作者：王祝堂

 

　　●先進(jìn)的鋁釬焊爐與帶卷退火爐

 

　　美國(guó)塞科/沃里克（Seco/Warwick）公司是全球有名的金屬加熱和熱處理設(shè)備生產(chǎn)以及熱處理工藝研究企業(yè)，改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)引進(jìn)的首臺(tái)扁錠預(yù)加熱爐就是該公司的產(chǎn)品。近些年來(lái)，該公司又推出兩項(xiàng)有標(biāo)志性的產(chǎn)品：控制氣氛的鋁釬焊爐（CAB，Aluminum Brazing unde Controled Atomsphere）和沃特克斯鋁帶卷退火爐（Vortex furnace）。

 

　　降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本是生產(chǎn)者追求的永恒目標(biāo)，現(xiàn)在有越來(lái)越多的生產(chǎn)者希望自己的生產(chǎn)線能釬焊熱交換器，可以精準(zhǔn)控制工藝參數(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量，賽科/沃里克公司精準(zhǔn)CAB（Active only CAB）釬焊就是這樣的一種設(shè)備，可釬焊各種各樣的熱交熱器，比如，散熱器、水箱、加熱器、冷凝器、油冷器、中間冷卻器，且可安裝于現(xiàn)有的生產(chǎn)線上?，F(xiàn)在，該種釬焊爐與工藝已在汽車電池冷卻器焊接領(lǐng)域獲得成功應(yīng)用，推動(dòng)了電動(dòng)汽車（EV）和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）的高速發(fā)展。

 

　　賽科/沃里克公司的硬合金（熱處理強(qiáng)化合金）型材退火和時(shí)效爐在航空工業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用，2019年，他的一個(gè)長(zhǎng)期用戶就采購(gòu)了6臺(tái)鋁合金型材時(shí)效和退火爐。公司的另一種旗艦產(chǎn)品是沃特克斯（Vortex）帶卷退火爐，它有冷卻室，可控制卷材的冷卻溫度與速度；還生產(chǎn)兩種有特色的退火爐，分為單卷的和多區(qū)的。多區(qū)爐內(nèi)每一區(qū)的溫度都可以精準(zhǔn)調(diào)控。二三十年來(lái)，賽科/沃里克公司在氣氛控制釬焊領(lǐng)域做了許多富有開(kāi)拓性的工作，對(duì)汽車與航空工業(yè)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

 

　　另外，賽科/沃里克公司在研發(fā)制造汽車與航空工業(yè)用的鋁合金立式落底淬火爐（VertiQuench furnace Drop Bottom furnace）方面也很出色，這種處理爐可為鋁合金工件或材料進(jìn)行固溶處理－淬火和人工時(shí)效處理，可精準(zhǔn)控制各項(xiàng)工藝參數(shù)，可完全滿足航空航天標(biāo)準(zhǔn)AMS和汽車標(biāo)準(zhǔn)CQⅠ-9。

 

　　AMS標(biāo)準(zhǔn)要求工件淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間不得超過(guò)5秒，賽科/沃里克立式淬火爐完全能做到這一點(diǎn)，能確保工件在小于5秒的時(shí)間內(nèi)完全浸于水中或聚合物液中，聚合物液槽位于爐底。同時(shí)，能確保Al﹣Mg合金的安全，因?yàn)橛幸惶卓煽康姆辣到y(tǒng)，該系統(tǒng)已在試驗(yàn)室與生產(chǎn)條件下經(jīng)過(guò)多年試用。

 

　　●洛根軋制鋁業(yè)公司投產(chǎn)世界最大鋁合金扁錠均勻化/加熱爐

 

