熱輥式鋁板帶連續退火

熱輥式鋁板帶連續退火

中國是鋁加工大國，隨著(zhù)行業(yè)發(fā)展競爭的加劇，推動(dòng)國內鋁加工行業(yè)資源重組、技術(shù)創(chuàng )新不斷發(fā)展，尤其是在各系合金鋁板帶的退火工藝方面，各類(lèi)廠(chǎng)家都積極投入人力財力進(jìn)行相應工藝優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng )新。一方面提高了產(chǎn)品競爭力，另一方面，新工藝下進(jìn)行技術(shù)創(chuàng )新，提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)綜合競力。當然，當前鋁板連續退火，大家更多的目光都聚焦新能源汽車(chē)板方向。

中國是鋁加工大國，隨著(zhù)行業(yè)發(fā)展競爭的加劇，推動(dòng)國內鋁加工行業(yè)資源重組、技術(shù)創(chuàng )新不斷發(fā)展，尤其是在各系合金鋁板帶的退火工藝方面，各類(lèi)廠(chǎng)家都積極投入人力財力進(jìn)行相應工藝優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng )新。一方面提高了產(chǎn)品競爭力，另一方面，新工藝下進(jìn)行技術(shù)創(chuàng )新，提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)綜合競力。當然，當前鋁板連續退火，大家更多的目光都聚焦新能源汽車(chē)板方向。下圖式各系合金退火后的性能參數。用于汽車(chē)行業(yè)鋁板，大多為2XXX、5XXX系多見(jiàn)：

汽車(chē)車(chē)身鋁板合金主要系列(厚度1-3mm)，其主要用途分類(lèi)：

2xx系:可熱處理強化合金。主要用于汽車(chē)內板,汽車(chē)座椅；

5xxx系:非熱處理強化合 金。5052、5182、5754。主要用于內板；

6xxx系:可熱處理強化合金。6010、6016和6111；6XXX:航天航空、交通運輸、建筑外墻；

3xxx系:罐蓋用鋁；

7XXX系:美容儀器、筆記本外殼、高強零部件；

8XXX系：藥品包裝箔、膠帶箔、食品包裝、啤酒封箔。

（連續退火鋁板用途）

目前連退鋁板的市場(chǎng)用途前景受到廣泛的看好?！拔覀冎厣陮?020年鋁需求翻番的長(cháng)期

預測。"美鋁執行官Klaus Kleinfeld2011年這么說(shuō)到。

國內絕大多數鋁帶生產(chǎn)工廠(chǎng)都采用批式退火工藝（罩式退火爐、箱式退火爐、臺車(chē)式退火爐等），只有極少數生產(chǎn)線(xiàn)采用連續退火工藝?，F有的連續退火都是使用連續退火機組，采用燃氣加熱或者電阻加熱將爐內溫度提升到工藝溫度。相比批式退火工藝，采用連續退火的產(chǎn)品品質(zhì)一致性好，速度也大大提高。

因此，更適合用于大規模的連續生產(chǎn)。但現有連退線(xiàn)的技術(shù)都被國外少數企業(yè)（如奧地利Ebner、美國Surface、德國OTTO JUNKER）壟斷，且價(jià)格很高，僅一臺退火爐的造價(jià)就過(guò)億，目前在國內生產(chǎn)企業(yè)使用氣墊爐的并不多見(jiàn)。

連退鋁板汽車(chē)行業(yè)客戶(hù)，國外有亨利·福特ModelT型汽車(chē)、法拉利360 、奧迪A2和A8、特斯拉、福特Prodigy及本田Insight 等。國內有一汽奔騰系列、長(cháng)安CV11、吉利 NL － 1、奇瑞 A5 、東風(fēng)客車(chē)、東風(fēng)商用車(chē)和宇通城市快巴ZK6126HGE 等車(chē)型。已經(jīng)使用鋁合金覆蓋件和鋁合金蒙皮。

