熱輥式鋁板帶連續(xù)退火

中國(guó)是鋁加工大國(guó)，隨著行業(yè)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)的加劇，推動(dòng)國(guó)內(nèi)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，各類廠家都積極投入人力財(cái)力進(jìn)行相應(yīng)工藝優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新。一方面提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)力。當(dāng)然，當(dāng)前鋁板連續(xù)退火，大家更多的目光都聚焦新能源汽車板方向。

中國(guó)是鋁加工大國(guó)，隨著行業(yè)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)的加劇，推動(dòng)國(guó)內(nèi)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，各類廠家都積極投入人力財(cái)力進(jìn)行相應(yīng)工藝優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新。一方面提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)力。當(dāng)然，當(dāng)前鋁板連續(xù)退火，大家更多的目光都聚焦新能源汽車板方向。下圖式各系合金退火后的性能參數(shù)。用于汽車行業(yè)鋁板，大多為2XXX、5XXX系多見(jiàn)：

汽車車身鋁板合金主要系列(厚度1-3mm)，其主要用途分類：

2xx系:可熱處理強(qiáng)化合金。主要用于汽車內(nèi)板,汽車座椅；

5xxx系:非熱處理強(qiáng)化合 金。5052、5182、5754。主要用于內(nèi)板；

6xxx系:可熱處理強(qiáng)化合金。6010、6016和6111；6XXX:航天航空、交通運(yùn)輸、建筑外墻；

3xxx系:罐蓋用鋁；

7XXX系:美容儀器、筆記本外殼、高強(qiáng)零部件；

8XXX系：藥品包裝箔、膠帶箔、食品包裝、啤酒封箔。

（連續(xù)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?duì)2020年鋁需求翻番的長(zhǎng)期

預(yù)測(cè)?！泵冷X執(zhí)行官Klaus Kleinfeld2011年這么說(shuō)到。

國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)鋁帶生產(chǎn)工廠都采用批式退火工藝（罩式退火爐、箱式退火爐、臺(tái)車式退火爐等），只有極少數(shù)生產(chǎn)線采用連續(xù)退火工藝?，F(xiàn)有的連續(xù)退火都是使用連續(xù)退火機(jī)組，采用燃?xì)饧訜峄蛘唠娮杓訜釋t內(nèi)溫度提升到工藝溫度。相比批式退火工藝，采用連續(xù)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(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)。但現(xiàn)有連退線的技術(shù)都被國(guó)外少數(shù)企業(yè)（如奧地利Ebner、美國(guó)Surface、德國(guó)OTTO JUNKER）壟斷，且價(jià)格很高，僅一臺(tái)退火爐的造價(jià)就過(guò)億，目前在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)使用氣墊爐的并不多見(jiàn)。

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

連退鋁板研究機(jī)構(gòu)，國(guó)外于1989前，英國(guó)切斯特卡彭斯特電氣協(xié)會(huì)研究中心對(duì)鋁板在線退火進(jìn)行大量的研究。做出了的在線感應(yīng)加熱鋁板帶在線退火裝置。并在英國(guó)及比利時(shí)鋁廠進(jìn)行了生產(chǎn)驗(yàn)證。因溫度控制等多方面的原因，鋁板在線退火逐漸演變成氣墊爐退火方式，如奧地利Ebner、美國(guó)Surface公司等。軋機(jī)的主要國(guó)外生產(chǎn)廠家為德國(guó)施羅曼西馬克公司(ＳＭＳ)與曼內(nèi)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(shè)備、工程方面世界性的者。國(guó)內(nèi)有徐州財(cái)發(fā)鋁熱傳輸有限公司與汽車工程研究院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)及河南中色科技股份等。國(guó)外供應(yīng)商中，奧地利艾伯納HICON®、特諾瓦公司等（EBNER+TENOVA）、美國(guó)surface、德國(guó)奧 托· 容 克（OTTO JUNKER GMBH奧托容克冶金設(shè)備（上海）有限公司：奧托容克冶金設(shè)備（上海）有限公司+常熟分公司 （制造和組裝車間） 成立于2013年。） 、倍威格工程技術(shù)有限公司(WSP)。氣墊爐-拉矯機(jī)-涂層線用于生產(chǎn)小轎車車身帶材（ABS）。國(guó)內(nèi)輥式鋁板連續(xù)退火有TRD巨人電氣電磁加熱輥連續(xù)退火爐單元，退火爐分為5段，分別為升溫區(qū)、第二升溫區(qū)、保溫區(qū)、降溫區(qū)、烘干區(qū)。每個(gè)溫區(qū)相對(duì)封閉，以防止相鄰溫區(qū)的干擾。爐內(nèi)共配置30支加熱輥筒。輥體溫可達(dá)600℃。

