趙海東

(中冶東方工程技術(shù)有限公司，山東 青島 266555)

Hazelett節(jié)能工藝探討

趙海東

(中冶東方工程技術(shù)有限公司，山東 青島 266555)

Hazelett工藝是我國(guó)近年引進(jìn)的鋁板帶連鑄連軋新工藝，具有節(jié)能、降耗和低生產(chǎn)成本特點(diǎn)。結(jié)合國(guó)內(nèi)首條已投產(chǎn)Hazelett生產(chǎn)線的節(jié)能功效，并和傳統(tǒng)半連續(xù)大扁錠生產(chǎn)法、鑄軋法生產(chǎn)鋁板帶能耗方面進(jìn)行比較，得出Hazelett工藝是目前最節(jié)能的鋁板帶生產(chǎn)工藝。在當(dāng)前鋁板帶市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，最適宜在電解鋁廠旁建設(shè)投資少、見效快和具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的鋁板帶生產(chǎn)線。

Hazelett工藝；鋁板帶生產(chǎn)線；大扁錠法；鑄軋法；節(jié)能降耗

0 引 言

河南某鋁加工企業(yè)2008年簽訂國(guó)內(nèi)首條Hazelett鋁板帶連鑄連軋生產(chǎn)線，自投產(chǎn)以來(lái)節(jié)能功效突出。下面綜合論述整條生產(chǎn)線工藝節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)和設(shè)計(jì)之初采用的節(jié)能措施，并通過(guò)不同鋁板帶生產(chǎn)工藝節(jié)能方面比較，突出在當(dāng)前市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，Hazelett鋁板帶連鑄連軋生產(chǎn)線，節(jié)能明顯[1]，是具有發(fā)展前景的鋁板帶生產(chǎn)工藝。望能夠借鑒并大力推廣。

1 Hazelett生產(chǎn)線簡(jiǎn)介

Hazelett生產(chǎn)線是一條連續(xù)鑄造、連續(xù)熱軋的緊湊式生產(chǎn)線。生產(chǎn)線以Hazelett雙鋼帶鑄造機(jī)為核心，將熔煉工藝和熱軋工藝串聯(lián)在一條連續(xù)生產(chǎn)線上，改變了傳統(tǒng)半連續(xù)鋁板帶生產(chǎn)工藝，類似于鋼鐵行業(yè)ASP或ESP或CSP生產(chǎn)線。國(guó)內(nèi)尚屬首次采用Hazelett連鑄連軋生產(chǎn)鋁板帶工藝，同時(shí)也填補(bǔ)了我國(guó)鋁板帶生產(chǎn)的一項(xiàng)空白。具體工藝流程見圖1。

圖1 電解鋁廠到熱軋卷工藝流程圖

河南Hazelett連鑄連軋生產(chǎn)線主要工藝設(shè)備配置為：4臺(tái)120 t鋁液混合爐→三轉(zhuǎn)子在線除氣→雙陶瓷泡沫過(guò)濾→1臺(tái)Hazelett雙鋼帶鑄造機(jī)→3機(jī)架熱連軋機(jī)→雙卷取機(jī)。其中4臺(tái)120 t鋁液混合爐以59 t/h的速度連續(xù)給Hazelett鑄造機(jī)供鋁，4臺(tái)混合爐配置了底置式ABB電磁攪拌器和爐內(nèi)單轉(zhuǎn)子HD-2 000精煉裝置，并采用液壓傾動(dòng)真空罐向爐內(nèi)兌高溫電解鋁液。整條生產(chǎn)線年產(chǎn)量為30萬(wàn)t合格鋁板帶[2]。

2 Hazelett工藝節(jié)能顯著

目前，鋁板帶生產(chǎn)有傳統(tǒng)的大扁錠生產(chǎn)法、鑄軋法和Hazelett連鑄連軋法3種。大扁錠法也稱半連續(xù)法，是將合格鋁液半連續(xù)鑄造成大扁錠，經(jīng)鋸切、頭尾和銑面后，再二次加熱②，然后送熱粗軋和熱精軋最后送冷軋。鑄軋法是將合格鋁液?jiǎn)螤t次連續(xù)鑄造成厚6～8 mm鋁帶卷，然后冷軋。3種工藝比較，Hazelett法是將多爐合格鋁液經(jīng)Hazelett鑄造機(jī)連續(xù)鑄成一定規(guī)格鋁坯(厚: 16～25 mm,寬1 650～2 000 mm)，經(jīng)弧形輥道直接將高溫鋁坯連續(xù)熱送入熱軋機(jī)，經(jīng)多機(jī)架熱軋成鋁帶或者鋁卷，熱軋板卷通常為1～8 mm厚，部分可直接銷售，其余送冷軋進(jìn)一步壓延。鋁板帶3種工藝路線見圖2。

