●先进的铝钎焊炉(lú)与带卷退火炉
美国塞科/沃里克(Seco/Warwick)公(gōng)司是全球有名(míng)的(de)金属加热和热处(chù)理设备生(shēng)产以及热(rè)处理工(gōng)艺研(yán)究(jiū)企业,改革开放以来,我国(guó)引(yǐn)进的首(shǒu)台扁锭预加热炉就是该公(gōng)司的产品。近些(xiē)年来,该公司又推出(chū)两(liǎng)项有标志性的产品:控制气氛的铝(lǚ)钎焊炉(CAB,Aluminum Brazing unde Controled Atomsphere)和沃特克斯铝带卷退火炉(lú)(Vortex furnace)。
降低产品生产成本是(shì)生产者追求的永恒目标(biāo),现在有越来越多的生产者希望自己的生产(chǎn)线能钎焊热(rè)交换器,可以(yǐ)精(jīng)准控制(zhì)工(gōng)艺参数与产品质量,赛科(kē)/沃里克公(gōng)司精准CAB(Active Only CAB)钎焊(hàn)就是这(zhè)样的一种设备,可钎焊各(gè)种各样的(de)热(rè)交(jiāo)热器,比如,散热(rè)器、水箱、加热器、冷凝器、油冷器、中间冷却器,且可安装于现(xiàn)有的(de)生产线上(shàng)。现在,该种钎焊炉与(yǔ)工艺已在汽车电池冷却器(qì)焊(hàn)接领(lǐng)域获得成功应用,推动(dòng)了电动汽车(EV)和混合(hé)动力电(diàn)动汽车(HEV)的高速(sù)发展。
赛(sài)科/沃里克公司(sī)的硬合(hé)金(热(rè)处理强化合(hé)金)型材退火和时效炉在(zài)航空(kōng)工业获得(dé)了广泛(fàn)应用,2019年,他(tā)的一个长期用户(hù)就采购了6台(tái)铝(lǚ)合金(jīn)型材时效和退火炉。公司的(de)另(lìng)一种(zhǒng)旗舰产品是沃特克斯(Vortex)带卷退(tuì)火炉,它有冷(lěng)却室,可控制卷材的冷却温(wēn)度(dù)与速度(dù);还(hái)生(shēng)产两(liǎng)种(zhǒng)有特色(sè)的退火炉,分为(wéi)单卷的和多区(qū)的。多区(qū)炉内每一区的(de)温度都可以精(jīng)准(zhǔn)调控。二三十年来,赛科/沃里克公司在(zài)气氛控制钎焊领域做了许多富有开拓性(xìng)的工作(zuò),对汽车与航空工业的发展作出(chū)了(le)贡(gòng)献。
另(lìng)外,赛科/沃里克公司在研发制(zhì)造汽车与航空工业(yè)用的(de)铝合金立式落底淬火炉(VertiQuench furnace Drop Bottom furnace)方(fāng)面也很出色,这种处理炉可为铝(lǚ)合(hé)金工件或材料(liào)进行固溶处(chù)理-淬火和人工时效处理,可精准控(kòng)制各项工(gōng)艺参数,可完全满足航空航(háng)天标准AMS和(hé)汽(qì)车标准CQⅠ-9。
AMS标准要求工件淬火转移时间(jiān)不得超过5秒,赛科/沃里克(kè)立式淬火炉完全(quán)能(néng)做到这(zhè)一点,能确保工件在小(xiǎo)于5秒的时间内完全浸于(yú)水(shuǐ)中或(huò)聚合物液中(zhōng),聚合物液槽位于(yú)炉底。同时,能(néng)确(què)保Al﹣Mg合金的安全,因为有一(yī)套可(kě)靠的防(fáng)爆(bào)系统,该系(xì)统已在试验室与生产(chǎn)条(tiáo)件下经(jīng)过多年(nián)试用。
●洛根(gēn)轧(zhá)制铝业公司投(tóu)产世界最大(dà)铝合金扁锭均(jun1)匀(yún)化/加热炉(lú)
