●先进的铝(lǚ)钎焊炉与带卷退火炉
美国(guó)塞科/沃里克(kè)(Seco/Warwick)公(gōng)司(sī)是全球(qiú)有名的金属加热和热处理设(shè)备(bèi)生产(chǎn)以(yǐ)及热处理工艺研(yán)究企业,改革开放以来,我(wǒ)国引进的首台扁锭预加(jiā)热炉就是该公司的产品。近些(xiē)年(nián)来,该(gāi)公司又推(tuī)出两项有标(biāo)志性的产品:控制气(qì)氛(fēn)的铝钎(qiān)焊(hàn)炉(CAB,Aluminum Brazing unde Controled Atomsphere)和沃特克斯铝带(dài)卷退火(huǒ)炉(lú)(Vortex furnace)。
降低产品生产成(chéng)本是生(shēng)产者追求的永恒(héng)目(mù)标,现在有(yǒu)越(yuè)来(lái)越(yuè)多的生产者希望自己(jǐ)的(de)生产线能钎(qiān)焊热(rè)交换(huàn)器,可以精准控制工艺参数(shù)与(yǔ)产品质(zhì)量,赛科/沃里克公司精准CAB(Active Only CAB)钎焊就是这样的一种设备(bèi),可钎焊各种各样的热交热器,比如,散热器(qì)、水箱、加热器、冷凝器、油冷器、中间冷却器,且可安装(zhuāng)于现有的生(shēng)产线(xiàn)上。现在,该(gāi)种(zhǒng)钎焊炉(lú)与(yǔ)工艺已(yǐ)在汽车电池冷却器焊接领(lǐng)域获得成功应用,推动了电动汽车(EV)和(hé)混合动(dòng)力电动汽(qì)车(HEV)的高速发展。
赛(sài)科(kē)/沃里克公司的硬合金(热(rè)处理强(qiáng)化合金)型材退火和时效炉在航空(kōng)工业(yè)获得了广泛应用,2019年,他的一个长期(qī)用户就采购了6台铝合(hé)金型材时(shí)效和退火炉。公(gōng)司(sī)的(de)另(lìng)一种旗舰产品是沃特克斯(Vortex)带(dài)卷退火炉(lú),它有冷却室,可控制卷材的冷却温度与速度;还生产两(liǎng)种(zhǒng)有特色的退火炉,分为单卷的和(hé)多区的。多(duō)区炉内每一区的温度都可以(yǐ)精准调控(kòng)。二三(sān)十(shí)年来,赛(sài)科(kē)/沃里克公司在气氛控制钎焊领域做了许多富有开拓性的工作,对汽(qì)车(chē)与航空工业的发展(zhǎn)作出了贡献。
另外(wài),赛科/沃里克公司在研(yán)发制造汽(qì)车(chē)与(yǔ)航(háng)空工业用的铝合金(jīn)立(lì)式落底淬火炉(VertiQuench furnace Drop Bottom furnace)方(fāng)面也很出色,这(zhè)种处(chù)理(lǐ)炉可为铝合金工件或材料进行(háng)固溶(róng)处理-淬火和人工(gōng)时效处(chù)理,可(kě)精(jīng)准控制各项工(gōng)艺参数,可完全满(mǎn)足航空(kōng)航天标准AMS和汽车标准CQⅠ-9。
AMS标准(zhǔn)要(yào)求工件淬火转移(yí)时间(jiān)不(bú)得超过5秒,赛科/沃里克(kè)立式淬(cuì)火(huǒ)炉完(wán)全(quán)能做到这一点,能(néng)确保工(gōng)件在小于5秒的时间内完全浸于水(shuǐ)中或聚(jù)合物液中,聚合物液槽位于炉底。同(tóng)时,能确保Al﹣Mg合金(jīn)的(de)安全,因为有一套可(kě)靠的(de)防爆系统,该系统已在试验室与(yǔ)生产(chǎn)条(tiáo)件下(xià)经(jīng)过多(duō)年试用。
●洛根轧制铝业公司(sī)投产世(shì)界(jiè)最大铝合金扁锭均匀化(huà)/加热炉
