日前,位于美國(guó)弗吉尼亞州喬治王子城的金屬服務(wù)中心(Service Center Metals)的鋁合金圓錠水平連續(xù)鑄造生產(chǎn)線投產(chǎn),這是該中心第二臺(tái)類鑄造機(jī),它的圓錠水平連續(xù)線(HDC)的生產(chǎn)能力為4.536萬(wàn)噸/年,而第一條生產(chǎn)線的鑄造能力為3.402萬(wàn)噸/年,總產(chǎn)能7.938萬(wàn)噸/年,成為目前總產(chǎn)量世界上最大的HDC鋁合金擠壓用圓錠鑄造者.兩條生產(chǎn)線并列位于鑄造車間內(nèi),鋁熔體流出的流槽相距約2m,然后逐漸加大間距,流向各自鑄造機(jī),兩臺(tái)鑄造機(jī)的間距約20m.

    兩條水平連鑄線的總生產(chǎn)能力近8萬(wàn)噸/年,除滿足中心本身的需求外,還有一部分銷往北美市場(chǎng).第一條鑄造生產(chǎn)線2003年投產(chǎn),可鑄圓錠最大直徑356mm,其有2臺(tái)擠壓機(jī),第1臺(tái)228.6mm,2003年8月投產(chǎn);第二臺(tái)可擠壓356mm的錠,2006年3月投產(chǎn).2006年,美國(guó)軟合金擠壓材產(chǎn)量約47.6萬(wàn)噸/年(主要為6063合金及6061合金,其中金屬服務(wù)中心的產(chǎn)量占18%).228.6mm的擠壓機(jī)(指可擠壓錠最大直徑)的產(chǎn)品質(zhì)量為0.7436kg/m——55.74kg/m,356mm擠壓機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量為2.23kg/m——89.23kg/m.

    現(xiàn)在的水平連鑄法已將該法的優(yōu)越性發(fā)揮到了相當(dāng)高的水平,這多歸功于緊湊式重熔車間理念(Compact Remelt Plant concept,CRP Concept)的形成與發(fā)展,它是奧地利西馬克集團(tuán)(SMS)所屬赫特威希中心(Hertwich)提出的,并加以發(fā)展與完善.CRP理念于上世紀(jì)80年代形成,首先是為了解決擠壓廠的問題,用于熔化新(工藝廢料)、舊(從市場(chǎng)上收購(gòu)的)廢料,經(jīng)熔化與處理后鑄造擠壓用的錠.經(jīng)10年的發(fā)展與完善,當(dāng)下CRP已形成一條集備料-裝料-熔化-熔體處理-雙層堆集長(zhǎng)錠-超聲探傷-連續(xù)均勻處理-控制冷卻-長(zhǎng)錠包裝與發(fā)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈,這是全球首條該類無(wú)頭短流程長(zhǎng)錠熔煉鑄造生產(chǎn)線.

    金屬服務(wù)中心的CRP無(wú)頭短流程圓錠熔煉鑄造線除實(shí)現(xiàn)了全流程的自動(dòng)化外,另一大優(yōu)點(diǎn)是原料中使用了更多的舊廢料,廢料經(jīng)過精準(zhǔn)的預(yù)處理,能確保成分萬(wàn)無(wú)一失.

    截至2016年,赫特威希長(zhǎng)圓錠熔煉鑄造生產(chǎn)線全球約有30條,但金屬服務(wù)中心的這兩條線的生產(chǎn)能力卻是最大者,占地面積25260.72m2,長(zhǎng)錠總生產(chǎn)能力7.938萬(wàn)噸/年,除自用60%外,還有40%的優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)錠外銷.