　　洛根鋁業(yè)公司（Logan Aluminium Inc.）位于美國(guó)肯塔基州拉塞爾維爾市（Russellville，Kentucky），是全球第二大平軋鋁產(chǎn)品廠，僅次于中國(guó)忠旺天津鋁業(yè)有限公司，主導(dǎo)產(chǎn)品為易拉罐罐身與罐蓋薄帶卷，2019年投產(chǎn)了一臺(tái)奧托·瓊克爾（Otto Junker）公司的扁錠加熱/均勻化處理爐，是世界上最大的此類爐。每爐可裝32塊約32噸每塊重的錠，總質(zhì)量大于1000噸。爐溫和加熱/冷卻速度可以完全自控，爐的進(jìn)料端有裝料吊車，而出料端有輥道與現(xiàn)有軋機(jī)的輥道相連。由于加熱與冷卻速度快，而且是全自動(dòng)控制，所以溫度精準(zhǔn)，周期短，熱效率高，燃料消耗低，在全世界的推進(jìn)式加熱爐中耗能是最低的。此種爐雖是為鋁合金錠的預(yù)加熱設(shè)計(jì)的，但是也適用于不銹鋼錠軋制前的預(yù)加熱。

 

　　●全球“最綠”的赫爾鋁啤酒罐

 

　　當(dāng)前，各國(guó)政府與工礦企業(yè)面臨最大的挑戰(zhàn)之一就是降低碳排放，在此方面目前歐洲做得較好。2019年歐盟生產(chǎn)的鋁材與鋁制品含有大于50%的回收鋁，鋁回收產(chǎn)業(yè)的回收網(wǎng)點(diǎn)已遍布?xì)W洲各地，大約有220家再生鋁企業(yè)。報(bào)廢汽車中的鋁與拆遷建筑物中的鋁回收率為90%～95%，廢舊飲料鋁罐回收率為74%，算上包裝用鋁的估計(jì)平均回收率為60%。我國(guó)在社會(huì)廢舊鋁回收領(lǐng)域是全球做得最好的，例如，按個(gè)數(shù)計(jì)算，廢舊鋁易拉罐的回收率大于99%，是全世界最高的，但在混雜廢鋁與污染較重廢鋁的分類、分選、再生處理技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一些差距，現(xiàn)在正在改進(jìn)，可能到2025年能全面達(dá)到世界先進(jìn)水平。

 

　　2020年，德國(guó)赫爾能源（Hell Energy）公司與海德魯鋁業(yè)公司（Hydro）簽訂了向前者供應(yīng)“全球最綠啤酒罐（the greenest beverage can in the world）”合同，規(guī)定海德魯鋁業(yè)公司供應(yīng)的罐料廢舊鋁罐含量應(yīng)≥75%。赫爾能源集團(tuán)是一家能源材料與包裝材料生產(chǎn)企業(yè)，他的首家鋁易拉罐制造廠于2017年在匈牙利投產(chǎn)，所有工藝廢料全部返回，用于生產(chǎn)罐料帶材。匈牙利的制罐廠名為“頂級(jí)包裝廠（Quality Pack）”，每天可生產(chǎn)250mL鋁罐450萬(wàn)只，若每年工作日按255天計(jì)算，則生產(chǎn)的啤酒全鋁罐達(dá)11.475億只/年。海德魯鋁業(yè)公司在德國(guó)諾伊斯（Neuss）軋制廠生產(chǎn)罐料（can stock）卷。該廠是海德魯鋁業(yè)公司與印度諾貝麗斯（Novelis）鋁業(yè)公司的合資企業(yè)，各占50%股份，是全世界第二大平軋鋁產(chǎn)品廠，主導(dǎo)產(chǎn)品為罐料與鋁箔毛料，不生產(chǎn)熱處理可強(qiáng)化的2系及7系合金板帶材；每年生產(chǎn)的罐料和鋁箔毛料帶卷約80萬(wàn)噸，在這方面是全世界最大的單一廠。赫爾能源公司向諾伊斯軋制廠采購(gòu)名為“Circal 75R鋁”的帶卷沖制鋁罐。

 

　　●西馬克與海德魯涉足鋰電池回收

 

　　為了降低汽車的碳排放，電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)銷量以較大的復(fù)合增長(zhǎng)率在逐年上升，再過(guò)十幾年，投放市場(chǎng)的電動(dòng)汽車就進(jìn)入報(bào)廢期。如何回收車中的鋁與鋰離子電池內(nèi)的鋁，值得關(guān)注，可能會(huì)產(chǎn)生一些新興產(chǎn)業(yè)，比如，廢電池拆解、有用材料回收與廢棄物處理等行業(yè)。典型電動(dòng)汽車（EV）電池包（pack）含有約25%Al，總鋁量（75kg～100kg）/包。挪威海德魯鋁業(yè)公司與海德魯沃爾特公司（Hydro Volt AS）正在建一個(gè)電池回收廠，位于挪威腓特烈斯特（Fredrikstad）。