國(guó)內(nèi)氣墊爐連續(xù)退火生產(chǎn)線，2009年西南鋁業(yè)引進(jìn)首條，14年投產(chǎn)。2012年建線，諾貝麗斯公司常州引進(jìn)EBNER設(shè)備，2011愛(ài)勵(lì)國(guó)際鎮(zhèn)江投資２億建線。天津忠旺引進(jìn)EBNER+TENOVA產(chǎn)線，生產(chǎn)線總長(zhǎng)309m，分上下兩層?；炯夹g(shù)參數(shù)：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(jī)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。0.8~6mm厚，寬度1000~2500mm。250m/min。2014年16kT/a。 東北輕合金有限責(zé)任公司，2018年1月，中國(guó)哈爾濱的東北輕合金有限責(zé)任公司向EBNER訂購(gòu)了一臺(tái)HICON®連續(xù)式氣墊爐設(shè)備用于鋁合金帶材的硬化和回火。該熱處理設(shè)備滿足實(shí)現(xiàn)航空級(jí)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(dāng)高的冷卻梯度。該HICON®氣墊爐設(shè)備設(shè)計(jì)用于帶寬2400mm，帶厚0.5mm-4mm。設(shè)備將于2019年底投產(chǎn)。

（典型的鋁帶連退機(jī)組布置示意圖）

除了價(jià)格之外，國(guó)內(nèi)的連退線仍然在加熱方式上有很大的提升空間。無(wú)論是燃?xì)饧訜徇€是電阻加熱，都是將爐內(nèi)空氣加熱，再由空氣將熱量通過(guò)輻射與對(duì)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?zhàn)鳛闊嵩?，鋁帶的熱量來(lái)自于輥筒，通過(guò)傳導(dǎo)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(xiàn)有連退爐更有優(yōu)勢(shì)。

設(shè)計(jì)依據(jù)：生產(chǎn)材料：鋁帶；產(chǎn)品規(guī)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(jì)算，考慮合理能效，建議裝機(jī)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(shù)：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(jù)模擬結(jié)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(shè)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(xiàn)有空間和利用現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，作出如下技術(shù)方案（具體與原設(shè)備前后對(duì)接方案，還要在后續(xù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)做詳細(xì)設(shè)計(jì)）：

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

（2）設(shè)備的基本組成部分概述：
 該設(shè)備由鋼架平臺(tái)、加熱輥、保溫箱、支撐結(jié)構(gòu)、冷卻水箱和電控部分等結(jié)構(gòu)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(tái)基板為碳鋼鋼板，安全圍欄由圓管焊接而成；

b、加熱輥為TRD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(nèi)填塞耐高溫保溫材料；

d、支撐結(jié)構(gòu)為雙側(cè)旋轉(zhuǎn)盤通過(guò)連桿組成，由電機(jī)驅(qū)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(xì)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(shè)備示意圖如下。

熱輥式鋁板帶連續(xù)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(jī)單獨(dú)傳動(dòng)，以確保線速度嚴(yán)格一致，減小鋁板和輥筒之間的摩擦；每支輥筒上都設(shè)有支撐分離裝置，開(kāi)機(jī)時(shí)讓鋁板和輥筒不直接接觸，輥筒可以單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，啟動(dòng)時(shí)可以在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定工藝狀態(tài)，減少材料的浪費(fèi)（如下圖）；每支輥筒上都設(shè)有多個(gè)溫度檢測(cè)傳感器，能及時(shí)將信號(hào)傳遞到控制柜，控制柜根據(jù)預(yù)設(shè)的程序，隨時(shí)調(diào)整加熱狀態(tài)，確保鋁板溫度均勻。

鋁板連退市場(chǎng)，長(zhǎng)期發(fā)展的趨勢(shì)一定是氣墊爐與熱輥式連續(xù)退火爐技術(shù)路線。相信不久的將來(lái)，隨著技術(shù)成本的優(yōu)化降低，國(guó)內(nèi)技術(shù)打破國(guó)外的壟斷，鋁板連續(xù)退火將會(huì)由國(guó)內(nèi)氣墊爐及輥式退火爐所替代。

方案詳情歡迎。