1、8 轻台盎加工技讹 2001，Vo129，4 全球铝轧制工业概览系列综述之一 迈向新世纪的世界铝带坯铸轧 王祝堂 (安泰科信息开发有限公司，北京1O帅B5】 摘要：对全世界铝带坯诗轧技术作了扼要的全面的概述，特别是对中国目前的韶带坯诗轧作了更为完整的阐述截 止到200O年底，垒世界在运转的连续铸轧机约400古它们的总生产能力达3600 k恤中国拥有的船带坯连续生产线 近9o条总生产蕾力约718 k恤占全球总产托的l9 9 关奠词：铝合金：铝带坯；连续旃轧；旃轧机；薄带坯高速铸轧 中圈分类号：TG24 文 橡讽码：A 文章编号：1007一1)04000808 A Survey of Contin
2、uous Cast。rolling in the World WANG Zhutang (Amthe Co Ltd & 雄I帅阳5|Ctna) Abstract：A survey of continuous twin bigh castrolling jn the wof1d wits reviewedBy 2000there are about 400 continllous castrolling“n器 the worldthe throughout f0r them up to 3 600 kta；theoufinuous castrolling lines in China arc a
3、bout 90，the throughout f0r them about 718 aThere are 27 staleof-theart thjngauge】lj窖bspeed roll casters for aluminium sheet products In the world Key worstumimum ahoy；aluminium strip；continuous castrolling；cusr 1951年美国亨特道格拉斯(Hu=ter-Doug) 公司设计制造成功全球首台工业生产用双辊式铝带 坯连续铸轧机，使这种技术进人工业化生产阶段；1981 年中国冶金部铝加工试验厂
4、即现在的华北铝业有限 公司的前身制成 650 mmx l 6o0皿n双辊倾斜式铸 轧机，并投入试生产 经过5O年的发展，铝合金带坯的连续铸轧技术 取得了长足进展，截止到2O00年底，全球约有400台 连续铸轧机在运转，其中最多的： 法塔亨特辞轧机 妁135台 普基铝业工程公司3C式崎轧机 妁120台 中周的髓辊式铸轧机 超过6o台 高速薄带坯铸轧机 27台 无机架铸轧机 神1O台 这些铸轧机的总生产能力达3 600 kta全世界 铸锭热轧带坯的生产能力约18000kta，铸轧机的 供冷轧用的带坯的生产能力约占总供坯能力的17 收稿日期：2000-12-30 作者简介：王祝堂(1931一)，男。
5、湖南双峰人，教授 直接将金属熔体 轧制 成半成品带坯或成品带 材的工艺称为连续铸轧这种工艺的显著特点是，其 结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊，铝熔体在 其辊缝间完成凝固和受到热轧两个过程，而且是在 很短的区间(铸轧区)与很短的时间内(23 s)完成 的它也不同于连铸连轧，后者实质上是将薄锭坯铸 造与热(温)轧连续进行，即金属熔体在连铸机结晶 器中凝固成厚约20n的坯后，再在后续的双机架 (单机架、三机槊)温连轧机上连续温轧成供冷轧用的 带坯或成品板带材，铸造和温轧是两道独立的工序 双辊式连续铸轧法有三种：下注式，倾斜式，水平 式的 1 冷轧用带坯的生产工艺 供砖轧用的铝带坯的生产工艺有两种：