連退鋁板研究機構，國外于1989前，英國切斯特卡彭斯特電氣協(xié)會(huì )研究中心對鋁板在線(xiàn)退火進(jìn)行大量的研究。做出了的在線(xiàn)感應加熱鋁板帶在線(xiàn)退火裝置。并在英國及比利時(shí)鋁廠(chǎng)進(jìn)行了生產(chǎn)驗證。因溫度控制等多方面的原因，鋁板在線(xiàn)退火逐漸演變成氣墊爐退火方式，如奧地利Ebner、美國Surface公司等。軋機的主要國外生產(chǎn)廠(chǎng)家為德國施羅曼西馬克公司(ＳＭＳ)與曼內斯曼德馬克公司(Ｄｅｍａｇ)合并成立的SMSDemagAG公司，為鋼鐵、鋁材、銅業(yè)界在整套設備、工程方面世界性的者。國內有徐州財發(fā)鋁熱傳輸有限公司與汽車(chē)工程研究院、中國礦業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)及河南中色科技股份等。國外供應商中，奧地利艾伯納HICON®、特諾瓦公司等（EBNER+TENOVA）、美國surface、德國奧 托· 容 克（OTTO JUNKER GMBH奧托容克冶金設備（上海）有限公司：奧托容克冶金設備（上海）有限公司+常熟分公司 （制造和組裝車(chē)間） 成立于2013年。） 、倍威格工程技術(shù)有限公司(WSP)。氣墊爐-拉矯機-涂層線(xiàn)用于生產(chǎn)小轎車(chē)車(chē)身帶材（ABS）。國內輥式鋁板連續退火有TRD巨人電氣電磁加熱輥連續退火爐單元，退火爐分為5段，分別為升溫區、第二升溫區、保溫區、降溫區、烘干區。每個(gè)溫區相對封閉，以防止相鄰溫區的干擾。爐內共配置30支加熱輥筒。輥體溫可達600℃。

國內氣墊爐連續退火生產(chǎn)線(xiàn)，2009年西南鋁業(yè)引進(jìn)首條，14年投產(chǎn)。2012年建線(xiàn)，諾貝麗斯公司常州引進(jìn)EBNER設備，2011愛(ài)勵國際鎮江投資２億建線(xiàn)。天津忠旺引進(jìn)EBNER+TENOVA產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)線(xiàn)總長(cháng)309m，分上下兩層?；炯夹g(shù)參數：帶材厚度0.3mm~4mm，帶材寬度1060mm~2650mm，帶卷外徑2600mm，帶卷質(zhì)量19.2t，機組速度40m/min，可處理合金2xxx系、6xxx系、7xxx系。廣西南南鋁業(yè)，南寧，EBNER+東北大學(xué)+河南有色。汽車(chē)板、航天航空板，0.8~6mm厚，寬度1200~2650mm。100m/min。2014年55kT/a。重慶西南鋁業(yè)，ENBER.航空，汽車(chē)。0.8~6mm厚，寬度1000~2500mm。250m/min。2014年16kT/a。 東北輕合金有限責任公司，2018年1月，中國哈爾濱的東北輕合金有限責任公司向EBNER訂購了一臺HICON®連續式氣墊爐設備用于鋁合金帶材的硬化和回火。該熱處理設備滿(mǎn)足實(shí)現航空級材料的所有要求，即條帶形狀和表面特性，整個(gè)加熱和均熱段的高溫均勻性以及適當高的冷卻梯度。該HICON®氣墊爐設備設計用于帶寬2400mm，帶厚0.5mm-4mm。設備將于2019年底投產(chǎn)。

（典型的鋁帶連退機組布置示意圖）

除了價(jià)格之外，國內的連退線(xiàn)仍然在加熱方式上有很大的提升空間。無(wú)論是燃氣加熱還是電阻加熱，都是將爐內空氣加熱，再由空氣將熱量通過(guò)輻射與對流的方式傳遞到鋁帶，因此，熱利用效率低，而且鋁帶上溫度均勻性也欠佳，進(jìn)而影響產(chǎn)品的一致性。

