电解铝厂的产品结构和熔铸技术的发展特点和趋势

1、电解铝厂的产品结构和熔铸技术的发展特点和趋势1 关于电解铝厂产品结构的设想 近十年来，我国电解铝生产技术逐年提高，铝电解工业生产得到飞速发展，我国已成为世界原铝产量第一大国。随着电解铝技术的发展，电解槽容量越来越大，较大的电解铝厂建设规模在20万吨、40万吨或更大规模，使我国的原铝产量2006年达到935万吨，预计到2007年达到1200万吨 以上。目前大部分电解铝厂的产品方案，仍然是以生产重熔用铝锭为主，只有少部分的铝厂生产一些铝母线、合金铸件等铝加工用的半成品材料。大部分电解铝厂仍然沿袭着早期的铝工业发展格局，将电解铝厂与铝加工厂截然分开，这样既浪费大部分的能源，又增加了铝锭重熔燃烧损失，

2、同时增加了长途运输的费用。 这种生产方式对我国铝工业的发展是 不利的，特别是当电价、燃料的价格高涨或不稳定的情况下，限制了电解铝厂及铝加工厂的发展。 根据我国铝工业发展状况及社会经济发展需要，应当充分利用电解铝厂的有利条件，实现以半成品或成品为主的 多品种生产，达到产品的规模化。以技术含量高、产品精，增加社会效益，提高企业经济效益，达到以铝养铝，抗击各种冲击的目的。多品种生产有如下优点：1.1 节省能源 电解槽生产出的原铝，通过真空抬包吸出后，运至铸造车间，一般被送到铸造车间后，铝液温度仍高达860890之间，而铝锭的浇铸温度一般要求在720左右，这样在电解铝厂可利用电解槽产出的液态原铝直接铸

3、造出各种坯锭、板锭、棒材、压力加工用的坯料及合金铸件，可以省去用铝液浇铸普通铝锭和加工厂二次重熔的工序。 根据国内铝厂生产实践，以上两道工序，吨铝即可节省能源如下表： 节省项目节省量/t-Al普通铝锭生产用电3040kWh普通铝锭生产用水1520t普通铝锭生产天然气5055Nm31.2 减少金属熔铸损耗 在电解铝厂，从电解车间生产出的原铝，运到铸造车间后，铝液的温度仍高于铸造温度100150，在混合炉内需要扒渣、冷却、静置或倒入敞口抬包内降温。一台40t混合炉内的铝液，从850自然降温至720时，夏季约需2h2. 5h ，铝液长时间暴露在空气中，温度越高，停留的时间越长，氧化越严重。如果在保温

4、炉中加入一些加工生产中的废料或冷料，铝液温度很快降至730。每公斤铝液可有富余热量约251KJ 可利用，大约可熔化20%的固态铝，而且大大缩短了冷却时间，减少高温氧化损失。以国内铝厂生产实践为例，普通铝锭的铸造损失为0.5%0.7% ，铝锭重熔时，金属铝的烧损量为2%2.5% ，在电解铝厂用原铝直接生产压力加工用坯料、板带材、铝合金铸件等半成品产品，这部分的金属损耗可以节省下来并充分利用生产的废料，锯切加工的边角余料，直接降低铝液的温度，可以大量节省能源，提高铸件的产品质量，同时节省了建厂、生产设备重复建设的费用。粗略计算每吨产品可减少铝液重熔损失20kg。 随着中国经济的快速发展，我国已是世

5、界上铝产量第一大国，也是消费大国，铝产品市场将会越来越大，势必要新建和扩建各种铝产品的加工厂。从以上分析来看，将加工用的初步坯料铸件放在电解铝厂生产，使用液态原铝直接生产半成品产品，可以得到很大的社会效益和企业的经济效益。以一个年产20万吨的电解铝厂为例，试做如下经济分析（见下表）： 节约项目数量单价金额,万元普通铝锭铸造用电，kWh8001040.3元/kWh240普通铝锭铸造用水,m35001041.5元/m3750重熔时用天然气,m311001042.4元/m32640重熔时金属烧损,t40001.5万元/t6000合 计960002 我国熔铸技术的发展 熔铸包括熔炼及各种铸造技术，我国

