铝铸轧机与热轧机的应用对比

铝铸轧机与热轧机的应用对比

以及在未来市场的发展

上海捷如重工机电设备有限公司盛春磊

摘要：本文简要概述了铝铸轧机与热轧机各自的工艺技术特点，描述了铝铸轧机的研制开发现状，并将铝铸轧机与热轧机进行了应用对比和坯料性能对比。通过分析对比和市场展望，认为铝铸轧技术与工艺的进一步开发研制，为铝铸轧机的应用开拓了生存和发展空间。

近50年来，在铝板带轧制产品工业领域中，连续铸轧工艺已经被广泛应用于生产卷材，大约有80%以上的板、带、箔都可以用较低成本的双辊式连续铸轧板带坯或连铸连轧板带坯进行冷轧生产，这种一步到位的工艺配置对不想投资大型热轧工厂的企业来说是一个极好的机会。

一、铝铸轧机与热轧机概述

1. 铸轧方法分类及各自工艺技术特点

铝铸轧机按轧制形式分为：连续铸轧（双辊铸轧）、连铸连轧。按开发进程又分为三种类型：第一代铸轧机（标准型铸轧机）、第二代铸轧机（超型铸轧机）、第三代铸轧机（超薄快速型铸轧机）。第一代铸轧机是美国亨特工程公司于上世纪60年代初研发的，辊径在600mm左右，我国华北铝业有限公司于上世纪80

年代初研制成第一代铸轧机。第二代铸轧机辊径约为900mm，由于辊径加大，因而铸轧辊刚度和熔体凝固区长度都相应地有所增加，生产板带坯宽度有了较大增加。第三代铸轧机是亨特工程公司（现为意大利法塔·亨特公司）与原法国普基公司研究开发的，铸轧速度≥10m/min，产品最薄厚度为1mm。

连续铸轧法单机产量较小，一般不超过1万吨，经济规模在0.5～3万吨之间。连铸连轧与双辊连续铸轧相比，由于液穴加深，结晶器加长，因此可以生产的合金范围大大拓宽。在今天蓬勃发展的铝加工技术中，特别是在“ 1＋3”、

“1＋4”铝热连轧技术不断应用于工业生产的情况下，连铸连轧工艺依然具有旺盛的生命力，其工艺革新和设备优化具有广阔的空间。

2. 热轧方法分类及各自工艺技术特点

按产品可将铸锭热轧机分为：厚板专用的、航空用的、民用普通的；按粗轧机及单机架热轧机轧辊多少可分为2辊及4辊两种；按卷取方式可分为单卷取及双卷取。

单机架双卷取热轧机是将粗精轧合二为一，这种轧机除生产罐料冷轧带坯的成本竞争力较弱以外，可生产铝合金的所有板带材。

热粗-精轧生产线，即（1+1）式热轧生产线，由1台2辊或4辊粗轧机与1台4辊热精轧机组成。多机架热连轧生产线，由1台可逆式热粗轧机或外加1

台热中轧机与2机架～6机架串联的热精轧机组成，其特点是产量大、工艺稳定、生产率高、产品品质高且稳定、板形优良等特点，可生产所有铝合金板带材，是生产铝及铝合金冷轧用带坯的主流。

目前，新上项目采用的热轧生产方式通常是单机架双卷取热轧、双机架双卷取热轧、1+X热连轧、1+1+X热连轧。

二、铝铸轧机与热轧机在国内外的应用情况

1. 铸轧坯料在国内外的应用对比及铸轧生产与产品性能对比

过去，在传统热轧生产线的提倡者和连续板带铸轧机的支持者之间存在着有关铸轧金属质量的争论，铸轧金属规格、带坯厚度、生产效率以及产品性能的制约多少限制了铸轧坯料的生产发展。20世纪90年代下半期，薄规格铸轧工艺的发展给连续铸轧带来一个新的生命期。通过对连续铸轧机关键元件：金属流嘴，轧辊冷却系统，轧辊润滑油以及控制系统等进行重大改进，并通过更佳的工艺控制参数实现了铸轧更轻规格、更薄更宽带坯的目标，同时也带来了板带质量连贯性方面的重大改进，拓展了铸轧坯料的使用空间。

意大利法塔·亨特工程公司开发出的新型超薄高速辊式铸轧机，以及新型Jumbo 3CM连续铸轧机证明了铸轧设备有能力生产出完全适合下游冷轧的高品质产品。最近在美国Norandal Quantum Leap项目中，4套铸轧机向一台24吨2300mm 宽的超现代化6倍高速冷轧机供料，冷轧机以最高速度轧制，再一次论证了铸轧产品所具有的高品质。

铝箔用。这是迄今为止世界上可生产的最宽铸轧带坯，其铸轧机铸轧辊的辊身宽度至少为2600mm。

② Jumbo 3CM铸轧机的开发

原普基铝业公司的双辊高速减薄铸轧研究计划始于1991年，于1994年开始设计工业生产用的Jumbo 3CM 2020mm薄带坯铸轧机，并于1996年使该铸轧机投入运行。

在3CM铸轧机中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，研制出新型的供料嘴材料，采用了新型的真空成型耐火材料。这种铸轧机可自动在最优化条件下生产，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，另一方面又能保证优等质量，不会产生不允许的任何缺陷。

③Fastcast（Dynamic Stripcaster）铸轧机的开发

戴维公司最早与牛津大学合作在实验室小型试验机上进行高速薄带坯铸轧项目的试验，利用数学模型和过程模拟探索高速薄带坯铸轧的工艺。1992年在一台改造过的双辊铸轧机上进行中间试验，1994年开始建造一台四重结构的高速薄带坯铸轧机，1995年该铸轧机投入运行。

该铸轧机采用支承辊驱动方式，同时装有铸轧辊液压正、负弯辊装置、动态倾斜装置用于控制板型。铸轧机还配备了先进的非接触式激光液面高度控制系统、Davy21系统、动态板型辊（DSR）等。整个辅助装置采用PLC进行监控。

目前电磁铸轧技术也已在国际通用的两种结构铸轧机（亨特式、3C式）上获得工业应用。

此外，连铸连轧技术正在向薄型化、高精度和高速方向发展。美国已研制出可生产宽2200mm、厚2.0mm铸轧带材、速度15m/s以上的连铸连轧生产线，可减少或省却冷轧过程，为铝箔轧机直接供坯料，有的甚至可作为易拉罐的毛坯料。

我国铝带坯连续铸轧技术的研究开发工作是从20世纪60年代初在东北轻合金有限公司开始的，1981年开始在华北铝业有限公司进行铝带坯连续铸轧商业化生产。1998年中南大学开始在华北铝业公司研究高速铸轧技术，取得了许多可喜成果。此外，我国从20世纪90年代开始研究电磁铸轧技术，也取得了一些成绩。