本站小編為你精心準備了淺談鋁板帶短流程生產工藝與發展參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:對比了鑄軋、扁錠熱軋、連鑄連軋3種生產工藝，其中連鑄連軋屬于短流程工藝;對Hazelett、Micromill兩種工藝進行詳細介紹;指出在解決產品表面質量、生產工藝等問題后，連鑄連軋工藝是未來鋁加工的發展趨勢之一。

關鍵詞:短流程;連鑄連軋;Hazelett;Micromill

1鋁板帶生產工藝概述

冷軋鋁板帶材的生產均需經過冷軋、精整和熱處理等生產工序，生產工藝的區別主要在冷軋坯料的生產方式上。目前主要有3種生產工藝，鑄軋、扁錠熱軋和連鑄連軋［1］。(1)鑄軋工藝是將鋁液直接鑄造成6mm～8mm的鑄軋卷，然后冷軋。如酒鋼天成、湖南晟通、丹發鋁材等企業采用此工藝。(2)扁錠熱軋工藝是將鋁液半連續鑄造成大扁錠，扁錠經鋸切頭尾、銑面銑邊、加熱后，先送至熱軋機加工成熱軋卷，然后冷軋。根據產品類型、產量等因素，熱軋可分為單機架雙卷取、熱粗軋+熱精軋(1個或3～5個機架均可)等多種形式。如中國鋁業、山東南山、天津忠旺、河南中孚等企業采用此工藝。(3)連鑄連軋工藝介于鑄軋和扁錠熱軋工藝之間，有多種形式。一般將鋁液連續鑄成一定規格的板坯(厚度比大扁錠薄很多)，直接將高溫板坯連續送入熱軋機軋制。近幾年，隨著國內多條鋁加工生產線的投產，鋁板帶市場同質化競爭嚴重、產品價格大幅下跌、產能不能充分發揮。在這種形勢下，節能降耗、降低生產成本顯著的薄板坯連鑄連軋工藝，越來越受到關注。如對于生產1mm～2mm的鋁材，連鑄連軋工藝僅需要熔煉、連鑄連軋就能達到。鑄軋工藝需要經過熔煉、鑄軋、冷軋才能達到。扁錠熱軋工藝需要經過熔煉、半連續鑄造、鋸切頭尾、銑面銑邊、鑄錠加熱、熱軋、(冷軋)才能達到。幾種工藝的流程對比見圖1。可以看出，連鑄連軋屬于短流程工藝。鋁合金的連鑄連軋工藝有多種形式，主要區別在于鑄造機的不同，如哈茲雷特(Hazelett)鑄造機、微型(Micromill)鑄造機、勞納(Laurer)鑄造機、曼式(Man)鑄造機等。應用最廣泛的是Hazelett工藝，最新工藝是奧科寧克公司(原美國鋁業公司，下同)的Micromill工藝。本文主要就這兩種工藝進行介紹分析。