6、双辊式 连续铸轧法，但也有l台4辊式的戴维(Davy)公司 设计制造的薄带坯高速连续铸轧机；铸锭热轧法。又 维普资讯 http:/ 2001，Vo129， 4 轻台金加工技 9 可进一步分为连铸连轧法与铸锭加热后再热轧法， 前一种锭坯的轧制温度一般都在480525，锭坯 厚度为20mm，不铣面，不进行表面处理，后一 种轧制法的锭坯加热温度大都在460以上，轧制终 A B C D E F G H 了温度通常不低于280，锭坯厚度为150650 m轧 加热前要经过铣面与诸如酸碱洗之类的表面处理 现代化的生产供冷轧用的带坯的工艺见示意图I 剪切 Cas“或募兹利特*带坯 双机架蕾连轧机 0 Q 0
7、0 b b 0 o 酋 一* 圈1 生产冷轧用铝带坯的现代化轧u-r艺示意圈 A一二辊铸轧： B一再兹利特式恃造与跟机架沮连轧； c卜铸甓热轧 (1+1式) (1+2】式 +j)式 (1+4式 (I+5)式 维普资讯 http:/ l0 轻合金加工技 2001，Vo129，怕4 2 国外传统铸轧技术的进展 经过5O年的发展，传统的双辊式铸轧机及其生 产技术如普基铝业工程公司(Pechiney Aluminium Emgineering)的Jumbo 3C铸轧机，英国戴维公司的铸 轧机，法塔亨特(Fata Hunter)工程公司的亨特式铸 轧机等，无论在铸轧机本身结构的改进方面，还是在 操作性能
8、的改善与自动程度的提高方面均取得了很 大的成就，既提高了生产率、改善了劳动条件，又提 高了产品质量。 工业发达国家在传统铸轧技术方面的新成就可用3c 铸轧机的技术进步加以说明，如普遍采用了液压压 下与辊缝调节；实行了双辊传动；液面高度控制与全 生产线的各项工艺参数的调控实现了计算机化与自动 化；辊套材质有所改善，使用寿命有较大延长：轧辊 表面涂料有了很大改进；研制成新型的供料嘴材 料，采用商品名称为 斯德瑞特(Styrite) 的真空成型 耐火材料，主要由陶瓷纤维构成，不含石棉等对人体 有害的物质，并有耐高温、抗腐蚀，不易断裂、吸湿性 小等优点，其使用寿命可连续工作25 d以上 Jumbo 3
9、c双辊铸轧机的技术参数见表l。在这 些铸轧机型号后面加 TD ， 、“O 等字母，如 JRmDo 3C 840 T、D、Jumbo 3C 840 A、Jurbo 3C 840 O等，其含义是：tD(twin dfi )双辊传动，由1 台电动机通过减速机与人字齿轮座传动，丽标准型3c 铸轧机为单辊传动；A(automa n)全自动化，整 条生产线从起动到坯卷达到既定质量时的换卷的各 项工艺参数都是按程序与设定值自动调控：O(0pti mi2ation卜一优化，这种铸轧机可在自动最优化条件 下生产，在设定时间内可处于最佳生产状态，也就是 说铸轧机在此状态，一方面能以最大的速度生产，另 方面又能保证
10、优等质量，不会产生不允许的任何缺陷。 世界上拥有3C铸轧机最多的是美国铝业公司 的温泉城(Hot Sprh_g)铝厂，有9条生产线，有l台4 表1各型3C铸轧机的技术参数 辊冷轧机，专门生产铝箔毛料。韩国大韩线缆公司的 朝日(al0)工厂有4台Jumbo 3CM型高速铸轧机 3 中国铝带坯双辊式连续铸轧技术 中国铝带坯连续铸轧技术的研究开发工作是从20 世纪6o年代初在东北轻合金有限责任公司开始 的，经过40来年的工作取得了很大进展，洛阳有色 金属加工设计研究院 中日合资罚c神有色金属加工 专用设备有限公司、洛铜集团冶金设备厂、洛阳正阳 机械设备有限公司等在开发、设计、制造方面做了许 多卓有成
11、效的工作；岳阳大学校长洪伟教授发明的 无机架双辊式连续铸轧技术是有中国特色的；涿神 公司与中南大学等在研制薄铝带坯高速铸轧技术方 面做了大量的工作，试验原型机可于2001年上半年 试运转 截止到2000年底，中国有引进的双辊式铸轧机l3 台，含l台Jumbo 3CM型薄带坯高速铸轧机，可生 产4rain厚的薄带目前，中国制造的铸轧机不但能 满足本国工业发展的需求，而且还于2000年向越南 出口了一条中680Imx l 000岫的洛阳有色金属 加工设计研究院设计的铝带卷生产线。 中国引进的铝带坯双辊式连续铸轧机的简明技 术参数见表2，而中国自行设计制造的双辊式连续铸 轧机的一些技术参数列于表3。
