綠色循環法生產8011單零箔坯料

趙旭東，龍江馨，丁思蒙

（江蘇鼎勝新能源材料股份有限公司，江蘇 鎮江 212000）

隨著我國經濟的快速發展，對鋁的需求逐年攀升。航空航天、交通運輸、建筑等行業需要大量的鋁，其中大部分的鋁來自電解鋁行業。但據統計，我國現有鋁土礦儲備量已經非常低，導致我國的鋁加工產業過度依賴進口鋁[1-4]。在此背景下，再生鋁應運而生，再生鋁是由廢舊鋁和廢鋁合金材料或含鋁的廢料，經過重新熔化提煉得到的鋁合金或鋁金屬，是金屬鋁的一個重要來源。近年來，一方面隨著熔煉、鑄軋技術的進一步發展，再生鋁資源在整個鋁加工業原料中的比重越來越大；另一方面，隨著原鋁生產成本的增加、資源的日益緊缺和環境治理附加成本的增加，再生鋁的生產優勢也日益突出[5-8]。

與原鋁生產相比，再生鋁生產具有節約綠色環保、保護資源等優點。因此，利用再生鋁生產鋁合金產品能夠解決我國的能源困境，并且符合我國的可持續發展戰略[9，10]?，F階段，我國廢鋁的回收處理很原始，管理不規范，不同類型、不同質量的鋁廢料隨意混放。大多數再生鋁生產企業使用鋁廢料生產產品，因熔煉、鑄軋等流程不規范，導致其鋁合金產品質量往往達不到要求[11，12]。本文經過兩年的生產實踐，成功攻克用廢料生產8011單零箔的關鍵技術，單零箔的產品質量得到提升，實現8011單零箔的綠色循環生產。本文利用綠色循環法生產的鋁箔坯料（7.0mm）可生產0.01mm～0.02mm厚的單零箔，單零箔的性能、斷帶等質量問題得到有效的解決，產品質量、性能均滿足下游客戶的需求。本文主要介紹利用綠色循環法生產8011單零箔坯料的工藝流程以及過程中的質量控制，以期為鋁制品行業提供有效的參考依據。

1 設備介紹

本文主要從熔煉、鑄軋、綠色生產三個方面介紹我司利用綠色循環法生產8011單零箔的工藝流程，下面介紹本文鑄軋線的主要設備及其作用，如圖1所示。

圖1 鑄軋線主要設備

綠色循環法鑄軋線主要設備的作用如下：

熔爐的作用：添加廢料和中間合金，控制鋁水成分；一次除渣；在熔爐內部和外部設置抽煙設備，吸取熔煉過程中出現的煙塵，防止造成環境污染。

保溫爐的作用：除去鋁水中的氫離子，對熔爐中的鋁水進行二次除渣。

除氣箱的作用：內設轉子，通入高純度氬氣，除去鋁水中的游離氫離子，防止在軋制時形成氣道。

過濾箱的作用：過濾的最后一道工序，過濾掉鋁水中的粗大顆粒，防止鑄軋板中有粗大顆粒，導致后續軋制單零箔的過程中出現孔洞、夾渣。

前箱的作用：控制液面的高低，保證鑄軋的連續進行。

軋輥的作用：內設冷卻水通道，使鑄軋區的鋁水冷卻成固態鋁；配備噴火裝置，防止粘輥。

2 熔煉

2.1 成分調整

為保證8011單零箔的性能和質量，對國標GB/T-3190-2008規定的8011的成分重新規范，運用綠色循環法生產8011單零箔坯料的化學成分見表1。

表1 8011鋁合金成分調整表（質量分數/%）

2.2 投料熔煉

本文生產的8011單零箔坯料用的原料為生產過程中產生的廢料。廢料入爐時，遵循“先大后小”的原則，即裝爐時先裝大的鑄軋廢料，再加入小的冷軋廢料。待添加的廢料表面化平后進行攪拌，扒渣，攪拌和扒渣的時長高于20min，此過程不允許有大于5cm*5cm的浮渣。其次進行第一次精煉：熔爐中通入氬氣將精煉劑（西盛W-715-7）均勻噴入，靜置后扒渣，扒渣后鋁液表面呈鏡面。精煉溫度740℃～760℃，靜置時間≥20min，精煉劑用量1.2kg/t～1.5kg/t鋁。

然后取樣測試熔爐鋁水成分，根據表1規定的成分，經過計算添加中間合金，中間合金采用ω（Cu）=50%，ω（Fe）=75%，ω（Si）=95%的速溶硅，配料后靜置15～20min，靜置后進行電磁攪拌，攪拌的時長高于30min，保證合金元素在熔體中均勻分布。隨后進行第二次精煉，精煉劑用量0.6kg/t～1.0kg/t鋁，其它要求同第一次精煉一致。

