●先进的铝钎焊炉(lú)与(yǔ)带卷(juàn)退火炉(lú)
美国塞(sāi)科/沃里克(kè)(Seco/Warwick)公司(sī)是全球有名(míng)的金属加(jiā)热和热处(chù)理(lǐ)设备生产以及热(rè)处(chù)理(lǐ)工艺研究(jiū)企业,改革开放以来,我国引进的首台扁锭预加(jiā)热炉就是该公司的产品。近些年(nián)来,该公司(sī)又推(tuī)出两项有标志(zhì)性的(de)产(chǎn)品:控(kòng)制气氛(fēn)的(de)铝钎焊(hàn)炉(CAB,Aluminum Brazing unde Controled Atomsphere)和沃(wò)特克(kè)斯铝(lǚ)带(dài)卷退火炉(Vortex furnace)。
降低产品生(shēng)产(chǎn)成本是生(shēng)产(chǎn)者追求(qiú)的永恒目(mù)标(biāo),现在有越(yuè)来越多的(de)生(shēng)产者希望自己(jǐ)的生产线能钎焊热交换器,可以精准控(kòng)制工艺参数与产品质(zhì)量,赛科/沃里(lǐ)克公(gōng)司精准CAB(Active Only CAB)钎焊就是这样(yàng)的一种设备,可钎焊各种各样的(de)热交热器(qì),比(bǐ)如,散热器、水箱、加热器、冷凝器、油(yóu)冷(lěng)器(qì)、中间(jiān)冷却器,且(qiě)可安装(zhuāng)于(yú)现有的生产(chǎn)线上。现(xiàn)在,该种钎焊(hàn)炉(lú)与工艺已在汽车电池(chí)冷却器焊接领域获得成(chéng)功应用,推(tuī)动了电动汽(qì)车(chē)(EV)和混(hún)合动力(lì)电动汽车(HEV)的高速(sù)发(fā)展(zhǎn)。
赛科/沃里克公司的(de)硬(yìng)合金(热处理强化合(hé)金)型材退火(huǒ)和时效炉(lú)在航空工业(yè)获得了(le)广泛应用,2019年,他(tā)的一个长期用户就采购了(le)6台铝合金型(xíng)材时(shí)效和退火炉。公司的另一种旗舰(jiàn)产品是沃特(tè)克斯(Vortex)带卷退火炉,它有冷却室,可控制卷材的冷却(què)温(wēn)度(dù)与速度(dù);还(hái)生产两种有特色的退火炉,分为单卷的和多区的(de)。多区(qū)炉内每一区的(de)温度都可以精准(zhǔn)调(diào)控。二三十年来,赛科/沃(wò)里克公司在(zài)气氛控制钎焊领域做了(le)许多富有开拓性的(de)工作,对汽车与航空工业的(de)发(fā)展作出了(le)贡献。
另外,赛科/沃(wò)里(lǐ)克(kè)公司在研发制造汽车与航空工业(yè)用(yòng)的铝合金立式落(luò)底淬火炉(VertiQuench furnace Drop Bottom furnace)方面也很出色,这种处理炉可为铝(lǚ)合金工件(jiàn)或材料进行固(gù)溶处理-淬火和人工时效(xiào)处理,可精准控制各项工艺参数(shù),可完全满足(zú)航(háng)空航(háng)天标(biāo)准(zhǔn)AMS和汽(qì)车标(biāo)准CQⅠ-9。
AMS标准要求工件淬火转移时间不(bú)得超过5秒,赛科(kē)/沃里克立式淬火(huǒ)炉(lú)完全能做到(dào)这一点,能确保(bǎo)工件在小于5秒的时(shí)间内完全浸于水中或聚(jù)合物(wù)液中,聚合物液槽(cáo)位(wèi)于炉底。同时,能确保Al﹣Mg合(hé)金的(de)安全,因为有一套可(kě)靠的防(fáng)爆系统,该系统已在(zài)试验室与(yǔ)生产条件(jiàn)下经过多年试用。
●洛根轧制(zhì)铝业公(gōng)司投产世(shì)界最大铝合金(jīn)扁锭均匀化/加(jiā)热炉
