位于德国Neuss的Alunorf铝板带加工厂, 其热轧机是20世纪60年代以来欧洲最大和最现代化的轧机。Alcan Deutschland和VAW以1:1的伙伴关系在20世纪70年代花费近10亿马克的资金完成了该厂铝板带热轧机和冷轧机的改建。这两套轧机都是由德国杜赛尔多夫的Schloemann-Siemag公司提供的。该厂原来的“Norf 1”轧机也是由该公司提供的(1969年), 经过几次改造, 扩大了生产能力。扩建后, Alunorf是世界上最大的板带铝加工厂, 也是唯一在同一车间不同两跨拥有两条热连轧生产线的企业。其产品遍及全世界, 主要用于饮料罐、 食品包装、 印刷、 建筑、 车辆、 交通运输和制造业等。
Alunorf的年产量为热轧铝板带140万吨, 冷轧90万吨。新的热轧机列总长达400 m, 轧机宽度达2500 mm。粗轧机为一台轧制力为50 MN的四辊可逆轧机, 一台12 MN的立式轧边机。铸锭610 mm×2200 mm×8650 mm重达30多吨。精轧机由4台四辊轧机组成, 每台轧制力为45 MN。精轧机支撑辊使用Morgoil轴承, 所有其他的轧辊和辊道都采用抗磨型轴承和与环境友好的油气润滑系统。
如同带钢热连轧那样, 该工厂采用了最现代化的控制装置, 包括控制轧件凸度、 平直度和厚度的装置。在热精轧机列上装备了液压调整压下系统, CVC系统, 工作辊正弯, 道次在线调控的变厚板以及控制凸度和平直度的模型。粗轧机与精轧机都装有喷嘴梁喷射乳液, 进行工艺润滑和冷却; 除总阀门进行控制外, 每一喷嘴都能独立控制, 因此, 没装通常的乳液软管。热精轧机架间布置有液压可调的轧件张力测量辊和测压头, 在最后一个精轧机架后测量厚度和凸度。
轧机能生产2100 mm宽的AlMg5Mn车身板, 厚度刚好超过2 mm。为了保证冶金质量, 轧件温度可以精确控制, 最大出口速度可达8.0~8.7 mm/s。
热轧带卷的尺寸为: (2.0~6.0) mm(厚)×2200 mm (宽);
最大外径: 2700 mm;
最大卷重: 29吨。
为了满足环保和劳保的要求, 轧机上装备了烟气净化处理和排放装置。轧机上的烟罩吸抽乳液蒸汽, 通过褐煤焦炭过滤, 确保从烟囱中排放的仅仅是水蒸气。
现代化的二机架冷连轧机上装备了SMS高技术调控装置。两个机架都采用了CVC技术, 都由AC电机驱动, 将宽度1300~2150 mm、 厚度0.7~3.5 mm的坯料冷轧成0.2~1.5 mm厚, 来料卷直径可达2700 mm, 重可达29吨。如此重而大铝卷的冷轧加工与现在通用卷材加工一样方便。
两个机架的冷却装置的冷却剂最大流量为10000 L/min, 可以通过层流区段加在轧件上。
为保证质量, 检查站可将卷材打开, 彻底检查轧件的上下表面。卷材套筒由高架仓库自动运送。卷材在轧机的出口侧用钢带捆扎, 由Wumag GmbH提供的轨道车将卷材送到另一厂房。
自动跟踪系统监视卷材由热连轧机到高架仓库, 随后到冷轧准备站, 再到二机架冷轧, 接着到检查站, 最后又回到高架仓库的运行过程; 监控卷材在热精轧和冷连轧上的情况以便使其处于最佳的加工状态。
2.4.1 Alunorf铝热连轧生产线熔铸分厂
扩建后, 分厂有2台圆形由上部加料的固定式熔炉, 2台可倾动的保温炉和2台半连续铸机, 它们都是由德国Mülheim-Ruhr的GKI公司提供的。
固定式熔炉的容量为120吨, 每小时生产能力为36吨, 炉膛直径为10 m, 熔池深710 mm, 炉门一个, 3.6 m×1.6 m, 有2个100 mm的流出孔, 有6个烧嘴, 燃料为天然气, 每个烧嘴的能力为4180 kW, 由匹兹堡Bloom工程公司的德国分公司所提供, 由德国Krefeld的Montan-Würme GmbH提供换热器。
物料由约50%重废料(包括切余板, 生料和锭料)和50%轻废料(包括切边料和分切料)所组成, 平均熔化能力为28.3吨/h。
搬运系统的小车的运行距离为72 m, 速度达24 m/min, 起重130吨, 由德国Glodbeck的Glama机器制造公司提供。
