世界铝厚板系统的建设与改扩建

2003年以来,世界铝合金厚板工业在航空市场与交通运输需求的拉动下纷纷对其生产线进行改建或扩建,或甚至建设新工程项目。世界上有10个国家生产铝合金厚板,除日本外,其他国家都对其生产系统进行不同程度的改扩建,中国除对已有的生产线进行扩建外,还在建设一项新的大型厚板工程。本文对这些工程作了扼要的介绍。     

国内外铝合金厚板项目建设概况

自2005年以来,全世界掀起了铝及铝合金厚板系统改、扩建与新建热潮,起源于美国,将终止于中国.工业发达国家多是改扩建,而在发展中国家则多是新建项目,改扩建内容的核心是增加高技术的辊底式固溶处理炉.发达国家的这轮改扩建工作可于2008年结束,而中国的新建项目则可能要延续到2012年.截止到2007年底,全世界生产铝及铝合金厚板的有13个国家共18家企业,总生产能力约1 050 kt/a.工业发达国家厚板的生产能力经过改扩建后约增加了50%,而中国仅中铝东北轻合金有限责任公司与西南铝业(集团)有限责任公司的新建项目在2009年末完成后,形成的新生产能力就是原来生产能力的9倍,中国将成为全球厚板产能最大者.厚板市场容量有限,进入此领域的投资者在项目规模、建厂时间、建厂地点等方面应做充分的论证与规划.对厚板生产技术不可低估.中国还宜建铸造厚板项目与厚板深加工中心.     

世界典型铝合金厚板生产企业(1)

铝合金厚板是指厚度大于6 mm的平轧产品,凡是有铸锭热轧机的企业都可以生产厚板,但要生产航空级厚板则要有固溶处理炉、退火/时效炉、预拉伸机、超声探伤线、辊矫机、平板压床、精密锯床与裁切机,等等。厚板生产能力通常是指这些设备的生产能力。截至2012年12月,全世界可生产航空级铝合金厚板的企业有23个;中国有5个,生产能力230 kt/a,占世界总生产能力776 kt/a的29.6%。2012年全球有辊底式铝合金厚板固溶处理生产线32条,厚板预拉伸机约30台。航空航天铝合金厚板的最大长度36 m、最大宽度3 500 mm,最大厚度120 mm。本文篇幅较长,全文分为三篇刊出,本篇内容除概述之外,简要介绍美国铝业公司达文波特轧制厂、肯联铝业公司雷文斯伍德轧制厂、凯撒铝业公司特伦特伍德轧制厂的主要生产设备、生产工艺和特色产品等等。     

俄罗斯铝业公司引进航空厚板热处理炉

据美刊《LMA》2006年6月期报道，俄罗斯铝业公司（Rusal）于今年2月份与美国塞科／瓦威克铝业公司（SECO／Warwick Aluminum Grap.）签订了一份合同，将从后者引进3台高技术铝合金热处理炉，2台时效炉，1台时效／退火炉，用于处理航空航天铝合金厚板。     

东轻公司将引进世界第二大厚板拉伸机与辊底式固溶处理炉

东北轻合金有限责任公司为配合3900min热粗机的建设，将引进二台中厚板预拉伸机：一台100MN的，一台60MN的。加上原有40MN级的一台，形成了一个搭配合理的拉伸机组。看来这么大拉伸力的装机水平最高的拉伸机只有德国西马克公司（SMS）能担此设计与制造重任。     

美铝贝拉亚卡利特瓦铝业公司厚板固溶处理炉2006年底投产

美国铝业公司（Alcoa）在收购了俄罗斯铝业公司（Rusal）的贝拉亚卡利特（Belaya Kalitva）铝加工厂之后，将其改名为美铝拉亚卡利特瓦铝业有限公司，是美铝在俄罗斯的两个独资的铝板带公司之一，并正在对其改扩建，首先是扩大航空航天铝合金厚板的热处理生产线，以生产俄罗斯航空工业所需的高端可热处理强化的铝合金厚板生产能力。这条辊底式厚板固溶处理炉是奥地利埃布纳工业炉有限公司（EBNER-Industrieofenbau）设计制造的，估计于2006年底投产。     

巴西铝业公司圣保罗轧制厂全球最大带坯铸轧厂

随着2台新的Ф1150m／n×2300mm Jumbo3CM双辊式铝带坯铸轧机于2006年底的投产，巴西铝业公司（Companhia Brasileirade Aluminio，CBA）圣保罗州铝厂（Aluminio in Sao-Paulo State）成为全世界最大的双辊式铝带坯连续铸轧厂，创造了此领域的三项世界记录：     

世界典型铝合金厚板生产企业(3)

本篇是全文的第三篇,介绍英国基茨格林铝业公司、意大利富西纳轧制厂、俄罗斯美铝贝拉亚卡利特瓦铝业有限公司、俄罗斯缅斯克-乌拉尔斯基铝加工厂、罗马尼亚阿卢罗铝业公司、日本古河-斯凯铝业公司福井轧制厂、日本神户钢铁公司真冈轧制厂,以及中国的铝合金厚板生产企业的主要设备、生产工艺和特色产品等等。     

世界典型铝合金厚板生产企业(2)