洛根铝业公司(Logan Aluminium Inc.)位于美国肯(kěn)塔基州拉塞尔维尔市(shì)(Russellville,Kentucky),是全(quán)球第(dì)二(èr)大平轧铝产品(pǐn)厂,仅次于中国忠旺天津铝业有限(xiàn)公司(sī),主(zhǔ)导产(chǎn)品(pǐn)为易拉罐(guàn)罐身与罐(guàn)盖薄(báo)带卷,2019年(nián)投产了一台(tái)奥托·琼克尔(Otto Junker)公司的扁锭加热/均匀(yún)化处理炉,是世界(jiè)上最(zuì)大的此(cǐ)类炉(lú)。每炉可装32块约32吨每(měi)块重的锭,总质量(liàng)大(dà)于1000吨。炉温(wēn)和加热(rè)/冷却速度可以完全自控,炉的进(jìn)料端有装料吊车,而(ér)出(chū)料端有辊道与现有轧机的(de)辊道相连。由于加(jiā)热与冷却(què)速度快,而且(qiě)是全自动控制,所以温度精准,周(zhōu)期短,热效率高(gāo),燃料消耗低(dī),在全世界的推进式加热炉中耗能(néng)是最低的。此种(zhǒng)炉虽(suī)是为铝合金锭的预加热(rè)设计的(de),但是也适用于不锈钢锭轧制前的预加热。
●全球“最绿”的(de)赫尔铝啤酒(jiǔ)罐
当前,各国政府与工矿企业(yè)面临最大的挑战之一就是降低(dī)碳排放,在此方面目前欧洲(zhōu)做得(dé)较好。2019年欧盟生产的铝材与铝制品含有大于50%的(de)回收铝,铝回收产业的(de)回收网点已(yǐ)遍布欧洲各(gè)地,大(dà)约有220家再生(shēng)铝企(qǐ)业。报废汽(qì)车(chē)中的铝(lǚ)与(yǔ)拆迁建筑物中(zhōng)的铝回收率为90%~95%,废旧饮料(liào)铝罐回(huí)收(shōu)率为(wéi)74%,算上包装(zhuāng)用铝的估(gū)计平均回收率为(wéi)60%。我国在社会废旧(jiù)铝回收领域是全球做(zuò)得最好的,例如,按个数(shù)计算,废旧铝易拉罐的回收率大于99%,是全世界(jiè)最高的,但在混杂废铝与污染较(jiào)重(chóng)废(fèi)铝的分类、分选、再生处理技术方面与发(fā)达国家相比,还有(yǒu)一(yī)些差距,现在正在改进,可能到(dào)2025年能全面达到世(shì)界先进水平。
2020年,德国赫(hè)尔能(néng)源(Hell Energy)公司与(yǔ)海德鲁铝业公司(sī)(Hydro)签订了向前者供应“全球最绿啤(pí)酒罐(the greenest beverage can in the world)”合同,规(guī)定海德鲁铝业公司供(gòng)应的罐料废旧铝(lǚ)罐含量(liàng)应≥75%。赫尔能(néng)源集团是一(yī)家能源材料(liào)与包(bāo)装材料生(shēng)产企业,他的首家铝易拉罐制造厂于(yú)2017年(nián)在匈牙利投产(chǎn),所(suǒ)有工(gōng)艺废料全部返(fǎn)回,用于(yú)生产罐料带材。匈牙利的制罐厂名为“顶级包装厂(Quality Pack)”,每天可生产250mL铝罐450万只(zhī),若每年工(gōng)作日按(àn)255天计(jì)算(suàn),则生产的啤酒全(quán)铝(lǚ)罐达11.475亿只(zhī)/年。海德鲁铝(lǚ)业公司在德国诺伊斯(Neuss)轧制厂生产罐料(can stock)卷。该厂是海德鲁铝业公司与印度诺贝丽斯(sī)(Novelis)铝(lǚ)业(yè)公司的(de)合资企业,各占50%股份,是全世界第二大平轧铝产(chǎn)品厂,主导产品(pǐn)为(wéi)罐料(liào)与铝箔毛料,不生产热处理可强化的2系及(jí)7系合金板带材;每年生产的罐(guàn)料和铝箔毛料带卷约80万吨,在这方(fāng)面是(shì)全世界最大(dà)的单一厂。赫尔能源公司向(xiàng)诺伊(yī)斯轧制(zhì)厂采购名为“Circal 75R铝”的带卷冲(chōng)制(zhì)铝罐。
●西(xī)马克与海德鲁涉足锂电池(chí)回(huí)收
为了降低(dī)汽车的碳排放,电动汽(qì)车(chē)及混合动(dòng)力汽(qì)车的产销量(liàng)以较大的复合增(zēng)长率在逐年上(shàng)升,再过十几年,投放市场(chǎng)的电动汽车就进入报废期。如何(hé)回收车中的(de)铝(lǚ)与锂离子电池内的铝(lǚ),值(zhí)得关注,可能会产生(shēng)一些新兴(xìng)产(chǎn)业,比(bǐ)如,废电池拆解、有用材料回(huí)收与(yǔ)废(fèi)弃物处理等(děng)行业。典型电(diàn)动(dòng)汽车(EV)电池包(bāo)(pack)含有约25%Al,总铝(lǚ)量(75kg~100kg)/包。挪威海德鲁铝业公司(sī)与海德鲁沃(wò)尔特公司(sī)(Hydro Volt AS)正在建一个电池回(huí)收厂(chǎng),位于挪威腓特烈斯特(Fredrikstad)。