可倾动式保温炉的容量为110多吨, 炉膛约5 m宽, 3.1 m高, 9.3 m长, 熔池最深为1.4 m, 有三个门, 烧天然气。装有两个高速冲击烧嘴, 每个烧嘴的能力为1408 kW, 靠两个420 mm的液压缸倾动炉体, 熔体最高温度750 ℃, 炉壳上有6个通道, 以便引入N2-Cl2混合气体进行熔体处理。半连续铸造配有Alcan过滤箱, Hycast精炼系统和KBM晶粒细化剂杆的喂入机。
铸机结晶器平台为5340 mm×2830 mm, 可以倾动成垂直, 以便将铸锭吊出, 可铸9100 mm长的锭, 所有锭重达110吨, 铸速20~130 mm/min。铸机用430 mm×9400 mm的液压缸和4根导轨以做上下运动, 用常规的浮标来控制铝水流量, 同样装在(水冷的)流槽上。铸机控制室设有西门子的Simatic PLC控制和人机界面。
Alunorf还向瑞士Teegerwilen的Gautschi Electro-Fours购买了一套熔炉、 保温炉和半连续铸机。该铸机最具闪光点的技术是过程自动化, 可自动铸造9 m长的铸锭。该自动系统是由法国Voreppe的Pechiney Aluminium Engineering提供的。
1.铝水的精炼系统
由挪威Sunndalsora的Hydro Aluminium提供的“Hycast HI-70”铝水精炼系统, 采用惰性气体和圆柱状旋转头进行洁净化处理, 全自动地脱除溶解的氢和碱土金属, 特别是不湿润的粒子, 它比别的系统更有效。
本系统对环境对人都无害, 在Hydro工厂已经工作了多年, 效果很好。惰性气体是通过一石墨轴导入的。轴端是一个圆柱状的旋转“头”, 气泡吹入并分散在铝水中, 但铝水并不扰动。气泡与铝水混合, 由于旋转头的特定形状, 使分离出来的浮渣漂浮在熔体表面, 而不会重新搅入铝水中。
该装置由4个独腔组成, 每个腔都用耐火材料垫片隔热, 使热损失最少。每一个腔的侧面都有清理浮渣的孔洞, 两个侧面装有可伸缩的液压缸倾动腔体, 以易于清理或快速更换合金。采用熔沟感应器加热腔内的铝水。
2.浮渣的冷却
由加拿大魁北克的S.T.A.S of Chicoutimi 提供给Alunorf的惰性气体浮渣冷却剂是由Alcan开发的。铝熔化时产生浮渣, 其中含有价值的金属, 浮渣量占炉料的1%~6%, 甚至更多。浮渣从炉膛扒到渣车中, 此时温度很高, 需送出去冷却, 由于铝氧化发热, 冷到400 ℃以下就需若干小时。铝氧化的停止取决于冷却过程。
浮渣处理的原理是将盛放浮渣的铸钢或铸铁的盆子放到惰性气体中去冷却, 渣盘的下面设置若干孔洞, 渣中的铝水可以从孔中流到下面的渣盒中收集起来。
渣盆要从扒渣处尽快地送至冷却站, 因为扒出的浮渣若暴露在空气中, 每分钟要氧化掉约1%的铝金属。
冷却站由一个底座和一个罩组成。一旦渣盆放入, 罩子下降以便密闭; 罩好之后, 就向罩内通入氩气, 每分钟10个标准立方尺(相当于284 L/min)。通入5 min后, 以尽快地将所有的空气赶出去。清洗之后把流量减少到每分钟0.4个标准立方尺(相当于11.4 L/min), 一直到最后。这段时间对于活性的铝合金(如5000系)要12 h, 其他的合金一般4~7 h。当炉渣温度降到400 ℃以下时冷却过程就算完成, 因为此温度以下铝热反应停止。应注意, 大部分冷却(~70%)是在渣盆内进行的, 而极少的量是通过气体冷却的。
3.Alcan喷射搅拌器
Alunorf所用的喷射搅拌器是S.T.A.S制造的。用它既可搅拌铝水又不扰动熔体表面的保护膜, 此外也没有其他运动的部件与铝水接触。
与常规搅拌方法相比, 其优点是:
1)减少浮渣量, 增加收得率;
2)改善温度控制, 减少燃料消耗;
3)提高熔化速率, 减少炉次时间;
4)改善合金的均匀性, 提高质量。
4.晶粒细化剂杆喂入器
由荷兰Oss的KBM Affilips提供, 是两线式喂入装置。速度50~63.50 mm/min, 完全能满足铝工业的要求。
这种Model DA的喂入器专门用于复杂的铸机, 采用了最新的技术。电机、 减速箱和机架都装在一块底板上。
