铝合金加工产品熔铸工序节能降耗对策研究

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铝合金加工产品熔铸工序节能降耗对策研究作者:巨克良张永寿
来源:《科学与信息化》2018年第29期
摘要当下我国经济的高速发展对节能减排的生产提出了新的要求,对于铝合金产业而言,其能耗是制约产业长久发展的必然因素,积极突破低能耗,发展高精度的加工技术是铝合金产业长久发展的必然趋势,文章对当前铝合金加工产品熔铸工序节能降耗对策进行研究,旨在为不断的优化铝合金加工工序提供有力的参考。

关键词铝合金熔铸;节能降耗;工艺改进;精细化
我国铝加工行业在全国各地有着大量的生产项目,以山东省为例,其产量可达1000万吨以上,发展规模和发展速度惊人。

庞大的铝加工产业发展消耗了巨大的能源,尤其以熔铸工序耗能最大,是节能降耗的重点优化工序。

文章从积极响应国家节能降耗角度出发,对铝合金熔铸技术的工艺改造和装备升级进行分析,提出了有效减少铝合金产品熔铸环节能源消耗的措施。

1 国内外铝合金熔铸工序的发展
当下,铝合金熔铸主要向节能、环保方向发展,在加工过程当中注重严格控制成本的投入。

其中,国外的铝合金熔铸发展向精密化、智能化、自动化和设备大型化方面发展,而工艺技术的不断成熟,使得铝合金熔铸工艺向精简连续、节能降耗不断发展。

在管理水平上,其管理逐渐向现代化、智能化发展,体制结构越来越完善[1]。

而我国的铝合金加工产业当中,往往大量引进先进的技术,合并改组,产业产品结构向中、高端科技产品方向发展,和国际上铝合金加工相适应,在铝合金工艺发展上具有一定的急切性,落后于国外的铝合金加工产业。

2 铝合金熔铸工序能源消耗的问题
当下我国铝合金熔铸工序正在向节能、环保和低能耗不断发展,但是在发展过程中仍存在一定的问题:
2.1 产业结构落后
我国电解铝液合金化的发展起步晚,相应比例低,且不同的企业之间其生产技术差别较大,在西北地区其电解铝液合金化比例甚至达不到整体的30%,进而不能够利用电解原铝辅助铸锭。

在我国铝合金铸锭当中,近57%的加工方式还是采用铝锭加废料重熔的方式开展工作,其能源消耗大,且生产效率较低。

2.2 工艺设备不合理
工艺和具体的生产设备不合理将会给正常的生产工作造成严重的影响,会导致整体生产效率低下,能源消耗高,成品率低等问题。

受技术和经济实力的影响,我国铝合金加工产业的实际加工产量不仅低下,其质量也没有切实的保障,获取的经济效益较低,进而形成恶性循环,铝合金加工企业整体不景气[2]。

2.3 再生铝的应用比例低
电解原铝需要大量的成本投入,平均每一吨电解原铝就需要投入1.3万度电,因此对再生铝的利用程度也对能源消耗有着重要的影响。

以诺贝丽斯加工公司为例,其再生铝的利用程度高达49%,在铝合金熔铸工作上已经完成了低能耗、低成本的生产。

而我国2015年再生铝使用程度仅为16%,其铝合金熔铸急需进行优化改善[3]。

3 铝合金加工产品熔铸工序节能降耗对策
3.1 设备工装的优化
(1)熔炼方式
直接利用电解铝液就地进行合金产品的生产,缩短产品工艺流程,减少铸锭重熔过程中的能耗和损耗,同时对熔炼方式的优化能够切实提高熔化的效率,进而减少金属烧损现象的发生,有效降低能源消耗。

①铝合金生产企业与电解铝生产企业合作,将铝合金熔铸厂房建在电解厂房附件,将电解铝液直接合金化或将电解铝液在混合炉内合金化,生产所需规格品种的铝合金产品,以缩短合金产品生产工艺流程,减少铸锭重熔过程中的能耗和损耗。