2.3 導爐精煉

導爐前熔體的溫度控制在740℃～750℃下，將鋁水導入保溫爐。導爐10min之內開始第一次精煉：保溫爐中通過輸入氬氣將精煉劑均勻噴入，同時完成除氣除渣的過程。精煉過程中，鋁水溫度控制在720℃～740℃之間，保溫爐爐氣溫度控制在730℃～750℃之間，控制鋁液騰起的高度在10cm～20cm之間，精煉時間高于30min，靜置后進行扒渣，靜置時間高于20min。保溫爐第一次精煉結束后，6h之內進行第二次精煉除氣除渣，與第一次精煉的要求相同。

2.4 除氣箱除氣

保溫爐中經過兩次精煉后的鋁液通過流槽進入除氣箱，在除氣箱通入高純度的氬氣進行除氣，氬氣的氣體流量為35L/min～40L/min，轉子的轉速為480rpm～500rpm，除氣箱的清理時間間隔為6h。除氣過程中，保證除氣箱的溫度在710℃～730℃之間，鋁液中的氫含量不高于0.12mL/100g Al。

2.5 過濾箱除雜

鋁水通過除氣箱進行除氣后，進入過濾箱進行最后的除雜。為保證產品的質量，減少雜質對產品的影響，本文采用雙級過濾方式進行過濾，一級過濾片為30ppi，二級過濾片為40ppi，過濾箱溫度控制在690℃～720℃之間。為保證過濾箱的除雜效果，立板后，10天內更換過濾片（鑄軋線的熔體流量為25t/天-35t/天）。

2.6 晶粒細化

通過在鋁熔體中添加鋁鈦硼絲（AlTi5B1A），形成Al3Ti和B2Ti相化合物，成為非自發形核的核心，細化鑄軋組織。經過試驗驗證，當鈦絲的添加速度為13HZ～15HZ時，晶粒細化效果最好。同時，為防止鈦的沉積，本文將鈦絲添加點設置在除氣箱末端；同時提高鈦絲添加點的溫度，以便更好的發揮鈦絲細化晶粒的效果。

3 鑄軋

3.1 軋制參數

鑄軋步驟直接影響產品質量的好壞，從前箱到軋輥的工藝參數要嚴格控制。通過試驗，在鑄軋單零箔時，將前箱的溫度控制在693℃～697℃之間，鑄軋區的長度控制在52mm～55mm之間，輥縫控制在4.5mm～4.8mm之間，主機速度控制為710mm/min～730mm/min，軋制力為300T～700T，此時生產產品的效果最佳。

3.2 冷卻水

鑄軋區的鋁水接觸軋輥變為固態，因此冷卻水的質量直接影響到鑄軋晶粒的優劣。本文對冷卻水有嚴格的控制：冷卻水流量為98m3/h～102m3/h，冷卻水壓為0.4MPa～0.7MPa，冷卻水溫為30℃～45℃，冷卻水的硬度小于5mg/L，冷卻水的雜質含量等指標如表2所示。

表2 冷卻水雜質含量標準

3.3 坯料參數

鑄軋板成形是鑄軋的最后一道工序，這個過程主要控制板厚、板形、裂邊質量等。本文規定，8011單零箔的板厚公差控制在6.7mm±0.3mm之間，中凸度控制在0.3%～0.8%之間，兩邊差不高于0.03mm，熱板寬度為10mm～15mm，工藝裂邊不高于2mm，竄層不高于2mm，酸洗晶粒度為一級，嚴禁有中心層偏析、腐蝕、熱帶等影響產品質量的情況發生。

4 綠色循環生產

近年來，國家高度重視資源的綠色生產、可循環利用，我司用廢料鑄軋生產8011單零箔坯料，實現了鋁的重復循環利用，不僅具備顯著的經濟優勢，還具具備節約資源、保護環境等優點，受到政府政策的大力扶持。此外，在熔煉階段，本文采用均勻吸風煙罩，煙氣可直接回收到爐內，防止污染環境的情況發生；我司還為每臺熔爐配備除塵設備，熔爐除塵系統收集煙塵，并且將其集中處理排放，滿足綠色環保要求。

5 結論

我司運用綠色循環法生產8011單零箔坯料，能源消耗低，節約資源，綠色環保；生產的單零箔坯料發至下游客戶軋制0.01mm～0.02mm的封蓋箔，根據現場跟蹤以及客戶的使用反饋，得出結論：本文利用綠色循環法生產的單零箔坯料完全符合客戶需要，客戶生產順利，成品質量達標。