6、的电解铝厂建设规模一般都在10万吨、20万吨一个系列，为满足生产需要铸造部的熔铸技术也有很大的提高，保温炉、熔铝炉7080年代普遍采用10t15t的容量，普通铝锭铸造机都在5t/h 。80年代初期，我国从日本为贵州铝厂引进了160kA电解槽技术，同时引进的还有40t铝铸造混合炉和生产能力为16t/h的20kg铝锭连续铸造机。90年代初期建设的青海铝厂二期,采用了40t混合炉和16t/h的铸造机。并且配备了竖井式大板锭铸造机和晶粒细化装置。目前，我国新建电解铝厂大部分选用40t60t保温炉和16t/h的铸造机，产品有重熔用铝锭、铝母线大板锭等。为了节省能源提高铝厂的经济效益，以铝养铝，电解铝厂可

7、直接生产以下产品。2.1 生产重熔用铝锭 我国大多数铝厂的产品是给铝加工厂和铸造厂做产品原料，早期生产的重熔用铝锭为15kg，80 年代以后改为20kg。浇铸铝锭采用的连续铸造机生产能力5t/h ，生产厂家是以抚顺铝厂为主的几个铝厂机修厂。80年代初期贵州铝厂引进日本生产能力为16t/h的普通铝锭连续铸造机，该机组有162个20kg锭铸模。随之国内设备生产厂（主要有昆明冶金机械厂翻版日本普通铝锭连续铸造机）也开发出了生产能力为16t/h20t/h的铝锭铸造自动生产线，全部工序实现自动操作，其中包括浇铸分配器、铸造机、扒渣机、打印、冷却系统、堆垛机、运输机、打捆等，这种机型适合于规模较大产品单一

8、的铝厂使用。针对中小铝厂需要，又开发了生产能力为、的中型铸机。普通铝锭铸造机虽经多年生产，仍存在着一些问题。如产量达不到设计标准，脱模不利，自动化程度低，故障率高，产品质量存在着铝锭重量不准、夹渣、飞边、表面波纹等问题，尤其是一些专业水平不强，生产能力差，技术力量弱的设备厂生产的设备给铝厂生产造成了很大的困难。我公司重熔用铝锭生产设备的演变。2.2 立式半连续铸造 造。一般生产铝母线、大板锭、铝加 立式半连续铸造，又称竖井或垂直铸造。一般生产铝母线、大板锭、铝加工用的圆棒材坯锭。立式半连续铸造技术近年来得到了发展，早期的传动装置为钢丝绳卷扬式和丝杠及链式传动，对产品质量有一定影响。近几年采用液

9、压传动系统较多，运行平稳、承载力强，但要求竖井的深度比钢丝绳卷扬式深得多，而且对液压装置要求严格，不允许有漏油现象。立式半连续铸造产品有方锭、圆锭、大板锭。立式半连续铸造机的构成由铸造平台、结晶器、升降台、传动装置、铸锭底座和水冷却系统，可以浇铸单根大吨位的铸锭，也可以同时浇注多根铸锭，可浇铸60500的圆铸锭，长度可达9m。我公司竖式半连续铸造机的演变：大连冶金机械厂生产的竖式半连续铸造（圆盘浇铸、20根、只能生产162圆铸锭）、自行设计的同水平热锭铸造（能生产148、 162、178圆铸锭，且一铸次能生产2848根）、引进浙江某厂生产的竖式半连续铸造机（能生产85、120、125、127、