    金屬服務(wù)中心2號(hào)水平連鑄線的建設(shè)速度快、工程質(zhì)量高,這得益于赫特威希中心與金屬服務(wù)中心的通力合作,由于金屬服務(wù)中心的一些工程師和工人從設(shè)計(jì)開始就參與項(xiàng)目的建設(shè),對(duì)開工后的順利投產(chǎn)起了很大作用,投產(chǎn)后16個(gè)月一直運(yùn)轉(zhuǎn)正常,沒有發(fā)生破壞性停車事故.該生產(chǎn)線操作工人25名.2條生產(chǎn)線熔煉爐都用的是再生式燒嘴與現(xiàn)代化的控制技術(shù),因此有很高的熱效率.2號(hào)線的原料預(yù)熱室由箱形改為立式桶狀,原料從頂部裝入,熾熱爐氣從下往上上升,原材料表面的有機(jī)化合物被焚化,形成一些可熱解的氣體,流入主燃燒室燃燒,預(yù)熱爐下部被加熱到一定溫度的原爐料進(jìn)入爐的熔化室.熔化室內(nèi)有鋁熔體泵,可使鋁循環(huán)流動(dòng),加速熔化,減少氧化損失.

    爐內(nèi)鋁熔體經(jīng)每30min一次的發(fā)射光譜成分分析合格后,從爐內(nèi)流出,進(jìn)入旋轉(zhuǎn)除氣爐(室),將熔體中的氫含量降至0.19cc/100g以下,經(jīng)泡沫陶瓷過濾板除去雜質(zhì)后流入水平連鑄機(jī),2號(hào)線的鑄錠直徑356mm,是當(dāng)下世界上的最大者,突破了水平鑄造的禁區(qū),而且可同時(shí)鑄造直徑不同的兩種錠.

    水平連鑄機(jī)的鑄造?？蛇B續(xù)鑄造7天,在此期間的鑄造速度始終如一,冷卻水的冷卻強(qiáng)度恒定不變,因此幾千米長(zhǎng)的錠只有一個(gè)頭和一個(gè)尾,7天中錠的冶金組織不變,性能如一.而在正式鑄造中,每鑄約7.3m長(zhǎng)或14.5m長(zhǎng)便停鑄,就會(huì)產(chǎn)生作為廢料的頭尾,而且錠的頭、中、尾部的冷卻速度不一,冶金組織和性能也略有差別,從這些方面來看,水平連鑄法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)可比擬的.2號(hào)水平連鑄線每鑄次可鑄18根——20根錠.

    金屬服務(wù)中心在生產(chǎn)水平連鑄錠時(shí),由同步鋸將錠鋸成一定尺寸、可供擠壓用的長(zhǎng)錠(log)或短錠(billet),短錠在擠壓前加熱后即可直接裝入擠壓筒,而長(zhǎng)錠在加熱后還必須經(jīng)過熱剪,方可裝入擠壓筒.在此,需注意的是,中國(guó)鋁擠壓界自上世紀(jì)80年代初中期在廣東興起鋁擠壓熱潮以來,一直將"log"與"billet"譯為"棒",這是不妥的,至少不規(guī)范,"棒"的英文為"rod"與"bar",是指經(jīng)過擠壓或軋制等壓力加工的半成品.

    鑄造好的長(zhǎng)錠都經(jīng)過100%的超聲探傷.現(xiàn)在金屬服務(wù)中心向北美擠壓市場(chǎng)銷售的擠壓圓錠的商品名稱為"Laser Log",其合金為6061、6063、6082、6005a、6105等,直徑203mm——356mm,每種錠的直徑可相差25.4mm,錠的最大長(zhǎng)度7874mm.該中心鑄造的"Laser Log"錠表面相當(dāng)光滑,手感平滑.

    Laser Log錠的表面品質(zhì)與VPC錠相比還略好一些,表面層厚度與VDC錠相當(dāng),晶粒細(xì)小,小于150μm,經(jīng)過均勻化處理后,顯微組織中的β相有95%以上轉(zhuǎn)變?yōu)镈-AlFeSi相,錠的各項(xiàng)性能得到全面改善,可以生產(chǎn)出性能穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)擠壓材.