洛根铝业公司(Logan Aluminium Inc.)位于美国(guó)肯(kěn)塔基州拉塞尔维尔市(shì)(Russellville,Kentucky),是全球(qiú)第二大平轧铝产(chǎn)品(pǐn)厂,仅次于中国(guó)忠旺天津铝业有限公司,主导产品(pǐn)为易拉(lā)罐罐身与罐盖薄带卷(juàn),2019年投产(chǎn)了(le)一台奥托·琼克尔(Otto Junker)公司的扁锭加热(rè)/均匀化处(chù)理炉(lú),是世界(jiè)上最大的(de)此类炉。每炉可(kě)装32块约32吨每块重的锭(dìng),总(zǒng)质量大于(yú)1000吨。炉温和(hé)加热/冷却速度可以(yǐ)完全(quán)自控,炉(lú)的进料端有装料吊车(chē),而(ér)出(chū)料端有辊道与现有轧(zhá)机的辊道相连。由于加热与(yǔ)冷却(què)速度快,而且是全自动控制,所以温度精准,周期(qī)短,热效率高,燃料消耗低,在全世界的推进式加热炉中耗能(néng)是(shì)最低的(de)。此种炉虽是(shì)为铝合金(jīn)锭的预加热设计的,但是也(yě)适用(yòng)于(yú)不(bú)锈钢锭轧制前的预加(jiā)热。
●全球“最绿(lǜ)”的赫尔铝啤酒(jiǔ)罐
当前,各国政府与工矿企业面临最(zuì)大(dà)的挑战之一就是降低碳排(pái)放,在此方面目前欧洲做得较好。2019年欧盟生产的铝材与(yǔ)铝制品(pǐn)含有大于50%的回收铝,铝回收(shōu)产业的回收(shōu)网点已遍布欧洲各地,大约有220家(jiā)再生铝企业。报废汽(qì)车中的铝与拆(chāi)迁建(jiàn)筑物中(zhōng)的铝回收率为90%~95%,废旧饮(yǐn)料(liào)铝罐回收率为74%,算上包(bāo)装用铝(lǚ)的估计(jì)平均回(huí)收率为60%。我国在(zài)社会废旧铝回(huí)收领(lǐng)域是全球做得(dé)最好的,例如,按个(gè)数计算,废旧铝易(yì)拉罐(guàn)的回收率大于99%,是(shì)全(quán)世界最高的,但在混杂废铝与(yǔ)污(wū)染(rǎn)较(jiào)重废铝的分类、分选、再生处理技术方面与发达国(guó)家相比,还有一些差距,现在正在改(gǎi)进,可能到2025年能全面(miàn)达到(dào)世界先进水平。
2020年,德国赫尔能源(Hell Energy)公司与海(hǎi)德鲁铝业公(gōng)司(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,规定(dìng)海德鲁铝业公司供应(yīng)的罐料废旧铝罐含量应≥75%。赫(hè)尔能源集团(tuán)是一家能源材(cái)料与包装材料生产(chǎn)企业(yè),他的首(shǒu)家(jiā)铝易拉罐制造厂(chǎng)于2017年在匈(xiōng)牙利投产,所有工艺废料全部返回(huí),用于生产罐料带材。匈牙利的制罐厂名为“顶级(jí)包装厂(Quality Pack)”,每天可生(shēng)产250mL铝(lǚ)罐450万(wàn)只(zhī),若每年工作日按255天计算,则生产的啤酒全铝(lǚ)罐达(dá)11.475亿只/年。海德鲁铝业公司在德(dé)国诺伊斯(sī)(Neuss)轧(zhá)制厂生产罐料(can stock)卷(juàn)。该(gāi)厂是海德鲁铝业(yè)公司(sī)与印度诺贝丽(lì)斯(Novelis)铝业公司(sī)的合资企业,各占50%股份,是全世界第二(èr)大平轧铝产品厂,主导产品为罐(guàn)料与铝箔毛(máo)料,不(bú)生产热处理可强化(huà)的2系及7系合金板带材;每年生产的(de)罐料和铝箔毛料带(dài)卷约(yuē)80万吨,在这方面是全世界最大的单一厂。赫尔能源公司向诺伊斯轧制(zhì)厂采购名为(wéi)“Circal 75R铝”的带卷冲制铝罐(guàn)。
●西马克(kè)与海德(dé)鲁涉(shè)足锂电池(chí)回收
为了降低(dī)汽车(chē)的(de)碳排放,电动汽车及混合动力汽车的产销量以(yǐ)较大的复合增长率在逐年上(shàng)升,再过十(shí)几年,投(tóu)放市场的电动汽车(chē)就进入报废期。如何回收车中的铝与锂离子电池内的铝,值得(dé)关注,可(kě)能会产生一些新(xīn)兴产业,比如,废电池拆解(jiě)、有用材料回收与废弃(qì)物(wù)处理等行业。典型电动汽车(EV)电(diàn)池包(pack)含有(yǒu)约25%Al,总铝量(liàng)(75kg~100kg)/包。挪威海德(dé)鲁铝业公司与海德鲁沃尔特公司(sī)(Hydro Volt AS)正在建一(yī)个电(diàn)池回收厂,位于挪威腓特烈斯特(Fredrikstad)。