2連鑄連軋生產工藝

2．1Micromill工藝

Micromill工藝是奧科寧克公司開發的專有技術，是一種連鑄連軋的短流程工藝，其技術的關鍵為高速鑄軋。高速鑄軋為水平式雙輥鑄軋，解決了傳統鑄軋技術的中心偏析問題和生產速度受限的問題。Micromill工藝經歷了漫長的研發過程，從上世紀90年代凱撒鋁業開始研究采用連鑄連軋方式生產罐料，但由于產品穩定性、一致性差，退出罐料市場;到2000年，凱撒鋁業將Micromill技術、內華達州雷諾工廠出售給奧科寧克;奧科寧克又歷經15年才突破高速鑄軋的相關技術，到2015年底才正式宣布Micromill技術的商業化生產。現階段僅有2條試驗線，分別在圣安東尼奧工廠和雷諾工廠。圣安東尼奧工廠的Micromill試驗線，其工藝路線是重熔鋁錠+新金屬—熔煉—Micromill鑄造機—雙機架熱軋—雙卷取—熱軋卷，該試驗線可鑄帶坯最大寬度1727mm(68in)、帶坯厚度1．8mm～6．4mm(0．07in～0．25in)、鑄造速度27m/min～61m/min(90ft/min～200ft/min)、鑄坯溫度567℃(1050℉)［2］。圣安東尼奧工廠照片見圖2。但在雷諾工廠(生產線寬度為430mm)，在雙機架熱軋后面還有冷軋機架，實現了從熔煉到冷軋卷的生產，進一步縮短了工藝流程。該工藝具有以下特點:(1)工藝流程短，傳統扁錠熱軋需要約20d的時間才能將鋁熔體轉化成鋁卷，而Micromill完成此項工作僅需20min;(2)占地面積小，能耗低，占地面積是傳統熱軋生產線的1/4，能耗的1/2;(3)產品綜合性能優，凝固速度高，顯微組織得到了極大的改善，晶粗細小。比傳統汽車鋁板的成形性提高40%，強度提高30%，為客戶提供了更大的設計靈活性和更好的車輛性能。根據現有資料，Micromill技術仍采用水平式雙輥鑄造，鑄造機后接風冷設備。因此，鑄造機必須有強大的冷卻能力，能在設定的時間內使鋁熔體凝固，鑄軋輥材質、內部冷卻介質通道都是關鍵因素。Micromill工藝的關鍵不僅在于鑄造機，還包括合金。奧科寧克已有一百多年的歷史，具有雄厚的技術開發能力，Micromill可以生產6022、6111、5754等常規合金，也開發了一些新合金。新合金包括Micromill專用的高成形性/低銅合金(MMHF/HFLC)，高強度的6xxx系和7xxx系合金。MMHF新合金是為了提高深沖性而開發的可熱處理6xxx系合金，其深沖性能(包括成形極限FLDo、極限拉伸比LDR、各向同性)超過傳統5xxx系和6xxx系深沖合金，解決了難成形零件的深沖問題。利用奧科寧克在航空鋁合金開發方面的深厚經驗(全球90%以上的航空鋁合金由奧科寧克開發)，開發了應用于汽車高強度零部件的7xxx合金。基于新合金的開發，Micromill已經不生產5182合金。以5182合金為例，合金性能對比見表1。Micromill引起了汽車行業的廣泛關注，福特汽車公司在F－150皮卡上使用了Micromill汽車鋁板。F－150是北美最暢銷車型，長期占據各種汽車銷量排行榜首位，這是第一次有暢銷車型大批量使用鋁合金車身。但F－150的汽車鋁板供貨商至少還包括肯聯、諾貝麗斯，也就是說，Micromill技術能否發展成為新一代車身板生產技術還有待市場的檢驗。

2．2Hazelett工藝

哈茲雷特(Hazelett)公司是美國一家專業生產雙帶式連續鑄造機的企業。Hazelett生產線是一條連續鑄造、連續熱軋的緊湊式生產線，生產線以Hazelett雙鋼帶鑄造機為核心，將熔煉工藝和熱軋工藝串聯在一條連續生產線上。Hazelett雙帶式鑄造機如圖3所示。Hazelett鑄造機主要技術特點有［3］:(1)完全封閉式的鋁液進料池，保持鋁液流動自然穩定;(2)進料鑄嘴尖為特制的陶瓷材料，熱穩定性好，鋁液中釋放出的氣體可從鑄嘴尖滲透出去;(3)鋼帶穩定性好，感應預加熱至150℃;(4)采用高強度的磁性支承輥抑制局部熱變形;(5)鑄坯表面與不斷移動、水冷的鋼帶之間的接觸面使用特殊涂層;(6)惰性氣體通過鑄嘴尖的上部和下部注入鑄腔，可根據需要調整鋼帶的冷卻速率。由于Hazelett公司沒有專門的材料研發部門，產品為傳統的鋁合金［4］。需要說明的是有些合金不能用該工藝生產，如2xxx系/7xxx系鋁合金、含Mg量大于6%的5xxx系鋁合金、鋁鋰合金。因其帶坯的最大鑄造厚度為50mm，也不能生產中厚板產品。雖然從理論上講，Hazelett工藝可以生產汽車鋁板、罐體料［5］，如愛勵(Aleris)鋁業美國俄亥俄工廠制造的AA5754板，但尚未有企業能批量生產。Hazelett與Micromill的最大不同在于凝固。Ha-zelett鑄造帶坯比較厚(～19mm)，鋁熔體在鋼帶之間開始凝固，形成四周固態、內部液態的鑄坯向鑄模下游移動。鑄坯到達鑄模尾端時，整個鑄坯通常只有70%到80%的部分完成凝固。Micromill鑄造帶坯偏薄(不超過7mm)，鋁熔體在通過輥面時即凝固。Ha-zelett鋁材鑄造機相關性能見表2。目前，國內伊電控股集團有限公司、內蒙古聯晟新能源材料股份有限公司分別引進了1條Hazelett鋁板帶生產線。其主導產品均為鋁箔軋制坯料與通用1xxx系、3xxx系、8xxx系鋁合金帶材坯料。相關企業介紹如下。(1)伊電控股。2008年簽訂國內首條Hazelett鋁板帶連鑄連軋生產線，年產卷材25萬t。配備4臺美國布里克盟(Bricmont)的120t熔煉爐，美國派瑞泰克在線精煉除氣，Hazelett鑄造機，意大利米諾3機架熱連軋機。目前，該生產線可生產厚度2．0mm～7．0mm之間，寬度1305mm、1335mm、1505mm、1635mm、1935mm共5種規格的1xxx系、3xxx系、5xxx系、8xxx系的鋁合金。(2)內蒙古聯晟。2013年6月開工建設哈茲列特生產線，配備3臺120t熔煉爐Hazelett鑄造機，意大利米諾3機架熱連軋機。設備寬度與伊電控股相同。(3)阿曼鋁軋制公司(OARC)。生產線由意大利Danieli－Fata公司進行EPC總承包，2013年8月通過技術驗收。配備4臺GNAAlutech公司的70t熔煉爐，STAS公司的爐內精煉、深床過濾，AS2000型Hazelett鑄造機+意大利Fata2機架熱連軋機(預留第三機架位置)。配套建設冷軋、精整設備，年產能16萬t，主要生產包裝箔、電纜帶、容器箔、空調箔等產品。