12、 31涿神公司的铸轧机 涿神公司是中国二辊铸轧机的摇篮，中国的首白 高速铸轧机将于2o01年在该公司诞生，该公司已为 中国铝加工工业提供了3o多台二辊铸轧机，可生产 五种规格型号的铸轧机，其基本技术参散见表3 琢神公司紧跟国际铸轧的前进步伐，先后开发 出3代产品，并与其他单位紧密配合研制第四代产 品一薄带坯高速铸轧机： 第一代：水平下注式铸轧机(已被淘汰) 第二代：倾斜侧注式铸轧机(在淘汰中) 第三代：垂直平注式铸轧机(主导产品) 第三代铸轧机又可分为标准型和超型两种类 型，在国内外都有着巨大市场，特别是对发展中国 家，适合于小型铝板带厂，因为薄带坯高速铸轧机只 有对产量达18 kta以上的企
13、业在经济上才最有效益 1995年，琢神公司生产的我国第一台 960 mm x 1 550 rain超型铸轧机在华北铝业公司顺利投产， 在液压压下与辊缝调节方面有他们独特的技术，某 些装机水平并不亚于3C型铸轧机的 32 洛阳有色金属加工设计研究院的铸轧机 洛阳有色金属加工设计研究院在设计铸轧机方 维普资讯 http:/ 2001，Vo129，4 轻合金加工技IB 11 拟于2001年再引进1条诗轧生产线；现在的法塔亨特公司；2白锖轧帆，其他企业菩l古；恃轧机型号为J,unto 3 ，墨按高速肆 耗机原理设计的，可生产4娜的带坯；t雏公司提供一盏圈纸与技术参考舞料，洛阳有色金属加工设计研究皖在
14、化田外技术舞料后出翩造 圈，陕西压延设备厂翻造 衷3琢神公司=辊铸轧机系列的基本技术参数 维普资讯 http:/ l2 轻合金加工技 2001，Vo129，4 面作出了突出的贡献，他们设计的与陕西压延设备 厂等制造的铸轧机装备了中国的批铝轧制厂(表4)。 表4 洛阳有色金属加工设计研究院设计的铸轧机(藏止到1999年6月) 台；根据藏雏公司提供的部分技木赘料设计的 33正阳机械设备有限公司 正阳机械胡备有限公司设计的巾680 lllnlxl 600inna 二辊铸轧机在国内率先使用英国梅托(MENr(R) 公司的全数字直流调速装置，提高了控制精度及可 靠性，同时减少了维修工作量，所产的铸轧机在
15、登封 铝厂一直运转正常，其简明参数如下： ta-rma 带坯厚度nan 宽度nan 带卷内径ram 带卷最大外径mm 带卷最太质量t 最太轧制力kN 最走轧制力炬” m 最走铸轧Jtm-raha 最A,ggt张力kN 主持动电机功率kW 卷取机电机动率kW 缝计产能th (按厚70 宽1 260ixll, 1mtmm计算) 此外，洛阳铜加工集团有限责任公司冶金设备 厂等在开发连续铸轧机如 650 850 lWla水平，倾 斜式铸轧机列方面也傲了不少工作中南大学毛大 恒教授等与西北铝加工厂在 电解铝液电磁铸轧 技 术方面作了许多富有开拓性的工作，使我国在这一 领域居世界前列，对生产优质铝箔毛料有
16、着重要的 意义。 3A无机架小型二辊铸轧机 无机架小型二辊铸轧机是岳昭大学洪伟教授发 明的，并取得国家专利这种铸轧机具有结构简单、 投资省、建设周期短，维护费低、技术易掌握，运行可 靠与稳定 产品质量可达到国家有关标准等优点，特 别适合发展中国家小型铝板带企业设备的更新换 代，目前已有约l0台在全国各地运转。自第一台l995 年在成都精密铝带厂投产以来一直运转正常，受到 各企业的欢迎与好评其他拥有这种设备的企业 有：扬州市光华铝材厂，银f民族铝品厂，江苏盐城 三龙金属压延厂(1998年投产)，山东莱州市铜铝带 厂，徐州银宏铝业公司(1999年投产)等除银宏铝业 公司的那台为 450n600ll
