美国金属服务中心铝圆锭水平连续线投产生产能力达世界领先

    日前,位于美国弗吉尼亚州乔治王子城的金属服务中心(Service Center Metals)的铝合金圆锭水平连续铸造生产线投产,这是该中心第二台类铸造机,它的圆锭水平连续线(HDC)的生产能力为4.536万吨/年,而第一条生产线的铸造能力为3.402万吨/年,总产能7.938万吨/年,成为目前总产量世界上最大的HDC铝合金挤压用圆锭铸造者.两条生产线并列位于铸造车间内,铝熔体流出的流槽相距约2m,然后逐渐加大间距,流向各自铸造机,两台铸造机的间距约20m.

    两条水平连铸线的总生产能力近8万吨/年,除满足中心本身的需求外,还有一部分销往北美市场.第一条铸造生产线2003年投产,可铸圆锭最大直径356mm,其有2台挤压机,第1台228.6mm,2003年8月投产;第二台可挤压356mm的锭,2006年3月投产.2006年,美国软合金挤压材产量约47.6万吨/年(主要为6063合金及6061合金,其中金属服务中心的产量占18%).228.6mm的挤压机(指可挤压锭最大直径)的产品质量为0.7436kg/m——55.74kg/m,356mm挤压机的产品质量为2.23kg/m——89.23kg/m.

    现在的水平连铸法已将该法的优越性发挥到了相当高的水平,这多归功于紧凑式重熔车间理念(Compact Remelt Plant concept,CRP Concept)的形成与发展,它是奥地利西马克集团(SMS)所属赫特威希中心(Hertwich)提出的,并加以发展与完善.CRP理念于上世纪80年代形成,首先是为了解决挤压厂的问题,用于熔化新(工艺废料)、旧(从市场上收购的)废料,经熔化与处理后铸造挤压用的锭.经10年的发展与完善,当下CRP已形成一条集备料-装料-熔化-熔体处理-双层堆集长锭-超声探伤-连续均匀处理-控制冷却-长锭包装与发运产业链,这是全球首条该类无头短流程长锭熔炼铸造生产线.

    金属服务中心的CRP无头短流程圆锭熔炼铸造线除实现了全流程的自动化外,另一大优点是原料中使用了更多的旧废料,废料经过精准的预处理,能确保成分万无一失.

    截至2016年,赫特威希长圆锭熔炼铸造生产线全球约有30条,但金属服务中心的这两条线的生产能力却是最大者,占地面积25260.72m2,长锭总生产能力7.938万吨/年,除自用60%外,还有40%的优质长锭外销.

    金属服务中心2号水平连铸线的建设速度快、工程质量高,这得益于赫特威希中心与金属服务中心的通力合作,由于金属服务中心的一些工程师和工人从设计开始就参与项目的建设,对开工后的顺利投产起了很大作用,投产后16个月一直运转正常,没有发生破坏性停车事故.该生产线操作工人25名.2条生产线熔炼炉都用的是再生式烧嘴与现代化的控制技术,因此有很高的热效率.2号线的原料预热室由箱形改为立式桶状,原料从顶部装入,炽热炉气从下往上上升,原材料表面的有机化合物被焚化,形成一些可热解的气体,流入主燃烧室燃烧,预热炉下部被加热到一定温度的原炉料进入炉的熔化室.熔化室内有铝熔体泵,可使铝循环流动,加速熔化,减少氧化损失.

    炉内铝熔体经每30min一次的发射光谱成分分析合格后,从炉内流出,进入旋转除气炉(室),将熔体中的氢含量降至0.19cc/100g以下,经泡沫陶瓷过滤板除去杂质后流入水平连铸机,2号线的铸锭直径356mm,是当下世界上的最大者,突破了水平铸造的禁区,而且可同时铸造直径不同的两种锭.

    水平连铸机的铸造模可连续铸造7天,在此期间的铸造速度始终如一,冷却水的冷却强度恒定不变,因此几千米长的锭只有一个头和一个尾,7天中锭的冶金组织不变,性能如一.而在正式铸造中,每铸约7.3m长或14.5m长便停铸,就会产生作为废料的头尾,而且锭的头、中、尾部的冷却速度不一,冶金组织和性能也略有差别,从这些方面来看,水平连铸法的优点是无可比拟的.2号水平连铸线每铸次可铸18根——20根锭.

    金属服务中心在生产水平连铸锭时,由同步锯将锭锯成一定尺寸、可供挤压用的长锭(log)或短锭(billet),短锭在挤压前加热后即可直接装入挤压筒,而长锭在加热后还必须经过热剪,方可装入挤压筒.在此,需注意的是,中国铝挤压界自上世纪80年代初中期在广东兴起铝挤压热潮以来,一直将"log"与"billet"译为"棒",这是不妥的,至少不规范,"棒"的英文为"rod"与"bar",是指经过挤压或轧制等压力加工的半成品.

    铸造好的长锭都经过100%的超声探伤.现在金属服务中心向北美挤压市场销售的挤压圆锭的商品名称为"Laser Log",其合金为6061、6063、6082、6005a、6105等,直径203mm——356mm,每种锭的直径可相差25.4mm,锭的最大长度7874mm.该中心铸造的"Laser Log"锭表面相当光滑,手感平滑.

    Laser Log锭的表面品质与VPC锭相比还略好一些,表面层厚度与VDC锭相当,晶粒细小,小于150μm,经过均匀化处理后,显微组织中的β相有95%以上转变为D-AlFeSi相,锭的各项性能得到全面改善,可以生产出性能稳定的优质挤压材.