洛根铝业公司(Logan Aluminium Inc.)位于美国肯塔基(jī)州拉(lā)塞尔(ěr)维尔(ěr)市(Russellville,Kentucky),是全球第二大平(píng)轧铝产品厂,仅次于中(zhōng)国(guó)忠旺天津铝(lǚ)业有限公(gōng)司,主导产品为易拉罐罐身与罐盖薄带卷,2019年投(tóu)产了一台奥托·琼克尔(ěr)(Otto Junker)公司的扁(biǎn)锭加热/均匀化处理炉,是(shì)世界上最大的此类炉(lú)。每炉可装32块约32吨每块重的锭,总质量大于1000吨。炉温和加热/冷却速度可以(yǐ)完全(quán)自控,炉的进料端有装料(liào)吊车,而出料端有辊道与现有轧机的辊(gǔn)道(dào)相连。由(yóu)于加热与冷却速度快,而(ér)且(qiě)是全自动控制,所(suǒ)以(yǐ)温度精准,周期短,热效率高,燃料消耗低,在全世界(jiè)的推(tuī)进式加(jiā)热炉中耗能(néng)是最低的。此(cǐ)种炉虽是为铝合金锭的预加热设计的,但是也适用(yòng)于不锈钢锭轧制前的预加(jiā)热。
●全球“最绿(lǜ)”的赫尔铝啤酒罐
当前,各(gè)国(guó)政(zhèng)府与工矿企(qǐ)业面(miàn)临最大的挑战(zhàn)之(zhī)一就是降低碳(tàn)排放,在此方面目(mù)前欧洲做得较(jiào)好。2019年欧盟生产的铝材与铝制品含有(yǒu)大于50%的回收铝(lǚ),铝回收产业的回收网点已(yǐ)遍布欧(ōu)洲各地,大约有220家再(zài)生(shēng)铝(lǚ)企业。报废汽车中的(de)铝与拆迁建筑物中的铝回收率(lǜ)为90%~95%,废(fèi)旧饮(yǐn)料铝罐回(huí)收率为74%,算上包装用铝的估计(jì)平均回收率为60%。我国在社会废旧铝回收领域是全(quán)球做得最好的,例(lì)如,按个数计算,废旧铝(lǚ)易拉罐(guàn)的回收率大(dà)于99%,是全世界最高的(de),但(dàn)在混(hún)杂(zá)废铝与污染较重废铝的分类(lèi)、分选、再生(shēng)处(chù)理(lǐ)技术方面与发达国家相比(bǐ),还有一些差(chà)距(jù),现在(zài)正在改进,可能到(dào)2025年能全面(miàn)达到(dào)世界(jiè)先进水(shuǐ)平。
2020年,德国(guó)赫尔(ěr)能源(Hell Energy)公司与海德鲁铝(lǚ)业公司(Hydro)签订了向前者供应“全(quán)球最绿啤酒罐(the greenest beverage can in the world)”合同,规定海德鲁铝业公司(sī)供应的罐(guàn)料废旧(jiù)铝罐含量(liàng)应≥75%。赫尔能(néng)源集团是一家能源材料与包装材料生(shēng)产企业,他的首家(jiā)铝易拉罐制造厂(chǎng)于(yú)2017年在匈牙(yá)利投产,所有工(gōng)艺废(fèi)料全(quán)部返回,用于生产罐料(liào)带材。匈牙利的制罐厂名为“顶级包装厂(chǎng)(Quality Pack)”,每天可生产(chǎn)250mL铝罐450万(wàn)只,若每年工作(zuò)日按255天计算,则生产(chǎn)的啤(pí)酒全铝罐达11.475亿只/年。海德鲁铝业(yè)公司(sī)在德国诺伊斯(sī)(Neuss)轧制厂生产罐料(can stock)卷。该厂是海德鲁铝业公司(sī)与印度诺贝(bèi)丽斯(Novelis)铝业公(gōng)司的合资企业,各占(zhàn)50%股份,是全世界第二大平轧铝产品厂(chǎng),主导产品为罐料与铝箔毛料,不生(shēng)产热处理可强化的2系及7系合金板带材;每年(nián)生产的罐料和铝箔毛料带卷约80万吨,在(zài)这方面是全(quán)世界最(zuì)大的(de)单一厂。赫尔(ěr)能源公司(sī)向诺伊斯轧(zhá)制(zhì)厂(chǎng)采(cǎi)购名为“Circal 75R铝”的带卷冲制铝罐。
●西马克与海(hǎi)德(dé)鲁(lǔ)涉足锂电池回收
为了降(jiàng)低汽车的(de)碳排放,电动(dòng)汽车及混合动力汽车(chē)的产销量以较大的复合增长率在逐年上升,再过十几年,投放市场的电动(dòng)汽车就进入(rù)报废期。如何回收车中的铝与锂离子电池内(nèi)的铝,值得关注,可能会产生(shēng)一(yī)些新兴(xìng)产业,比如,废电池(chí)拆(chāi)解、有用材料回收与废弃物处理等(děng)行业。典型电动汽(qì)车(EV)电池包(pack)含有约25%Al,总(zǒng)铝量(liàng)(75kg~100kg)/包。挪威海德鲁(lǔ)铝业(yè)公司(sī)与海德鲁沃尔特公(gōng)司(Hydro Volt AS)正(zhèng)在建一个电(diàn)池回收厂,位于(yú)挪威(wēi)腓特烈斯特(Fredrikstad)。