②选择合理的加热能源。

铝合金加工中其熔化炉有电阻熔炼炉和火焰熔炼炉。

其中电阻熔炼炉对熔炼金属烧损破坏较少,工作环境有保障,但是其炉膛高度小,影响实际生产效率。

对于火焰熔炼炉而言,其可以采用非天然气、液化石油作为生产能源,其生产成本投入少,效率高,但是这种熔炼炉工作当中火焰和铝直接接触,液面氧化膜破坏较大,造渣较多。

对于高精端的产品,仍选择电阻熔炼炉工作,对于一般的量产铝合金加工产品则采用火焰熔炼炉,进而在保证产品质量满足要求的基础上,尽可能减少能源的消耗。

③炉型的选择
按照装料方式不同熔炼炉可分为圆形顶装料炉和矩形侧装料炉两种。

圆形顶装料炉可以一次性装填大量炉料,消耗时间少。

矩形侧装料炉熔化保温效果好,设备的维护技术要求低,生产工作较理想。

当下对矩形侧装料炉进行优化改善,用耐火材料内衬连接方式制作炉门,实现
炉门的垂直升降,用低氮氧化物蓄热式烧嘴对炉加热处理,实现燃烧的自动化控制,稳定炉内炉压,这种矩形侧装料炉其节能效果显著。

(2)除气净化
熔体净化装置使用能够避免氧化膜连续破坏,减少熔体废渣的装置,提高冶金质量,降低生产加工能耗。

①除气装置
除气装置可以采用先进的Hycast I-60 SIR在线除气装置,这种先进的除气装置其转子置低,箱内金属烧损和工艺料得到有效利用,在铸造工作结束后,箱体及流槽铝液自动放干并回流到静止炉内,避免出现金属烧损或者工艺料的金属损失情况。

②过滤装置
传统的过滤装置采用CFF过滤,其过滤级别决定了陶瓷片使用寿命,短暂的使用寿命使工艺料损失严重。

当下可以采用氧化铝球和砂状为介质深床过滤,实现对大量产品持续过滤,降低工艺废料的金属损失。

3.2 熔炉配置优化
在我国传统的熔铸厂当中为了解决熔化效率慢、减少铸造机成本投入往往采用“2+2+1”的配置进行生产,但是这种配置下使用电解铝液生产时,其熔炼的生产能力将大于铸造机能力,导致熔体在炉内的等待时间变长,相应的能耗和金属损耗增加,不能够满足节能降耗的要求。

但是将静置炉取消,采用“2+1”或者“1+1”的配置模式,其倒炉时间可以得到大大减少,相应的多生产一炉铝合金产品,其产量也得到相应提高,能源的消耗也能够得到控制。

但是,熔炉的配置不能单考虑一方面因素的影响,要注重掌握最少熔体等待时间和铸造机最大效率的两个原则,注重短流程的配置,根据实际的生产情况合理选择配置。

不同配置的特点如表1所示。

3.3 对体制进行创新,加强人员管理
在管理工作当中,好的体制是提高管理工作效率的基础,实际的管理工作当中,要注重调动管理人员和技术人员的工作积极性,建立激励考核的办法,对于工作努力或者对生产和管理有较大贡献的员工给予相应的激励奖励。

此外,要加强对员工的培训力度,在增强员工的责任意识和质量意识的同时提高一线员工的操作水平,进而提高生产效率,确保产品质量减少生产过程当中的资源浪费。

4 结束语
综上所述,铝合金熔铸节能不仅仅是国家经济发展对铝合金加工工业的要求,更是铝合金企业提升自身核心竞争力的重要措施,当下,铝合金企业要赢得更多的市场,就要对企业的管理、生产工艺和生产设备进行不断的优化调整,提升操作技能水平,扎实开展铝合金熔铸节能工作,切实提高铝合金企业的经济效益。

参考文献
[1] 沈国柱.铝及铝合金熔铸发展的趋势[J].华东科技:学术版,2016,(2):416-416.
[2] 廖知坚.铝合金加工产品熔铸工序节能降耗措施[J].工业,2016,(8):00087-00088.
[3] 王金星.轧钢连轧工序节能降耗的实践之路[J].北方钒钛,2016,(4):30-32.。