如采用加熱輥作為熱源，鋁帶的熱量來(lái)自于輥筒，通過(guò)傳導的方式傳遞到材料上。這種加熱方式主要優(yōu)點(diǎn)在于：傳熱速度快，生產(chǎn)效率高；溫度均勻，產(chǎn)品一致性良好；能耗低。因此，理論上比現有連退爐更有優(yōu)勢。

設計依據：生產(chǎn)材料：鋁帶；產(chǎn)品規格：厚度0.3~2.0mm；寬度：1500mm（max）；生產(chǎn)速度：20~40m/min；退火溫度：380~460℃。

1、 關(guān)于退火加熱功率：
 （1）以升溫430℃、鋁板厚度2mm、寬度1500mm、速度30m/min計算，考慮合理能效，建議裝機功率不低于2452kW。

2、 傳熱速度模擬：
 模擬材料：鋁合金3系

鋁合金傳熱系數：150W/（m·K）

加熱輥溫度：500℃

鋁板初始溫度：20℃

鋁板最終溫度：450℃

鋁板厚度：2mm

鋁板寬度：0.3m

根據模擬結果，可以看出：2mm厚的鋁板從常溫加熱到450℃，所需要的時(shí)間為6s，假設每支輥的包角為0.3米，則總包角3m。

那么，工藝速度為3m/6s=0.5m/s=30m/min。

退火方案（加熱單元）

在盡量少的占有現有空間和利用現有設備的基礎上，作出如下技術(shù)方案（具體與原設備前后對接方案，還要在后續根據現場(chǎng)做詳細設計）：

（1）方案流程：
 鋁板帶從左側入口端進(jìn)入加熱區，經(jīng)過(guò)輥連續升溫加熱，使鋁板帶從常溫加熱到設定溫度；并從右側出口端進(jìn)入下一段保溫區。

（2）設備的基本組成部分概述：
 該設備由鋼架平臺、加熱輥、保溫箱、支撐結構、冷卻水箱和電控部分等結構組成。

a、鋼架主體由工字鋼焊接和螺栓固定兩種方式鏈接而成，平臺基板為碳鋼鋼板，安全圍欄由圓管焊接而成；

b、加熱輥為T(mén)RD巨人電氣產(chǎn)品；

c、保溫箱由雙層不銹鋼板焊接而成，夾層內填塞耐高溫保溫材料；

d、支撐結構為雙側旋轉盤(pán)通過(guò)連桿組成，由電機驅動(dòng)

1、 退火方案（完整退火）
 清洗后的鋁板輸送到退火爐，先經(jīng)過(guò)除塵輥，去除途中可能的細小灰塵，以保證鋁板的清潔，然后進(jìn)入到爐子里加熱。整個(gè)單元設備示意圖如下。

熱輥式鋁板帶連續退火，整個(gè)爐子外殼均采用304不銹鋼制作，并填充巖棉保溫材料；每支輥筒都采用電機單獨傳動(dòng)，以確保線(xiàn)速度嚴格一致，減小鋁板和輥筒之間的摩擦；每支輥筒上都設有支撐分離裝置，開(kāi)機時(shí)讓鋁板和輥筒不直接接觸，輥筒可以單獨轉動(dòng)，這樣，啟動(dòng)時(shí)可以在很短的時(shí)間內達到穩定工藝狀態(tài)，減少材料的浪費（如下圖）；每支輥筒上都設有多個(gè)溫度檢測傳感器，能及時(shí)將信號傳遞到控制柜，控制柜根據預設的程序，隨時(shí)調整加熱狀態(tài)，確保鋁板溫度均勻。

鋁板連退市場(chǎng)，長(cháng)期發(fā)展的趨勢一定是氣墊爐與熱輥式連續退火爐技術(shù)路線(xiàn)。相信不久的將來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)成本的優(yōu)化降低，國內技術(shù)打破國外的壟斷，鋁板連續退火將會(huì )由國內氣墊爐及輥式退火爐所替代。

方案詳情歡迎。