從圖2中可見，Hazelett工藝生產(chǎn)鋁板帶省去了大扁錠法鑄錠的切頭、切尾、銑面和二次加熱鑄錠的中間工序，成品率為96 %～98 %，而大扁錠產(chǎn)品率為92 %?？梢奌azelett工藝成品率比大扁錠工藝提高約5 %。按照年產(chǎn)30萬(wàn)t鋁板帶產(chǎn)品，Hazelett工藝比大扁錠工藝年節(jié)約投料量為1.5萬(wàn)t。同時(shí)Hazelett工藝也省去鑄坯二次加熱的能耗，按照年產(chǎn)30萬(wàn)t鋁板帶產(chǎn)品，比大扁錠工藝生產(chǎn)(每噸加熱能耗按照160元計(jì)算)年節(jié)能折合人民幣約4 800萬(wàn)元。

和鑄軋法相比，主要體現(xiàn)在年產(chǎn)量和產(chǎn)品厚度的不同。單條Hazelett生產(chǎn)線年產(chǎn)量為30萬(wàn)t，產(chǎn)品厚度1～8 mm，其中1～2 mm厚產(chǎn)品可直接外銷不用再經(jīng)冷軋。單條2 000 mm寬鑄軋線年產(chǎn)量不足10 000 t，產(chǎn)品厚度6～8 mm。和單條Hazelett生產(chǎn)線相比，同樣的年產(chǎn)量鑄軋線需要重復(fù)建設(shè)約30條生產(chǎn)線，這樣不僅浪費(fèi)土地，投資又大。再有Hazelett連鑄連軋工藝可以幾天連續(xù)生產(chǎn)(可以連續(xù)生產(chǎn)3～4天)，不同于鑄軋法單爐次生產(chǎn)。成品率高于鑄軋法。

圖2 鋁板帶3種工藝路線

3 Hazelett生產(chǎn)線采用電解鋁液

鋁是高耗能金屬，黑度低，熔化時(shí)要消耗大量能源。采用成本較低的潔凈能源天然氣來(lái)熔鋁，噸鋁消耗約96 m3的天然氣，每標(biāo)立方米按照3.7元計(jì)算，僅此一項(xiàng)噸鋁需要355.2元。初步估計(jì)熔化1 t鋁需要總成本約420元。而河南鋁加工廠采用附近電解鋁廠的高溫電解鋁液為主要原料，用真空罐汽運(yùn)到爐前。兌入總爐容量的85 %～90 %，省去了向爐內(nèi)輸入大量的燃料來(lái)熔化鋁。同時(shí)也減少了燃燒污染物的排放。年產(chǎn)30萬(wàn)t鋁板帶，采用85 %的電解鋁液比采用固體料年節(jié)約天然氣2.59×107 m3，年節(jié)約9千多萬(wàn)元。

4 采用液壓傾翻真空罐兌鋁

每臺(tái)120 t矩形混合爐爐側(cè)設(shè)有1個(gè)自動(dòng)密閉兌鋁口，在兌鋁時(shí)密封蓋打開，其余期間密閉。兌鋁口旁設(shè)有1套液壓傾翻真空罐臺(tái)架，用跨內(nèi)冶金吊車吊運(yùn)真空罐到臺(tái)架上，自動(dòng)聯(lián)鎖打開密封蓋，均勻傾翻臺(tái)架，將高溫電解鋁液兌入爐內(nèi)。然后臺(tái)架勻速回位到水平，入鋁口密封蓋蓋好，吊車起吊空真空罐到專運(yùn)汽車上，兌鋁完成。整個(gè)過(guò)程自動(dòng)完成，不需要工作人員靠近，安全便捷。這種兌鋁方式減少鋁液和空氣的接觸時(shí)間，避免高溫鋁液氧化，同時(shí)也降低兌鋁過(guò)程鋁液溫降，安全不污染環(huán)境[3]。和打開爐門兌鋁相比，完全避免了爐膛熱能散失和冷空氣氧化爐內(nèi)高溫鋁液。初步測(cè)量，采用液壓傾翻兌鋁方式，兌鋁過(guò)程中鋁液溫降為～15℃，比爐門兌鋁溫降減少10℃(爐門兌鋁溫降平均為25℃)。采用液壓傾翻爐側(cè)兌鋁，安全又節(jié)能。

5 混合爐采用電磁攪拌

4臺(tái)120 t混合爐配置了2套底置式電磁攪拌器。每臺(tái)混合爐在1個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行3次攪拌，1次在鋁液裝入爐容量的2/3時(shí)；1次在裝料完成，第一次扒渣前；最后一次在等待鑄造前。每次攪拌15 min,靜置30 min。通過(guò)電磁攪拌，加快了固體料和高溫電解鋁液的混勻時(shí)間，縮短熔煉周期約30 %[4]，攪拌也使鋁渣減少并聚集在中央，縮短了扒渣操作時(shí)間，提高生產(chǎn)效率約20 %[4]，最主要的是均勻的鋁液成分和溫度，提高了鋁板帶質(zhì)量。和未采用電磁攪拌比較，每爐渣量減少約20 %[4]，混合爐冶煉周期縮短約40 min，節(jié)能約15 %[4]。

