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中色科技何向问:当前铝合金熔铸面临的挑战及
作者:365bet

  【铝峰会:当前铝合金熔铸面临的挑战及发展趋势】中色科技股份有限公司高级工程师何向问就当前铝合金熔铸面临的问题和挑战进行了解析,他表示:“熔铸行业内部需求不断增强,而外部环境却形势严峻,铝熔铸行业要长远可持续的发展遭遇瓶颈,必须明确方向并找到一个新的突破口。”

  SMM讯:2020年6月11日,由SMM主办的《第十五届中国国际铝加工峰会》于山东烟台召开。会上,中色科技股份有限公司高级工程师何向问就当前铝合金熔铸面临的问题和挑战进行了解析,他表示:“熔铸行业内部需求不断增强,而外部环境却形势严峻,铝熔铸行业要长远可持续的发展遭遇瓶颈,必须明确方向并找到一个新的突破口。”

  由上面的产业链可以看出,铝加工行业是一个工艺流程明显,生产产品复杂多变的行业。而铝合金熔铸作为铝加工行业的第一站,至关重要。铝合金熔铸典型的工艺流程如下。

  内部需求:大宗产品生产效率需要提高;高端定制产品质量要保持稳定;金属损耗量需要尽量减小;劳动定员要尽量减少;生产的安全性、可靠性需要提高;工人的工作环境要求越来越高;实现快速的数据收集与反馈;高效的优化资源配置等。

  外部环境:产品加工费持续走低;国内外需求量逐渐减少;环保要求越来越严格,“三废” 的产出要求尽量减少;节能要求不断提高;国外技术装备引进变数变大;国内可替代技术装备尚未成熟;智能化技术的应用刚刚起步;车间设备系统集成度较低。

  熔铸行业内部需求不断增强,而外部环境却形势严峻,铝熔铸行业要长远可持续的发展遭遇瓶颈,必须明确方向并找到一个新的突破口。

  当前铝合金熔铸面临的常见问题:1、国内铝合金性能不能满足产品需求,国外同类型材料却满足。2、国内铝合金性能不能满足产品需求,国外同类型材料却满足。3、烧损严重,废料烧损能达到10%,能耗巨大,天然气耗量能达到200m/t。4、某产品用电解铝液产品质量不稳定,用重熔锭就没问题。5、铸造硬合金铸锭表面质量差,车皮铣面量大,成品率低。6、铸造硬合金铸锭表面质量差,车皮铣面量大,成品率低。7、车间招工困难,人员素质参差不齐,人员成本上升。8、车间炉子烟气无组织排放,氮氧化物不达标,环评过不了。9、产品质量不稳定,有时能做好有时做不好。

  当前铝合金熔铸面临的挑战:将上述问题归纳总结一下,自下而上依次就是对新的材料、新的工艺、新的装备和新的管理方式的需求。

  信息化、系统化和智能化/关键引进设备的国产化/新工艺新技术的引进和开发/新材料的开发

  新材料如高强高韧的硬合金、添加稀土的铝合金,铝锂合金,陶瓷基复合材料等。

  新技术如电磁铸造技术、电磁净化技术、超声铸造技术、超声净化技术、半固态制备技术等。

  (1)电磁过滤装置:工作原理,应用电磁技术将铝熔体和铝熔体中的氧化铝进行分离,从而达到在线净化铝熔体的目的。因铝熔体导电,而氧化铝不导电,在电磁场的作用下,铝熔体有偏向一方的趋势,排挤氧化铝偏向另一方,使氧化铝偏聚而被推向吸附的陶瓷管,从而实现铝熔体的净化。

  (2)电磁搅拌铸造技术:电磁搅拌铸造技术采用不同于传统铸造技术的思路,这种技术主要是通过增加外场,改善铸造过程中铸锭的内部组织和表面质量,从而提高铸锭的性能。优点:1、能够显著改善高合金铸锭成分均匀性,晶粒尺寸显著细化。2、铸锭中心等轴晶率增加明显、中间裂纹基本消除,偏析大大减少,表面质量得到提升。3、由于前两个特点使铸锭力学性能大大提升,后续产品的加工性能大大改善,材料利用率提高,生产成本显著减低。

  短流程铸造技术是相对于需要热轧开坯的工艺技术路线而言的,由于其将熔炼铸造和后面的轧制紧密的结合起来,而做成了接近铝加工厂的最终产品,因此这些技术很适合大规模生产单一产品。

  一般有两辊铸轧技术、哈兹列特技术、Micromill技术、Nexcast技术、四辊高速铸轧技术等。

  熔铝炉、保温炉、均热炉、锯切机、电磁搅拌装置、渣处理设备、除尘设备的国产化已经取得较大成功,目前常见产品的生产均可以替代引进。铸造机和铝熔体在线处理系统在吨位较大时仍以引进居多,但国内设备厂家也已在大部分项目中有较好的表现,相信实现国产关键设备的全面替代之日也不会太远。

  废铝原料的预处理工序包括破碎、筛分、磁选、涡电流选、浮选、X光分选、激光分选、色选等。必要时进行脱漆处理、剪切、压块等进入熔炉前处理。此后和常规熔铸工序一样。

  自动化、连续化:使用自动化程度高的设备。使用设备组合替代较为复杂的人工操作。使用智能单元或生产线实现生产的连续性。

  信息交换、简单决策:使用MES、ERP等管理系统管理设备、能源和产品。使用互联网技术将各种管理系统、管理软件、管理平台与设备可采集的信息相连接,将设备和设备,设备和有权限的人员之间的信息及时的互联互通。使用带有各种智能传感器的各种元器件充实数据库。

  人机交互、自主决策:使用AR、VR和MR技术实现事故模拟、培训等训练。使用数字孪生技术实现铝加工厂的全生命周期模拟。使用远程遥控技术和智能机器人实现危险操作。

  规模不宜小,很多智能化的设备和系统都需要有较大的投入,规模如果太小,没有通过规模效应将其成本摊薄,那么一次的投资可能比主体设备还贵,性价比将会非常不好。

  产品种类和工艺 不宜过于复杂,如果生产产品的种类特别多,工艺又很复杂,那么生产中就有很多种组合方式。这会导致智能化设计过程中产生很多冗余设计,仅仅是为了保证可能性,最终使成本和产出不成比例。

  适度原则,智能化生产的最终目的是车间无人化生产,决策只由少数人参与。但是智能化的要求是永无止境的,尤其是在安全方面。所以各个企业可以根据自身生产中的痛点,将好钢用在刀刃上,把有限的钱花在最能体现智能化价值的地方。

  高校、科研院所、生产企业和设备制造商应共同推进产学研的一体化,研发新材料,新工艺,新技术,新装备,同时引进并尽快消化吸收国外的先进技术装备,使熔铸行业持续创新保有生命力。 同时由于熔铸行业本身的特点,需重点关注安全环保节能等影响可持续发展的因素,乘着政策的东风,加快推进熔铸车间的信息化和智能化,以期突破瓶颈,使熔铸行业获得跨越式的发展。

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