腓(féi)特烈(liè)斯特(tè)回收的“黑色物(wù)质”(Ni、Mn、Cu等混合液体)和废铝分别发给北沃(wò)尔特(Northvolt)公司的(de)工(gōng)厂和海德鲁铝业公(gōng)司的有关工厂进一步的处理,拆解下来的其他(tā)有用物(wù)质卖给相关企业(yè)。实际上,腓特烈(liè)斯特回收厂是一(yī)座(zuò)中(zhōng)试(shì)厂(chǎng)(recycling pilot),实现高度自(zì)动化,可对(duì)废电池进行破碎和分类,废电池处(chù)理能力(lì)8000吨/年,还有扩建的余地。该厂的废(fèi)电(diàn)池处理可以容纳(nà)整个斯堪的纳维亚半岛的全部报(bào)废电池(chí)。该中试厂的建设对海德鲁铝业公司实现电池铝的循(xún)环利用(yòng)起到很好的促(cù)进作用,公司目标是锂离子电池(chí)组用的铝含有50%再(zài)生铝(lǚ)。
北沃尔特公司是欧(ōu)洲一家(jiā)优质电池系统供应商,正致力于欧(ōu)洲降低碳排(pái)放工(gōng)作,生产最环保的锂离子电(diàn)池与高(gāo)效回收报废电池系(xì)统的有用材料与物质,与ABB、BMW(宝马汽车公司)、斯堪尼(ní)亚(Scania)汽(qì)车公司、西门子公司(sī)(Siemens)、瓦坦福尔汽车公司(Vattenfall)、维斯塔斯汽车(chē)公司(Vestas)和大众(zhòng)汽车(chē)集团(Volkswagen Group)都有着密切的合作关(guān)系。
西马克集团(tuán)(SMS group)是世(shì)界最负盛誉的冶金设备设计与制造者,近期(qī)也决定进入报废电动汽车锂离子电池系统。西马克集团之所以及时涉(shè)足这一(yī)新兴产业(yè)是因为有利可(kě)图。2020年8月,西马克(kè)集团与尼奥(ào)金属公司确定成立一个(gè)各(gè)占50%股(gǔ)份的(de)合资公司,名(míng)为普(pǔ)里姆(mǔ)比乌斯公司(sī)(Primobius GmbH),回收报废电池系统(tǒng)内的(de)各(gè)种有价材料。他们的设想是将在(zài)欧(ōu)洲建(jiàn)立报废电(diàn)池回(huí)收网,回收铝及其他有价物质,再返回有关企业(yè),如此循环(huán)以减少碳排放(fàng),早日达到碳中和。
尼奥金属(shǔ)公司(sī)(Neometals)位于奥(ào)地利帕斯(Perth),是一家生产(chǎn)电池(chí)与汽车的公(gōng)司(sī),对废旧电池的拆解与回(huí)收做(zuò)了几年的研发。拆(chāi)解(jiě)废旧汽车锂离子(zǐ)电(diàn)池时应做(zuò)好安全保护工作,因为(wéi)电池有爆炸危险性(xìng)。
●可对任何形(xíng)状冲压件进行缺陷检测的仪器
工业上用铝合(hé)金板材冲压的零件不计(jì)其数,它们的表面不(bú)可(kě)避免(miǎn)地会形成各式各样(yàng)大大小小的缺陷,有的是板材(cái)带来的,有的(de)是在冲压过程中形(xíng)成的,形状(zhuàng)简单的如全铝(lǚ)易拉罐罐身呈圆桶(tǒng)状,内(nèi)外表面缺陷都好检查(chá),可是形杂的冲压件(jiàn)生产过程在2018年(nián)以前是无法对(duì)其(qí)各(gè)个表面一(yī)一进行检测的,这个(gè)问题一直在(zài)困扰着(zhe)铝冲压界。2019年,伊斯(sī)拉·帕(pà)西特(tè)克(Isra Parsyter)技术公(gōng)司研(yán)制成功一种名为“冲压技师(Blunking Master)”的检测系统(tǒng),这是一(yī)台智能化(huà)的自(zì)动化质量控(kòng)制仪。