腓(féi)特烈斯特(tè)回(huí)收的“黑色(sè)物质”(Ni、Mn、Cu等混合液体)和废铝分别发给(gěi)北(běi)沃(wò)尔特(Northvolt)公司(sī)的工厂(chǎng)和海德鲁铝业公司的有(yǒu)关工厂进一步的处理,拆(chāi)解下来(lái)的其他(tā)有用(yòng)物(wù)质卖给相关企业。实际上,腓(féi)特烈斯(sī)特回收厂是一座中试厂(recycling pilot),实现高度自动化,可对废电池进行破碎和分(fèn)类,废电(diàn)池处理能力8000吨(dūn)/年,还(hái)有(yǒu)扩建的(de)余地。该厂的废电池处(chù)理可(kě)以容纳整个斯堪的纳维亚半岛的全部报废电池。该中试厂的(de)建设对(duì)海(hǎi)德鲁铝(lǚ)业公司实现电(diàn)池铝(lǚ)的循环利用起到(dào)很好的促进作用,公司目标是锂离子(zǐ)电池组用的铝含(hán)有(yǒu)50%再生铝。
北沃尔特公司是(shì)欧洲一家优(yōu)质电池(chí)系统(tǒng)供应(yīng)商,正致力(lì)于(yú)欧洲降低碳排放工作,生产(chǎn)最环保的锂离(lí)子电(diàn)池与高效回收报(bào)废电池(chí)系统的有用材料与物质,与ABB、BMW(宝马汽车公(gōng)司)、斯堪尼亚(Scania)汽车公司(sī)、西门子公司(Siemens)、瓦坦(tǎn)福尔汽车公司(sī)(Vattenfall)、维斯塔斯汽(qì)车公司(Vestas)和(hé)大众汽车集(jí)团(Volkswagen Group)都有着密(mì)切的合作(zuò)关系。
西马克集团(SMS group)是世界(jiè)最负盛誉的冶金设备设计与制造者,近(jìn)期(qī)也决定进入报废电动汽(qì)车锂(lǐ)离子电池系统。西马(mǎ)克(kè)集团之所(suǒ)以及时涉足这一新兴(xìng)产业是因为有利可图。2020年8月,西马克集团与尼(ní)奥金属公司确定成立一个(gè)各占50%股份的合资公司(sī),名为普里(lǐ)姆比(bǐ)乌(wū)斯(sī)公司(Primobius GmbH),回收报废电池系统(tǒng)内的各种有价材料。他们的设想(xiǎng)是将在欧洲建(jiàn)立报(bào)废电池(chí)回收网(wǎng),回收铝及其他有(yǒu)价物质,再(zài)返回有关企业,如此循(xún)环以减少碳(tàn)排放,早日达(dá)到碳中和。
尼(ní)奥金属公司(Neometals)位于奥地利(lì)帕斯(Perth),是(shì)一(yī)家生产电池(chí)与汽车的(de)公司,对废旧电(diàn)池的拆解与(yǔ)回收(shōu)做了(le)几年的研发。拆解废旧汽车(chē)锂离(lí)子电池(chí)时应做好安全保护工作,因为电池有爆炸危险性。
●可对任何形状冲压件(jiàn)进行缺陷检测的仪器
工业上(shàng)用铝合金板材冲压的零件不计其数,它们的表(biǎo)面(miàn)不(bú)可避免地(dì)会形成各式各样(yàng)大大小小的缺陷,有的(de)是(shì)板材带(dài)来的,有的是在冲压过程(chéng)中形成的,形(xíng)状简单的如全铝易拉罐(guàn)罐身呈圆桶状,内外表(biǎo)面缺陷都(dōu)好检查,可(kě)是形杂的冲压件生产过程(chéng)在(zài)2018年以前(qián)是(shì)无法对其(qí)各个表面一(yī)一进行检测的,这个问题一直在困(kùn)扰着铝冲压界。2019年,伊斯拉·帕西(xī)特克(Isra Parsyter)技(jì)术公司研制(zhì)成(chéng)功一种名为“冲压技师(Blunking Master)”的检测系统,这是一台智能化的自动化质量控(kòng)制仪。
