武子原
(東北輕合金有限責(zé)任公司,黑龍江 哈爾濱 150060)
馬塔爾科鋁業(yè)公司(Matalco Inc.)屬美國(guó)賈姆保羅集團(tuán)(Giampaolo Group),隨其第三個(gè)鋁重熔與圓鑄錠生產(chǎn)廠的投產(chǎn),成為北美最大的擠壓用鋁合金高端圓鑄錠生產(chǎn)企業(yè)。第三個(gè)工廠位于俄亥俄州洛德斯湯(Lordstown,OH),建設(shè)投資100 M美元,占地20 900 m2,圓鑄錠生產(chǎn)能力160 kt/a。所產(chǎn)圓鑄錠主要供生產(chǎn)建筑與結(jié)構(gòu)鋁材、汽車鋁材、電子裝備鋁材,以及其他鋁材。馬塔爾科鋁業(yè)公司的另兩個(gè)重熔鋁廠:一個(gè)位于加拿大安大略省的布拉姆普湯(Drampton,ON),一個(gè)位于俄亥俄州坎頓市(Canton)。三個(gè)工廠的圓鑄錠總生產(chǎn)能力316 kt/a。
45年前,邁克·吉姆保羅(Mike Giampaolo)創(chuàng)建了三M金屬公司(Triple M Metal LP),后來(lái)該公司成為北美最大的鋼鐵與有色金屬再生企業(yè)之一。邁克·吉姆保羅掌管吉姆保羅集團(tuán)公司多年并且是公司的主要股東。2004年,邁克·吉姆保羅與安東尼奧·吉姆保羅(Antonio(Tito)Giampaolo)投資50M美元在加拿大布拉姆湯市建設(shè)了馬塔爾科鋁業(yè)公司(Matalco Inc.),生產(chǎn)鋁合金擠壓用圓鑄錠。2010年,通過(guò)收購(gòu)撒卡爾鋁業(yè)公司(Thakar Aluminum Corporation),在坎頓鋁業(yè)公司建了第二條重熔-鑄造生產(chǎn)線;2011年3月完成了坎頓鋁業(yè)公司原有生產(chǎn)線現(xiàn)代化升級(jí)改擴(kuò)建,提高了生產(chǎn)效率,產(chǎn)品質(zhì)量也有所上升,總產(chǎn)能達(dá)60 kt/a,可鑄造直徑180 mm、203 mm、230 mm、254 mm、280 mm、305 mm的長(zhǎng)6 100 mm的圓鑄錠。
公司成立伊始就致力于生產(chǎn)擠壓和鍛造用鋁合金高端圓鑄錠,為加拿大、美國(guó)中西部和東北部地區(qū)鋁加工業(yè)服務(wù)。45年來(lái)公司一直遵循這種經(jīng)營(yíng)理念,洛德斯湯鋁業(yè)公司新生產(chǎn)線的建設(shè)從計(jì)劃運(yùn)作到建成投產(chǎn)歷經(jīng)了10年。
馬塔爾科鋁業(yè)公司為新生產(chǎn)線的選址走遍了密歇根州(Michigan)、印第安納州(Indiana)、賓夕法尼亞州(Pennsylvania )和俄亥俄州(Ohio),最后確定在俄亥俄州洛德斯湯市,征地4 048 m2,此地交通便利,鐵路直達(dá)廠區(qū),同時(shí)如果生產(chǎn)需要,還可以征用土地。建設(shè)工作于2014年9月破土開工,廠房建設(shè)與設(shè)備安裝歷時(shí)16個(gè)月。由于氣候不好,使建設(shè)工作延誤一些時(shí)日。鑄造車間21 000 m2,2016年3月設(shè)備安裝到位, 6月投產(chǎn)。至此,馬塔爾科鋁業(yè)公司共有5條圓錠鑄造生產(chǎn)線。所有裝備達(dá)到世界先進(jìn)水平,不但運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)成本較低,而且安全工作達(dá)到了更高的水平。