17、Lrn外，其他的均为 叫50 llllnx 450 In1 其基本技术参数为： 最大姊轧速度mrain- 10(实际可选】2) 带妊厚度am 。 351O 最走毒量 100(可椎据轧机需要) 生产能hta-。 2700(按70m犀、4(10m宽 的带计算，250d) 35 中国铸轧机的分布 中国除引进的l3台现代化的大型铸轧机外，有 自制的二辊铸轧机73台以上总生产能力达7175 kt舡， 其中引进铸轧机的生产能力为156 kta。这些铸轧机 的分布情况及其简明技术参数见表5 4 薄带坯高速连续铸轧技术1】 上世纪9o年代以来，铝带坯连续铸轧技术取得 了重大进展，其主要标志是： 带坯厚度显著减
18、薄，最薄厚度由传统的6 IILrla 降到lIn1 工业化生产宽带坯(2000 rIIrn)的厚度为 2 吐从而可使板带材冷轧道次减少2次，既可提高 生产效率，又减少了换辊次数 铸轧速度大为提高，由常规的lm 血左右 提高到15 mmin，生产效率可提高l25倍，l台现 代化的薄带坯铸轧机的生产能力可达到3O45 kta。 可生产的合金范围大大拓宽，常规双辊式铸 。 一， rr 档皇 饕置l蔓， - 吖黪 m瑚 m 一 m 嗍瑚 瑚 m 维普资讯 http:/ 华北铝业公司 华北铝业公司 西北铝加I厂 华东铝加工厂 华东铝加工厂 华东铝加工厂 华东铝加工厂 海1电子铝箔厂 关铝|团 石索庄有色
19、加工厂 江苏船厂 南方铝业(中国) 皓尔演铝加工厂 采姚冶炼总厂 馈蚌有色加工厂 马 铝业集团。 太原铝厂 吉林铝业 广州锌片厂 广州韬加工厂 平阴铝厂 中南铂加工公司 中南铝加工公司 渤j卑铝业公司 广州燕发器厂 丹江口铝厂 云南铝业公司 融峰公司 大化县铝材厂 天津市船品厂 江宁电子韬蓿厂 常熟铝蓿厂 常熟铝箔厂 武汉有色压延厂 璺封铝厂 华掉铝业岱司 通用船业公司 富鼙集团 淅川馈台盘厂 罱神公司 罱神公司 琢神公司 琢神公司 洛恫集团 洛恫寨团 多索厂 洛阳设计院 洛阳设计院 洛阳设计院 邢古冶机厂 洛阳设计皖 琢神公司 琢神公司 琢种公司 琢神公司 琢神公司 诼神公司 自制 琢神公司
20、 琢种公司0 琢神公司 韵海船业 自制 琢神公司 琢神公司 琢神公司 琢神公司 琢神公司 2 6卯xl 6OO 嚣神公司 l 太连重型厂 1 琢神公司 2 洛恫寨团 1 华北铝业 l 正阳设备公司2 洛阳设计院 l 琢种公司 l 簿神公司 l 正阳设备公司I 东稍压延厂 一 西安龙马公司 一 中原船厂 洛恫寨团 天地盒制品公司琢神公司 650I 6OO 5 00o 85DI 6OO 8000 65Dx1 6OO 70 6OO1 00o 2蛐 6OOl 00o 2 60oxl 000 680xl 450 65oI 6舶x1 4oo 9邮2 O0o 68o l 65O 6x1 2 700o 700
21、o 6 6 4 8oo 3 00o 4 8oo 4 8oo 3 00o 4 7OO 5 9D0 6 6o0 9 00o 6 6o0 68Ox1 6 6OO 60o1 00o 6 000 61 60o 6 650x1啪 5 00o 650l啪4 68Ol锄 9 00o 6OOl 0oo 2450 68Ol 6OO 9 00o 61 6OO 9 00o 68Ox1 6OO 9 000 2 6卯xl 450 50oo 3 65Ox1 45O 60oo 2 8舶l 6OO 80oo 1 68Ol啪 90oo 般宏铝业公司尊 岳阳大学 9 4舶6OO 一 6 510 1 4oo 610 1 6-10 6