腓特烈(liè)斯(sī)特回收(shōu)的(de)“黑色物质”(Ni、Mn、Cu等混(hún)合液体)和(hé)废铝分别(bié)发(fā)给(gěi)北沃尔(ěr)特(Northvolt)公司的工厂和海德鲁铝(lǚ)业公司(sī)的(de)有关工(gōng)厂进一(yī)步的处理,拆解下来的其他有用物质卖(mài)给相关企业。实际上(shàng),腓特烈斯特回收厂是一(yī)座中(zhōng)试厂(recycling pilot),实现(xiàn)高度自(zì)动化,可对(duì)废电池进行破碎和(hé)分类(lèi),废(fèi)电池处理能力8000吨/年,还有扩建的余(yú)地(dì)。该(gāi)厂的(de)废电池处理可(kě)以容纳整个斯堪的(de)纳维亚半(bàn)岛(dǎo)的全部报废(fèi)电池。该中试厂的建设对海德鲁(lǔ)铝业公司(sī)实(shí)现电池铝的循环利用(yòng)起到很好(hǎo)的促进(jìn)作(zuò)用,公司目标(biāo)是(shì)锂离子(zǐ)电池组用的铝含有(yǒu)50%再生铝。
北(běi)沃(wò)尔特公(gōng)司是欧(ōu)洲一家优质电池系统供应商(shāng),正致力于欧洲降低碳排放工(gōng)作,生产最环保的锂离子电池(chí)与高效回收报废电池(chí)系(xì)统(tǒng)的有用(yòng)材料与物质,与ABB、BMW(宝马汽(qì)车公司)、斯堪尼亚(Scania)汽(qì)车公司、西门(mén)子(zǐ)公司(Siemens)、瓦坦福(fú)尔汽车公(gōng)司(Vattenfall)、维斯塔斯(sī)汽车公司(Vestas)和(hé)大众汽(qì)车集(jí)团(Volkswagen Group)都有着密切的(de)合作(zuò)关系。
西马克集团(tuán)(SMS group)是(shì)世界最负(fù)盛誉的(de)冶金设(shè)备设计与制(zhì)造者,近期也决(jué)定进入报废电动汽车(chē)锂离子电池系统。西马(mǎ)克集团之所(suǒ)以(yǐ)及时涉足这一新兴产业是因为有利可图。2020年8月,西(xī)马(mǎ)克集团与尼奥金属公司确定成立一个各占50%股份的(de)合资公司,名为普里姆比乌(wū)斯公司(sī)(Primobius GmbH),回收报(bào)废电池系统内的各种有价材料。他们的设想是将(jiāng)在欧洲建立报废(fèi)电池回收网(wǎng),回收铝及其他有价物质(zhì),再返(fǎn)回有关企业,如此循环以减少碳排放,早日(rì)达(dá)到碳中和。
尼(ní)奥金属公(gōng)司(Neometals)位于奥地利帕(pà)斯(sī)(Perth),是一家生产(chǎn)电(diàn)池与(yǔ)汽车的公(gōng)司,对废旧(jiù)电(diàn)池的拆解(jiě)与回收(shōu)做了几年的研发。拆解废(fèi)旧(jiù)汽车(chē)锂离(lí)子电池时(shí)应做好安全保(bǎo)护工作,因为电池有爆炸危险性。
●可对任(rèn)何形(xíng)状冲压件进(jìn)行缺(quē)陷检测的仪器
工业上(shàng)用铝合金板材(cái)冲(chōng)压的零件不(bú)计其数,它(tā)们的表面不(bú)可避免地会形成各式各(gè)样大大(dà)小小(xiǎo)的缺陷,有(yǒu)的是(shì)板材带(dài)来的,有的(de)是在冲压过程中(zhōng)形(xíng)成的,形状简单的如全铝易拉罐罐身呈(chéng)圆桶状,内外表面缺陷都(dōu)好检查,可是形杂的冲压件生产过程(chéng)在2018年以前是无法对其(qí)各个表面一一进行检测的,这(zhè)个问题一直在(zài)困扰着(zhe)铝(lǚ)冲压界。2019年,伊斯拉·帕(pà)西特克(Isra Parsyter)技术公司研制成功一种名(míng)为“冲压技(jì)师(Blunking Master)”的检(jiǎn)测系统,这是一台智能化的自(zì)动(dòng)化质量控制仪(yí)。