“冲压技师”系统可(kě)以通过(guò)表面检测立马识别工件形状和表面(miàn)任何缺陷(划痕、擦(cā)伤、轧痕(hén)、刻(kè)痕等)。它借助两侧照明,即过渡现场识别(bié)轮廓(kuò)形状,反射现(xiàn)场检(jiǎn)测缺陷,在模(mó)内就(jiù)能检测缺陷。如果事先(xiān)并(bìng)不知道工件形(xíng)状,该系统也能识别每一个待(dài)检(jiǎn)表面(miàn)的形状(zhuàng),且具有高(gāo)度的灵(líng)活性,可以通过(guò)软件预配置,具有(yǒu)很(hěn)强的自适应能力,能可靠地(dì)检测与分(fèn)类所有缺陷,然后根据数据要求拣选,供下一道深加工工序参(cān)考。
在用板带下料后即对坯料(liào)进行表面检测(cè),可以提高产量(liàng),降低生产成本,避免不必要的产品质量下降(jiàng)问题,提(tí)高用户满意(yì)度。“冲压技术”自动检测系统的安装也相当简(jiǎn)便,可快速获得投(tóu)资回报,可以实时(shí)显示检测(cè)结果,用户(hù)可以直接评估工(gōng)艺质量,提高产量。另外,对缺(quē)陷进行检测和(hé)分类,有机会从源(yuán)头消除(chú)缺(quē)陷产生根源(yuán)。制造商从(cóng)而(ér)可事先改进工艺,生产优质产品(pǐn)。
“冲压(yā)技师”智(zhì)能检测仪特别适合检测自由(yóu)曲面(miàn)的质量,是汽车零部件质量(liàng)把关的高手。除了(le)万(wàn)能的“冲压技师”检测系统外(wài),伊斯拉·帕西特克技(jì)术(shù)公司还为铝材、钢(gāng)材产业链提供了成百上千套表面质量检验系统,从生产工艺的(de)第(dì)一步(bù)起(qǐ)就能(néng)对材料质量进行严格的管控(kòng)把关,它的“表面技师仪(Surface Master)”能(néng)在(zài)各个生(shēng)产阶段进(jìn)行(háng)智能自动化光学表面检测。
●亟待改进(jìn)的废旧全铝(lǚ)罐(guàn)回收利用链
全铝易拉罐是用3104合(hé)金(jīn)(罐身)、5052合金(罐盖)和(hé)5182合金(拉环)制造的,2020年制造易(yì)拉罐用的(de)铝合金已超过400万吨,其中用得最多的依次是(shì)美国、欧洲、中(zhōng)国和日本。中国2020年(nián)3104合金产(chǎn)量(liàng)近72万吨。诺贝丽斯(sī)铝业公司(Novelis)是(shì)全世界最大的3104合金箔(≤0.25 mm)罐(guàn)身带(dài)材生产(chǎn)者,几(jǐ)乎占全球(qiú)总产量(liàng)的(de)45%,也是效(xiào)益最好的,更是废旧罐(UBC)用量最大的,在2021年生产的3104合金带(dài)材中,再生UBC的含量近90%,着(zhe)实令(lìng)人惊叹。除中国外,世界上其他国家与地区2020年3104合金的平均(jun1)废旧罐含(hán)量(liàng)已达60%。
中(zhōng)国虽是(shì)全球废旧(jiù)罐回收率最(zuì)高者,按个(gè)数计算已大于99%,但是由于(yú)没有(yǒu)系统(tǒng)化(huà)和规范化的(de)回收渠道和(hé)体系,废料混杂,污染较(jiào)大,再利用(yòng)难度(dù)加大,加(jiā)之经营分散,工艺落(luò)后,生(shēng)产效率不高,烧损大,大部分废料(liào)都(dōu)降级(jí)使用,用于铸造附加值(zhí)不(bú)高的铸件与通用压铸件。2014年11月诺贝丽斯(sī)铝业公(gōng)司宣称,至2017年末所生产的罐身带材(can body stock)将采用高(gāo)端再(zài)生EvercanTM(埃弗罐身)合金制造(zào),使所生产(chǎn)标准啤酒(jiǔ)罐再(zài)生铝含量达70%,而(ér)其罐身带材(cái)再生铝含(hán)量达90%。自此以后,EvercanTM合金在美国和欧洲(zhōu)制罐业得到(dào)较为广泛的(de)应用,用它深拉冲制(zhì)罐身不仅有重大的“双碳(tàn)”环保意(yì)义,而且可获得较大的经(jīng)济(jì)效益(yì)。