錠、鋁加 工用的圓棒材坯錠。立式半連續(xù)鑄造技 術(shù)近年來得到了發(fā)展,早期的傳動裝置,為鋼絲繩卷揚式和絲杠及鏈?zhǔn)絺鲃?,?產(chǎn)品質(zhì)量有一定影響。近幾年采用液壓 傳動系統(tǒng)較多,運行平穩(wěn)、承載力強(qiáng), 但要求豎井的深度比鋼絲繩卷揚式深得,多,而且對液壓裝置要求嚴(yán)格,不允許 有漏油現(xiàn)象。立式半連續(xù)鑄造產(chǎn)品有方 錠、圓錠、大板錠。立式半連續(xù)鑄造機(jī) 的構(gòu)成由鑄造平臺、結(jié)晶器、升降臺、,傳動裝置、鑄錠底座和水冷卻系統(tǒng),可以 澆鑄單根大噸位的鑄錠,也可以同時澆注 多根鑄錠,可澆鑄60500的圓鑄錠, 長度可達(dá)9m。我公司豎式半連續(xù)鑄造機(jī)的,演變:大連冶金機(jī)械廠生產(chǎn)的豎式半連續(xù) 鑄造(圓盤澆鑄、20根、只能生產(chǎn)162圓 鑄錠)、自行設(shè)計的同水平熱錠鑄造(能 生產(chǎn)148、 162、178圓鑄錠,且一鑄,次能生產(chǎn)2848根)、引進(jìn)浙江某廠生 產(chǎn)的豎式半連續(xù)鑄造機(jī)(能生產(chǎn)85、 120、125、127、148、162、 178、226,且一鑄次能生產(chǎn)32 ,120根)。引進(jìn)美國Wagstaff公司氣滑 鑄機(jī)的情況。圓鑄錠的生產(chǎn)基本上實現(xiàn) 了:(1)約65%的圓鑄錠是有電解鋁廠 生產(chǎn)的,其余35%左右是有各鋁型材廠,用熱效率大于45%的節(jié)能型爐熔煉鑄造; (2)鋁熔體經(jīng)過嚴(yán)密的在線式的凈化除 氣、除渣處理,并添加有效的晶粒細(xì)化 劑;(3)全部圓鑄錠用同水平熱錠鑄造,法鑄造,其中約有一半以上的鑄機(jī)是全 自動化的;(4)全部圓鑄錠經(jīng)過均勻化 處理;(5)熔鑄車間的排放物經(jīng)過嚴(yán)格 的凈化處理,能滿足當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保要,求。 2.3 水平式連續(xù)鑄造 水平式連續(xù)鑄造也稱臥式連續(xù)鑄造 ,該技術(shù)一般分為板帶坯水平連鑄、棒,管坯水平連鑄、線坯連鑄連軋。與立式半 連續(xù)鑄造相比,水平連續(xù)鑄造不需要高大 廠房和深井,設(shè)備較簡單,投資少,上馬 快,易將熔煉、鑄錠、軋制、熱處理、卷,曲等工序組建成連鑄連軋生產(chǎn)線,實行 自動化生產(chǎn),生產(chǎn)率高,設(shè)備水平布置 便于操作和維護(hù),勞動條件好,可以生 產(chǎn)各種斷面的長鑄錠,尤其現(xiàn)代建設(shè)的,電解鋁廠槽容量大,配置的陰、陽極母 線斷面大,長度長,采用水平連續(xù)鑄造 法比較合適。 水平式連續(xù)鑄造機(jī)主要用于生產(chǎn)大板,錠、鋁母線、方、圓、板錠,這種水平 鑄造機(jī)由中間包、澆鑄系統(tǒng)、結(jié)晶器、 鏈板式牽引機(jī)構(gòu)、同步鋸和輥道等部分 組成。鑄造機(jī)的調(diào)速范圍50mm/min,350mm/min ,可以生產(chǎn)各種規(guī)格的鋁板 錠、方錠、實心圓錠和空心圓錠,而且 可以切割成任意長度,各加工廠的擠壓 型材坯料較多采用這種澆鑄方式。,水平連續(xù)鑄造鋁桿鑄機(jī),主要用于生 產(chǎn)各種規(guī)格的鋁桿。水平連續(xù)鑄造生產(chǎn) 的鋁桿直徑為8mm15mm,可以同時 連續(xù)生產(chǎn)多根鋁桿,通過牽引機(jī)和收線,機(jī)將鋁桿盤起,這種材料可作為煉鋼用 的脫氧劑,也可直接用于生產(chǎn)鋁線。 2.4 連鑄連軋 連鑄連軋機(jī)主要生產(chǎn)鋁桿、鋁棒、,電工用鋁導(dǎo)線。機(jī)組包括連鑄機(jī)、連軋 機(jī)、卷取設(shè)備、軋機(jī)潤滑系統(tǒng)、電控系 統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和液壓剪等輔助設(shè)備。 我公司連鑄連軋生產(chǎn)線的變遷。,2.5 連續(xù)鑄軋 連續(xù)鑄軋機(jī)組可以直接生產(chǎn)鋁及鋁 合金冷軋板坯,免去了澆鑄扁錠和熱軋 成板坯的工序。連續(xù)鑄軋機(jī)組是由鑄軋,機(jī)、牽引機(jī)、剪切機(jī)、卷取機(jī)、液壓系 統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分組成。經(jīng)靜置 爐晶粒細(xì)化后鋁液通過鑄機(jī)前箱送入到 鑄機(jī)兩軋輥之間的縫隙中,鑄機(jī)軋輥內(nèi),壁通過水冷卻,鋁液在兩軋輥之間凝固 的同時進(jìn)行軋制。軋制厚度一般為6mm 9mm ,最薄的厚度可達(dá)2mm。采用 連續(xù)鑄軋法,將鋁液直接軋成板坯,,省去了鑄錠、運輸、平板、加熱和多道 次軋制等工序,可大大簡化生產(chǎn)工藝過 程。 2.6 重熔用大扁錠或T型錠,重熔用大扁錠或T型錠越來越受到重 視,大鋁錠一般在600kg/塊1000kg/塊 ,可節(jié)省包裝、運輸、重熔時打包、拆 包的困難,并可免去各種環(huán)節(jié)的丟失,,而且鋁錠越大重熔時燒損氧化越小。大 鋁錠鑄造機(jī)我國剛剛開始研制,目前還 沒有投產(chǎn),但在國外應(yīng)用比較廣泛,采 用的大鋁錠鑄造機(jī)有兩種形式,一是,圓盤形,二是橢圓形鑄造機(jī)生產(chǎn)線???由較大型的抬包直接澆鑄,不設(shè)混合爐。 機(jī)組生產(chǎn)線由自動扒渣機(jī)、抬包傾翻裝 置、澆鑄系統(tǒng)、鑄造機(jī)、傳動系統(tǒng)、,冷卻、脫模、取錠、運輸?shù)认到y(tǒng)組成 。這種鑄機(jī)的生產(chǎn)能力較大,產(chǎn)量可 達(dá)35t/h40t/h ,相當(dāng)于兩臺16t/h的 20鑄機(jī)。,2.7 鑄造鋁合金錠 在電解鋁廠直接鑄成合金錠是比較 經(jīng)濟(jì)的,鑄件的適用范圍廣,涉及領(lǐng)域 多,如汽車、摩托車、發(fā)動機(jī)、機(jī)械,加工、工業(yè)、民用、無處不在,生產(chǎn)
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