本篇是全文的第二篇,介绍德国科布伦茨轧制厂、肯联铝业公司法国伊苏瓦尔轧制厂、奥地利金属公司轧制公司、南非休内特铝板公司的主要生产设备、生产工艺和特色产品等等。     

辐射管加热辊底式炉在中厚板热处理中的应用

在简要叙述热处理炉型基础上,介绍了包钢3800 mm中厚板热处理生产线的工艺流程,并对辐射管加热辊底式热处理炉先进应用实例进行详细叙述.全炉分为24个温度控制区,采用分段预置模块式炉体、ON-OFF脉冲控制自预热式烧嘴和无水冷耐热钢辊等,使钢板烧损率比传统炉型降低3％,单位燃气消耗量降至1373 kJ/kg,年节约成本400余万元,采用可靠性高的SIEMENS S7 400自动控制系统和PCS 7可编程序软件,对热处理过程进行在线优化及管理,使钢板任意点出炉温度与目标温度偏差小于15℃,长度和宽度方向上温差小于±10℃.该炉自投产以来,月最高产量达到2.3万吨,远超原设计目标,热处理钢板合格率达到98％以上.     

Al-Zn-Mg-Cu合金厚板固溶热处理工艺研究

研究了不同固溶热处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu合金时效厚板力学性能、电导率、耐蚀性能的影响.同时借助于光学金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等分析手段对合金的微观组织进行观察,并结合试验数据进行分析,确定合理的固溶热处理工艺.     

炼钢厂大包滑板液压控制系统的改造

针对炼钢厂大包水口滑板电动缸控制故障频繁,维修成本高等问题,设计了一套新的钢包水口滑板控制系统,将电驱动改为液压驱动,用于宝钢二炼钢1 450 mm板坯连铸机改造,使用情况表明:该系统工作可靠,运行平稳,使用维修方便。     

中厚板激光焊接跟踪系统设计

设计了一种DSP+PLC架构的焊缝激光跟踪系统,采用DM642芯片作为图像处理引擎,以西门子S7-200作为系统的主控单元和伺服电机的控制驱动单元简化了跟踪系统的复杂性.通过PLC主控命令设置焊接参数,能使跟踪系统适应不同焊接工艺的需要.DSP与PLC采用工业标准的MODBUS协议的RS485串行通信,采用最高波特率进行通信,减少了数据传输时间和PLC的MODBUS响应时间.采用了一种快速有效的图像二值化阈值的提取方法,并利用图像二值化处理进行初步滤波,再通过针对高亮度像素的选择性中值滤波,急剧减少了图像滤波的计算量,降低了中值滤波时间.并设计了针对中厚板件焊接的图像处理优化方法,用粗略的投影算法逐步提取出焊缝的关键区域,能减少图像处理区域面积,为进行更加详细的焊缝特征点提取算法节约了处理时间,促进了焊缝跟踪系统的实时性响应.     

Cu-Ni合金B10厚板焊接工艺

针对FPSO船建造中所需管系及附件的结构形式及对焊接的要求,采用SMAW、TIG焊、自动MIG焊和半自动MIG焊四种焊接方法进行了B10厚板的焊接工艺试验,对其焊接接头内部质量、力学性能、工艺过程进行了对比分析,四种焊接方法均能实现B10厚板的焊接,但各有优缺点,可根据生产情况合理选用.采用试验确定的焊接工艺进行了φ914 mm×19 mm/1.5D弯头的焊接,制作的弯头达到了产品的质量要求.     

热处理对TC4钛合金厚板组织和性能的影响

采用正交试验方法,研究了不同热处理制度对TC4钛合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度对合金显微组织、室温拉伸强度、塑性和断裂韧性影响很大。相变点下固溶时合金组织为双态组织,相变点上固溶时合金组织为魏氏组织;当固溶温度从975℃相变点下增加到1045℃相变点上时合金的强度变化不大,合金的塑性大幅下降,而合金的断裂韧性逐渐升高;TC4钛合金厚板在975℃/10 min+670℃/1 h热处理,可获得最佳强度-塑性匹配,在995℃固溶处理,670~760℃时效处理可获得最佳强度-韧性匹配。     

高压汽包用13MnNiMoR厚板的试制

通过化学成分设计及采用合理的轧制、热处理工艺,利用细晶强化、固溶强化、析出强化等手段,南阳汉冶特钢有限公司开发了150mm厚 13MnNiMoR容器板。性能检测结果表明：钢板组织为回火贝氏体+少量铁素体,钢板性能满足标准要求且富裕量较大。     

国产大厚板加氢反应器研制

分析δ=150 mm的12Cr2Mo1R(H)国产板与δ=182 mm进口板材料性能,探讨国产大厚度板焊式加氢反应器的主要制造难点,并成功完成了该台加氢反应器的制造。研究表明,该项目的研制成功拓宽了板焊式容器的使用领域,改变了目前大厚度加氢反应器均采用锻焊结构的局面;提升了我国自主创新能力。     

Q390低合金高强钢厚板热处理工艺

采用显微组织观察和力学性能测定,研究了不同热处理工艺对Q390低合金高强钢厚板组织和力学性能的影响.结果表明,经920℃×36 min正火,可使Q390低合金高强钢厚板热轧态中的混晶组织经完全奥氏体化后实现晶粒细化,在随后的冷却过程中转变为多边形铁素体和珠光体;获得良好的综合力学性能,伸长率和冲击韧性都比热轧态提高很多;并完全消除拉伸断口分层现象.