電解鋁廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與熔鑄技術(shù)的發(fā)展.ppt

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年達到935萬噸，預計,到2007年達到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)展狀況及社會經(jīng) 濟發(fā)展需要，應當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)，達到產(chǎn)品的規(guī)?；?。以技術(shù)含量高、產(chǎn)品精，增加社會 效益，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，達到以鋁 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)設備重復建設的費用。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，普通鋁錠鑄造機都在4.5t/h 5t/h 。80年代初期，我國從日本為貴州,鋁廠引進了160kA電解槽技術(shù)，同時引 進的還有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。90年代初 期建設的青海鋁廠二期,采用了40t混合,爐和16t/h的鑄造機。并且配備了豎井式 大板錠鑄造機和晶粒細化裝置。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，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修廠。80年代初期 貴州鋁廠引進日本生產(chǎn)能力為16t/h的普 通鋁錠連續(xù)鑄造機，該機組有162個,20kg錠鑄模。隨之國內(nèi)設備生產(chǎn)廠（主 要有昆明冶金機械廠翻版日本普通鋁錠 連續(xù)鑄造機）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、扒渣機、打印、冷卻 系統(tǒng)、堆垛機、運輸機、打捆等，這種 機型適合于規(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。普 通鋁錠鑄造機雖經(jīng)多年生產(chǎn)，仍存在著 一些問題。如產(chǎn)量達不到設計標準，,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、夾渣、飛邊、 表面波紋等問題，尤其是一些專業(yè)水平不 強，生產(chǎn)能力差，技術(shù)力量弱的設備廠,生產(chǎn)的設備給鋁廠生產(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式傳動，對 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， 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 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9m。我公司豎式半連續(xù)鑄造機的,演變：大連冶金機械廠生產(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）、引進浙江某廠生 產(chǎn)的豎式半連續(xù)鑄造機（能生產(chǎn)85、 120、125、127、148、162、 178、226，且一鑄次能生產(chǎn)32 ,120根）。引進美國Wagstaff公司氣滑 鑄機的情況。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)過嚴密的在線式的凈化除 氣、除渣處理，并添加有效的晶粒細化 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)過嚴格 的凈化處理，能滿足當?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，設備水平布置 便于操作和維護，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)鑄造機主要用于生產(chǎn)大板,錠、鋁母線、方、圓、板錠，這種水平 鑄造機由中間包、澆鑄系統(tǒng)、結(jié)晶器、 鏈板式牽引機構(gòu)、同步鋸和輥道等部分 組成。鑄造機的調(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，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，通過牽引機和收線,機將鋁桿盤起，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 連鑄連軋機主要生產(chǎn)鋁桿、鋁棒、,電工用鋁導線。機組包括連鑄機、連軋 機、卷取設備、軋機潤滑系統(tǒng)、電控系 統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和液壓剪等輔助設備。 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)鑄軋機組是由鑄軋,機、牽引機、剪切機、卷取機、液壓系 統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分組成。經(jīng)靜置 爐晶粒細化后鋁液通過鑄機前箱送入到 鑄機兩軋輥之間的縫隙中，鑄機軋輥內(nèi),壁通過水冷卻，鋁液在兩軋輥之間凝固 的同時進行軋制。軋制厚度一般為6mm 9mm ，最薄的厚度可達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 鋁錠鑄造機我國剛剛開始研制，目前還 沒有投產(chǎn)，但在國外應用比較廣泛，采 用的大鋁錠鑄造機有兩種形式，一是,圓盤形，二是橢圓形鑄造機生產(chǎn)線?？?由較大型的抬包直接澆鑄,不設混合爐。 機組生產(chǎn)線由自動扒渣機、抬包傾翻裝 置、澆鑄系統(tǒng)、鑄造機、傳動系統(tǒng)、,冷卻、脫模、取錠、運輸?shù)认到y(tǒng)組成 。這種鑄機的生產(chǎn)能力較大，產(chǎn)量可 達35t/h40t/h ，相當于兩臺16t/h的 20鑄機。,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、機械,加工、工業(yè)、民用、無處不在，生產(chǎn)