2．3連鑄連軋前景分析

中國鋁業公司董事長葛紅林在2017年7月的中國國際鋁加工論壇上表示，他的愿景是，“精準冶煉、連續鑄造、無頭軋制、連續處理、一氣呵成、一廠干成，過去鋼鐵行業干成了，鋁合金行業也一定能干成”。筆者認為，他的愿景，也是未來鋁加工的發展趨勢之一。大批量的產品，如鋁箔坯料、汽車鋁板、建筑和交通鋁板，適合采用連鑄連軋工藝。在汽車鋁板方面，汽車鋁板替代鋼板的最大問題是鋁板價格偏高，如采用連鑄連軋工藝生產汽車鋁板，將大幅降低汽車鋁板的加工費，極大地擴大鋁材的應用［6］。連鑄連軋工藝是一種短流程、低成本生產鋁合金帶材的技術，關鍵技術為高速鑄軋技術。現階段連鑄連軋工藝最大的問題是產品表面質量、產品的穩定性。因此，在生產時需要特別關注熔煉過程中，熔融金屬的溫度、晶粒細化劑、熔融金屬的清潔度、氫含量等參數。連鑄連軋生產線最好靠近電解鋁廠，最主要的是能滿足生產節奏。其次，在能耗、燒損、環保等成本方面，也有很大優勢，如前文描述的3條Hazelett生產線均使用電解鋁液作為主要原料。

3連鑄連軋工藝的開發任重道遠

(1)類似于鋼鐵行業中的ESP、CSP工藝［7－8］，連鑄連軋工藝作為一種新的生產工藝，總會存在一些問題。在解決產品表面質量、不同產品的生產工藝流程等問題后，必能穩定、可靠的生產出多數民用鋁合金板帶材，其產品競爭力強，是未來鋁加工的發展趨勢之一。(2)連鑄連軋屬于短流程工藝，能耗低、占地面積小、生產成本低。在鋁板帶建設的浪潮中，誰能另辟蹊徑、掌握連鑄連軋工藝，誰必能成為一匹黑馬。(3)企業和科技工作者宜關注連鑄連軋技術的發展，對相關工藝進行深入了解，包括鋼鐵行業的連鑄連軋工藝;充分理解連鑄連軋工藝與扁錠熱軋工藝的差異;必要時可以組織，包括鋼鐵企業在內的產學研聯合攻關。

參考文獻

［1］劉小玲．選擇合適的生產工藝是提高鋁板帶企業市場競爭力的根本因素［J］．有色金屬加工，2009，38(4):4－6．

［2］孟林，王祝堂．鋁材的無頭軋制［J］．輕合金加工技術，2017，45(12):1－5．

［3］劉素華．鋁板坯連鑄連軋生產新工藝－Hazelett法［J］．有色金屬加工，2009，38(6):28－29．

［4］楊永昌．哈茲列特連鑄連軋3003鋁合金板組織和性能研究［J］．輕合金加工技術，2010，30(10):15－18．

［5］王祝堂．對連鑄連軋帶坯生產罐身料可行性的探討［J］．鋁加工，2010，3(194):8－11．

［6］馬道章．連鑄連軋———降低汽車用鋁材高成本的好工藝［J］．輕合金加工技術，2006，34(6):5－7．

［7］鄭旭濤．日鋼ESP無頭軋制技術［J］．冶金設備，2016，1(225):44－46．

［8］劉付強，趙華國．200萬t熱軋普碳鋼鋼卷生產線對比分析［J］．一重技術，2016，6(174):14－18．

作者：丁宏波 李冰峰 單位：中色科技股份有限公司