“冲压技师”系统(tǒng)可以通过(guò)表面检测立马(mǎ)识别工件(jiàn)形状和表(biǎo)面任何缺(quē)陷(划痕、擦伤、轧痕、刻痕等(děng))。它借助两侧照明,即过(guò)渡现(xiàn)场识别轮廓形状,反(fǎn)射现场检测缺陷,在模内就能检测缺(quē)陷。如果事先并不知(zhī)道工件形状,该系统(tǒng)也能(néng)识别(bié)每一个待检(jiǎn)表面的(de)形状(zhuàng),且具有高度的灵活性,可以(yǐ)通过软(ruǎn)件(jiàn)预配置(zhì),具有很强(qiáng)的自适应能力,能可(kě)靠地检测与分类所有缺陷,然(rán)后根(gēn)据数据要(yào)求拣(jiǎn)选,供下一道深加工工序(xù)参考。
在(zài)用板带下料(liào)后即(jí)对(duì)坯料进(jìn)行(háng)表面检测,可以(yǐ)提高产量,降低生产成本,避免不必要(yào)的产品质(zhì)量下降问题,提(tí)高用户(hù)满意度。“冲压技术”自(zì)动(dòng)检测(cè)系统的安装(zhuāng)也相当简便,可快速获得投资(zī)回(huí)报,可以实时显(xiǎn)示检测结(jié)果,用户(hù)可以直接评估工(gōng)艺质(zhì)量(liàng),提高(gāo)产量。另外,对缺(quē)陷进行检测和分类,有机(jī)会从(cóng)源头消除(chú)缺(quē)陷产生根源。制造商从而可事先改进工艺,生产优质产品。
“冲压技师”智能检测仪特别适合(hé)检测(cè)自由曲面的质量,是汽车零(líng)部件质量(liàng)把关的高手。除了万能的“冲压技师”检测(cè)系统外(wài),伊斯拉·帕西特克技术公司还为铝材、钢材产(chǎn)业(yè)链提供了成百上千套表面质量检验系统(tǒng),从生产工艺(yì)的第一(yī)步起(qǐ)就能对材料质量进行严(yán)格的(de)管控把关,它的“表面技师仪(Surface Master)”能在(zài)各个生产(chǎn)阶段(duàn)进行智能自动化光学(xué)表面检测。
●亟待改(gǎi)进的(de)废(fèi)旧全铝罐回收利用(yòng)链
全铝(lǚ)易拉罐是用3104合金(罐身(shēn))、5052合金(罐(guàn)盖)和5182合金(jīn)(拉环(huán))制造的(de),2020年制造易拉(lā)罐用的铝合金已超过400万吨(dūn),其中用得最多的依次是美国、欧洲、中国和(hé)日本。中国2020年3104合金产量近72万吨。诺(nuò)贝丽斯铝业(yè)公司(sī)(Novelis)是全(quán)世界最大的(de)3104合金(jīn)箔(bó)(≤0.25 mm)罐身带材生产者,几乎占(zhàn)全球总(zǒng)产量的45%,也是(shì)效益最好的(de),更是废旧罐(UBC)用量最大的,在2021年生产的3104合金(jīn)带材中,再生UBC的含量(liàng)近90%,着实令人惊叹(tàn)。除(chú)中国外,世界上其他国家与地区2020年3104合金的平均废(fèi)旧罐含量已(yǐ)达(dá)60%。
中国(guó)虽是全球(qiú)废(fèi)旧罐回(huí)收率最高者,按个数计算已大于99%,但(dàn)是由于没有系统化(huà)和规(guī)范化的(de)回(huí)收渠道和体系,废料混杂,污染较大(dà),再利用难度加(jiā)大,加之经营分散,工艺落后,生产(chǎn)效率(lǜ)不高,烧损大,大(dà)部(bù)分废料都降级使(shǐ)用,用于铸造附(fù)加值不高的铸(zhù)件与通用(yòng)压铸件。2014年11月诺贝丽斯铝业公司宣称,至2017年末所生产的罐身带(dài)材(can body stock)将采用高端再生EvercanTM(埃弗罐身)合金制造,使(shǐ)所生产标准啤酒(jiǔ)罐再生铝(lǚ)含量达(dá)70%,而其罐身带材再生铝(lǚ)含量(liàng)达90%。自(zì)此以(yǐ)后(hòu),EvercanTM合金在美国(guó)和欧洲制(zhì)罐业得到较为广(guǎng)泛的应用,用它(tā)深(shēn)拉冲制罐身不(bú)仅有重大的“双碳”环保意(yì)义,而且可(kě)获得较大(dà)的经济效益。