2020年以來國外鋁加工業(yè)新技術

●先進的鋁釬焊爐與帶卷退火爐

美國塞科/沃里克（Seco/Warwick）公司是全球有名的金屬加熱和熱處理設備生產(chǎn)以及熱處理工藝研究企業(yè)，改革開放以來，我國引進的首臺扁錠預加熱爐就是該公司的產(chǎn)品。近些年來，該公司又推出兩項有標志性的產(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，現(xiàn)在有越來越多的生產(chǎn)者希望自己的生產(chǎn)線能釬焊熱交換器，可以精準控制工藝參數(shù)與產(chǎn)品質量，賽科/沃里克公司精準CAB（Active Only CAB）釬焊就是這樣的一種設備，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域獲得成功應用，推動了電動汽車（EV）和混合動力電動汽車（HEV）的高速發(fā)展。

賽科/沃里克公司的硬合金（熱處理強化合金）型材退火和時效爐在航空工業(yè)獲得了廣泛應用，2019年，他的一個長期用戶就采購了6臺鋁合金型材時效和退火爐。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)的溫度都可以精準調控。二三十年來，賽科/沃里克公司在氣氛控制釬焊領域做了許多富有開拓性的工作，對汽車與航空工業(yè)的發(fā)展作出了貢獻。

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行固溶處理－淬火和人工時效處理，可精準控制各項工藝參數(shù)，可完全滿足航空航天標準AMS和汽車標準CQⅠ-9。

AMS標準要求工件淬火轉移時間不得超過5秒，賽科/沃里克立式淬火爐完全能做到這一點，能確保工件在小于5秒的時間內(nèi)完全浸于水中或聚合物液中，聚合物液槽位于爐底。同時，能確保Al﹣Mg合金的安全，因為有一套可靠的防爆系統(tǒng)，該系統(tǒng)已在試驗室與生產(chǎn)條件下經(jīng)過多年試用。

●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，僅次于中國忠旺天津鋁業(yè)有限公司，主導產(chǎn)品為易拉罐罐身與罐蓋薄帶卷，2019年投產(chǎn)了一臺奧托·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，總質量大于1000噸。爐溫和加熱/冷卻速度可以完全自控，爐的進料端有裝料吊車，而出料端有輥道與現(xiàn)有軋機的輥道相連。由于加熱與冷卻速度快，而且是全自動控制，所以溫度精準，周期短，熱效率高，燃料消耗低，在全世界的推進式加熱爐中耗能是最低的。此種爐雖是為鋁合金錠的預加熱設計的，但是也適用于不銹鋼錠軋制前的預加熱。

●全球“最綠”的赫爾鋁啤酒罐

當前，各國政府與工礦企業(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)點已遍布歐洲各地，大約有220家再生鋁企業(yè)。報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平均回收率為60%。我國在社會廢舊鋁回收領域是全球做得最好的，例如，按個數(shù)計算，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、再生處理技術方面與發(fā)達國家相比，還有一些差距，現(xiàn)在正在改進，可能到2025年能全面達到世界先進水平。

2020年，德國赫爾能源（Hell Energy）公司與海德魯鋁業(yè)公司（Hydro）簽訂了向前者供應“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)公司供應的罐料廢舊鋁罐含量應≥75%。赫爾能源集團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“頂級包裝廠（Quality Pack）”，每天可生產(chǎn)250mL鋁罐450萬只，若每年工作日按255天計算，則生產(chǎn)的啤酒全鋁罐達11.475億只/年。海德魯鋁業(yè)公司在德國諾伊斯（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，主導產(chǎn)品為罐料與鋁箔毛料，不生產(chǎn)熱處理可強化的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，電動汽車及混合動力汽車的產(chǎn)銷量以較大的復合增長率在逐年上升，再過十幾年，投放市場的電動汽車就進入報廢期。如何回收車中的鋁與鋰離子電池內(nèi)的鋁，值得關注，可能會產(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”（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)公司的有關工廠進一步的處理，拆解下來的其他有用物質賣給相關企業(yè)。實際上，腓特烈斯特回收廠是一座中試廠（recycling pilot），實現(xiàn)高度自動化，可對廢電池進行破碎和分類，廢電池處理能力8000噸/年，還有擴建的余地。該廠的廢電池處理可以容納整個斯堪的納維亞半島的全部報廢電池。該中試廠的建設對海德魯鋁業(yè)公司實現(xiàn)電池鋁的循環(huán)利用起到很好的促進作用，公司目標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)質電池系統(tǒng)供應商，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報廢電池系統(tǒng)的有用材料與物質，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（Volkswagen  Group）都有著密切的合作關系。