 

　　腓特烈斯特回收的“黑色物質(zhì)”（Ni、Mn、Cu等混合液體）和廢鋁分別發(fā)給北沃爾特（Northvolt）公司的工廠和海德魯鋁業(yè)公司的有關(guān)工廠進(jìn)一步的處理，拆解下來(lái)的其他有用物質(zhì)賣給相關(guān)企業(yè)。實(shí)際上，腓特烈斯特回收廠是一座中試廠（recycling pilot），實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，可對(duì)廢電池進(jìn)行破碎和分類，廢電池處理能力8000噸/年，還有擴(kuò)建的余地。該廠的廢電池處理可以容納整個(gè)斯堪的納維亞半島的全部報(bào)廢電池。該中試廠的建設(shè)對(duì)海德魯鋁業(yè)公司實(shí)現(xiàn)電池鋁的循環(huán)利用起到很好的促進(jìn)作用，公司目標(biāo)是鋰離子電池組用的鋁含有50%再生鋁。

 

　　北沃爾特公司是歐洲一家優(yōu)質(zhì)電池系統(tǒng)供應(yīng)商，正致力于歐洲降低碳排放工作，生產(chǎn)最環(huán)保的鋰離子電池與高效回收?qǐng)?bào)廢電池系統(tǒng)的有用材料與物質(zhì)，與ABB、BMW（寶馬汽車公司）、斯堪尼亞（Scania）汽車公司、西門子公司（Siemens）、瓦坦福爾汽車公司（Vattenfall）、維斯塔斯汽車公司（Vestas）和大眾汽車集團(tuán)（Volkswagen  Group）都有著密切的合作關(guān)系。

 

　　西馬克集團(tuán)（SMS group）是世界最負(fù)盛譽(yù)的冶金設(shè)備設(shè)計(jì)與制造者，近期也決定進(jìn)入報(bào)廢電動(dòng)汽車鋰離子電池系統(tǒng)。西馬克集團(tuán)之所以及時(shí)涉足這一新興產(chǎn)業(yè)是因?yàn)橛欣蓤D。2020年8月，西馬克集團(tuán)與尼奧金屬公司確定成立一個(gè)各占50%股份的合資公司，名為普里姆比烏斯公司（Primobius GmbH），回收?qǐng)?bào)廢電池系統(tǒng)內(nèi)的各種有價(jià)材料。他們的設(shè)想是將在歐洲建立報(bào)廢電池回收網(wǎng)，回收鋁及其他有價(jià)物質(zhì)，再返回有關(guān)企業(yè)，如此循環(huán)以減少碳排放，早日達(dá)到碳中和。

 

　　尼奧金屬公司（Neometals）位于奧地利帕斯（Perth），是一家生產(chǎn)電池與汽車的公司，對(duì)廢舊電池的拆解與回收做了幾年的研發(fā)。拆解廢舊汽車鋰離子電池時(shí)應(yīng)做好安全保護(hù)工作，因?yàn)殡姵赜斜ㄎｋU(xiǎn)性。

 

　　●可對(duì)任何形狀沖壓件進(jìn)行缺陷檢測(cè)的儀器

 

　　工業(yè)上用鋁合金板材沖壓的零件不計(jì)其數(shù)，它們的表面不可避免地會(huì)形成各式各樣大大小小的缺陷，有的是板材帶來(lái)的，有的是在沖壓過(guò)程中形成的，形狀簡(jiǎn)單的如全鋁易拉罐罐身呈圓桶狀，內(nèi)外表面缺陷都好檢查，可是形雜的沖壓件生產(chǎn)過(guò)程在2018年以前是無(wú)法對(duì)其各個(gè)表面一一進(jìn)行檢測(cè)的，這個(gè)問(wèn)題一直在困擾著鋁沖壓界。2019年，伊斯拉·帕西特克（Isra Parsyter）技術(shù)公司研制成功一種名為“沖壓技師（Blunking Master）”的檢測(cè)系統(tǒng)，這是一臺(tái)智能化的自動(dòng)化質(zhì)量控制儀。