馬塔爾科鋁業(yè)公司在生產(chǎn)中用了盡量多的廢鋁,原鋁用量約占25 %,同時(shí)廢鋁都是在以工廠為坐標(biāo)半徑800 km的范圍內(nèi)收購(gòu)的,其他原材料的采購(gòu)也不超此范圍。對(duì)廢料的收購(gòu)有著嚴(yán)格的規(guī)定,廢料進(jìn)廠后,進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)處理,對(duì)6×××系鋁合金廢料按合金牌號(hào)細(xì)分管理。公司還與用戶簽署了廢料返回協(xié)議,返回的廢料品質(zhì)高,幾乎不含異種金屬與合金。挑選出來(lái)的不適合公司回爐的廢鋁賣給其他回收企業(yè)。廢鋁預(yù)處理對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益起著非常重要的作用,是一道很關(guān)鍵的工序。
馬塔爾科鋁業(yè)公司在廢料管理方面還有兩點(diǎn)值得一提:一是與其姊妹企業(yè)——三M金屬公司有著密切的關(guān)系,把不適合本廠用的廢料轉(zhuǎn)給該公司,它是一個(gè)回收鋼鐵、鋁、銅、鋅等廢料的企業(yè);二是支持能源與環(huán)保方面的一切法規(guī)與條例(LEED?,Leadership in Energy and Environmental Design),并認(rèn)真貫徹執(zhí)行。
在廢料區(qū),有一臺(tái)德國(guó)拉克威茲工業(yè)公司(Rackwitz Industrieanlagen GmbH,RiA)的裝料車,沿著軌道運(yùn)行,將原料加入爐內(nèi),有2臺(tái)熔煉爐,裝料車上有車載秤,工作人員觀看顯示屏就知道加了多少料。第一臺(tái)爐子可以熔煉長(zhǎng)的與有油漆的廢料。第二臺(tái)爐的容量25 t,裝有機(jī)械泵系統(tǒng),主要用于熔化切屑之類的廢碎料。兩臺(tái)爐均采用拉克威茲工業(yè)公司扒渣機(jī)扒渣。
兩臺(tái)各25 t的保溫爐是GNA公司提供的,一臺(tái)是傾動(dòng)式的,另一臺(tái)是固定式的,但裝有熔體泵。一旦經(jīng)過(guò)化驗(yàn)認(rèn)為合格后,放出熔體,經(jīng)Pyrotek SNIF SHER P-180 UiT除氣系統(tǒng)過(guò)濾凈化處理,SNIF系統(tǒng)可向熔體內(nèi)通入氬氣,以除去氫和一些雜質(zhì),然后熔體流入鑄造機(jī),但在進(jìn)入鑄造機(jī)之前,熔體還要經(jīng)德雷奇(Drache)陶瓷泡沫過(guò)濾(CFF)箱,以清除雜質(zhì)。
馬塔爾科鋁業(yè)公司還有2臺(tái)原鋁錠烘干爐,以除去原鋁錠表面上的水分,以免熔煉時(shí)發(fā)生爆炸事故。此外,還有1臺(tái)圓形熔渣回轉(zhuǎn)處理爐,熔煉熔劑公司(Melting Solutions)提供。為了維護(hù)熔煉區(qū)的環(huán)保設(shè)有集塵室(baghouse),一個(gè)小的集塵室是處理回轉(zhuǎn)爐排放的氣體,另一個(gè)大的集塵室用于處理熔煉爐排放的氣體,這兩套凈化系統(tǒng)都是米克羅普爾/尼德曼(Mikropul/Nederman)公司制造的。
立式鑄造系統(tǒng)是美國(guó)瓦格斯塔夫公司(Wgstaff)設(shè)計(jì)制造的(參見圖1),有4個(gè)鑄造平臺(tái),可鑄造直徑180 mm、203 mm、254 mm、305 mm,長(zhǎng)7 620 mm的圓鑄錠。φ180 mm鑄錠的鑄造平臺(tái)上有90個(gè)鑄模,是北美最大的鑄造平臺(tái)。每次鑄造完成后,鑄造平臺(tái)可以傾斜升起,以便檢查設(shè)備使用情況和清理鑄模,而鑄造的鑄錠則被一排又一排地吊運(yùn)置于堆置場(chǎng),以便檢查。