诺贝丽斯铝业(yè)公司不但在全球(qiú)率先研制成埃弗罐铝合金,又于2015年推出埃弗罐盖铝合金Evercanend。2015年3月,诺贝丽斯(sī)铝业公司称,新近(jìn)研(yán)发的埃弗再(zài)生铝合金EvereycleTM是一(yī)种再生(shēng)铝含量很(hěn)高(gāo)的(de)合金,用于制(zhì)造食(shí)品易拉罐,已得到(dào)一(yī)些(xiē)制罐企业的(de)认可(kě),它由90%旧废料(从社会上回收的废旧(jiù)罐)与10%新废料(罐料轧制(zhì)厂(chǎng)与制罐厂(chǎng)工艺(yì)废料)熔(róng)炼而成,没有用重(chóng)熔用铝锭与原铝。诺(nuò)贝丽斯铝业公司2020年生产再生铝含量80%的(de)咖啡包装铝管,是用深拉法制(zhì)造的,再生铝含量(liàng)这么高,在世界上可是头一次。诺贝丽(lì)斯铝业公司是一家印度公司,但75%的平轧铝产品生产能力在(zài)美(měi)国,是世(shì)界第二大铝板带企(qǐ)业和第一大罐料和ABS带材生产者。
回收废(fèi)铝还(hái)与铝材(cái)用户密不(bú)可(kě)分,必(bì)须把用铝(lǚ)大户也(yě)发动(dòng)起来,诺贝丽斯铝业公司(sī)在这方(fāng)面也做(zuò)得不错。2019年,该公司与瑞典沃尔沃(wò)汽(qì)车公司(Volvo Cars)达成共建汽(qì)车废铝(lǚ)材(cái)闭路循环协议,后者把制(zhì)造汽车零(líng)部件中产(chǎn)生的废铝精心分(fèn)类存放,返回(huí)给诺贝丽斯铝业公司设在德国的诺伊斯(sī)(Nues)轧制厂,再轧(zhá)成ABS供(gòng)汽车用,形成一个严(yán)密的闭路循环系统。该公司(sī)在生产ABS时(shí)用了(le)尽量多的废铝,沃尔沃汽车公司用这种ABS制(zhì)造(zào)汽车部件CO2排放量下降了78%。2010年财年诺(nuò)贝丽斯铝业(yè)公司生产的汽(qì)车(chē)铝(lǚ)材,废铝用量只占33%,而2019财(cái)年(nián)则上升到61%。
中国(guó)自重庆长江电工厂(chǎng)1986年9月第一(yī)条铝罐(guàn)制造生产线投产以来,制罐产业已有35年,生产能力已近90亿只/年(nián),可是至今还没有一条真正工业(yè)意(yì)义上的废(fèi)旧铝罐(guàn)回(huí)收处理(lǐ)与再(zài)生成3104合金(jīn)并轧制成带卷冲制罐身的生(shēng)产线,这是铝工业亟待补上的一块短板,笔(bǐ)者希望2025年中国生产(chǎn)的制罐铝合金(jīn)带材含有约(yuē)30%的再生铝(废罐(guàn)),2030年(nián)这一数字(zì)能达到90%以上(shàng),最好是(shì)能全面赶上(shàng)或超过诺贝丽斯铝(lǚ)业公司的水平。为此(cǐ),可否在山东、河(hé)南、广西、重庆(qìng)、长江三角洲大(dà)的铝轧制厂内建设(shè)回(huí)收再生中心,这(zhè)是关(guān)系(xì)到早日实现“双碳”目(mù)标的项目(mù)之(zhī)一。
●优质高产的(de)铝(lǚ)炉渣处理(lǐ)技术
英国阿尔特(tè)罗梅(méi)克斯公(gōng)司(Ultromex)研(yán)发的名为阿尔(ěr)特罗梅克斯铝渣处理技术(Ultromex dross processing technology)已在中东的一些铝企业获得应用(yòng),效果良好。采用回转(zhuǎn)炉熔炼与阿尔特罗梅克斯技术处理铝渣的主要优点:可以(yǐ)提(tí)高熔炼炉(lú)的容量、效率与增(zēng)加产量;降(jiàng)低熔炼成本,由于渣量下降,可以(yǐ)降低能耗;减少熔剂用量,由于熔体更加(jiā)干净,含(hán)的杂质及污(wū)染物(wù)减少,可以(yǐ)少用(yòng)造渣剂(jì),不需(xū)要添加(jiā)那(nà)么(me)多熔剂;采用此技术处理炉渣(zhā),不但回收的铝多了,而且(qiě)生产效率高,能(néng)耗下降,温室气体排放减少。