22、10 5lO 6l0 1992(一台)+ 1999(二台1 总计 73台 总设计产健561 kl阻 螂螂螂哪 螂螂螂姗螂 螂 螂 哪螂蝴 m m n仲 6 6 8 6 9 8 博 噶9 9 9 鸽 ， 9曲 9 培9 ，6培6 7 n 吣 吃H n M “ “ “ “=暑 ：= “ m m m m l l 1 1 l l l 1 l l l l l 1 l 1 l l l l l 8 l l l l B l l l 0 0 0 O O O 2 2 2 ! H q 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 EE E& 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 n u ” u
23、u u ”=! 2 3 2 2 2 l l t 2 2 _m_，- 维普资讯 http:/ 14 轻合金加工技 200 J，Vo129脂4 轧机只能生产1000系合金与3000、5000、8000系合 金中的少数几个合金，而薄带坯铸轧机据称目前的 工业加工铝合金几乎全部能生产 铝熔体凝固速度提高l0100倍普通双辊 铸轧机中熔体的凝固速度为1001 000K ，而在薄 带坯高速连续铸轧过程中的冷却速度高选10 000 100 000 Ks。因此，带坯晶体组织具有极短的枝晶间 距，中间金属化合暂粒子得到极度细化，台金元素在 铝中的过饱和固溶度大为提高，从而使材料质量有 较大的提高与改善 英国牛津
24、大学(Oxford)、德国亚深(Acln) 大学的科学家与一些跨国铝业公司的研究中心等在 高速凝固理论研究方面也取得了相当大的成就，对 薄带坯铸轧生产起了积极的推动作用，建立了一系 列的教学模型，诸如熔体流动模型、传热模型、双相 流传热模型、热应力模型等。 一当前的一些高新先进技术在高速薄带坯铸 轧生产上得到了充分的应用，使这种技术很快转为 工业化生产，整条生产线是在全盘自动化条件下运 转，可生产出质量稳定的带坯 中国也在积极研究开发薄带坯铸轧技术国家已 将此项技术列为优先发展与重点扶持的高新技术， 涿神公司与中南大学等经过2年的研究开发，首台 原型机可于2001年5月前在华北铝业有限公司开始
25、 试生产。 高速铸轧机的基本技术参数如下： 铸轧速度mT1“I-。： Tmx 15 10(0系的工业生产 12 3003夸空的I业生产 10 带坯规格，rIm： 厚度 J6 I业稳定生产厚度 225 宽度 2 200 带坯组织 1投晶粒度 轧制；0kS 180C0 轧制力矩， -m 800 生产能力，ha。 28 目前，已有3种薄带坯高速铸轧机投人工业生 产：普基铝业工程公司的Jumbo 3CM锌轧机，已19 台在法国、韩国、巴西、土耳其、中国等运转；法塔亨 特公司的高速铸轧机(spc。d Caster)，有7台投产；克 弗纳戴维公司的高速铸轧机(Ftcast)有1台安于卢 森堡都德兰市欧洲铝
26、箔公司(Eumfoil S+A， Dudelange,Luxembourg)，这种铸轧为4辊式的，装 有动态板形辊(DSR)，遗憾的是由于这种生产线的 造价过高，投资大，缺乏市场竞争力，很可能得不到 普遍推广。 41 法塔亨特高速锦轧机 图2为法塔亨特高速铸轧生产线示意图，其简明 技术特性为： 可生产的合空 带坯竟度mm 带坯厚度mm 标称厚度m l伽n 300系 l150q184 叽珏53加 1_2 田2 涪塔亨特高速铸轧机列示意圈 铸轧机配有液压辊缝位置控制系统，带有低摩 擦负荷液压缸和位置传感器；误差平衡缸体装于牌 坊中：在恒辊缝恒压力控制模式下工作通过在线x 射线扫描仪提供信息反馈系统
27、，控制辊形，可达到高 品质板形；有防止粘辊的喷淋系统，其喷嘴可分区段 控制；轧制线高度采用楔块自动调节：有在线切边 机、高速剪和薄带助卷器 42 Jumbo 3CM型薄带坯高速锦轧机 Jumbo 3CM型薄带坯高速铸轧机是当前用得 最多的这类铸轧机，其基本技术参数为： 初期铸轧速度，mrain 10 最高铸tArmm-m 15 带坯最大宽度mm 2020 带坯厚度mm Il0 最大轧1lI力kN 290C0 力矩n In 2600 铸轧辊直径rim 1150 通过量tmm宽) Z5(按1100舍空 25fI1计算1 生产线由44t熔炼一静置炉组，在线式除气过 然 鼎r-3 H I 厂 辫 受