“冲压技师(shī)”系统可以(yǐ)通(tōng)过表面(miàn)检测(cè)立(lì)马识别工(gōng)件形状(zhuàng)和表面任何缺陷(划痕、擦伤(shāng)、轧痕、刻痕等)。它(tā)借助两侧照明,即过渡现(xiàn)场识(shí)别轮(lún)廓形状,反射现场检测缺陷,在(zài)模内就能检(jiǎn)测缺陷。如(rú)果事先并不知道工件形状,该系(xì)统也能识别每一(yī)个待检表面的形状,且具有高(gāo)度的灵活性,可以通过软件预配置,具有很(hěn)强的自(zì)适应(yīng)能力,能(néng)可靠地检测与分类所(suǒ)有缺陷(xiàn),然后根据(jù)数(shù)据要求拣选,供下一道深加(jiā)工工序参考。
在用板带下料(liào)后即对坯(pī)料进行表面检测,可以提高产量,降低生产成本,避免不(bú)必要的产品质量下降问题,提高(gāo)用户满意度。“冲压技术”自动(dòng)检测系统的安装也相(xiàng)当简便,可快(kuài)速获得投(tóu)资回报,可以实时显示检测结果,用户可以直(zhí)接评估工艺(yì)质(zhì)量(liàng),提(tí)高(gāo)产量(liàng)。另外,对缺陷进行检(jiǎn)测和分类,有机会从(cóng)源头消除缺陷产生根源。制造商从而可事先改(gǎi)进工艺,生产优质产品。
“冲压(yā)技师”智(zhì)能检测仪特别适(shì)合检测自由曲面的质(zhì)量,是(shì)汽车(chē)零部(bù)件质量把关的高(gāo)手。除(chú)了万能的(de)“冲压技师”检(jiǎn)测(cè)系统(tǒng)外,伊斯拉·帕西特(tè)克技术公司还为铝材(cái)、钢材产业(yè)链提供了成百(bǎi)上千套表面质(zhì)量检验系(xì)统,从(cóng)生产工艺的第一步起就能对材(cái)料质量进(jìn)行严格的(de)管(guǎn)控把关,它的“表面技师(shī)仪(Surface Master)”能在各个(gè)生(shēng)产阶段进行智能自动化(huà)光学表面(miàn)检测。
●亟待(dài)改进(jìn)的废(fèi)旧全铝罐回(huí)收利用链
全铝易拉罐是用3104合(hé)金(罐身)、5052合金(罐盖)和5182合(hé)金(拉环)制造的,2020年制(zhì)造易拉罐用的(de)铝合金(jīn)已超过400万吨,其中用得最多的(de)依次是美国(guó)、欧(ōu)洲、中国和(hé)日本。中(zhōng)国2020年3104合金产量近72万吨。诺贝丽斯铝业公司(Novelis)是全(quán)世界最大的3104合金箔(bó)(≤0.25 mm)罐身带材生产者,几乎占全球总产量(liàng)的(de)45%,也(yě)是(shì)效益最好的,更(gèng)是废旧罐(UBC)用量最大的,在2021年生产的3104合(hé)金(jīn)带材中(zhōng),再(zài)生UBC的含量近90%,着(zhe)实(shí)令人惊叹。除中国外,世界上其(qí)他国(guó)家与(yǔ)地区(qū)2020年(nián)3104合金的平均废旧罐含(hán)量(liàng)已达(dá)60%。
中(zhōng)国虽是全球(qiú)废旧罐回收率最高者,按个数计算已(yǐ)大(dà)于99%,但是由于没有系统化(huà)和规范(fàn)化的回收渠道和体(tǐ)系,废料混杂,污染较大(dà),再(zài)利用(yòng)难(nán)度加大,加(jiā)之经营分散,工(gōng)艺落后,生产效率不高(gāo),烧损大,大部(bù)分废料都降级使用,用于铸(zhù)造附加值不(bú)高的铸件(jiàn)与通(tōng)用压铸件。2014年11月诺贝丽斯铝业公司宣称,至2017年末所(suǒ)生(shēng)产的(de)罐身带材(can body stock)将采(cǎi)用高端再生EvercanTM(埃弗罐(guàn)身(shēn))合金制造,使所生产(chǎn)标准啤酒罐再生(shēng)铝(lǚ)含量达70%,而其(qí)罐身带材再生铝含量达90%。自(zì)此以后,EvercanTM合金在美国和欧洲制罐(guàn)业得到较为广泛的(de)应用,用它深拉冲制罐(guàn)身不仅(jǐn)有重大的“双碳”环保意义,而且可获得较大的经济效(xiào)益。