 

　　“沖壓技師”系統(tǒng)可以通過(guò)表面檢測(cè)立馬識(shí)別工件形狀和表面任何缺陷（劃痕、擦傷、軋痕、刻痕等）。它借助兩側(cè)照明，即過(guò)渡現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別輪廓形狀，反射現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)缺陷，在模內(nèi)就能檢測(cè)缺陷。如果事先并不知道工件形狀，該系統(tǒng)也能識(shí)別每一個(gè)待檢表面的形狀，且具有高度的靈活性，可以通過(guò)軟件預(yù)配置，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力，能可靠地檢測(cè)與分類所有缺陷，然后根據(jù)數(shù)據(jù)要求揀選，供下一道深加工工序參考。

 

　　在用板帶下料后即對(duì)坯料進(jìn)行表面檢測(cè)，可以提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，避免不必要的產(chǎn)品質(zhì)量下降問(wèn)題，提高用戶滿意度。“沖壓技術(shù)”自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的安裝也相當(dāng)簡(jiǎn)便，可快速獲得投資回報(bào)，可以實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果，用戶可以直接評(píng)估工藝質(zhì)量，提高產(chǎn)量。另外，對(duì)缺陷進(jìn)行檢測(cè)和分類，有機(jī)會(huì)從源頭消除缺陷產(chǎn)生根源。制造商從而可事先改進(jìn)工藝，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

 

　　“沖壓技師”智能檢測(cè)儀特別適合檢測(cè)自由曲面的質(zhì)量，是汽車零部件質(zhì)量把關(guān)的高手。除了萬(wàn)能的“沖壓技師”檢測(cè)系統(tǒng)外，伊斯拉·帕西特克技術(shù)公司還為鋁材、鋼材產(chǎn)業(yè)鏈提供了成百上千套表面質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)，從生產(chǎn)工藝的第一步起就能對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的管控把關(guān)，它的“表面技師儀（Surface Master）”能在各個(gè)生產(chǎn)階段進(jìn)行智能自動(dòng)化光學(xué)表面檢測(cè)。

 

　　●亟待改進(jìn)的廢舊全鋁罐回收利用鏈

 

　　全鋁易拉罐是用3104合金（罐身）、5052合金（罐蓋）和5182合金（拉環(huán)）制造的，2020年制造易拉罐用的鋁合金已超過(guò)400萬(wàn)噸，其中用得最多的依次是美國(guó)、歐洲、中國(guó)和日本。中國(guó)2020年3104合金產(chǎn)量近72萬(wàn)噸。諾貝麗斯鋁業(yè)公司（Novelis）是全世界最大的3104合金箔（≤0.25 mm）罐身帶材生產(chǎn)者，幾乎占全球總產(chǎn)量的45%，也是效益最好的，更是廢舊罐（UBC）用量最大的，在2021年生產(chǎn)的3104合金帶材中，再生UBC的含量近90%，著實(shí)令人驚嘆。除中國(guó)外，世界上其他國(guó)家與地區(qū)2020年3104合金的平均廢舊罐含量已達(dá)60%。

 