西馬克集團（SMS group）是世界最負盛譽的冶金設備設計與制造者，近期也決定進入報廢電動汽車鋰離子電池系統(tǒng)。西馬克集團之所以及時涉足這一新興產(chǎn)業(yè)是因為有利可圖。2020年8月，西馬克集團與尼奧金屬公司確定成立一個各占50%股份的合資公司，名為普里姆比烏斯公司（Primobius GmbH），回收報廢電池系統(tǒng)內(nèi)的各種有價材料。他們的設想是將在歐洲建立報廢電池回收網(wǎng)，回收鋁及其他有價物質，再返回有關企業(yè)，如此循環(huán)以減少碳排放，早日達到碳中和。

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應做好安全保護工作，因為電池有爆炸危險性。

●可對任何形狀沖壓件進行缺陷檢測的儀器

工業(yè)上用鋁合金板材沖壓的零件不計其數(shù)，它們的表面不可避免地會形成各式各樣大大小小的缺陷，有的是板材帶來的，有的是在沖壓過程中形成的，形狀簡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)過程在2018年以前是無法對其各個表面一一進行檢測的，這個問題一直在困擾著鋁沖壓界。2019年，伊斯拉·帕西特克（Isra Parsyter）技術公司研制成功一種名為“沖壓技師（Blunking Master）”的檢測系統(tǒng)，這是一臺智能化的自動化質量控制儀。

“沖壓技師”系統(tǒng)可以通過表面檢測立馬識別工件形狀和表面任何缺陷（劃痕、擦傷、軋痕、刻痕等）。它借助兩側照明，即過渡現(xiàn)場識別輪廓形狀，反射現(xiàn)場檢測缺陷，在模內(nèi)就能檢測缺陷。如果事先并不知道工件形狀，該系統(tǒng)也能識別每一個待檢表面的形狀，且具有高度的靈活性，可以通過軟件預配置，具有很強的自適應能力，能可靠地檢測與分類所有缺陷，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坯料進行表面檢測，可以提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，避免不必要的產(chǎn)品質量下降問題，提高用戶滿意度?！皼_壓技術”自動檢測系統(tǒng)的安裝也相當簡便，可快速獲得投資回報，可以實時顯示檢測結果，用戶可以直接評估工藝質量，提高產(chǎn)量。另外，對缺陷進行檢測和分類，有機會從源頭消除缺陷產(chǎn)生根源。制造商從而可事先改進工藝，生產(chǎn)優(yōu)質產(chǎn)品。

“沖壓技師”智能檢測儀特別適合檢測自由曲面的質量，是汽車零部件質量把關的高手。除了萬能的“沖壓技師”檢測系統(tǒng)外，伊斯拉·帕西特克技術公司還為鋁材、鋼材產(chǎn)業(yè)鏈提供了成百上千套表面質量檢驗系統(tǒng)，從生產(chǎn)工藝的第一步起就能對材料質量進行嚴格的管控把關，它的“表面技師儀（Surface Master）”能在各個生產(chǎn)階段進行智能自動化光學表面檢測。

●亟待改進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400萬噸，其中用得最多的依次是美國、歐洲、中國和日本。中國2020年3104合金產(chǎn)量近72萬噸。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%，著實令人驚嘆。除中國外，世界上其他國家與地區(qū)2020年3104合金的平均廢舊罐含量已達60%。

中國雖是全球廢舊罐回收率最高者，按個數(shù)計算已大于99%，但是由于沒有系統(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)營分散，工藝落后，生產(chǎn)效率不高，燒損大，大部分廢料都降級使用，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)標準啤酒罐再生鋁含量達70%，而其罐身帶材再生鋁含量達90%。自此以后，EvercanTM合金在美國和歐洲制罐業(yè)得到較為廣泛的應用，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)的認可，它由90%舊廢料（從社會上回收的廢舊罐）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，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)動起來，諾貝麗斯鋁業(yè)公司在這方面也做得不錯。2019年，該公司與瑞典沃爾沃汽車公司（Volvo Cars）達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)公司設在德國的諾伊斯（Nues）軋制廠，再軋成ABS供汽車用，形成一個嚴密的閉路循環(huán)系統(tǒng)。該公司在生產(chǎn)ABS時用了盡量多的廢鋁，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財年則上升到61%。

中國自重慶長江電工廠1986年9月第一條鋁罐制造生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，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)亟待補上的一塊短板，筆者希望2025年中國生產(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)字能達到90%以上，最好是能全面趕上或超過諾貝麗斯鋁業(yè)公司的水平。為此，可否在山東、河南、廣西、重慶、長江三角洲大的鋁軋制廠內(nèi)建設回收再生中心，這是關系到早日實現(xiàn)“雙碳”目標的項目之一。

●優(yōu)質高產(chǎn)的鋁爐渣處理技術

英國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（Ultromex dross processing technology）已在中東的一些鋁企業(yè)獲得應用，效果良好。采用回轉爐熔煉與阿爾特羅梅克斯技術處理鋁渣的主要優(yōu)點：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。