诺(nuò)贝(bèi)丽斯铝业公司不(bú)但(dàn)在全球率先(xiān)研制成(chéng)埃弗罐铝合金,又于2015年推出埃弗罐盖(gài)铝合金Evercanend。2015年(nián)3月,诺贝丽斯铝业公司称,新近研(yán)发(fā)的埃弗再生铝合金EvereycleTM是一种再生铝(lǚ)含量很高的合金,用于制造食品易拉罐,已(yǐ)得到一些制罐企业的(de)认可,它由90%旧废料(liào)(从(cóng)社(shè)会上(shàng)回(huí)收的废旧罐)与(yǔ)10%新废料(罐(guàn)料轧制(zhì)厂与制罐厂(chǎng)工艺(yì)废料)熔(róng)炼而成,没有用重熔(róng)用铝(lǚ)锭与原铝。诺贝丽(lì)斯铝业公司2020年生(shēng)产(chǎn)再(zài)生铝含量(liàng)80%的咖啡包装铝管,是用(yòng)深拉(lā)法制造的,再生铝含量这么高,在世界上可是头一次。诺贝丽(lì)斯(sī)铝(lǚ)业公司是一家(jiā)印度公司,但75%的平轧铝产品生产能(néng)力在(zài)美国,是世界第二大铝(lǚ)板带企业和第一大(dà)罐料和(hé)ABS带材生产者(zhě)。
回收废(fèi)铝还与铝材用户密(mì)不(bú)可分,必须把用铝大户也发动起(qǐ)来,诺贝丽斯铝业公司在这方面也做得(dé)不错(cuò)。2019年,该公司与瑞典(diǎn)沃尔(ěr)沃汽(qì)车(chē)公司(Volvo Cars)达成共建(jiàn)汽车废铝(lǚ)材闭路循环协议,后者把制造汽车零部件中产生的(de)废铝精心分类存放,返回给诺贝(bèi)丽斯铝(lǚ)业公(gōng)司设在德(dé)国的诺伊斯(Nues)轧制厂,再轧成ABS供汽车用,形成一个严(yán)密的闭路(lù)循环(huán)系统。该公司(sī)在(zài)生产ABS时用了(le)尽量(liàng)多的废铝,沃(wò)尔沃汽车公(gōng)司(sī)用这种(zhǒng)ABS制造汽车部件CO2排放量下降了78%。2010年财年诺(nuò)贝(bèi)丽(lì)斯(sī)铝(lǚ)业(yè)公司生产的(de)汽(qì)车(chē)铝材,废铝用量(liàng)只占33%,而2019财年(nián)则上升到61%。
中国自重庆长江(jiāng)电工厂(chǎng)1986年9月第一条铝罐(guàn)制造生产线(xiàn)投产以来,制(zhì)罐产业已(yǐ)有(yǒu)35年,生产能(néng)力(lì)已(yǐ)近(jìn)90亿只/年,可(kě)是至今还没有一条真正工业意义上的废旧铝罐(guàn)回(huí)收处理(lǐ)与再生(shēng)成(chéng)3104合金并轧制成带卷冲制(zhì)罐身的生产(chǎn)线,这是铝工业亟待补上的一块短板,笔者希望(wàng)2025年(nián)中国生产的制(zhì)罐铝合金带材(cái)含有(yǒu)约30%的再生铝(lǚ)(废罐),2030年这一(yī)数(shù)字能(néng)达到(dào)90%以上,最好是能全面赶上或超(chāo)过诺贝(bèi)丽斯(sī)铝业公司的水平。为此,可否在山东、河南(nán)、广西、重庆、长江三角洲大的(de)铝轧制厂(chǎng)内建设回收再生中心,这是关系到早日实现“双碳”目标的项目之一。
●优质高产的(de)铝炉渣处理(lǐ)技术
英国阿尔特罗梅克斯公司(Ultromex)研(yán)发的名为阿尔特罗(luó)梅克斯铝渣处理技术(Ultromex dross processing technology)已在中东的一(yī)些(xiē)铝企业获得应用,效(xiào)果良好。采(cǎi)用回转炉熔炼与阿尔特罗梅克斯技术处理铝(lǚ)渣的主要(yào)优点:可以提高熔(róng)炼(liàn)炉的容量、效率与增加产量;降(jiàng)低熔(róng)炼(liàn)成(chéng)本,由于渣量(liàng)下降,可以降低能耗;减少熔剂(jì)用(yòng)量,由(yóu)于(yú)熔体更(gèng)加(jiā)干净,含的杂质(zhì)及污染物减少,可以少用造渣剂,不需要添加那么多熔剂;采用此技术处理炉渣,不(bú)但回收的铝多了,而且生产效率高,能(néng)耗下降,温室气体排(pái)放(fàng)减(jiǎn)少。