6 3種工藝直接能耗比較

3種工藝直接能耗比較前提：3種工藝采用相同比例的電解鋁液和配料制度，生產(chǎn)1～2 mm厚，重量為1 kg鋁板帶消耗的能量MJ (單位：百萬(wàn)焦耳)。Hazelett工藝生產(chǎn)需要熔煉和連鑄連軋就能達(dá)到1～2 mm。鑄軋需要經(jīng)過(guò)熔煉、連續(xù)鑄造、冷軋才能達(dá)到1～2 mm。而大扁錠生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)熔煉、半連續(xù)鑄造、切頭、切尾、銑面、二次加熱、熱粗軋、熱精軋和冷軋才能達(dá)到1～2 mm厚的鋁板帶。

統(tǒng)計(jì)每道工序的能耗。3種工藝熔煉能耗大致相同0.460 MJ[5]，Hazelett法鑄造能耗0.246 MJ[5]，熱連軋能耗1.091 MJ[2]，Hazelett法總能耗為1.797 MJ。鑄軋法連續(xù)鑄造能耗0.262 MJ[5]，冷軋能耗1.309 MJ[5]，鑄軋法總能耗為2.031 MJ。大扁錠法半連續(xù)鑄造能耗0.123 MJ[5]，鋸切和銑面能耗0.185 MJ[5]，熱粗軋能耗1.000 MJ[5]，熱精軋能耗1.091 MJ[5]，冷軋能耗0.655 MJ[5]，大扁錠法總能耗為3.054 MJ。由以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，采用相同的入爐原料，生產(chǎn)1～2 mm厚，重量為1 kg鋁板帶，大扁錠法消耗的能量是Hazelett法1.7倍；鑄軋法消耗的能量是Hazelett法1.13倍。一條年產(chǎn)30萬(wàn)t Hazelett鋁板帶生產(chǎn)線，直接年能耗約5.391×108MJ，折成電能1.4975×108kW·h。每度電按照0.45元計(jì)算，年產(chǎn)30萬(wàn)t 1～2 mm厚鋁板帶Hazelett連鑄連軋工藝比大扁錠要節(jié)約471萬(wàn)元，比鑄軋法要節(jié)約8.76萬(wàn)元。

7 結(jié) 語(yǔ)

Hazelett工藝是我國(guó)近年引進(jìn)的鋁板帶連鑄連軋新工藝，具有節(jié)能降耗、布置緊湊、噸鋁成本低、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)等特點(diǎn)，采用電解鋁液為主要原料，節(jié)能顯著，特別適應(yīng)于在電解鋁廠旁建設(shè)。

[1] 馬道章.節(jié)能降耗—哈茲列特鋁板帶連鑄連軋工藝[J].上海有色金屬，2006，27(1)：18-19.

[2] 馬道章.哈茲列特工藝在鋁板帶連鑄連軋應(yīng)用中若干問(wèn)題的探討[J].鋁加工，2005，3(162)：19-20.

[3] 陳文靜.簡(jiǎn)述電解鋁液真空臺(tái)包轉(zhuǎn)注入爐的幾種方式[J].有色金屬加工，2015，44(4)：12-15.

[4] 吳旭龍.電磁/永磁攪拌器在熔鋁爐上的應(yīng)用及比較[J].有色金屬加工，2008,37(3)：24-25.

[5] 大衛(wèi)·哈茲列特.采用哈茲列特工藝生產(chǎn)鋁板帶—節(jié)能又環(huán)保[J].中國(guó)鋁業(yè)，2007,(12)：8-15.

Discussion on Energy Saving Technology of Hazelett

ZHAO Haidong

(Beris Engineering and Research Co. Ltd,Qingdao,Shandong 266555,China)

Hazelett process is a new technology of aluminum strip continuous casting and rolling in China in recent years, which has the characteristics of energy saving, reducing consumption and low production cost. Comparing the energy saving performance of the first Hazelett production line put into production with that of traditional semicontinuous ingot production method and casting-rolling method,it can be concluded that Hazelett process is currently the most energy-saving process of aluminium plate and strip production.In the aluminum plate and strip market and economic environment, it is very wise and appropriate to establish the aluminium plate and strip production lines with less investment,higher efficiency and market competitiveness near electrolytic aluminum plants.

Hazelett process; slab ingot method; casting-rolling method; electrolytic aluminum liquid; energy saving and consumption reducing

2016-01-16.

趙海東(1977-)，男，山西人，高級(jí)工程師.主要研究方向：鋼鐵冶金、有色冶金設(shè)計(jì).

TG335.13

B

1004-2660(2016)01-0014-03