　　中國(guó)雖是全球廢舊罐回收率最高者，按個(gè)數(shù)計(jì)算已大于99%，但是由于沒(méi)有系統(tǒng)化和規(guī)范化的回收渠道和體系，廢料混雜，污染較大，再利用難度加大，加之經(jīng)營(yíng)分散，工藝落后，生產(chǎn)效率不高，燒損大，大部分廢料都降級(jí)使用，用于鑄造附加值不高的鑄件與通用壓鑄件。2014年11月諾貝麗斯鋁業(yè)公司宣稱，至2017年末所生產(chǎn)的罐身帶材（can body stock）將采用高端再生EvercanTM（埃弗罐身）合金制造，使所生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)啤酒罐再生鋁含量達(dá)70%，而其罐身帶材再生鋁含量達(dá)90%。自此以后，EvercanTM合金在美國(guó)和歐洲制罐業(yè)得到較為廣泛的應(yīng)用，用它深拉沖制罐身不僅有重大的“雙碳”環(huán)保意義，而且可獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。諾貝麗斯鋁業(yè)公司不但在全球率先研制成埃弗罐鋁合金，又于2015年推出埃弗罐蓋鋁合金Evercanend。2015年3月，諾貝麗斯鋁業(yè)公司稱，新近研發(fā)的埃弗再生鋁合金EvereycleTM是一種再生鋁含量很高的合金，用于制造食品易拉罐，已得到一些制罐企業(yè)的認(rèn)可，它由90%舊廢料（從社會(huì)上回收的廢舊罐）與10%新廢料（罐料軋制廠與制罐廠工藝廢料）熔煉而成，沒(méi)有用重熔用鋁錠與原鋁。諾貝麗斯鋁業(yè)公司2020年生產(chǎn)再生鋁含量80%的咖啡包裝鋁管，是用深拉法制造的，再生鋁含量這么高，在世界上可是頭一次。諾貝麗斯鋁業(yè)公司是一家印度公司，但75%的平軋鋁產(chǎn)品生產(chǎn)能力在美國(guó)，是世界第二大鋁板帶企業(yè)和第一大罐料和ABS帶材生產(chǎn)者。

 

　　回收廢鋁還與鋁材用戶密不可分，必須把用鋁大戶也發(fā)動(dòng)起來(lái)，諾貝麗斯鋁業(yè)公司在這方面也做得不錯(cuò)。2019年，該公司與瑞典沃爾沃汽車公司（Volvo Cars）達(dá)成共建汽車廢鋁材閉路循環(huán)協(xié)議，后者把制造汽車零部件中產(chǎn)生的廢鋁精心分類存放，返回給諾貝麗斯鋁業(yè)公司設(shè)在德國(guó)的諾伊斯（Nues）軋制廠，再軋成ABS供汽車用，形成一個(gè)嚴(yán)密的閉路循環(huán)系統(tǒng)。該公司在生產(chǎn)ABS時(shí)用了盡量多的廢鋁，沃爾沃汽車公司用這種ABS制造汽車部件CO2排放量下降了78%。2010年財(cái)年諾貝麗斯鋁業(yè)公司生產(chǎn)的汽車鋁材，廢鋁用量只占33%，而2019財(cái)年則上升到61%。

 

　　中國(guó)自重慶長(zhǎng)江電工廠1986年9月第一條鋁罐制造生產(chǎn)線投產(chǎn)以來(lái)，制罐產(chǎn)業(yè)已有35年，生產(chǎn)能力已近90億只/年，可是至今還沒(méi)有一條真正工業(yè)意義上的廢舊鋁罐回收處理與再生成3104合金并軋制成帶卷沖制罐身的生產(chǎn)線，這是鋁工業(yè)亟待補(bǔ)上的一塊短板，筆者希望2025年中國(guó)生產(chǎn)的制罐鋁合金帶材含有約30%的再生鋁（廢罐），2030年這一數(shù)字能達(dá)到90%以上，最好是能全面趕上或超過(guò)諾貝麗斯鋁業(yè)公司的水平。為此，可否在山東、河南、廣西、重慶、長(zhǎng)江三角洲大的鋁軋制廠內(nèi)建設(shè)回收再生中心，這是關(guān)系到早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的項(xiàng)目之一。

 

　　●優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的鋁爐渣處理技術(shù)

 

　　英國(guó)阿爾特羅梅克斯公司（Ultromex）研發(fā)的名為阿爾特羅梅克斯鋁渣處理技術(shù)（Ultromex dross processing technology）已在中東的一些鋁企業(yè)獲得應(yīng)用，效果良好。采用回轉(zhuǎn)爐熔煉與阿爾特羅梅克斯技術(shù)處理鋁渣的主要優(yōu)點(diǎn)：可以提高熔煉爐的容量、效率與增加產(chǎn)量；降低熔煉成本，由于渣量下降，可以降低能耗；減少熔劑用量，由于熔體更加干凈，含的雜質(zhì)及污染物減少，可以少用造渣劑，不需要添加那么多熔劑；采用此技術(shù)處理爐渣，不但回收的鋁多了，而且生產(chǎn)效率高，能耗下降，溫室氣體排放減少。

 

 

 

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