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铝型材节能热水预热挤压锭坯技术

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2021.06.19
信息摘要:
2019年,全球铝挤压材总产量约3700万吨,中国约2050万吨,北美约250万吨,日本近81万吨,德国约62万吨。它们都是用通过热挤压法生…
2019年,全球铝挤压材总产量约3700万吨,中国约2050万吨,北美约250万吨,日本近81万吨,德国约62万吨。它们都是用通过热挤压法生产的产品,在热挤压之前把锭坯加热到320℃~520℃。合金不同锭坯的允许最高加热温度也不同,例如,1系合金为400℃~470℃;2系合金为320℃~460℃;6系合金为480℃~520℃,是允许挤压温度最高的合金,6061、6063合金的最高允许温度可至520℃,不过也不常用这么高的温度,一般在500℃左右,这两种合金也是最常用的合金,其产量占世界总产量的75%;2系及7系合金挤压材的产量不到总产量的8%,多为航空航天、军工及其他受力结构材料。
挤压材生产过程中,需要加热耗能的工序有:熔炼、挤压前的锭坯加热、挤压筒与模具等的加热,离线固溶处理与时效处理的加热与保温。所用的热源可是电热(电阻或感应加热),也可是燃气加热,近10年来,德国拉多尔夫泽尔市挤压技术公司(extrutec GmbH in Radolfzell)在快速燃气加热系统方面取得了很大成就,例如,在近期的创新中最显赫的是埃苏加热系统(ESU, Eco Shower Unit),这是一套与长锭燃气加热炉连成一条线的节能水热式装置,2019年已在德国与中东得到推广,有较大的节能效果,获得好评。
挤压机

挤压技术公司的埃苏加热系统有较大的节能效果,有以水预热的长锭运输机,与燃气炉位于一线上,联成了整体。铝及铝合金有很高的热导率(0℃ ~100℃时为238 W/m﹒K), 可以在短时间内吸收大量的热,升高温度,但是炉气的能量密度(energy density)低,不能在短时间内使铝锭的温度有较大上升,如果通过热交换器作用,这个设想就有可能实现。挤压技术公司的S·比尔(Stefan Beer)工程师本着这条思路发明了埃苏加热系统,因此,该系统又可译为经济喷淋加热器。这种铝长锭的加热方式是:首先用360℃的燃气炉气火加热热交换器内的水,水温可以上升到90℃,在锭坯通过喷淋室时,将90℃的水喷洒到缓慢前进的锭上。长锭通过喷淋加热室的时间为4min~5min,被加热到90℃的锭坯长度为所需挤压短锭长的3倍,水是循环的。从热交换器内出来的烟气的温度为120℃~130℃,而不是燃气炉平常排放烟气的250℃~300℃。采用埃苏加热系统可节能约15%,这不是一个小数,对于一个挤压材年产量几十万吨的企业来说,不容忽视。

长锭经喷淋水加热到90℃后,随即进入常规的燃气加热室或感应加热炉,加热到挤压温度后被剪切成规定的长度后送入挤压筒。喷淋到长锭上的被弄脏的水流入过滤器,滤清后循环使用,同时把锭坯表面洗得干干净净。

用热水加热铝挤压锭不但节能,同时排放的温室气体CO2也有所减少,因为用的燃料——液化气用量下降了。还有一个优点是,加热炉长度可缩短,因为加热炉的区数可减少,一般炉的长度可短1.5米。
6号挤压机 (1)

至2019年底,全世界有4个铝材挤压厂使用或即将投产埃苏长锭加热系统,3个厂在德国:伍托斯希根铝厂(Aluminium-Werke Wutoschingen,AWW), 正在增建新的挤压生产线:费尔伯特市(Velbert)的恩布斯洛铝业公司(Erbosloh Aluminium GmbH);挤压技术公司(extrutec GmbH)。另一个厂是阿拉伯联合酋长国的一个铝合金型材挤压公司,也订购了一台。这些公司的实践表明,建设热水加热锭坯装备的投资可在不到一年的时间内收回,回收期这么短,实属罕见。

应用表明,此前沿新技术有四个优点:一是燃气炉可制的短一些,是目前市场上最短的炉;二是锭坯清洁系统可将其表面上的一切脏物与粘附的颗粒清除,有利于延长模具寿命;三是现有的一切装备与手段都可以利用,没有废弃;四是各项温度可以得到精确的控制。另外,德国政府对此项技术的推广也很重视,联邦环境部对应用此技术的企业给予一定奖励。

结语

挤压用长锭经济喷淋热水加热技术,是一项新的前沿技术,投资不大,可在1年左右收回,是一项节能减排工程,不但新建挤压生产线可以应用,也适用于现有生产线的升级改造。我国正在黑龙江和广东地区建设大型铝挤压材项目,最好能对此技术了解一下,可否引进一条试试,也希望现有的铝挤压企业对此有所了解。
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