诺贝丽斯铝业公司不但在全球率先研制(zhì)成埃弗罐铝合金,又于2015年推出埃弗罐盖铝合金Evercanend。2015年3月,诺贝丽斯铝业公司称,新近研发的埃弗(fú)再(zài)生铝合金EvereycleTM是一种(zhǒng)再(zài)生铝(lǚ)含(hán)量很高的合金,用于制造食品易拉罐,已得到一些制罐企业的认可,它由90%旧废料(从社会上回(huí)收的废旧(jiù)罐)与(yǔ)10%新废料(罐料轧制厂与(yǔ)制(zhì)罐厂(chǎng)工艺废料)熔炼而(ér)成(chéng),没(méi)有用重熔用铝锭与(yǔ)原铝。诺贝丽斯(sī)铝业公司(sī)2020年生产(chǎn)再生铝含量(liàng)80%的咖啡(fēi)包装铝管(guǎn),是用深拉(lā)法制造(zào)的(de),再生铝(lǚ)含量这么高,在世界上可是头一次。诺(nuò)贝丽斯铝业公司是一(yī)家印度公司,但75%的平轧铝产品生产能力(lì)在美国,是世界第二大铝板带企业(yè)和(hé)第一大罐料和ABS带材生产者。
回(huí)收废铝还与铝材用(yòng)户(hù)密不可分,必须(xū)把用铝大户(hù)也(yě)发动起来,诺贝丽斯铝业(yè)公司(sī)在(zài)这方面也做得(dé)不错。2019年,该(gāi)公(gōng)司与瑞典沃尔沃汽车公司(Volvo Cars)达成共建汽车废铝材闭路循环协议,后者(zhě)把制(zhì)造汽车零部件中产生(shēng)的废(fèi)铝精心(xīn)分类存放,返回(huí)给诺贝丽斯铝业(yè)公司设在德国的诺伊斯(Nues)轧制厂,再轧成ABS供汽车用,形(xíng)成一(yī)个严密的闭路循环系统(tǒng)。该(gāi)公(gōng)司在生产ABS时用(yòng)了尽量多的废铝(lǚ),沃尔沃汽车公司用这种ABS制造(zào)汽车部件CO2排放量(liàng)下(xià)降了(le)78%。2010年财年诺贝(bèi)丽斯铝业公司生(shēng)产(chǎn)的汽车铝(lǚ)材,废铝用量只占(zhàn)33%,而(ér)2019财年则(zé)上升到61%。
中(zhōng)国自(zì)重庆长江(jiāng)电工(gōng)厂1986年9月第一条铝罐制(zhì)造生产线(xiàn)投产以来,制(zhì)罐(guàn)产(chǎn)业(yè)已有35年,生产能力已近90亿只/年,可是至今还没有一条真正工业意(yì)义(yì)上(shàng)的(de)废旧(jiù)铝罐回收处理与(yǔ)再生成3104合金(jīn)并轧制成带卷冲制罐身的(de)生(shēng)产线,这是铝(lǚ)工业亟待补上的(de)一块短板,笔者希望2025年中国生产的制罐铝合金带材(cái)含有约30%的再生铝(废罐),2030年这一数字能达到90%以(yǐ)上,最好是能全面(miàn)赶(gǎn)上或(huò)超过诺贝丽斯(sī)铝(lǚ)业公司(sī)的水平(píng)。为此,可否在山(shān)东、河南、广西、重庆、长(zhǎng)江三角洲大的铝轧(zhá)制厂(chǎng)内建设回收再生(shēng)中心,这(zhè)是关系到早日实现“双碳(tàn)”目标的项目之一。
●优(yōu)质高产的铝炉渣处理(lǐ)技(jì)术(shù)
英国阿尔特罗梅克斯公(gōng)司(Ultromex)研发的(de)名为阿尔特罗梅克(kè)斯铝(lǚ)渣处理(lǐ)技术(Ultromex dross processing technology)已在中东的一些铝企业获得应(yīng)用,效果(guǒ)良好(hǎo)。采用回转(zhuǎn)炉(lú)熔炼与(yǔ)阿尔特罗梅克(kè)斯技术处(chù)理铝渣的主要优点:可以提高熔炼炉(lú)的容量、效(xiào)率与增加产量;降低熔炼成本,由(yóu)于渣量下降,可(kě)以降低能耗;减少熔剂用量,由(yóu)于熔体更加(jiā)干净,含的杂质及污染物减(jiǎn)少,可以少用造渣剂,不需(xū)要添加(jiā)那么多熔(róng)剂;采(cǎi)用(yòng)此技术处理(lǐ)炉(lú)渣,不但(dàn)回收的铝多了,而且生产效(xiào)率高,能耗(hào)下(xià)降,温室气体排放减少。