28、圈3警基铝业公司J咖 3CM高遮铸轧生产线示意圈 维普资讯 http:/ 一 f， C(f 2001Vol 29，N_o 4 轻合金加T技讹 l5 滤系统，PID型熔体水平计算机控制系统(精度 士O5mm)、铸嘴系统、 1 150film铸轧机、x射线测 厚仪，压紧辊、切边机，夹送辊、高速剪切机、偏转 辊，卷取机、皮带助卷器等组成(图3)。 5 结束语 值此世纪之交，本文对全球铝带坯连续铸轧作 了一次较为全面的概述，以使读者对此技术的发展 有一个轮廓性概念，由于篇幅有限，不可能提供更为 详细的资料。 截止到2000年底，中国拥有的铝带坯连续铸轧 生产线近9o条，总生产能力约7175 kta，占
29、向冷轧 供坯总生产能力2 300 kta的30，比世界平均铸轧 机供坯能力所占份额17高l3个百分点。但不能说 这是比例失调，因为中国是一个发展中国家，铸轧机 的供坯能力应比热轧的大一些，另外还有历史上的 原因。笔者认为，中国今后在发展铝铸锭热轧工业的 同时，还要发展铸$L-r业，还要提高铸轧带坯所占的 参考文献： 份额。 全球罅轧工业在向着铸轧速度更快些，带坯更 宽些与更薄些、产品精度与自动化程度更高些的方 向发展，但就速度、宽度与厚度来说，在今后一段相 当长的时间内至少在20lO年以前是处于稳定的阶 段，即铸轧速度不会超过15 remain；带坯厚度不会薄 于05 mm，同时工业高速生产的
30、绝大部分产品的厚 度为2025n，常规厚度(7Im)产品仍占主 流；产品宽度还很难超过2020m，1 4001 80omm 宽的仍是主导产品。 中国在研制开发高速宽幅大型铸轧机的同时， 似应着重发展1 600 m级的高速铸轧机 我们对高速薄带坯铸轧基础理论研究仍是薄弱 环节，今后有加强的必要 看来，我们有建立铸轧铝箔毛料生产基地的必 要，以代替每年约37 kt的毛料进口。兰州铝业公司 是建设这个基地的最佳候选者之一，地处内陆高 原，产品质量很高，又正在建立电磁铸轧示范工程。 1】王祝堂，田荣璋铝合金厦其加工手册(第二版)【M】长沙：中南大学出版社，2000，440-442 常熟铝箔厂1 450
31、II1111冷轧机生产正常 常熟铝箔厂是我国空调铝箔的龙头生产企业，其产量与销售量占国内市场份额的50左右，1998年的产 量为9 670t，1999年的产量突破l0h，而2000年的产量高速l8h以上。谊厂现有3台680nl印Om 铸轧机，2奈亲水箔生产践，l台l 350 m四辊不可逆式冷轧机、l台l 450 m四辊不可逆式冷轧机。 1 450 mm四辊不可逆式冷轧机可轧制薄到005 m的箔，由洛阳有色金属加工设计研究院设计，陕西压 延设备厂制造，自2000年投产以来生产一直正常，为2000年达到18 h的高产量作出了突出的贡献 (王祝堂) - 华加日铝业公司新引进模具喷砂清理机 华加日铝业
32、有限，司新近从日本不二制作所有限，司引进一台模具喷砂清理机，取得了预期的效益模具在 碱煮后其上总套残留一些蚀洗盘与锈皮、尘埃等，在修模之前将它们全部去掉，不但可提高修模质量，而且对 修模T-的健康有益，同时可避免模具保管期间的腐蚀。 模具在碱煮后被置于喷砂机的待送辊遣上，首先进八预处理室，用压缩空气吹净模具上附着的一切脏 物，然后进八喷砂处理室，由两排喷嘴向模具喷射120目的石英砂，可在不到l rain内除净模具表面与模腔内 的一切异物，而后进八吹净室，以压缩空气吹掉模具上可能残存的处理粉尘。清理后的模具通过辊道输送到修 模室每个修模T-的T-作台上辊道略倾斜，使模具能藉助重力运动到修模T-的T-作台。 (王祝堂) 维普资讯 http:/