圖1 新的立式鑄造系統(tǒng),可鑄造7 620 mm長(zhǎng)的圓鑄錠Fig.1 New vertical casting system which can cast billets of 7 620 mm in length
在立式鑄造時(shí),鑄造速度與冷卻水的流速必須處于精準(zhǔn)的平衡狀態(tài),才能鑄出高品質(zhì)的鑄錠以及確保萬(wàn)無(wú)一失的安全。由于設(shè)備精良且操作人員訓(xùn)練有素,所以從未發(fā)生過(guò)漏鋁現(xiàn)象,如果發(fā)生,工人會(huì)立即用釬塞堵住出鋁口?,F(xiàn)在公司還采用了自動(dòng)釬塞堵口系統(tǒng),具有很高的靈敏度,將安全工作提升到了一個(gè)新的高度。
鑄錠都必須進(jìn)行均勻化處理,在均勻化處理之前,鑄錠還要逐根進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)。均勻化處理區(qū)共有4臺(tái)批量處理爐、2間冷卻室、3個(gè)鑄錠堆放區(qū)(參見圖2)。均勻化爐內(nèi)有3個(gè)溫度控制區(qū),爐的容量254 t/臺(tái)。爐的頂部裝有空氣循環(huán)風(fēng)機(jī),每一區(qū)各有1臺(tái)。爐頂可以移動(dòng),以調(diào)節(jié)空氣流動(dòng)大小,確保熱量傳輸處于最佳狀態(tài)。冷卻室有3臺(tái)風(fēng)機(jī),位于室的側(cè)面。均勻化線的各工序(包括運(yùn)輸車的進(jìn)出)都是自動(dòng)化運(yùn)行,圓鑄錠冷卻到設(shè)定溫度后,由小車運(yùn)至鋸切區(qū)。一切工作全都按設(shè)定程序自動(dòng)完成,實(shí)際上不需要人員手工干預(yù)。
圖2 圓鑄錠均勻化區(qū)Fig.2 Homogenization zone of billets
圓鑄錠的所有運(yùn)輸裝備,從鑄造、吊出鑄錠、運(yùn)到均勻化處理區(qū)、再運(yùn)到鋸切機(jī)的全部裝備都是先進(jìn)動(dòng)力公司(Advanced Dynamics Corporation)提供的。超聲探傷設(shè)備是奧利姆普斯公司(Olympus)制造的,共有3臺(tái)自動(dòng)化鋸切機(jī),其中2臺(tái)可鋸切長(zhǎng)420 mm~7 315 mm的鑄錠,第三臺(tái)鋸幾乎可以鋸切任何長(zhǎng)度的鑄錠,最短的為216 mm,用于鍛造工件。鋸切好的錠坯自動(dòng)化堆垛起來(lái),并用塑料帶自動(dòng)化打捆,以便發(fā)運(yùn)。
簡(jiǎn)要地介紹了北美馬塔爾科鋁業(yè)公司的概況,這是一個(gè)鋁合金擠壓與鍛造用圓錠專業(yè)鑄造企業(yè)。其特點(diǎn)是:安全工作扎實(shí),自動(dòng)化程度高,廢料用得多,超過(guò)75%。這些都值得我們學(xué)習(xí)。新建企業(yè)可以考慮建這樣的企業(yè)或項(xiàng)目。
順便多說(shuō)一句,不要把擠壓用圓錠(billet)再說(shuō)成“棒(bar,rod)”了,應(yīng)該用標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定的術(shù)語(yǔ)。