10、148、162、178、226，且一铸次能生产32 120根）。引进美国Wagstaff公司气滑铸机的情况。圆铸锭的生产基本上实现了：（1）约65%的圆铸锭是有电解铝厂生产的，其余35%左右是有各铝型材厂用热效率大于45%的节能型炉熔炼铸造；（2）铝熔体经过严密的在线式的净化除气、除渣处理，并添加有效的晶粒细化剂；（3）全部圆铸锭用同水平热锭铸造法铸造，其中约有一半以上的铸机是全自动化的；（4）全部圆铸锭经过均匀化处理；（5）熔铸车间的排放物经过严格的净化处理，能满足当地的环保要求。2.3 水平式连续铸造 水平式连续铸造也称卧式连续铸造，该技术一般分为板带坯水平连铸、棒管坯水平连铸、线坯连铸连

11、轧。与立式半连续铸造相比，水平连续铸造不需要高大厂房和深井，设备较简单，投资少，上马快，易将熔炼、铸锭、轧制、热处理、卷曲等工序组建成连铸连轧生产线，实行自动化生产，生产率高，设备水平布置便于操作和维护，劳动条件好，可以生产各种断面的长铸锭，尤其现代建设的电解铝厂槽容量大，配置的阴、阳极母线断面大，长度长，采用水平连续铸造法比较合适。水平式连续铸造机主要用于生产大板锭、铝母线、方、圆、板锭，这种水平铸造机由中间包、浇铸系统、结晶器、链板式牵引机构、同步锯和辊道等部分组成。铸造机的调速范围50mm/min350mm/min ，可以生产各种规格的铝板锭、方锭、实心圆锭和空心圆锭，而且可以切割成任意

12、长度，各加工厂的挤压型材坯料较多采用这种浇铸方式。水平连续铸造铝杆铸机，主要用于生产各种规格的铝杆。水平连续铸造生产的铝杆直径为8mm15mm，可以同时连续生产多根铝杆，通过牵引机和收线机将铝杆盘起，这种材料可作为炼钢用的脱氧剂，也可直接用于生产铝线。2.4 连铸连轧 连铸连轧机主要生产铝杆、铝棒、 电工用铝导线。机组包括连铸机、连轧机、卷取设备、轧机润滑系统、电控系统、冷却水系统和液压剪等辅助设备。我公司连铸连轧生产线的变迁。2.5 连续铸轧 连续铸轧机组可以直接生产铝及铝合金冷轧板坯，免去了浇铸扁锭和热轧成板坯的工序。连续铸轧机组是由铸轧机、牵引机、剪切机、卷取机、液压系统和电气控制系统等

13、部分组成。经静置炉晶粒细化后铝液通过铸机前箱送入到铸机两轧辊之间的缝隙中，铸机轧辊内壁通过水冷却，铝液在两轧辊之间凝固的同时进行轧制。轧制厚度一般为6mm9mm ，最薄的厚度可达2mm。采用连续铸轧法，将铝液直接轧成板坯，省去了铸锭、运输、平板、加热和多道次轧制等工序，可大大简化生产工艺过程。2.6 重熔用大扁锭或T型锭 重熔用大扁锭或T型锭越来越受到重视，大铝锭一般在600kg/块1000kg/块，可节省包装、运输、重熔时打包、拆包的困难，并可免去各种环节的丢失，而且铝锭越大重熔时烧损氧化越小。大铝锭铸造机我国刚刚开始研制，目前还没有投产，但在国外应用比较广泛，采用的大铝锭铸造机有两种形式，一是圆盘形，二是椭圆形铸造机生产线。可由较大型的抬包直接浇铸,不设混合炉。机组生产线由自动扒渣机、抬包倾翻装置、浇铸系统、铸造机、传动系统、冷却、脱模、取锭、运输等系统组成。这种铸机的生产能力较大，产量可达35t/h40t/h ，相当于两台16t/h的20铸机。2.7 铸造铝合金锭 在电解铝厂直接铸成合金锭是比较经济的，铸件的适用范围广，涉及领域多，如汽车、摩托车、发动机、机械加